Estudo com usinas de 12 bilhões de litros revela rota para otimizar produção; Neste cenário: a protease garante ganho de R$ 8 milhões com extração de óleo de milho
Em um setor de margens estreitas e altamente competitivo, a busca por máxima eficiência operacional se consolida como pilar essencial da rentabilidade nas biorrefinarias de etanol de cereais. Um estudo da Lallemand Biofuels & Distilled Spirits (LBDS), referência global em biotecnologia para etanol, demonstra que, embora a combinação ideal entre enzimas e leveduras seja fundamental, os maiores ganhos vêm da excelência no gerenciamento da planta — desde os equipamentos e tecnologias até as práticas operacionais, como a utilização das proteases.
Realizado com base em experiências práticas nas maiores usinas do Brasil, o estudo reuniu dados de plantas que juntas produzem mais de 12 bilhões de litros de etanol por ano e consomem cerca de 10 mil toneladas de enzimas. A análise foi organizada em uma pirâmide de eficiência, cujo fundamento está na escolha correta de alfa-amilases, glucoamilases e leveduras, passando por enzimas auxiliares como proteases e chegando a soluções mais avançadas, como xilanases e celulases.
“A eficiência não depende apenas da escolha do insumo. É o conjunto: enzimas, levedura, processo, equipamentos e, principalmente, gestão técnica”, resume Eder Bordin, gerente de Inovações e Tecnologia da LBDS América do Sul.
O ponto de partida: liquefação bem controlada
A etapa de liquefação é apontada pelo estudo como o alicerce da performance industrial. É nela que a alfa-amilase atua quebrando o amido em cadeias mais curtas, preparando o substrato para a fermentação.
“Se a liquefação for ineficiente, as perdas se acumulam e o prejuízo se espalha para toda a cadeia”, explica Bordin.
De acordo com o pesquisador Dr. Carlos Calcines-Cruz, quatro variáveis críticas precisam ser controladas para garantir o desempenho da enzima: temperatura (85–95 °C), pH (5,0–5,6), tempo de hidrólise e dosagem. A queda rápida de viscosidade também é usada como indicativo de boa liquefação e eficiência energética.
Sinergia entre enzimas e leveduras de nova geração
Mesmo com uma boa liquefação, a conversão total do amido não é garantida. Por isso, o papel da glucoamilase na fermentação é decisivo — ela atua sobre o amido residual, garantindo o máximo aproveitamento do substrato.
A inovação recente é a introdução de leveduras geneticamente otimizadas, que expressam até 80% da atividade de glucoamilase. “Com essa tecnologia, conseguimos ganhos duplos: economia com adição de enzima e aumento do rendimento alcoólico”, explica Morgan Tupper, cientista sênior da Lallemand nos Estados Unidos.
“Leveduras com expressão enzimática integrada podem gerar economias milionárias por planta/ano”, complementa Fernanda Firmino, Vice-Presidente da LBDS América do Sul.
Além da glucoamilase, as leveduras podem expressar enzimas secundárias, como a trealase, que contribuem para a conversão de açúcares residuais. Os ganhos são relevantes: aumentos de 0,3% a 0,5% no rendimento alcoólico, equivalentes a dezenas de milhões de litros de etanol ao longo do ano.
Proteases: rendimento extra e valorização do óleo de milho
Em um nível intermediário da estratégia enzimática, o uso de proteases tem se destacado como ferramenta para aumentar produtividade e extrair valor dos coprodutos. Além de auxiliar na fermentação, essas enzimas hidrolisam proteínas do milho, liberando nitrogênio assimilável (YAN) para as leveduras e facilitando a extração de óleo de milho.
“A aplicação correta das proteases pode aumentar em até 20% a extração de óleo, o que representa R$ 8 milhões por ano em uma planta de 2.000 toneladas/dia”, afirma James Steele, professor emérito da Universidade de Wisconsin e gerente da Mascoma, centro de pesquisa da LBDS.
As proteases também permitem reduzir a adição de ureia, acelerar a fermentação e melhorar a estabilidade do processo.
Enzimas avançadas exigem maturidade de processo
No topo da pirâmide de eficiência estão enzimas como xilanases, celulases e fitase, recomendadas para usinas que já alcançaram um alto grau de maturidade operacional. Essas enzimas atuam sobre as fibras e celulose, liberando amido de difícil acesso e facilitando a ação das enzimas principais.
“São enzimas que oferecem ganhos adicionais, mas requerem monitoramento analítico rigoroso e entendimento profundo do processo”, alerta Eder Bordin.
Ele ainda destaca a necessidade de cautela no uso da xilanase no milho. “Em doses elevadas, ela pode aumentar a presença de finos, afetar o evaporador e alterar o perfil de açúcares monitorado por HPLC.”
A principal mensagem do estudo, apresentado durante o Tech Talk,evento promovido pela LBDS, é clara: não existe uma solução única para atingir alta performance.
O diferencial competitivo está na integração inteligente entre biotecnologia, controle de processo e decisões baseadas em dados. Ao adotar um portfólio enzimático adaptado à realidade da planta e ao seu nível tecnológico, as usinas conseguem transformar ajustes milimétricos em ganhos expressivos, elevando a competitividade e a sustentabilidade da operação.
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