Helenice Ferreira, da Assessoria de Comunicação Social da Fapeg

A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás (Fapeg), ao fomentar a pesquisa “Biogás redutor de cana energia para redução de minérios lateríticos,” exerceu um papel preponderante de incentivo a uma iniciativa inédita no mundo: o desenvolvimento de uma tecnologia de redução de minérios utilizando energia renovável, promovendo o desenvolvimento tecnológico em área estratégica para o País e colaborando para a redução de gases de efeito estufa. Como resultado, o projeto P&D apresentou a alternativa de um produto que pode substituir combustíveis fósseis, como o óleo combustível e coque de petróleo, por biogás de cana energia como matéria-prima para a geração de gases redutores em processo de redução de minérios para obtenção de metais no estado reduzido (níquel e cobalto) e teve a unidade da Votorantim Metais – hoje Nexa Resources – de Niquelândia, como piloto.

O valor total do projeto foi de R$ 1.050.000,00, e foi realizado pela parceria público-privada, por meio de um Acordo de Cooperação Técnica e Acadêmica firmado entre a Fapeg, que investiu R$ 700.000,00 para a concessão de bolsas de pesquisa e para fomento a atividades de Pesquisa em Áreas Estratégicas; a Votorantim Metais, demandante do projeto, que financiou R$ 350.000,00 e o Instituto Federal de Goiás (IFG) Campus Goiânia, executor do projeto por meio do Programa de Mestrado em Tecnologias de Processos Sustentáveis e que contou com a colaboração do Laboratório IC2MP, da Universidade Poitiers, na França, e a Escola de Agronomia da Universidade Federal de Goiás (UFG), Campus Samambaia, Goiânia. O projeto foi assinado em dezembro de 2015, mas foi efetivamente executado de maio de 2016 a fevereiro de 2018.

A parceria vai ao encontro da premissa do governo de fomento à inovação no Estado de Goiás. A Fapeg tem atuado fortemente no sentido de incentivar o desenvolvimento de novas tecnologias, assim como na capacitação de recursos humanos em áreas estratégicas, aproximando a universidade e o setor empresarial.

Produto inovador
O professor Wagner Bento Coelho, do IFG, atualmente aposentado, foi na época, o coordenador do projeto. Segundo ele, a iniciativa da parceria partiu da Votorantim Metais, para atender uma demanda da sua planta de mineração de níquel, em Niquelândia, Goiás. A expressiva atuação do IFG em pesquisas com biogás foi o que levou a indústria metalúrgica Votorantim a procurar a instituição para propor parceria no projeto.

Wagner explica que a fase de redução parcial do minério (etapa do processo de obtenção da farinha de níquel a partir do seu minério) é feita em altos fornos, na presença de uma atmosfera controlada (CO, H2), formulada a partir da queima de combustíveis, geralmente fósseis, como óleo e coque de petróleo. A proposta da Votorantim, elaborada a partir de avaliações de seus engenheiros, era de substituir parte da queima do combustível fóssil por gases provenientes da conversão catalítica do biogás. Wagner Coelho comenta que, devido à cana energia não ser utilizada como substrato de geração de biogás e o biogás não ser utilizado em nenhuma planta de minério no mundo, esta inovação é considerada radical (disruptiva).

Wagner Coelho revela que a proposta do projeto foi inovadora tanto no aspecto da produção de biogás a partir de biomassa renovável como no seu uso para a produção do Syngas (CO + H2) por processo catalítico e o posterior aproveitamento dos rejeitos, com resultados que apontaram a viabilidade técnica do processo, que é totalmente sustentável. A Votorantim constatou a viabilidade econômica, com razoável impacto na redução de custos do processo de produção de níquel.

Proposta do projeto

A demanda apresentada pela Votorantim ao IFG foi a realização de estudos técnicos e a avaliação da produção do gás de síntese Syngas (CO, H2) a partir da conversão catalítica do biogás produzido pela gramínea cana energia, uma variedade de cana com alta produtividade de biomassa por hectare, maior que o dobro da cana de açúcar convencional e com custos de produção equivalentes. “O projeto se propôs estudar todo o ciclo, compreendido pela produção do biogás, processo catalítico shift-gas desse mesmo biogás para a produção do gás de síntese (CO, H2), necessários para a redução do minério e, por fim, o reaproveitamento dos rejeitos da produção na agricultura, notadamente na produção da cana energia”, ressalta o professor Wagner Coelho.

Metodologia
A metodologia empregada foi composta por estudos teóricos aplicados às áreas de conhecimento envolvidas no projeto, experimentos realizados em laboratórios e estufas de mudas de plantas, tabulação de resultados e a sua avaliação. Foi produzido um extenso relatório técnico final, destinado à Votorantim Metais, antecedido por vários outros relatórios intermediários. No decorrer do período de execução foram promovidos seminários técnicos, missões de trabalho, participação em eventos técnicos e científicos correlatos e publicações técnicas.

Os experimentos
Os experimentos foram realizados nos laboratórios do Campus Goiânia do IFG (produção de biogás); na Escola de Agronomia da UFG, em Goiânia, responsável pela avaliação do aproveitamento do digestato (biomassa digerida pelos microrganismos) da produção de biogás na agricultura; e nos laboratórios da Universidade de Poitiers (responsável direto pelo desenvolvimento da fase de reforma catalítica do biogás e síntese dos catalisadores envolvidos. A Universidade de Poitiers é uma parceira do IFG, e juntos já desenvolveram outros projetos, como o Projeto NO WASTE, financiado pela União Europeia, na França. Esta etapa do Projeto foi conduzida pelo pesquisador Nicolas Bion e sua equipe, atuantes nessa área específica do conhecimento científico.

Resultados positivos
Segundo o professor, “Além do objetivo inicialmente proposto, os ganhos com o Acordo foram substanciais para as partes envolvidas a partir da constatação da viabilidade do emprego do Syngas na produção de combustíveis líquidos (gasolina, diesel etc.), bem como o emprego do biogás diretamente em máquinas pesadas de mineração”. “O impacto social, a ser constatado na implementação dos resultados obtidos nos processos industriais, virá, sobretudo, na forma de empregos, especialmente na produção agrícola da cana energia”, explica. Wagner Coelho ressalta, ainda, os ganhos em termos de conhecimento científico para os parceiros e para as instituições de ensino envolvidas como o IFG, a UFG e a Universidade Poitiers. “Nas três instituições acadêmicas, o Projeto viabilizou temas para estudos de mestrandos e doutorandos, pois proporcionou uma substancial melhoria de infraestrutura e inputs de conhecimento”.

Para o pesquisador, a Fapeg teve um papel fundamental para a execução do Projeto Biogás Redutor. Ele cita que, entre os recursos propriamente ditos, a Fapeg custeou bolsas e despesas correntes e a aquisição e confecção de equipamentos técnicos e científicos que foram empregados na pesquisa. Foram concedidas oito bolsas, entre as de Desenvolvimento Tecnológico Industrial (DTI) nível A e de DTI nível B. O IFG entrou com o capital humano, equipe de pesquisadores e alunos de mestrado. O IFG conta com um núcleo de pesquisa ligado ao Programa de Mestrado em Tecnologia de Processos Sustentáveis que já trabalhava com biogás desde 2003, contando com suporte de universidades alemãs e apoio técnico e financeiro do DAAD – Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico.

Como outros resultados para as instituições de ensino e pesquisa envolvidas, o professor Wagner Coelho aponta ainda que o Projeto Biogás Redutor já está proporcionando o desenvolvimento de outros projetos relacionados à gaseificação, pirólise, carbonização e combustão de biomassas; o estreitamento de cooperação técnica com a Universidade de Poitiers na França e Universidade de Aachen na Alemanha; aprovação do projeto ProBioSyn (fornecimento de biogás para a produção de gás de síntese via tratamento anaeróbio de cana energia) financiado pelo BMBF (Ministério Federal Alemão de Pesquisa) através do programa Bioeconomia Internacional 2015; desenvolvimento de processo de produção diferenciada, layout, fluxo e logística de produção ou de novos insumos/materiais que serão utilizados em produtos com valor agregado.

Benefícios para o IFG, segundo o pesquisador, também vieram na forma de capacitação da academia em nova gramínea energética de alta produtividade; up-grade de laboratórios de pesquisa; aproximação com a indústria para criar inovação em recursos renováveis e novos processos industriais; consolidação da cooperação internacional; colaboração para melhoria de mestrado profissional já recomendado pela Capes; além de permitir a inserção do IFG no cenário acadêmico nacional e internacional por meio de artigos técnicos e possíveis patentes e inovações; capacitação de novos recursos humanos na pós-graduação e seminários sobre a tecnologia.

“Com o aporte da infraestrutura, está sendo possível desenvolver projetos na área de eficiência energética com o uso de biomassa/resíduos/biogás, em parceria do IFG com a ENEL e os produtores de suínos na Região de Rio Verde”. Na Votorantim Metais, explica ele, “não houve ainda, que seja do nosso conhecimento, a aplicação dos resultados do Projeto, sobretudo pela reorganização da empresa, que se passou a chamar Nexa Resources e que se desfez da sua planta de mineração em Niquelândia”.

Participaram do projeto como bolsistas os pesquisadores do Campus Goiânia do IFG: professores Sérgio Botelho de Oliveira, Joachim Werner Zang e Warde da Fonseca Zang com apoio do professor Wilson Mozena, da UFG; os alunos de mestrado: Rosana Aparecida de Freitas, Suzel de Almeida e os doutorandos Vanderli Luciano da Silva e Thiago Soares Silva Ribeiro. Adicionalmente a mestranda Ilana Ramos Araújo foi agregada à equipe do Projeto sem recebimento de bolsa.