Conteúdo: Produção do Etanol.
Processo de produção de álcool.
O processo de produção de álcool envolve basicamente as etapas de moagem, produção do melaço, fermentação e destilação.
O álcool ao qual costumamos nos referir no dia a dia é, na verdade, o etanol (H3C ? CH2 ? OH). Esse composto, também conhecido como álcool comum ou álcool etílico, possui uma diversidade muito ampla de aplicações. Apenas para citar algumas delas, temos: uso na fabricação de remédios, na síntese de compostos orgânicos (como o acetaldeído, o ácido acético e o éter comum); como combustível de automóveis, como solvente de tintas, vernizes e perfumes; é usado misturado com a gasolina; em bebidas alcoólicas, em soluções desinfetantes e como antisséptico.
Tendo em vista a importância do álcool, é interessante conhecer como ele é fabricado.
Existem dois processos de produção, que são:
(1) Reação de hidratação do etileno:
CH2 = CH2 + H2O → H3C — CH2 — OH
Em países onde não há muito território disponível para plantações, costuma-se utilizar esse processo para a produção de álcool. Para acelerar a reação, usa-se o ácido sulfúrico como catalisador.
(2) Fermentação de açúcares:
No Brasil, a principal matéria-prima utilizada para a produção do etanol é a cana-de-açúcar. Nos Estados Unidos, utiliza-se o milho. Inclusive, o Brasil responde por 35% da produção mundial de etanol, ficando atrás somente dos Estados Unidos, que responde por 37,5%.
Outras matérias-primas que podem ser utilizadas na produção de álcool são suco de frutas, beterraba, substâncias amiláceas, tais como o arroz, o trigo e a batata; e substâncias celulósicas, como a madeira e o papel.
Observe as principais etapas do processo de produção do álcool:
1º) Colheita da cana-de-açúcar: Isso pode ser feito com colheitadeiras mecânicas (como mostra a imagem a seguir) ou de forma manual através da queima da palha que envolve a base do vegetal e do corte do caule. Cerca de uma tonelada de cana-de-açúcar colhida dá origem a 70 litros de etanol.
A cana proveniente da lavoura é pesada e pode passar por uma análise química para quantificação do açúcar presente nela.
2º) Moagem da cana-de-açúcar: A cana é triturada nas moendas das usinas, liberando assim o seu caldo conhecido como garapa. A garapa contém elevado teor de sacarose (açúcar – C12H22O11) e, por isso, pode também sofrer cristalização e ser utilizada na produção de açúcar comum.
O bagaço da cana-de-açúcar não é desperdiçado, mas sim queimado nas caldeiras para liberar energia que é usada na produção da eletricidade para a própria usina.
3º) Produção do melaço: A garapa é aquecida a cerca de 105ºC e produz o melaço, isto é, uma solução de cerca de 40% de sacarose. Essa parte é importante para deixar o caldo o mais puro possível e, assim, não haver contaminantes na próxima etapa.
4º) Fermentação: O melaço é levado para sofrer fermentação. Isso é feito por inocular o micro-organismo (levedura) Saccharomyces cerevisae, que, na presença de sacarose, produz uma enzima denominada invertase. Esta atua como catalisadora da reação de hidrólise da sacarose, produzindo glicose e frutose, como mostra a equação química a seguir:
Depois esse micro-organismo origina outra enzima, a zimase, que catalisa a transformação da glicose e da frutose em etanol:
nesse processo de fermentação, ocorre a liberação intensa de bolhas. Isso ocorre pela presença do gás carbônico que foi liberado na reação anterior. Essa reação também é bastante exotérmica, ou seja, libera muito calor.
5º) Destilação: Na fermentação do melaço, obtém-se o chamado mosto fermentado, que, por sua vez, é levado para a destilação fracionada. Como mostrado no texto Destilação, esse é um processo de separação dos componentes de misturas homogêneas.
Assim, por meio dessa técnica, obtém-se o álcool comum a 96 ºGL (graus Gay-Lussac), o que significa que ele possui 96% de etanol e 4% de água.
Para medir a pureza do álcool fabricado, costuma-se utilizar um alcoômetro, que é um aparelho com as graduações na parte externa de seu tubo de vidro e com chumbo na parte inferior que fica submerso em um líquido. A graduação igual a 0ºGL corresponde ao valor da água pura, e a graduação de 100ºGL, ao etanol puro.
A partir daqui, o caminho que o álcool seguirá dependerá de seu uso. Quando se pretende usar o álcool misturado com a gasolina, por exemplo, é necessário ter 100% de etanol — o chamado álcool anidro —, isto é, não pode haver nada de água. Como a água é polar e a gasolina é apolar, essas duas substâncias não se misturam e, se houvesse mistura, a qualidade do combustível seria diminuída. Para obtenção do álcool anidro, realiza-se a destilação do álcool a 96ºGL com benzeno, que arrasta consigo a água.
O álcool usado na produção de bebidas alcoólicas possui impostos mais caros. Assim, para que o álcool que vai para o uso em combustível não seja desviado para a fabricação de bebidas, são adicionadas a ele certas substâncias que lhe conferem um cheiro e sabor ruins. Esse é o chamado álcool desnaturado.
Responda as questões a seguir:
1-) Explique com suas palavras as etapas de moagem, produção do melaço, fermentação e destilação do álcool.
2-) O que é sacarose?
3-) Atualmente, o Brasil está na corrida pela segunda geração do etanol, o álcool combustível, produzido a partir da cana-de-açúcar, tanto do caldo, rico em sacarose, quanto do bagaço, rico em celulose. O processo para a produção do etanol é denominado fermentação alcoólica.
a) Qual dos dois substratos, caldo ou bagaço da cana, possibilita produção mais rápida de álcool? Por quê?
b) O milho é outra monocotiledônea que também pode ser usada na produção de álcool. Cite duas características das monocotiledôneas que as diferenciem das dicotiledôneas, atualmente denominadas eudicotiledôneas.
4-) Um método para determinação do teor de etanol na gasolina consiste em mistura volumes conhecidos de água e de gasolina em um frasco específico. Após agitar o frasco e aguardar um período de tempo, medem-se os volumes das duas fases imiscíveis que são obtidas: uma orgânica e outra aquosa. O etanol, antes miscível com a gasolina, encontra-se agora miscível com a água.
Para explicar o comportamento do etanol antes e depois da adição de água, é necessário conhecer
a) a densidade dos líquidos.
b) o tamanho das moléculas.
c) o ponto de ebulição dos líquidos.
d) os átomos presentes nas moléculas.
e) o tipo de interação entre as moléculas.
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