Etanol

O etanol é um composto orgânico pertencente à função química álcool e é popularmente conhecido como álcool etílico. Apresenta-se como um líquido incolor e é altamente inflamável. A principal via de obtenção do etanol é pela fermentação de açúcares presentes na cana-de-açúcar.

O etanol é empregado como combustível automotivo, e, por ser derivado de fontes vegetais, é considerado um biocombustível e uma fonte de energia renovável, possuindo a capacidade para substituir combustíveis fósseis, como a gasolina.

Uma desvantagem do uso de etanol em automóveis é a sua menor eficiência energética em comparação aos derivados do petróleo.

O etanol possui ação esterilizante, atuando contra vírus e bactérias. Durante a pandemia de covid-19, o etanol 70% foi uma importante ferramenta de combate ao vírus por ser capaz de destruir a camada lipídica externa, inativando a ação desse microrganismo.

O etanol é responsável pelo teor alcoólico das bebidas alcoólicas. Além disso, também é empregado como solvente orgânico em diversos processos industriais.

O cultivo de cana-de-açúcar para a produção de etanol é uma importante atividade agrícola no Brasil.

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Resumo sobre o etanol

• O etanol é um composto orgânico pertencente à função química álcool.
• A fórmula molecular do etanol é C₂H₆O.
• Também é conhecido como álcool etílico e popularmente denominado álcool.
• É um líquido incolor, altamente inflamável e de caráter polar e anfifílico.
• Pode ser obtido da cana-de-açúcar por meio da fermentação dos açúcares presente nesse vegetal.
• Sua principal aplicação é como combustível automotivo, sob a forma pura ou como aditivo à gasolina.
• Outros de seus usos são como agente esterilizante, como solvente orgânico em diversos outros processos industriais, e em bebidas alcoólicas.
• É um biocombustível por ser derivado de fontes renováveis de energia e é um possível substituto aos combustíveis derivados de petróleo.

O que é etanol?

O etanol é um composto orgânico de fórmula molecular C₂H₆O pertencente à função orgânica conhecida como álcool. É popularmente chamado de álcool ou de álcool etílico.

A presença do grupamento –OH (hidroxila) na estrutura do etanol torna essa substância polar e capaz de se misturar facilmente com água e com outros solventes polares.

O etanol é um líquido incolor e com odor característico. É altamente inflamável, possuindo ponto de fulgor de 15 °C. Isso significa que, a partir dessa temperatura, o etanol emite vapores que, ao entrarem em contato com fontes de calor, podem causar combustão. A principal via de produção do etanol é pela fermentação de açúcares.

O etanol possui diversas aplicações, sendo as mais relevantes como solvente químico, substância esterilizante e combustível de motores a combustão. A presença do etanol em algumas bebidas é o que as torna alcoólicas.

O etanol pode existir sob as formas anidra e hidratada. A diferença entre elas é a proporção de água presente. No etanol hidratado, a quantidade de água permitida é de até 5%. Já no etanol anidro, a concentração de água não pode ultrapassar 0,5%, podendo essa substância ser considerada como o etanol puro. O termo anidro caracteriza uma substância que não possui, ou praticamente não possui, água em sua composição.

Em razão da elevada pureza do etanol anidro, este é empregado industrialmente, como na fabricação de tintas, solventes, fármacos, cosméticos e como aditivo à gasolina. No Brasil, a gasolina comercializada pode conter até 27% de etanol anidro, a fim de melhorar a octanagem e reduzir o valor do combustível.

No Brasil, o etanol é muito utilizado como combustível, e, nos postos de abastecimento, é o etanol hidratado que se encontra nas bombas, sendo usado diretamente nos automóveis.

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Para que serve o etanol?

O etanol é uma substância bastante versátil, possuindo uma infinidade de aplicações nas mais diversas áreas.

O etanol é um biocombustível fabricado de matérias-primas renováveis e é empregado em motores a combustão, sendo uma alternativa ao uso de combustíveis fósseis, como a gasolina.

O etanol é empregado em vários tipos de processos industriais, participando da fabricação de produtos de higiene e limpeza, perfumes, cosméticos, borracha, plásticos, tintas e vernizes, combustíveis, medicamentos, bebidas alcoólicas, entre outros.

O etanol é a substância responsável pelo teor alcoólico em algumas bebidas. O teor alcoólico é a concentração do etanol na bebida. Por exemplo, a cachaça possui teor alcoólico entre 38% e 48%, isso significa que, em 100 mL dessa bebida, entre 38 mL e 48 mL são de etanol.

O etanol também é utilizado como substância esterilizante em ambientes hospitalares e clínicos, sendo uma das principais ferramentas utilizadas durante a pandemia do coronavírus.

Produção do etanol

A principal via de produção do etanol é por meio do processo químico de fermentação. A matéria-prima para se obter o etanol são as moléculas de açúcar existentes nos vegetais, como a cana-de-açúcar, a beterraba, o milho, a mandioca, o trigo, entre outros.

No Brasil, a produção de etanol ocorre principalmente com a cana-de-açúcar, uma das matérias-primas mais eficientes para a geração desse álcool. Em média, um hectare de plantação de cana-de-açúcar gera 7500 L de etanol. Nos Estados Unidos, a principal matéria-prima empregada é o milho, que possui uma produtividade menor, de cerca de 3000 L por hectare.

A cana-de-açúcar é uma planta rica em sacarose, que nada mais é do que o açúcar comum. A sacarose é uma molécula formada pela união entre uma unidade de β-frutose e uma unidade de α-glicose.

Da moagem da cana-de-açúcar, pode-se obter o açúcar, por meio do refinamento, e o etanol, por meio da fermentação.

A etapa de fermentação alcoólica do caldo da cana-de-açúcar é realizada por leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae, as mesmas que atuam no fermento biológico de pão.

A função desses microrganismos é romper a molécula de sacarose da cana-de-açúcar em moléculas de glicose e de frutose pela atuação da enzima invertase, presente nas leveduras.

Em seguida, as unidades de frutose e glicose são convertidas em etanol e dióxido de carbono (CO₂) pela ação da enzima zimase.

Essas etapas de fermentação dão origem a uma mistura conhecida como mosto. O mosto é submetido a um processo de destilação — um processo físico de separação de misturas baseado dos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura.

Nessa etapa podem ser empregadas a destilação simples ou a destilação fracionada. O primeiro procedimento é executado com equipamentos menos sofisticados, e se obtém o etanol com baixa pureza, contendo outras substâncias em menor quantidade. Na destilação fracionada, são empregados equipamentos mais sofisticados que possibilitam a obtenção do etanol em elevado teor de pureza.

O processo descrito (de fermentação de açúcares) origina o etanol conhecido como etanol de primeira geração. Nas últimas décadas, pesquisadores vêm estudando outras formas de se obter etanol dos vegetais sem que seja necessário aumentar a área cultivada.

Desses estudos, obteve-se o chamado etanol de segunda geração, produzido de diversas biomassas, inclusive do bagaço de cana-de-açúcar, e neles se concentrou em obter o etanol com base na celulose contida nessa matéria vegetal. Isso é feito via reações químicas de hidrólise da celulose, que rompe essa molécula, liberando unidades de glicose, então submetidas às etapas da fermentação.

Além da fermentação alcoólica, existem outros processos sintéticos para a síntese do etanol em laboratório. Um deles é a reação de hidratação do etileno. O etileno, ou eteno, é um hidrocarboneto insaturado derivado do aquecimento do carvão mineral. Para a produção do etanol, o etileno é combinado com a água na presença de agentes catalisadores, como o ácido sulfúrico ou o ácido fosfórico. Os catalisadores têm a função de facilitar a ocorrência da reação.

Esse mecanismo é mais empregado em regiões com menor oferta de fontes naturais para a geração de etanol e, por isso, é pouco utilizado no Brasil.

Outra rota química de preparação do etanol é pela reação de redução do acetaldeído (C₂H₄O), também conhecido como etanal, molécula pertencente à função química aldeído. O agente redutor atua inserindo um hidrogênio na estrutura, em ligação com o átomo de oxigênio, e o aldeído se torna o álcool etanol.

Saiba mais: Passo a passo do processo de produção de álcool

Vantagens e desvantagens do etanol

O etanol é um biocombustível e apresenta muitas vantagens como substituto aos combustíveis fósseis, como a gasolina. O etanol emite menor quantidade de gases poluentes e causadores do efeito estufa em comparação aos combustíveis de fontes não renováveis. No Brasil, em razão da alta oferta de cana-de-açúcar, o custo de geração do etanol é considerado relativamente baixo se comparado às etapas envolvidas para produção de outros combustíveis derivados do petróleo.

No entanto, o etanol possui menor eficiência energética em comparação à gasolina. Isso significa que o etanol gera menor quantidade de energia pelo mesmo volume de combustível. Outro ponto que vem sendo discutido é a extensa área plantada necessária para gerar o etanol em grandes quantidades, fator que poderia impactar a produção de alimentos.

Outras desvantagens em relação ao uso do etanol é que ele apenas pode ser utilizado em motores adaptados, como os carros flex, que funcionam com álcool e gasolina. Regiões com baixas temperaturas enfrentam um problema na utilização de etanol como combustível, pois, com o frio, a quantidade de vapores no motor é muito baixa, dificultando o processo de partida do automóvel.

Etanol x álcool

Os álcoois são uma função orgânica caracterizada pela presença do grupamento hidroxila (–OH).

O etanol é um composto orgânico classificado como álcool, pois possui, além de carbono e hidrogênio, o grupamento hidroxila unido ao carbono.

O termo etanol deriva da nomenclatura Iupac para compostos orgânicos, que segue a regra de prefixo + infixo + sufixo (sendo o prefixo referente ao número de carbonos na estrutura do composto). No caso do etanol, et– indica que a estrutura é formada por dois carbonos.

O infixo indica o tipo de ligação existente ente os átomos de carbono. Para o etanol, o infixo –an– indica que os carbonos são unidos apenas por ligações simples.

Os sufixos em compostos orgânicos indicam a que função orgânica eles pertencem. O sufixo –ol é a terminação para moléculas pertencentes ao grupo dos álcoois, indicando a presença de grupamento hidroxila na molécula.

Importância do etanol

O etanol é uma importante substância química em diferentes áreas. Para a área de geração de energia, a natureza renovável desse combustível o torna um forte substituto para os combustíveis fósseis derivados do petróleo, como a gasolina e o diesel.

O etanol é renovável porque é obtido de fontes vegetais, as quais não se esgotam e podem sempre ser replantadas. Além disso, ele é classificado como uma fonte sustentável de energia, uma vez que uma fração considerável de dióxido de carbono (CO₂) gerado na combustão é absorvida pelas próprias plantas, durante o ciclo de crescimento da cana-de-açúcar.

Outra vantagem do uso do etanol é a menor emissão de gases causadores do efeito estufa, em comparação com a gasolina. Estima-se que o etanol reduza em cerca 89% a quantidade de gases poluentes.

No Brasil, o uso do etanol como combustível já é empregado de forma comum. No entanto, em países com pouco espaço de cultivo agrícola, os combustíveis fósseis dominam esse mercado. No país, o etanol é utilizado como aditivo à gasolina em proporções entre 20-25%.

O etanol é muito empregado na área hospitalar como agente esterilizante. Inclusive, na pandemia do coronavírus, o uso de álcool 70% foi essencial no combate ao vírus. O álcool 70%, na realidade, é uma solução de etanol e água na proporção de 70:30 respectivamente.

A função do etanol como esterilizante se deve à sua característica anfifílica, isto é, possui afinidade com a água (hidrofilia) e afinidade com gorduras (hidrofobia), a qual permite a sua penetração através da camada externa do vírus. As moléculas de etanol interagem com a parte apolar da membrana do vírus, aumentando a afinidade interna da camada lipídica pela água, desestabilizando e desnaturando a estrutura das proteínas que formam o vírus.

O álcool puro não é eficiente para a destruição de vírus e de bactérias, pois é necessário que exista uma quantidade de água no meio para facilitar a interação entre o etanol e a camada de proteína dos microrganismos, por isso o álcool 70% é mais indicado para essa situação.

Etanol no Brasil

O uso do álcool como combustível automotivo foi indicado desde o primeiro modelo de automóvel desenvolvido por Henry Ford, que tinha o motor adaptado para funcionar tanto com etanol como com gasolina. Com o passar das décadas, a tecnologia para exploração do petróleo avançou, e a gasolina passou a ser considerada economicamente viável, com o etanol ficando como segunda opção.

Após a grande crise econômica de 1929, muitos países precisavam diminuir seus custos. O Brasil foi um deles, e, buscando reduzir o volume de importações de combustíveis e expandir as lavouras canavieiras, passou a incentivar o consumo de etanol por meio da adição de 5% dele à gasolina comercializada internamente.

Na década de 1970, houve a Guerra Árabe-Israelense, evento que fez triplicar os valores de combustíveis derivados do petróleo no mundo. A fim de reduzir as importações de combustíveis, no Brasil foi criado, em 1975, o Programa Nacional do Álcool (Proálcool).

Os objetivos desse programa eram: incentivar o uso do etanol como combustível e a produção automóveis movidos a etanol; expandir as lavouras de cana-de-açúcar; e aumentar a quantidade de usinas de produção etanol. O Proálcool não tinha objetivos ambientais e de sustentabilidade.

Anos mais tarde, a utilização de etanol como combustível no país foi novamente incentivada com a chegada dos carros flex, em 2003. Em nível mundial, a crescente demanda por modernização das matrizes energéticas dos países, tornando-as menos dependente do petróleo, e os investimentos em pesquisas na área de biocombustíveis aceleraram ainda mais a utilização do etanol como fonte de energia renovável.

Desde 2010, o Brasil tem se destacado pela produção de etanol de segunda geração, procedimento que permite a produção de etanol com base na biomassa de cana-de-açúcar e por meio de tratamentos químicos. Esse método aumenta a produtividade das lavouras de cana-de-açúcar, gerando maior volume de etanol por hectare plantado. O etanol de segunda geração pode ser representado pela sigla E2G ou como etanol celulósico.

Atualmente, o Brasil é um importante fornecedor mundial de etanol para diversos países do mundo que não possuem tecnologia e espaço cultivável para a produção de seu biocombustível.

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Efeito do etanol para a saúde

O consumo do etanol provoca alterações no sistema nervoso central, mecanismo responsável por controlar os sentidos e a atividade muscular, afetando também o fígado, o coração e o sistema circulatório.

Os efeitos imediatos do etanol sobre o organismo dependem da dose, ou seja, da concentração da substância na corrente sanguínea. A depender dessa quantidade, o etanol pode atuar como tranquilizante, estimulante ou depressor. A intensidade dos sintomas da presença de etanol também varia de acordo com a pessoa.

A elevação da concentração do etanol no sangue causa a supressão de algumas funções do sistema nervoso, levando ao aparecimento de sintomas de intoxicação.

A maior parte das pessoas começa a demonstrar alterações mentais a partir de concentrações de etanol no sangue de cerca de 0,05%. Acima disso, em, aproximadamente, 0,10% os efeitos físicos se tornam evidentes, como andar desequilibrado, reflexos lentos e percepções sensoriais alteradas. Em razão dessas alterações, o ato de dirigir já se torna perigoso.

Em concentrações acima de 0,15%, a fala fica lenta e embaralhada. Em cerca de 0,4%, já podem ser alcançados estágios de inconsciência. Acima de 0,5%, os danos ao cérebro e ao coração podem se tornar graves e levar a casos de coma alcoólico e morte.

A tabela abaixo apresenta uma correlação entre os níveis de etanol no organismo e os sintomas clínicos mais comuns.

Tabela apresentando a correlação entre a concentração de etanol no sangue e os principais sintomas observados^|1|

Os perigos da ingestão do etanol não são apenas imediatos e podem se tornar muito graves caso seja recorrente. O consumo crônico de bebidas alcoólicas pode levar a danos irreversíveis no fígado, o principal órgão responsável pelo metabolismo do etanol.

Com a sobrecarga gerada ao fígado, a função hepática fica comprometida, levando ao acúmulo de outras substâncias, como hormônios e fármacos. Como consequência, pode haver acúmulo de gordura, perda de massa muscular, enfraquecimento do sistema imune, cirrose hepática, hepatite, entre outras complicações. Os usuários crônicos de bebidas alcoólicas podem desenvolver gastrites, úlceras, pancreatite, danos neurológicos e câncer.

Nota

|1| Efeitos do álcool. Centro de Informações sobre Saúde e Álcool. 2012. Disponível aqui.