O etanol obtido a partir da biomassa lignocelulósica é referido como uma segunda geração de biocombustíveis, cujo processamento conta com uma das mais promissoras tecnologias em desenvolvimento.

A fabricação do etanol a partir desta matéria-prima é possível, mas exige o domínio de tecnologias que ainda não foram completamente desenvolvidas e que são complexas e caras.

Essas tecnologias correspondem aos processos de hidrólise ácida (processo químico) ou hidrólise enzimática (processo biotecnológico), para se chegar aos açúcares a partir da celulose e da hemicelulose e, depois, por fermentação, produzir o etanol.

O primeiro passo do processo de obtenção de etanol lignocelulósico consiste no pré-tratamento desse material, com o objetivo de separar a lignina da celulose e da hemicelulose.

O processo físico-químico de explosão com vapor, “Steam Explosion”, na presença de catalisador consiste numa tecnologia promissora de pré-tratamento do bagaço de cana-de-açúcar.

O processo de hidrólise objetiva quebrar as macromoléculas de celulose ou hemicelulose, por meio da adição de ácido sulfúrico aos resíduos, no caso da hidrólise ácida, ou pela ação de enzimas (catalisadores orgânicos), no caso da hidrólise enzimática.

O processo de hidrólise enzimática requer o desenvolvimento de microrganismos capazes de hidrolisar a celulose, fermentar o açúcar, tolerar altas concentrações de etanol e produzir exclusivamente o etanol (sem subprodutos indesejáveis).

Os esforços de desenvolvimento deste micro-organismo concentram-se em modificá-lo geneticamente, com a remoção de características genéticas não desejadas e incorporando características que permitam redução do número de etapas do processo de conversão, redução de custos, aumento do rendimento e consequentemente aumento da competitividade desse produto.

Existem esforços também no sentido de desenvolver um micro-organismo sintético pela construção quase integral de um genoma. Diversos resultados já foram alcançados por grupos de pesquisas, que esbarram no obstáculo do custo ainda elevado das enzimas.

Em nível comercial, os principais resultados no desenvolvimento da tecnologia de hidrólise enzimática foram alcançados pela Logen, empresa canadense de biotecnologia.

O processo compreende tratamento prévio do material lignocelulósico através de explosão com vapor, e a hidrólise enzimática utilizando uma enzima desenvolvida com base na modificação genética de um fungo tropical, o Trichoderma reesei. 

Existe uma unidade de demonstração que utiliza apenas 30 toneladas de biomassa e tem capacidade de produção de 1 milhão de galões/ano.

Uma planta economicamente viável deveria consumir 1.500 toneladas de biomassa/dia e ter capacidade de produção em torno de 45 milhões de galões/ano.

Há vantagens e desvantagens em cada uma das duas alternativas tecnológicas de hidrólise. O processo de hidrólise ácida tem a vantagem de envolver uma tecnologia mais conhecida, mas apresenta a desvantagem de ser muito rápida e envolve dificuldades para controlar reações paralelas indesejáveis.

Embora nenhuma iniciativa tenha ainda alcançado o estágio de viabilidade comercial, a tecnologia de hidrólise enzimática apresenta grande potencial em virtude de características como a especificidade da reação, ausência de reações secundárias (que levariam à perda de rendimento), ausência da formação de produtos secundários (inibidores da fermentação alcoólica) e reação em condições suaves, que não requerem altas pressões e temperaturas ou ambientes corrosivos para os equipamentos.

A decisão de usar um ou outro processo de hidrólise depende também do tipo de material lignocelulósico empregado.

Na hidrólise da hemicelulose (que ocorre em condições mais brandas do que no caso da celulose), a estratégia tem sido a utilização de ácido sulfúrico diluído. No caso da celulose, como a hidrólise química requer condições de alta severidade pela maior resistência ao processo de hidrólise, o uso da hidrólise enzimática seria mais indicado.

As apostas norte-americana e europeia no etanol lignocelulósico têm recaído no desenvolvimento dos processos de hidrólise enzimática, enquanto no Brasil o interesse das empresas parece mais voltado para a hidrólise ácida – ainda que muitas pesquisas acadêmicas sejam realizadas nas duas áreas.

No Brasil, duas iniciativas são frequentemente mencionadas: o projeto Dedini Hidrólise Rápida (DHR) e, mais recentemente, a iniciativa da Oxiteno S.A.

Por fim, além dos processos de hidrólise comentados, as pesquisas em etanol têm sido orientadas, também, para uma terceira tecnologia, o processo de sacarificação e fermentação alcoólica simultâneas (SSF), que combina em uma só etapa a hidrólise enzimática e a fermentação alcoólica dos açúcares.

O foco principal é o desenvolvimento de leveduras termotolerantes, com base no melhoramento genético de linhagens de Saccharomyces e Kluyveromyces e por meio do emprego da celulase do Trichoderma reesei.

Os resultados alcançados são ainda modestos, com rendimentos e produtividade baixos, em especial por exigir pré-tratamento do material lignocelulósico, não apresentando perspectivas concretas no curto prazo.