Métodos de análises automatizados determinam a pureza da água e podem tornar a produção em biorrefinarias mais eficiente e sustentável
As biorrefinarias de cana-de-açúcar são usinas que aproveitam ao máximo os resíduos da cana e produzem energia de forma sustentável, tornando o processo mais eficiente e com menor impacto ambiental. Durante o processamento da cana-de-açúcar, o caldo extraído é destinado à produção de açúcar ou etanol, ao passo que o bagaço é queimado em caldeiras para gerar vapor e energia. Isso acontece porque o vapor movimenta turbinas ligadas a geradores que convertem a energia mecânica em energia elétrica. Assim, a eletricidade gerada é utilizada para as próprias operações da usina e o excedente pode ser enviado para a rede elétrica, o que fortalece a sustentabilidade energética.
Após passar pelas turbinas, o vapor é resfriado e se condensa novamente em seu estado líquido para ser reutilizado no ciclo de geração de vapor. Ou seja, a água é aquecida de novo a partir da queima do bagaço, reiniciando o processo. No entanto, para que as etapas de produção sejam eficientes, a água precisa ter um alto grau de pureza, fazendo com que a gestão deste recurso seja um aspecto muito importante nas biorrefinarias. Foi isso que pesquisadores brasileiros do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (UNESP), em Araraquara (SP), dedicaram-se a analisar: as condições da água, constantemente reutilizada, para a produção de energia.
O diferencial do estudo é que, para avaliar a qualidade da água, foram aplicadas técnicas matemáticas e computacionais não supervisionadas, isto é, que operam de forma autônoma, sem a necessidade da intervenção humana no processo. O uso de ferramentas, denominadas PCA (Análise de Componentes Principais) e MST (Árvore de Abrangência Mínima), ajudaram a classificar as amostras de água de acordo com suas características, conforme valores de pH, condutividade elétrica — que está relacionado a quantidade de substâncias dissolvidas no meio — e a concentração de sílica (SiO2).
Para isso, os pesquisadores coletaram e replicaram amostras de água líquida, vapor e água condensada (após passagem pelas caldeiras) de uma usina localizada em Pitangueiras (SP) que processa açúcar, etanol, levedura (Saccharomyces cerevisiae) e gera eletricidade, utilizando vapor, portanto, em diversas fases do ciclo produtivo. Com o uso do PCA e MST, as amostras de água foram agrupadas e a análise revelou três grupos principais, sendo o 1º aquele que contém as amostras mais puras e, o 3º, as mais impuras. Na sequência, foi possível construir uma “rede” dos agrupamentos que evidenciou como as amostras estão conectadas, baseando-se em suas composições e propriedades.
Assim, os métodos foram eficientes em apontar que a amostra mais pura veio do tanque de água desmineralizada, enquanto as amostras de água de alimentação das caldeiras tinham mais impurezas. Isso destaca como as metodologias proporcionaram uma avaliação precisa da qualidade das diferentes fontes de água, sem a influência de vieses subjetivos por percepções humanas pessoais. Dessa forma, com o monitoramento constante ao empregar essas estratégias, as biorrefinarias podem melhorar a gestão da água para tornar a produção de bioenergia mais eficiente e sustentável. O artigo está publicado no Journal of the Brazilian Chemical Society e pode ser lido em: https://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20250006.