Plantas-piloto: o caminho entre a pesquisa na bancada e a produção em escala industrial
No que se refere a processos industriais, o Brasil foi, por muito tempo, importador de tecnologia. No entanto, à medida que o Brasil se afirma como um país em desenvolvimento, torna-se necessário desenvolver internamente processos industriais competitivos frente aos que existem no mundo.A não ser que se esteja idealizando um novo processo a partir de um já existente (prática conhecida como adaptação de tecnologia ou inovação incremental), um processo industrial nasce nas pesquisas realizadas em laboratórios de universidades e centros de pesquisa, públicos e privados. A visão clássica do pesquisador é a de uma pessoa que fica dentro de um laboratório trabalhando diante de uma bancada, mas poucas pessoas visualizam o longo caminho que uma pesquisa iniciada nesse ambiente necessita para atingir a maturidade, de modo a chegar, finalmente, a um processo industrial de transformação de uma matéria-prima em um produto.
Os estudos conduzidos em laboratório são geralmente referenciados como “em escala de bancada” e se caracterizam pelos reduzidos volumes utilizados ao realizar os processos físico-químicos de transformação da matéria-prima em produto final. Quando se refere à dinâmica dessa transformação, a redução desses volumes fornece menor quantidade de material para a realização das análises necessárias ao acompanhamento do processo em estudo. Com a redução das amostras, compromete-se a qualidade dos resultados.
A transposição dos resultados obtidos em escala de bancada para um processo industrial não ocorre do dia para noite. Ela envolve a geração de dados adicionais para desenvolver balanços de massa e energia, que são empregados na especificação de equipamentos que virão a compor a unidade industrial. Nesse momento, o pesquisador começa a sentir a necessidade de aumentar os volumes envolvidos no estudo, o que é possível no laboratório até um determinado nível, antes de se deparar com problemas do tipo: controlar as correntes de entrada e saída, controlar inventários do sistema (como pressão e nível) e adicionar e/ou remover calor do sistema. Além disso, torna-se necessário obter mais dados em linha, ou seja, os dados são coletados e análises são realizadas de forma automatizada, com a operação do sistema.
Outro fator limitante também envolve a duração dos experimentos, que na escala de bancada são restritos em geral a algumas horas e os dados requeridos para desenvolver um processo podem envolver dias ou semanas de operação contínua, a fim de, por exemplo, determinar a durabilidade de catalisadores e a formação e acúmulo de produtos indesejados ao longo do tempo.
Enfim, os estudos em “escala piloto” são a solução adotada para sanar os limitantes encontrados em escala de bancada. O principal entrave à utilização dessas plantas piloto são os custos envolvidos no desenvolvimento, montagem e operação de tais unidades. Esses custos, entretanto são ordens de grandeza acima dos investimentos na montagem de uma unidade de bancada, mas muito inferiores aos de uma tentativa frustrada de construir uma planta industrial com base em premissas equivocadas ou em informações obtidas em escala de bancada.
Em linhas gerais uma boa fase de pesquisa em bancada gera resultados sólidos e confiáveis que permitem afirmar que a tecnologia é promissora. A partir desse ponto é realizado o desenvolvimento de um processo a ser transposto em uma planta piloto, de forma a verificar a viabilidade técnica e econômica da tecnologia proposta. A partir do projeto da planta piloto e das informações obtidas ao longo de sua operação, pode-se iniciar um projeto de planta industrial, levando em conta as características técnicas e econômicas, que permitirão construir uma planta industrial competitiva.
O marco final de uma pesquisa científica bem sucedida é exatamente quando essa nova tecnologia é adotada em uma planta industrial de forma que seja competitiva frente a outros processos e/ou produtos e se complete o ciclo da inovação. Dessa forma recupera-se o investimento realizado na pesquisa e no desenvolvimento, garantindo a sustentabilidade do empreendimento em termos econômicos, ambientais e sociais.
Nesse contexto, a Embrapa inicia uma nova etapa ligada ao uso da biomassa, pois, por meio da unidade de Agroenergia, passa a pesquisar e desenvolver soluções voltadas para a produção de biocombustíveis, indo da bancada ao estágio de plantas piloto. A partir desse estágio, por meio de parcerias com empresas públicas e privadas pode-se finalizar o processo industrial e colocar o produto no mercado, induzindo, dessa forma, ganhos de competitividade no campo, ao agregar valor a produtos agrícolas, seus resíduos e co-produtos.
Rossano Gambetta
Pesquisador, Embrapa Agroenergia
rossano.gambetta@embrapa.br
