José Geraldo Eugênio de França

chances e desafios Opiniões visão tecnológica

Entre os grandes problemas da humanidade para os próximos 40 anos, as questões sobre água, alimentos, energia e meio ambiente são, certamente, as maiores. Em 2050 a terra terá 10 bilhões de habitantes.

Com relação aos alimentos, o Brasil será um país próspero. Seremos um país rico, porque seremos o principal produtor de alimentos do mundo. Mas nós não temos a responsabilidade de produzir alimentos baratos para ninguém. Muita gente criticou os Estados Unidos quando, há algum tempo, eles decidiram fazer etanol de milho. Entretanto, quem tem que dizer o que deve ser feito do milho produzido nos Estados Unidos são eles. Se eles fazem pipoca, corn flakes, farinha ou etanol, é um problema deles. Por razões de interesse nosso, temos que deixar claro que o nosso crescimento de bioenergia não tem implicações na produção de alimentos.

No que diz respeito à energia, se hoje tivéssemos essa frota de veículos andando com gasolina, nós não saberíamos de onde tirar dinheiro para pagar. Então, somente esse motivo já justifica o Proálcool e o programa de biodiesel. Com relação ao biodiesel, ainda não temos o resultado que desejamos, mas, certamente, teremos. Não tenho dúvida de que chegaremos lá. Os cenários são brilhantes. A demanda de energia no mundo é crescente, e as reservas mundiais são limitadas. É uma conta bancária da qual somente se retira.

Opportunities and challenges

" Seremos um país rico, porque seremos o principal produtor de alimentos do mundo.

Mas nós não temos a responsabilidade de produzir alimentos baratos para ninguém. "

Among the major problems facing humanity in the next 40 years, the biggest are surely those related to water, food, energy and the environment. In 2050, the Earth will have 10 billion inhabitants.

As related to food, Brazil will be a prosperous country; we will be a rich country, because we will be the world’s foremost food producer. However, by no means are we obliged to produce cheap food for anyone. When some time ago the United States decided to produce ethanol from corn, a lot of people criticized this, and yet, who has to say what is to be done with the corn produced in the United States, are the United States. If they make popcorn, corn flakes, flour or ethanol, it is their problem. So, we too must make it clear that until now, our growth in bioenergy has had no consequences for the production of food.

As related to energy, if we today had our vehicle fleet powered by gasoline, we would not know from where to take the money to pay for it. Therefore, this reason by itself justifies the Proálcool and Biodiesel programs. Regarding diesel, we still have not achieved the result we want, but most surely will. There is no doubt in my mind that we will get there. The scenarios are outstanding. Energy demand in the world is growing and world reserves are limited. It is a bank account from which one only makes withdrawals.

José Geraldo Eugênio de França Diretor Executivo da Embrapa Executive Director of Embrapa

A reserva brasileira de petróleo, hoje, vive a euforia do Pré-Sal. Ele é importante, mas é uma riqueza que está a sete mil metros de profundidade, e nós estamos tratando de outra riqueza que está a apenas um metro de profundidade, que é o perfil das raízes da cana-de-açúcar. Acho que os preços do petróleo de US$ 80 apontados pelas consultorias são conservadores. Na primeira crise, ele volta para a casa dos US$ 150. E, em decorrência das pressões sociais e ambientais associadas, nós temos que procurar outras opções para produção energética renovável. A matriz energética dos EUA tem apenas 7% de renováveis; os países da OCDE atingem 7,2%; a média do mundo é de 12,7%, enquanto

The Brazilian oil reserves currently are reason to experience the euphoria of the pre-salt discoveries. The presalt reserves are important, but they are wealth at a depth of 7,000 meters, and we are dealing with another form of wealth that is only one meter deep – the sugarcane root profile. I believe the US$ 80 oil price ascertained by the consultancies is highly conservative. At the first signs of a new crisis it will go back to US$ 150. So, due to social pressures and hence, the environmental ones, we need to search for other options of renewable energy production. The USA’s energy matrix has only 7% of renewable energy, the OECD reaches 7.2%, the world average is 12.7%,

o Brasil alcança 47,3%. Não há nada equivalente. Esse percentual é assim formado: 15,3% pela hidroeletricidade, 18,1% pela cana-de-açúcar, 10,1% por lenha e carvão vegetal e 3,8% por outras formas.

A produção mundial de etanol em 2008 foi de 65,6 bilhões de litros, 73,9 bihões em 2009 e projeta-se que seja de 85,9 bilhões de litros em 2010, com quase 90% da produção mundial centralizadas nos EUA (52%) e no Brasil (37%). A União Europeia responde por algo próximo a 4%, China 3% e Canadá por 1,5%. A vantagem competitiva no balanço energético da produção do etanol de cana é imensa. Enquanto a cana tem uma razão de oito pontos de energia produzida por energia demandada, o trigo, milho e beterraba vão, na ordem, entre um e quase dois. Não há comparação. Várias universidades estrangeiras publicaram artigos dizendo que não havia quase nenhuma eficiência em produzir o etanol da cana-de-açúcar. Isso é uma falsa ciência querendo nos perturbar e intimidar. Entretanto, tudo que se falou em etanol de segunda geração até este momento foi apenas o rufar dos tambores. A batalha começa agora. Os Estados Unidos estão dizendo que em 2012 é que começam para valer. Espero que ninguém duvide disso, como quando eles falaram que iriam produzir etanol de milho. É bom que fiquemos atentos. Eles não vão querer comprar etanol do Brasil. Querem produzir o seu próprio etanol de celulose. E, se não o fizermos, nós é que vamos comprar etanol de celulose dos Estados Unidos.

Do ponto de vista biológico, temos aqui uma contradição séria. Estamos nos dando ao luxo de chamar de bagaço um produto nobre, com carboidratos complexos, que é a celulose, a n-celulose e a lignina. E o pior, de queimá-lo. Temos que ver isso como um ciclo que foi passado, temos que mudar essa situação.

Para se produzir uma molécula de celulose, temos plantas mais eficientes do que a cana. As gramíneas são uma família maravilhosa, do ponto de vista botânico, porque são uma C4, mais eficiente do ponto de vista energético, fotossintético. Então, produzir uma molécula de açúcar a partir de um sorgo ou de um capim-elefante é muito mais eficiente do que produzi-la a partir do gênero saccarum.

Nossa leitura é que o etanol, no futuro, não vai ser feito apenas da cana. Vai dividir espaço com outros dois grandes gêneros da família das gramíneas: o sorgo e pennisetum. Com eles, passamos a ter mais eficiência do que qualquer cenário dos EUA. O nosso capim-elefante produz cinco vezes mais eficientemente que o miscanthus dos Estados Unidos; o sorgo, "n" vezes mais. Temos a possibilidade de continuarmos sendo a liderança nas próximas décadas. Mas nós temos que ver isso com cuidado. Entramos agora em um período de guerra. Estamos em um período de risco.

As fontes de biomassa das biorrefinarias serão não apenas resíduos industriais, mas também árvores, capins, culturas agrícolas, resíduos. Nossa visão de futuro é que teremos que cultivar plantas para produzir esse etanol celulósico, através dos processos de conversão pela fermentação enzimática, fermentação gasosa/líquida, hidrólise ácida/fermentação, gaseificação, e os outros processos envolvendo queima - tecnologias essas ultrapassadas.

Estamos em uma fase preliminar da alcoolquímica, do aproveitamento desses carboidratos e vamos ter que trabalhar muito fortemente essas instituições, com diversos produtos muito mais valiosos que etanol para combustível. Temos que investir na microbiologia industrial, na genética, na bioquíwhereas Brazil makes it to 47.3%. There is nothing like this. This percentage encompasses 15.3% of electricity from hydric sources, 18.1% from sugarcane, 10.1% from firewood and charcoal and 3.8% from other sources.

The world’s ethanol production in 2008 totaled 65.6 billion liters, 73.9 billion in 2009, and the estimate for 2010 is at 85.9 billion liters, with almost 90% of the world production concentrated in the USA (52%) and Brazil (37%). The European Union accounts for close to 4%, China 3%, and Canada for 1.5%. The competitive advantage in the energy balance of ethanol production from sugarcane is immense. Whereas sugarcane rates at 8 points of energy produced for each point of energy demand, wheat, corn and beet rank between 1 to almost 2. There is no comparison. Several foreign universities published articles stating that there was no efficiency in producing ethanol from sugarcane. This is phony science, aimed at disturbing and intimidating us. And yet, all that has so far been said about second generation ethanol is only the preannouncement of what lies ahead. The battle begins now. The United States are saying the issue will be up for real in 2012. I hope nobody doubts this, like when they announced they would produce ethanol from corn. We should be alert. They will not want to buy ethanol from Brazil. They want to produce their own ethanol from cellulose. So, if we don’t make ethanol from cellulose, we will buy ethanol from cellulose from the United States.

From the biological point of view we have a very serious contradiction here. We are permitting ourselves the luxury of calling a noble product bagasse, which contains complex carbohydrates such as cellulose, n-cellulose and lignin. What is even worse: we’re burning it. We must look at this as a cycle of the past. We must change this situation.

To produce a cellulose molecule we have more efficient cultures than sugarcane. Grass is a wonderful plant family from the botanic point of view because it has C4, more efficient from the energy perspective, from the point of view of photosynthesis. So, to produce a molecule of sugar from sorghum or elephant grass is much more efficient than from sugarcane genotypes.

In our view, in the future, ethanol will not be made only from sugarcane. It will share space with two other large types of grasses: sorghum and pennisetum. Using them, we will be more efficient than in any comparable situation in the USA. Our elephant grass is five times more efficient than Miscanthus of the United States, while sorghum is “n” times more efficient. We have the opportunity to continue in the leading role in the coming decades. However, we must look at this carefully. We are now entering a period of war. We are in a period of risk.

Biomass sources for biorefineries will not only be industrial residues, but also trees, grasses, agricultures, residues. In our view of the future, we will have to cultivate plants to produce this cellulosic ethanol, through enzymatic fermentation conversion processes, gaseous/liquid fermentation, acid hydrolysis/fermentation, gasification, and other processes involving burning – which are, in fact, outdated technologies.

We are in a preliminary phase of ethanol chemistry, in which these carbohydrates will be used, and we will have to work very hard on these issues, involving several much more valuable products than ethanol as fuel. We will have to invest in industrial microbiology, in genetics,

mica, na biofísica, porque é de lá que sai a grande parte das enzimas modificadas ou não, que vão para esse processo de degradação dos carboidratos. As enzimas celulolíticas são a chave para o desenvolvimento do etanol celulósico, produzidas por micro-organismos geneticamente melhorados para a conversão dos açúcares agregados na celulose, presente nas plantas em pentoses e hexoses. Incentivo para que tenhamos grande atenção para esse assunto e para que sejam dirigidos investimentos para essa nova realidade.

Temos que ser eficientes e complementares, trabalhando de forma conectada para otimizarmos os recursos de cada um. Temos no Brasil quatro grandes instituições trabalhando nesse processo: o Cenpes da Petrobras, o CTBE - Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, o CTC - Centro de Tecnologia Canavieira, em associação com a Novozymes, e a Embrapa Agroenergia. Planejamos ter na Embrapa Agroenergia, permanentemente, de 20 a 30 pesquisadores dedicados a processos, pois as pesquisas em termos de produtos serão conduzidas pelas outras instituições.

Por último, gostaríamos de chamar a atenção para os nossos desafios: a intensificação nas ações de coletas, conservação e acessos a coleções de germoplasmas; a consolidação do zoneamento agroecológico; a associação da melhoria de fatores qualitativos (maiores teores de óleo, açúcares, amido, proteinas, etc.); aos fatores quantitativos de melhoria de produtividade; uso de marcadores moleculares em seleção assistida para apoio ao melhoramento tradicional; utilização da transgenia visando à tolerância a fatores bióticos e abióticos; potencialização do uso da genômica e utilização das ferramentas da bioinformática no melhoramento; uso de técnicas nanotecnológicas como instrumentos auxiliares nos processos de seleção e melhoramento; estudos específicos para culturas energéticas, incluindo novas opções de GRA oleaginosas e outras espécies para produção de etanol e biodiesel; seleção e desenvolvimento de cultivares mais eficientes no uso de inoculantes com bactérias diazotrópicas; ampliação de estudos em essências florestais nativas e exóticas visando a florestas energéticas e produtos da madeira; e, por último, tecnologias visando ao aumento da produção integrada de alimentos e biocombustíveis com sustentabilidade (plantio direto, integração lavoura-pecuária-floresta).

biochemistry, biophysics, because it is from there that most modified or not modified enzymes enter this carbohydrate degrading process. Cellulose enzymes are the key for the development of cellulosic ethanol, produced from genetically improved microorganisms for converting the sugars aggregated in the cellulose found in plants to pentoses and hexoses. This is an encouragement to pay close attention to this issue and direct one´s investments to this new reality.

We must be efficient and act complementarily, working in a connected manner to optimize the resources each individual has. In Brazil, four large institutions are working in this process: Cenpes of Petrobras, CTBE - National Bioethanol Science and Technology Laboratory, CTC - Sugarcane Technology Center, in association with Novozymes, and Embrapa Agroenergia. At Embrapa Agroenergia we plan on permanently having 20 to 30 researchers dedicated to processes, given that product-oriented research will be conducted by the other institutions.

Finally, let me call attention to our challenges: intensification of collecting actions, conservation and access to collections of germplasm; consolidation of agro-ecological zoning; the association of qualitative factor improvement (higher content of oil, sugar, starch, proteins, etc.) with quantitative factors to improve productivity; the use of molecular markers in assisted selection to support the traditional improvement; utilization of transgenesis aimed at the tolerance of biotic and abiotic factors; the potentializing of the use of genomes and bioinformatic tools in bringing about improvement; use of nanotechnology techniques as auxiliary instruments in selection and improvement processes; specific studies on energy-generating cultures, including new options in oily beans and other species for the production of ethanol and biodiesel; selection and development of more efficient cultures when using inoculants containing diastrophic bacteria; expansion of studies on native and exotic plant essences aiming at forests for energy generation and wood products and, finally, technologies conceived to increase the integrated production of sustainable foods and biofuels (direct planting) and the integration of plantations-cattle raising-forests.