Biodiesel de algas: uma alternativa para o futuro dos combustíveis?

Por mais que apresente uma série de vantagens quando comparado às outras matrizes energéticas, o biodiesel de algas ainda requer estudos para baratear seu custo e facilitar a sua produção

O biodiesel de algas é um combustível que usa as algas para a produção de óleos ricos em energia, que podem ser consumidos no lugar dos combustíveis fósseis. Além disso, essa matéria prima pode ser utilizada no lugar de outros mais poluentes, como a cana de açúcar, diminuindo a necessidade de usar extensos lotes de terra para essa produção.

Dados de 2021 mostram que grande parte da energia produzida no mundo ainda provém de  fontes não renováveis e poluentes. Nesse cenário, cresce a necessidade de novas alternativas de produção energética para alternativas menos danosas e renováveis. O biogás, por mais que seu uso ainda emite carbono para a atmosfera, se mostra adequado para as necessidades energéticas do futuro, sendo uma fonte menos poluente que os combustíveis fósseis.

As algas pertencem a um grupo específico de organismos aquáticos que são capazes de realizar a fotossíntese gerando energia, oxigênio e carboidratos. Como as plantas, elas necessitam de três componentes vitais para o crescimento: luz, dióxido de carbono e água. Estudos mais recentes apontam que as algas podem ser usadas como uma possível fonte de energia para substituir recursos não renováveis e altamente poluentes.

Contudo, o biodiesel de algas ainda precisa de muitos avanços tecnológicos e científicos, pois apresenta duas principais desvantagens que dificultam o seu uso em larga escala. A primeira delas é a tecnologia necessária para sua produção, que se mostra muito cara, e esse alto preço acaba sendo transferido para o produto tornando-o mais custoso e menos atraente para o consumidor. Já a segunda desvantagem se dá pelos maquinários e canais utilizados no processo produtivo, que geram uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos.

Como funciona a produção do biodiesel de algas marinhas?

A produção de biodiesel por algas se dá, resumidamente, em 4 passos: O cultivo de algas; a colheita; a extração do óleo da alga; e a transformação do óleo de alga em biodiesel.

A produção das algas (cultivo) pode ser dada em três ambientes diferentes, sendo elas no tanque aberto, no tanque fechado ou nos fotobiorreatores. Os lagos abertos podem ser classificados em naturais(lagos e lagoas) ou artificiais (tanques e lagos artificiais), mantendo  nelas, as condições necessárias para o desenvolvimento das algas. 

Já nas lagoas fechadas (lagos ou piscinas), há uma cobertura que serve como uma estufa, permitindo que mais espécies se desenvolvam, prolongando o período de crescimento e de expectativa de vida das algas, visto que a temperatura da água é ideal para a longevidade das algas. Por mais que seja mais cara, ela promove um maior cultivo e controle sobre as algas.

O fotobiorreator é um instrumento fechado que proporciona um ambiente ainda mais controlado que as lagoas fechadas, regulando as perdas de CO2, o crescimento de algas indesejadas, mantendo a ambientação perfeita para o desenvolvimento das algas. Contudo, o seu custo é muito elevado, o que acaba sendo um grande ponto negativo.

Passada essa etapa de cultivo, as algas são coletadas. Nesse estágio, as algas são secas e desidratadas, visto que a água atrapalha na produção de biodiesel a partir de algas fotossintetizantes. Essa secagem se dá tanto em algas macroscópicas, quanto microscópicas e, por mais que estejam secas, elas ainda carregam o conteúdo necessário para a extração do óleo.

Após a coleta, temos a extração do óleo de alga, que pode ser dado de duas maneiras distintas: o método mecânico e o método químico. 

O método mecânico começa com as algas sendo prensadas, para se obter o óleo. Contudo, nem todo o conteúdo contido na alga é removido, sendo necessária uma segunda etapa para a remoção. Essa segunda etapa se dá pela extração do óleo com a ajuda de ondas de ultrassom. Nessa etapa, ondas ultrassônicas são usadas com auxílio de produtos químicos para manipular as células das algas, e facilitar a retirada do restante do óleo.

Já a metodologia química, se dá pelo acréscimo de produtos químicos, após a prensagem das algas para a extração do óleo. Dessa maneira, a polpa das algas é misturada com substâncias que são responsáveis por diluir o óleo com o próprio produto e, posteriormente, o óleo é separado por processos de destilação (com a ajuda de evaporação e condensação), ebulição (o ponto de ebulição da substância é diferente do óleo, causando uma mudança física apenas na substância) ou por separação com a ajuda da mudança de pressão e temperatura.

Chegando na última etapa, de de transformação, o óleo de alga é misturado com algum álcool (na maioria das vezes o etanol) e, com isso, o etanol reage com o óleo de algas junto com o catalisador (substância que acelera a velocidade da reação química), tendo como produtos finais, o biodiesel e glicerol.

Vantagens e desvantagens do biodiesel de algas

As vantagens de produzir o biodiesel a partir de algas, é que elas têm um grande potencial energético, podendo chegar a cerca de 90 mil quilos de óleo por hectare. Além disso, quando comparados aos combustíveis fósseis, ela libera quantidades bem inferiores de gases do efeito estufa para a atmosfera, sendo uma boa alternativa para a substituição dessa matriz energética. 

Por se tratar de algas, esse biodiesel, também não entra em conflito com a agricultura, podendo ser cultivado em solo com poucos nutrientes e em água salobra, tendo as algas, um potencial maior de crescimento quando comparadas a outras plantas. Por esse cultivo altamente adaptável, ela pode ser implementada, por exemplo, em agricultura familiar, ajudando na fixação da população no campo, e não conflitando na produção de alimentos, já que ela não tem como  função primária a alimentação. 

Elas também podem produzir outras formas energéticas a partir das algas, como o etanol, metano e hidrogênio.

Contudo, a sua produção ainda é pouco presente, pois apresenta diversas desvantagens em relação às outras matrizes energéticas. Por mais que a produção de matéria prima seja barata (com baixa produção), seus processos posteriores têm um grande custo quando comparado com os vegetais terrestres e, se for produzida em larga escala, ela precisa de meios de cultivo altamente controlados, o que eleva ainda mais o custo.

Além disso, muitas espécies invasoras podem surgir ao longo dos processos de produção, e a grande presença de ácidos graxos e iodo existentes nas  algas, tornam necessária sua purificação, encarecendo ainda mais a produção. 

Portanto, por mais que apresentem muitas vantagens, a produção de biodiesel de algas continua muito longe da realidade pelo alto custo e dificuldades de produção em larga escala, fazendo com que as empresas optem por fontes de energias mais fáceis e baratas.

Qual tipo de algas seria mais indicada para produção de biodiesel?

As algas podem ser separadas em dois grupos diferentes: as microalgas (formas unicelulares), e as macroalgas (formas multicelulares).

Muitos estudos, falam sobre o grande potencial e vantagens do uso da microalga para a produção de biocombustível. Resumidamente, ela seria a espécie de alga mais recomendada, pois não compromete com a produção de alimento, apresenta um rápido crescimento, uma alto teor e capacidade de produzir e armazenar o óleo, não apresenta uma necessidade de utilizar grandes extensões de água para a sua produção, e são altamente adaptáveis a diferentes habitats, podendo sobreviver em ambientes de água doce, até água do mar.

Todavia, por mais que tenham essas vantagens, a sua produção por microalgas ainda apresentam muitas limitações relacionadas a seus métodos de cultivo (algumas espécies de microalgas têm alta densidade, que acaba impedindo a entrada de luminosidade dentro do ambiente), na produção da matéria seca e retirada do conteúdo lipídico. Essas limitações requerem maiores gastos, que acabam impedindo sua produção em larga escala.

Tendo isso em vista, atualmente, há uma quantidade considerável de pesquisas sendo elaboradas para desenvolver e otimizar a produção de biocombustíveis pelas algas. 

Um exemplo de pesquisa atual, são dos cientistas da Texas A&M AgriLife Research, que estão tentando bater um recorde mundial de produção de algas como uma fonte confiável e econômica de biocombustível para o abastecimento de aeronaves. O projeto atual utiliza um modelo de inteligência artificial para estimar a penetração, o crescimento e a densidade perfeita da luz de algas, criando um ambiente ideal para a proliferação das algas.

Adiante, eles admitem as limitações das algas como biocombustíveis, que se dão pelo baixo rendimento e alto custo de colheita. Segundo eles, superar essas barreiras, resultam em menos carbono sendo emitidos para a atmosfera, mitigam as mudanças climáticas e diminuem a grande dependência da sociedade pelo petróleo, degradando menos o meio ambiente.