Biorrefinarias: da biomassa aos bioprodutos de elevado valor

Toneladas de materiais orgânicos derivados de plantas, animais e até microrganismos são geradas anualmente. Esta biomassa, muitas vezes descartada como resíduo, contém elementos como proteínas, açúcares, gorduras, fibras e lenhina que, depois de extraídos, podem ter um amplo número de aplicações de elevado valor. É este valor que as biorrefinarias podem potenciar.

A produção de bioenergia, incluindo calor, combustível ou eletricidade, esteve na base das primeiras biorrefinarias, mas em várias destas instalações podem já obter-se solventes, aditivos, lubrificantes, tintas e revestimentos, aromas e fragâncias, entre muitos outros químicos e materiais que vão desde compósitos e polímeros (bioplásticos), a fibras, resinas e fertilizantes orgânicos. E podem também sintetizar-se compostos bioativos com aplicação em medicamentos, cosmética e em alimentos para consumo humano e animal.

A transformação da biomassa em novos biomateriais assenta em vários processos complexos – químicos, bioquímicos, mecânicos, termomecânicos ou termoquímicos – com diferentes graus de sustentabilidade, consoante os procedimentos, subprodutos e fontes de energia.

Também a biomassa que serve de matéria-base pode ter múltiplas origens e diferentes níveis sustentabilidade: culturas alimentares, como a colza, a soja, a palma ou a cana-de-açúcar (considerados pouco sustentáveis) ou resíduos orgânicos florestais e agrícolas, sobrantes de várias indústrias e bioprodutos reciclados (entre outros exemplos considerados sustentáveis).

A sustentabilidade da biomassa é relevante para a sustentabilidade do bioproduto final. Por exemplo, os biocombustíveis iniciais derivavam de culturas alimentares (chamados biocombustíveis de primeira geração), mas a sua expansão foi limitada em vários países, incluindo os da União Europeia, porque implicam a ocupação de áreas que concorrem com a produção de bens necessários para alimentar animais e pessoas. A intenção é ir reduzindo progressivamente a utilização de combustíveis de primeira geração à medida que alternativas sustentáveis possam compensá-la, de acordo com a Diretiva Europeia RED II, que obriga à incorporação de biomassa sustentável nos combustíveis rodoviários.

A aplicação da biomassa em cascata de valor, aproveitando sucessivamente (ou paralelamente) um mesmo material para diferentes usos, começando pelos que geram mais valor, é outro dos benefícios que as biorrefinarias podem trazer. Por exemplo, das sobras da madeira e até da sua casca podem extrair-se polímeros naturais valorizados na produção de compósitos (bioplásticos, por exemplo), ou podem isolar-se substâncias bioativas valorizadas nas indústrias alimentares e cosméticas. Assim, este tipo de utilizações é prioritário face à queima para energia, que deve ser feita quando este material está em fim de vida e uma vez esgotadas outras aplicações que gerem maior valor acrescentado.

Biorrefinarias avançadas de base florestal: o percurso em Portugal

• Move2LowC – consórcio de I&DI, promovido pelo CoLab BIOREF – Laboratório Colaborativo para as Biorrefinarias (2020-2023). Conta com vários subprojectos que procuram aumentar o aproveitamento de diferentes tipos de biomassa – microalgas, biomassa florestal residual e efluentes industriais – para a produção de biocombustíveis dirigidos aos transportes (incluindo aéreos e pesados terrestres), como hidrogénio e gás renováveis, numa lógica de circularidade. Pretende o desenvolvimento de tecnologias e planos de exploração tecnológica à escala comercial, de modo que as inovações possam ser implementadas, usadas e comercializadas.

• Laboratório piloto em biorrefinarias de base florestal – Unidade de 289 m² instalada e em funcionamento desde 2022, no RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e Papel (Aveiro), para demonstração de tecnologias e para avaliação técnica e de viabilidade económica de processos e produtos das biorrefinarias. O trabalho aqui efetuado permite aferir como aquilo que é testado em laboratório em pequena escala pode ser produzido industrialmente em larga escala: mediando o trabalho laboratorial e a sua industrialização, permite produzir e avaliar processos e produtos que vão do óleo essencial a polímeros enriquecidos com fibras de celulose.

• Pharmaplant – startup localizada no Algarve e especializada em extratos, óleos essenciais e hidrolatos (águas florais, obtidas das águas usadas na destilação dos óleos e que mantêm princípios ativos) a partir de diferentes plantas e árvores, com aplicação na cosmética, em suplementos alimentares e terapêuticos. As suas atividades abrangem desde a otimização de processos ao longo da cadeia de valor destes produtos naturais (desde o campo à comercialização), passando pela produção e controlo de qualidade.

• Proentia – PME localizada em Proença-a-Nova, que produz óleos essenciais e hidrolatos a partir de biomassa de plantas e árvores, incluindo pinheiro-bravo e eucalipto. Utiliza entre as matérias-primas sobras da atividade madeireira e da gestão florestal e os resíduos naturais que resultam dos seus processos podem ser reutilizados como fertilizantes agrícolas ou encaminhadas para centrais de biomassa para produção de energia.

Esta lista não exaustiva é complementada em Portugal pelo conceito de biorrefinaria integrada nas indústrias da pasta e papel. Estas empresas têm apostado em potenciar a biomassa florestal, incluindo sobrantes da sua atividade na floresta e subprodutos da transformação fabril, para criar biomateriais que alimentam os seus próprios processos e que contribuem para alargar as suas áreas de negócio – às bioembalagens, aos papeis com funcionalidades acrescidas ou às fibras têxteis, por exemplo.

Fruto do trabalho realizado pelo consórcio do projeto inpactus e em outros outros projetos de I&DI que lidera, o RAIZ – Instituto de Investigação da Floresta e do Papel submeteu em 2022 um total de 20 pedidos de patentes ao Instituto Nacional de Propriedade intelectual. Várias delas enquadram novos processos e produtos de base biológica, com origem na biomassa florestal, e potencial de desenvolvimento no âmbito das biorrefinarias avançadas.

Barreiras e incentivos ao avanço das biorrefinarias

O relatório “Global Biorefinery Status Report 2022” revela alguns outros obstáculos transversais aos vários países:

• Falta de sistemas de recolha, armazenamento e abastecimento de biomassa sustentáveis e a preços razoáveis;
• Composição complexa da biomassa, o que requer diferentes processos de pré-tratamento e de valorização;
• Necessidade de evolução e otimização de processos de conversão (em muitos casos, falta otimização e noutros
  casos, estes processos estão ainda numa fase precoce de desenvolvimento);
• Custos elevados de produção, que tornam os produtos de base biológica menos competitivos.
• Necessidade de demonstração da sustentabilidade dos bioprodutos ao longo de toda a sua cadeia de valor.

Por sua vez, o estudo “EU biorefinary Outlook to 2030” lembra que existem na Europa apoios financeiros direcionados a ultrapassar algumas destas barreiras (nomeadamente as técnico-científicas), destacando para o efeito o financiamento do Programa Horizonte Europa (2021-2017) vocacionado para os Desafios Globais de Competitividade Industrial Europeia (Pilar 2) e ao cluster da Alimentação, bioeconomia, recursos naturais, agricultura e ambiente; e o financiamento da parceria Circular Bio-based Europe Joint Undertaking.