resíduos sucroalcooleiro
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA NA CULTURA DA CANA NO
BRASIL - RESÍDUOS
William Luiz Cruz dos SantosEngenheiro Químico
Janeiro de 2009
BRASILPrimeiras experiências com a utilização do etanol em motores do Ciclo
Otto - início do século XX - 1912 - caráter experimental .
BRASIL
6 milhões de hectares com cana-de-açúcar
lidera o “ranking” mundial de produção e exportação do setor
Modernas plantas de usinas de açúcar e de destilarias de álcool
liderança mundial hoje e nas próximas décadas
BRASIL
POR QUEeste horizonte promissor ?
RODRIGUES (2005)
Condições climáticas, disponibilidade de terra, produtividade dos canaviais e emprego de tecnologias de ponta nas lavouras e na indústria sucroalcooleira;
Decisão da OMC (Organização Mundial do Comércio) de condenar a UE (União Européia) pelos subsídios concedidos à produção e àreexportação do açúcar;
Aumento da demanda mundial por agroenergia, especialmente o álcool.
1
2
3
DEMANDAdos próximos 10 anos
aumento de 40 milhões de toneladas
aumento de 80 bilhões de litros
91
149
350
303
263
1975 1980 1990 1995 2003Fonte: UNICA – União da Indústria Canavieira do Estado de São Paulo
383
440
BRASIL
(1.0
00.0
00 t)
produção de cana-de-açúcar e marcos históricos
PROÁLCOOLCarros a Álcool
Início da desregulamentação
do setor
Fim da regula-
mentaçãono setor
1999
Carros FLEX
Exportações de álcool
carburante
2004 2005
A competitividade do Brasil no mercado
internacional de açúcar e álcool é devida, em
grande parte, ao baixo custo de produção da
cana-de-açúcar .O custo de produção da
cana necessária para produzir um metro cúbico
de álcool combustível é de aproximadamente US$80,
representando
aproximadamente 1/3 do custo de produção de milho e beterraba açucareira para produzir o mesmo volume
de álcool.
PRODUÇÃO DE AÇÚCAR NO MUNDO
UE - 19,9
Índia - 15,9
Tailândia - 6,8
China - 10,6
Cuba - 2,3
Brasil - 27,0
Fonte: USDA
EUA - 7,8
2004/2005
(1.0
00.0
00 t)
US$/tBrasilEstado de São PauloRegião Centro-SulRegião Norte- Nordeste
165180210
Mundo (média)CanaBeterraba
320612
Maiores exportadores (média)Cana (Brasil inclusive)
BeterrabaHFCS (Hight Fructose Corn Syrup)
268565309
Fonte: UNICA/LMC International, in Carvalho, 2001.
Custo de Produção de Açúcar
A COMPETITIVIDADE BRASILEIRA NO MERCADO DO AÇÚCAR
BRASIL
12,65 13,6614,88
17,9419,39
16,25
19,22
22,5724,82
2004
/2005
1995
/1996
1996
/1997
1997
/1998
1998
/1999
1999
/2000
2000
/2001
2001
/2002
2002
/2003
2003
/2004
Fonte: UNICA
26,52
Previsão 2005/2006: pelo
menos 1.000.000 t a mais
produção de açúcar
(1.0
00.0
00 t)
19961996 5,425,42
19971997 6,386,38
19981998 8,378,37
19991999 12,1212,12
20002000 6,516,51
20012001 11,1711,17
20022002 13,3713,37
2003200320042004
12,9112,9115,7615,76
Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL
BRASILexportação de açúcar
(1.0
00.0
00 t)
Fonte: UNICA
010
20304050
6070
93/9
494
/95
95/9
696
/97
97/9
898
/99
99/0
000
/01
01/0
202
/03
03/0
4
Exportação de açúcar/ produção de açúcar (%)
Resto do mundo
53%
BRASIL36%
UE11%
2004/05MERCADO INTERNACIONAL DE AÇÚCAR
Brasil
12,5914,37
15,413,87
13,0210,59 11,54
12,62
14,72
2004/2005
1995/1996
1996/1997
1997/1998
1998/1999
1999/2000
2000/2001
2001/2002
2002/2003
2003/2004
Fonte: UNICA
1.00
0.00
0 m
3
15,28
Previsão 2005/06: 17 milhões de m3
BRASILprodução de álcool
19981998 116.68116.68
19991999 407.22407.22
20002000 227.26227.26
20012001 345.67345.67
20022002 759.02759.02
20032003
20042004
757.37757.37
2.400.0002.400.000Fonte: SECEX – Secretaria de Comércio Internacional - BRASIL
BRASILexportação de etanol
1.00
0.00
0 m
3
DATAGRO: 2005
BRASILprodução de cana-de-açúcar
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
CA
NA
-DE
-AÇ
ÚC
AR
(milh
ões
de to
n)
DATAGRO: 2005
PRODUÇÃO DE ETANOL E AÇÚCAR
ETANOL AÇÚCAR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
ET
AN
OL
(milh
ões
de M
3)
0
5
10
15
20
25
30
AÇ
ÚC
AR
(m
ilhõe
s de
ton)
Território nacional ~ 850,00Total de área agricultável 320 ,00
Área cultivada – todas as culturas 60,40com cana-de-açúcar 5,34
para álcool 2,66
Fonte: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
CAPACIDADE DE EXPANDIRa produção
milhões de hectares
PRODUÇÃO DE ETANOLimpacto no Brasil
Economia
141bilhões de
dólares
com óleoimportado e
juros
141bilhões de
dólares
com óleoimportado e
juros
Emprego
70.000agricultores
395 destilarias
1milhão de pessoas
70.000agricultores
395 destilarias
1milhão de pessoas
Ambiente
16 milhõesde carros
movidos com gasolina e 25%
etanol
16 milhõesde carros
movidos com gasolina e 25%
etanol
2,0 milhões com álcool hidratado2,0 milhões com álcool hidratado
0,5 milhões flex-fuel
0,5 milhões flex-fuel
MERCADO POTENCIALde álcool carburante
Outros países também deverão adotar programas Austrália, México, Canadá e Colômbia
Todos esses 31 bilhões de litros poderiam ser
supridos dobrando-se a área cultivada com cana
no Brasil, com a tecnologia atual .
NOVAS PLANTAS INDUSTRIAIS(aproximadamente 50)
novos projetos
AUMENTO DO USO DE ETANOLno mundo
Produção de álcool no mundo - 36 bilhões de litros - 60% destinam-se ao uso de combustível - Brasil e Estados Unidos são os principais produtores e consumidores.
Conscientização para o combate às substâncias responsáveis pelo efeito estufa e à poluição local que resultou em substituição do MTBE como aditivo da gasolina em regiões específicas (Ex: Califórnia);
Diminuição das reservas de petróleo (aumento de preços);
Incremento da atividade agrícola, que permite criação de emprego.
O mercado mundial possui enorme capacidade de expansão em função de:
CANA-DE-AÇÚCARganhos em produtividade (Centro-Sul)
Fonte: Amorim e Lopes - 2005
(em t/ hectare - média de cortes economicamente viáveis)
1977
53
2003
80
CANA-DE-AÇÚCARporcentagem de açúcar (Centro-Sul)
Fonte: Amorim e Lopes - 2005
1977
9,5%
2003
14%
AUMENTO DA PRODUTIVIDADEno campo
desenvolvimento de novas variedades de cana;
controle de pragas (controle biológico) e doenças;
um melhor manejo do solo;
sistema de colheita adequado;
uso de insumos modernos.
Foi decorrente de diversos fatores, podendo-se citar:
MELHORAMENTO GENÉTICO
Busca-se com os programas de melhoramentos genéticos atuais gerar variedades mais produtivas, sem aumentar o uso de insumos, de forma a reduzir os custos de produção. Estima-se que cada variedade nova deva representar um aumento de produtividade de 10 a 15% em relação à cultivar substituída. O objetivo é garantir a sustentabilidade do Brasil no comércio internacional de derivados da cana-de-açúcar.
Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de Objetivo: identificar 50 mil genes da cana em busca de variedades mais produtivas e que assegurem maior variedades mais produtivas e que assegurem maior rentabilidade.rentabilidade.
Programas de melhoramento genProgramas de melhoramento gen éético (CTC e tico (CTC e Fapesp) Fapesp) -- GENOMA DA CANAGENOMA DA CANA
CONTROLE BIOLÓGICODiatraea saccharalis(broca-da-cana)
Perdas de US$ 100 milhões/ano (São Paulo)Perdas de US$ 100 milhões/ano (São Paulo)
Introdução e liberação de Cotesia flavipes em 1974
Perdas de US$ 20 milhões/ano (São Paulo)Perdas de US$ 20 milhões/ano (São Paulo)
Produção em laboratórios de usinas
Dietas artificiais
300.000 ha/ano
Um dos grandes programas de
controle biológico do mundo
Um dos grandes programas de
controle biológico do mundo
Um dos grandes méritos do projeto é que aumentou a área plantada e que as variedades,
hoje, são mais ricas em sacarose.
PROBLEMA RECENTEcigarrinha-da-raiz
(Mahanarva fimbriolata)
Metarhizium anisopliaeNordeste - desde a década de 1970 contra Mahanarva posticata (cigarrinha-das-folhas)
Sphenophorus levis
Beauveria spp.
M. anisopliae
RENDIMENTO INDUSTRIALdas fábricas brasileiras
extração de açúcar da cana
1977
Fonte: Amorim e Lopes - 2005
88%
2003
95-98%
Ganhos de até 17% no rendimento da fermentação no período.
Rendimento da fermentação 75 - 80% 90 - 92%
1977 2005Parâmetros
Nível de bactérias no vinho 108-109/mL
Tempo de fermentação 18 - 22 h 6 - 10 h
Recirculação de fermento ~70% >90%
105-106/mL
Rendimento da destilação 95% >99%
Teor de fermento no vinho 4-6% 8-17%
EVOLUÇÃO DA FERMENTAÇÃOindustrial
ESTOCAGEM DE CANA
ESTOCAGEM DE CANA
IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAScomo era feita há 20 anoscomo era feita há 20 anos
Morfologia das células e colônias;
Características bioquímicas e fisiológicas;
Classificação de espécies mas não de linhagens.
IDENTIFICAÇÃO DE LEVEDURAScomo é feito hojecomo é feito hoje
Cariotipagem: análise do DNA cromossômico das leveduras.
Cada linhagem possui um padrão único de cromossomos (como um código de barras).
EFICIÊNCIA DAS LEVEDURASselecionadas
PARÂMETROS*PARÂMETROS*LEVEDURASLEVEDURAS
PEPE--22 VRVR--11 CATCAT--11 PAN**PAN**
RENDIMENTO (%)RENDIMENTO (%) 91,091,0 90,590,5 91,291,2 88,188,1
GLICEROL (%)GLICEROL (%) 3,383,38 3,203,20 3,543,54 4,704,70
TREALOSE (%)TREALOSE (%) 9,59,5 10,610,6 10,310,3 6,06,0
VIABILIDADE FINAL (%) VIABILIDADE FINAL (%) 9494 9595 9797 6161
* média de 6 ciclos fermentativos;** levedura de panificação.
O uso de técnicas modernas na avaliação do desempenho da fermentação e da destilação quantificando o volume de álcool (avaliação do rendimento do álcool) pode ser citado como exemplo de iniciativa que visa redução de perdas. A automatização do processo, com equipamentos que controlam temperatura e pressão, ajudam na obtenção de resultados satisfatórios.
Síntese de ganhos nos setores agrícolas
e industrial
Síntese de ganhos nos setores agrícolas
e industrial
ÁLCOOLganhos em produtividade (Centro-Sul)
litro
s/ha
4.200
5.300
6.550
4.000
4.500
5.000
5.500
6.000
6.500
7.000
1980 1986/1988 2004
Fonte: UNICA
gerando subprodutos com valor econômico e
ambiental
gerando subprodutos com valor econômico e
ambiental
BIOMASSABIOMASSABiomassa é todo recurso renovável oriundode matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energética
Embora grande parte do planeta esteja desprovida de florestas, a quantidade de biomassa existente na terra é da ordem de dois trilhõesde toneladas; o que significa cerca de 400 toneladas per capita. Em termos energéticos, isso corresponde a mais ou menos 3.000EJ por ano ou seja, oito vezes o consumo mundial de energia primária
O setor sucroalcooleiro gera uma grande quantidade de resíduos, quepode ser aproveitada na geração de eletricidade, principalmente emsistemas de co-geração.
BIOMASSABIOMASSA
BIOMASSABIOMASSA
Na produção de etanol, cerca de 28% da cana é transformada em bagaço.Em termos energéticos, o bagaço equivale a 49,5%, o etanol a 43,2% e o vinhoto a 7,3%. Mesmo com esse alto valor energético, o bagaço é pobremente utilizado nas usinas, sendo praticamente incinerado na produção de vapor de baixa pressão (20 kgf/cm2). Esse vapor é utilizado em turbinas de contrapressão nos equipamentos de extração(63%) e na geração de eletricidade (37%). A maior parte do vapor de baixa pressão (2,5 kgf/cm2) que deixa as turbinas éutilizada no aquecimento do caldo (24%) e nos aparelhos de destilação (61%); o restante (15%) não é aproveitado
BIOMASSABIOMASSA
PotencialPotencialenergenerg ééticotico
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Combustão direta: combustão é a transformação da energia química dos combustíveis em calor, por meio das reações dos elementos constituintes com o oxigênio fornecido. Embora muito prático e, às vezes, conveniente, o processo de combustão direta é normalmente muito ineficiente. Outro problema da combustão direta é a alta umidade (20% ou mais no caso da lenha) e a baixa densidade energética do combustível (lenha, palha, resíduos etc.), o que dificulta o seu armazenamento e transporte
Gaseificação: como o próprio termo indica, gaseificação é um processo de conversão de combustíveis sólidos em gasosos, por meio de reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigênio, em quantidades inferiores à estequiométrica (mínimo teórico para a combustão). Hávários tipos de gaseificadores, com grandes diferenças de temperatura e/ou pressão. Os mais comuns são os reatores de leito fixo e de leito fluidizado.O gás resultante é uma mistura de monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, cujas proporções variam de acordo com as condições do processo, particularmente se é ar ou oxigênio que estásendo usado na oxidação.
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Pirólise: a pirólise ou carbonização é o mais simples e mais antigo processo de conversão de um combustível (normalmente lenha) em outro de melhor qualidade e conteúdo energético (carvão, essencialmente). Oprocesso consiste em aquecer o material original (normalmente entre 300°C e 500°C), na “quase-ausênc ia”de ar, até que o material volátil seja retirado. O principal produto final (carvão) tem uma densidade energética duas vezes maior que aquela do material de origem e queimaem temperaturas muito mais elevadas. Além de gás combustível, a pirólise produz alcatrão e ácido piro-lenhoso.
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Digestão anaeróbia: a digestão anaeróbia, assim como a pirólise, ocorre na ausência de ar, mas, nesse caso, o processo consiste na decomposição do material pela ação de bactérias (microrganismos acidogênicos e metanogênicos). Trata-se de um processo simples, que ocorre naturalmentecom quase todos os compostos orgânicos.Em termos energéticos, o produto final é o biogás, composto essencialmente por metano (50% a 75%) e dióxido de carbono. Seu conteúdo energético gira em torno de 5.500 kcal por metro cúbico. O efluente gerado pelo processo pode ser usado como fertilizante.
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Fermentação: fermentação é um processo biológico anaeróbio em que os açúcares de plantas como a batata, o milho, a beterraba e, principalmente, a cana de açúcar são convertidos em álcool, por meio da ação de microrganismos (usualmente leveduras). Em termos energéticos, oproduto final, o álcool, é composto por etanol e, em menor proporção, metanol, e pode ser usado como combustível (puro ou adicionado à gasolina – cerca de 20%) em motores de combustão interna.
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Além de ambientalmente favorável, o aproveitamento energético e racional da biomassa tende a promover o desenvolvimento de regiões menos favorecidas economicamente, por meio da criação de empregos e da geração de receita, reduzindo o problema do êxodo rural e a dependência externa de energia, em função da sua disponibilidade local.
AproveitamentoAproveitamento dada BiomassaBiomassa
Aproveitamento de resíduos que passaram à categoria de
valiosos insumos
como combustível
ENERGIAproveniente de biomassa de cana-de-açúcar
(MW)
Eletricidade usada atualmente no processo de fabricação de açúcar e etanol
Produção excedente atual vendida para o sistema elétrico
Potencial de curto prazo –tecnologia atual
Potencial de longo prazo. Novas tecnologias e aumento da produção de cana
Fonte: Aneel/Unica
GERAÇÃO DE ENERGIAatravés do bagaço
Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia.
A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar.
Uma tonelada de cana gera cerca de 140 kg de bagaço, dos quais 90% são usados na produção de energia.
A co-geração de energia utilizando bagaço coincide com o período de seca quando os reservatórios das usinas hidrelétricas estão em níveis baixos e, dessa forma, possui importante caráter complementar.
Brasil: Consumo de Energia Elétrica MWmed -2006
Carga do Sistema = 47.473 MWmed (2006) e 52.004 MWmed (2007)março
Ponta do Sistema = 61.782 MW (2006) ABRIL e 62.843 MW (2007)ABRIL .
Sistema Isolado = 1.364 MWmed (997,5 MWmed Térmicos) Perdas = (39.812 MWmed ÷ 47.473 MWmed ) – 1 = 16,1%
RESIDENCIAL INDUSTRIAL COMERCIAL OUTROS TOTAL
CONSUMO DE ENERGIA 9.865 17.670 6.345 5.932 39.812
DIVISÃO DO CONSUMO 25% 44% 16% 15% 100%
CRESCIMENTO MÉDIO ANUAL
(1996 - 2006)3,6%2,6% 3,2% 6,2% 4,0%
Fonte: EPE/ONS
Fonte: MME
�� No Brasil, 41% da oferta interna de energia provNo Brasil, 41% da oferta interna de energia prov éém de fontes renovm de fontes renov ááveis, veis, enquanto a menquanto a m éédia mundial dia mundial éé de 14% e a mde 14% e a m éédia dos padia dos pa ííses desenvolvidos ses desenvolvidos éé de de apenas 6% apenas 6%
Matriz Energética Primária Brasileira
NO MUNDO
17,10
7,9
39,1
16,917,4
0102030405060708090
100%
hidro carvão nuclear
NO BRASIL
84
3,1 1,8 2,40
102030405060708090
100%
hidro derivadopetróleo
carvão nuclear
Geração de Energia Elétrica
4,5 4,2
gás biomassaderivadopetróleo
gás
1,6
outros
*Inclui sistema isolado
Brasil : Cenário Atual / Futuro
Capacidade instalada de energia: 96.620 MW (2006) .
Carga no sistema: 47.473 MWmed (2006)
Considerando para os próximos 10 anos (até 2016) os seguintes níveis de
crescimento:
Economia 4,0% ao ano 48% em 10 anos
Energia 5,2% ao ano 66% em 10 anos
Será necessário um adicional
de 31.332 MWmed (66% de 47.473 MWmed) de energia
gerada em 10 anos.
Brasil : Cenário Atual / Futuro
FonteFonte EnergiaEnergia Potência InstaladaPotência Instalada
HidroelHidroel éétricatrica 31.332 31.332 MWmedMWmed ÷÷ 0,6 =0,6 = 52.220 MW52.220 MW
BagaBagaçço de Canao de Cana 31.332 31.332 MWmedMWmed ÷÷ 0,4 =0,4 = 78.330 MW78.330 MW
EEóólicalica 31.332 31.332 MWmedMWmed ÷÷ 0,3 =0,3 = 104.440 MW104.440 MW
Geração DistribuídaPotencial existente no Brasil
TIPO COMBUSTÍVEL POTÊNCIA ENERGIAINSTALADA A ser disponibilizada
Termoelétrica bagaço de cana 25.000 MW 10.000 MWmed(biomassa - combustível resíduo de madeira 3.000 MW 2.100 MWmed
já existente) casca de arroz 350 MW 245 MWmedgás de alto forno 2.000 MW 1.600 MWmed
Termoelétrica gás natural /(co-geração) óleo combustível
PCH com localização(até 30 MW) hoje viável
EólicaFator de Capacidade maior ou igual a 30% 60.000 MW
18.000 MWmed
Outros energia solar, célula substancial na -de combustível próxima década
8.000 MWmed12.000 MW
7.000 MWmed10.000 MW
Pré-requisitos para a escolhado tipo de geração de energia
1. Tempo de retorno do investimento (valor da tarifa necessária);
2. Tempo de implantação (facilidade no planejamento do SetorElétrico);
3. Avaliação do impacto ambiental;4. Socialmente empregador (relação investimento/nº de postos de trabalho);
5. Importação de equipamentos, serviços e combustível ou exportação de CO₂(balança comercial);
6. Investimentos complementares (custo evitado ou custos adicionais;
7. Formação de Empresários Brasileiros para o Setor Elétrico.
Relação dos Resíduos Agrícolas
hhhhBagaço de cana-de-açúcarhhhhResíduos de madeirahhhhMadeirahhhhCasca de arrozhhhhCasca de castanha de cajuhhhhCasca de castanha do ParáhhhhCoco da BahiahhhhCoco babaçuhhhhDendê (palma)hhhhBagaço de laranja
Energia Termica
COMBUSTÍVEL100%
DESAERADOR
CALDEIRA • RESIDUOS AGRICOLAS;
PROCESSO EnergiaTérmica(85%)
Turbina a Vapor em contra-pressão(Cogeração)
““ Alta Alta EficiênciaEficiência ””
COMBUSTÍVEL
100%
DESAERADOR
G ~Energia Elétrica
(10%)
Perdas elétricase mecânicas
(10%)
CALDEIRA• RESIDUOS AGRICOLAS;
PROCESSO EnergiaTérmica(80%)
Projeto com turbogeradorem contra-pressãoBagaço de cana-de-açúcar
S/A Usina Coruripe AS/A Usina Coruripe Açúçúcar e car e ÁÁlcoollcool
IturamaIturama/MG/MG
Turbina a Vapor a condensação(Usina Térmica – Ciclo Rankine)
COMBUSTÍVEL
100%
CONDENSADOR
DESAERADOR
G ~
Perdas elétricas e mecânicas500MW – 62%30MW - 72%
CALDEIRA• RESIDUOS AGRICOLAS;
Energia Elétrica500MW - 38%30MW - 28%
Projeto com turbogeradorem condensaçãoResíduo de Madeira TramontinaTramontina BelBeléém/PAm/PA
Turbina a Vapor a condensaçãocom extração (Cogeração + Usina Térmica)
COMBUSTÍVEL
100%
CONDENSADOR
DESAERADOR
G ~
CALDEIRA • RESIDUOS AGRICOLAS;
PROCESSO
Projeto com turbogeradorem condensação com extraçãoResíduo de Madeira
CISFRAMA Canoinhas/SCCISFRAMA Canoinhas/SC
Viabilidade para a GeraçãoPreço de Venda da Energia R$ 140,00 / MWhCredito de Carbono R$ 10,00 / MWh
RECEITA TOTAL R$ 150,00 / MWh
Limite Médio Disponível para Compra de Combustível
Considerando PCI = 2.000 Kcal/Kg - R$ 50,00 / MWh
21 Kgf/cm² - 300 oC ηηηη = 16% 2,7Ton MWh = R$ 18,50 / Ton
42 Kgf/cm² - 420 oC ηηηη = 22% 2,0Ton MWh = R$ 25,00 / Ton
64 Kgf/cm² - 490 oC ηηηη = 26% 1,7Ton MWh = R$ 29,40 / Ton
APROVEITAMENTO DE RESÍDUOSque passaram à categoria de valiosos insumos
Vinhaça e torta de filtro como fertilizantes
Uma tonelada de cana moída gera aproximadamente 1.000 litros de vinhaça, produto que é valorizado co mo um fertilizante por causa de seu nível de potássio.
A produção média de torta de filtro, produto rico e m fósforo, é de 30 kg/t.
Outros resíduos hoje aproveitados são: dextrana, xantana, sorbitol, glicerol, cera refinada de tort a, antifúngicos, etc.
VINHAÇA E TORTA DE FILTRO
Uma tonelada de cana moída gera proximadamente um metro cúbico de vinhaça (12 vezes o volume de álcool produzido em uma destilaria autônoma que é de 85 a 90 litros). No caso da fabricação do açúcar, o volume resultante éum pouco menor.
“100 metros cúbicos de vinhaça por hectare fornece 125 quilograma de K2O que de outra forma seria comprado por US$ 75,00 para cada hectare. Entretanto, o volume de vinhaça que pode ser aplicado nas plantações varia de lugar para lugar; em regiões com água subterrânea próxima àsuperfície, por exemplo, muito menos vinhaça pode ser aplicada com segurança total (Zandbergen, 1993)”.
VINHAÇA E TORTA DE FILTRO
• Procedimento de aplicação em solo de resíduos sólidos orgânicos (torta de filtro, cinzas e palhas)• Monitoramento das áreas de aplicação de vinhaça
Plástico biodegradável – o PHB (polihidroxibutirato) é produzido pela bactéria Burkholderia sacchari (isolada em solo de plantação de cana) e sintetizado a partir do açúcar.
Bagaço hidrolizado para alimentação animal, papéis, fármacos e produtos com grande número de aplicações na indústria química e farmacêutica (Ex: furfurol usado na síntese de compostos orgânicos).
No meio ambiente o plástico demora de seis meses a um
ano para se decompor, transformando-se em gás
carbônico, hidrogênio e água.
(produzido a partir de açúcar e bagaço – 1 kg de plástico éproduzido com 3kg de açúcar
e 17,1 kg de bagaço).
Melaço pode gerar, além do álcool, a levedura, o mel, ácidos cítrico e lático e glutamato monossódico.
A partir do etanol desenvolve-se a alcoolquímica – as várias alternativas de transformações incluem o polietileno, o estireno, cetona, acetoaldeído, o poliestireno, ácido acético, éster, acetona etc. Se destina àfabricação de fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes, plastificantes etc.
A partir do etanol desenvolve-se a alcoolquímica – as várias alternativas de transformações incluem o polietileno, o estireno, cetona, acetoaldeído, o poliestireno, ácido acético, éster, acetona etc. Se destina àfabricação de fibras sintéticas, pinturas, vernizes, vasilhames, tubos, solventes, plastificantes etc.
Prevê-se que uma mesma área de plantio de cana-de-açúcar deverá proporcionar daqui a alguns anos um aumento médio de 87% no
rendimento industrial na produção do álcool (hidrólise rápida).
BAGAÇO E PALHAna produção de álcool
Dedini Hidrólise Rápida
Permite que o bagaço seja utilizado na fabricação do álcool e a palha na geração de energia. O DHR foi criado há 10 anos –uma planta semi-industrial está em funcionamento desde 2003 na Usina São Luiz pertencente ao Grupo Dedini em Pirassununga.
Inovações ambientais da cadeia produtiva do etanol
Dar um novo destino aos resíduos provenientes da produção industrial. O uso de tais resíduos ajudam na diminuição dos custos da produção agrícola e também industrial.
Utilização de resíduos de produção (Água de lavagem, Torta de filtro, Bagaço e Vinhoto)
Evitar a disposição de partículas na atmosfera. Servem ainda para reduzir o consumo de água e o desgaste de equipamentos.
Lavadores de gases
Neutralizar efeitos de emissões tóxicas.Colocação de filtros nas caldeiras
Tratar a água utilizada para a lavagem da cana e reutilizá-la na irrigação.
Criação de lagoas de sedimentação
Tornar as plantas mais adequadas às condições edafo-climáticas, além de serem mais resistentes às pragas.
Modificação de genética de mudas
FinalidadeInovação
Produção Mais Limpa
Reciclagem da água no próprio processo (cuidado com teor de açúcar); Reciclagem no processo, mas em outra etapa, como: -embebição da cana; -lavagem do mel após cristalização do açúcar; -geração de vapor; -lavagem filtros; -preparo de solução para caleagem (na clarificação);
Redução perda do xarope: -redução da velocidade do fluxo; -redução da temperatura da água de condensação; Recuperação do xarope: -uso de obstáculos que diminuam o arraste (separadores e recuperadores de arraste); -aumento da altura dos evaporadores;
Água contendo açúcares, arrastados em gotículas;
Concentração do caldo
Água dos condensadores barométricos e Água condensada nos evaporadores
Reciclagem no processo de embebição (permite recuperação de parte da sacarose diluída); Reciclagem no processo de lavagem (necessário tratamento para remoção de sólidos grosseiros e resíduos sedimentáveis, e eventualmente para remoção substâncias orgânicas solúveis);
Eliminação da despalhacom fogo reduz aderência de terra e pedregulhos, podendo haver dispensa da lavagem; Realização da lavagem em mesa separada daquela onde ocorre o desfibramento (evita perda de bagacilhoaderido); Redução vazão de água usada, através da remoção à seco de parte das impurezas;
Teores consideráveis de sacarose, principalmente no caso de despalha da cana com fogo;Matéria vegetal, terra e pedregulhos aderidos;
Lavagem da cana antes da moagem;
Água de lavagem da cana
REUSO/ RECICLO REDUÇÃO
EXEMPLOS DE MEDIDAS DE P+LCOMPOSIÇÃO ORIGEM REJEITO
Produção Mais Limpa
• Pelo elevado teor de fosfato e pequena quantidade, incorporação ao vinhoto para uso como fertilizante; • Uso como complemento da atividade em tratamento biológico de efluentes;
• Variam muito, mas predomínio de fosfatos, sílica, sulfatos, carbonatos e oxalatos;
• Remoção química (soda ou solução ác. clorídrico) de sais, na concentração do caldo (volume reduzido);
Água de remoção de incrustações
• Uso como condicionador do solo; • Produção de ração animal;
• Resíduos solúveis e insolúveis da calagem; • Rico em fosfatos;
• Filtração do lodo gerado na clarificação;
Torta de filtração
• Cogeração energia elétrica; • Obtenção de composto- uso como adubo; • Produção de ração animal; • Produção de aglomerados; • Produção de celulose;
• Celulose, com teor de umidade de 40- 60%;
• Moagem da cana e extração do caldo
Bagaço
REUSO/ RECICLO REDUÇÃO
EXEMPLOS DE MEDIDAS DE P+LCOMPOSIÇÃO ORIGEM REJEITO
Produção Mais Limpa
• Alimento animal; • Corte da cana para moagem;
Ponta da cana
• Produção álcool; •Fabricação levedura;
• Praticamente todo usado na produção do álcool;
• Alta DBO (~90.000 mg/l);
• Fabricação açúcar;
Melaço
• Alta DBO e DQO
• Resíduos da destilação do melaço e do caldo fermentados (para obtenção do álcool);
Vinhaça
• Uso como fertilizante (observar taxa de aplicação em função da composição e do tipo de solo);
• Semelhante àvinhaça, mas bem mais diluído(cerca de 20% de vinhoto);
• Lavagem dos recipientes de fermentação, p/ obtenção álcool (volume reduzido);
Água da lavagem das dornas
REUSO/ RECICLO REDUÇÃO
EXEMPLOS DE MEDIDAS DE P+LCOMPOSIÇÃO ORIGEM REJEITO
Utilização da cana-de-açúcar na alimentação de ruminantes
Área ocupada com cana e produção de açúcar e álcool
Utilização da cana-de-açúcar na alimentação de ruminantes
Tipos de subprodutos e resTipos de subprodutos e resííduosduos
356Soja, palha
402Trigo, palha
6514Tomate, casca/s.
685Abacaxi, casca7540Algodão, torta
251Algodão, casca7752Amendoim, torta
228Amendoim,casca8013Arroz, farelo
121Arroz, casca8030Cana, levedura
353Arroz, palha703Cana, melaço
351Cana, bagaço6848Girassol, torta
6525Cana, vinhaça807Laranja, polpa
309Cana, torta filtro8245Soja, farelo
5214Feijão, palha7516Trigo, farelo
504Milho, palha7512Refinazil
NDTPBResíduosNDTPBSubproduto
Limitações nutricionais eoperacionais dos resíduos
� Limitações nutricionais� - alto teor de fibra e lignina� - alto teor umidade� - alto teor de materia mineral� Limitações operacionais� - recolhimento e transporte� - umidade� - equipamentos
Tratamento de resíduos
� Objetivo: aumentar o consumo e/ou a digestibilidade
� Tratamentos físicos:
� - Moagem
� - Vapor sob pressão: fisico/químico, radicais acetil da hemicelulose clivados produzindo ácido acético, depois súbita descompressão, vaporização água, expansão e rompimento da estrutura da parede celular
Tratamento de resíduos
� Tratamentos químicos
� + comuns: NaOH = 3 a 8% e NH 3 = 3%� Quebra ligações da lignina com a celulose e
a hemicelulose, tornando-as susceptíveis a ação microbiana
Tratamento do bagaço de cana-de-açúcar: auto hidrólise
Desempenho de animais Nelore alimentados com dietas com bagaço de cana como único volumoso e polpa de citros substituindo parcialmente o milho
88 9 Gordura subcutânea, mm
7,88,4 8,5 Gordura renal e pélvica, kg
56,758,2 58,3 Rendimento de carcaça, %
236247 247 Peso de carcaça quente, kg
5,55,3 5,5 Conversão, kg MS/ kg GPV
7,57,9 8,3 Matéria seca ingerida, kg
1,381,49 1,51 Ganho Médio Diário, kg
416424 423 Peso médio final, kg
281279 277 Peso médio inicial, kg
27%21% 15% Níveis de bagaçoCaracterísticas
Açúcar e Álcool• Eliminar fatores restritivos à expressão do potencial produtivo da cultura da cana-de-açúcar.• Incrementar a produtividade, o teor de sacarose, o agregado energético e o rendimento industrial da cana-de-açúcar.• Desenvolver tecnologias poupadoras de insumos e de eliminação ou mitigação de impacto ambiental.• Desenvolver tecnologias de manejo da cultura e de integração de sistemas produtivos da cana-de-açúcar.• Desenvolver alternativas de aproveitamento integral da energia da usina de cana-de-açúcar, com melhoria dos processos atuais e/ou desenvolvimento de novos.• Desenvolver novos produtos e processos baseados na alcoolquímica e no aproveitamento da biomassa da cana-de-açúcar.
Tecnologia agronômica
• Introduzir novas características por técnicas biotecnológicas (resistência a pragas, tolerância à seca, tolerância à acidez e à salinidade do solo, maior eficiência no uso de nutrientes).• Desenvolver estudos com o ciclo de vida e balanço de energia de sistemas de produção de cana-de-açúcar, objetivando reduzir o aspecto energético dos sistemas e substituir fontes de carbono fóssil por fontes renováveis.• Promover o zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar na região de expansão.• Desenvolver tecnologias para incremento da produtividade e do teor de sacarose da cana-de-açúcar.• Desenvolver tecnologias para fixação simbiótica de nitrogênio.
• Desenvolver tecnologias para uso de fito-hormônios na cultura da cana-de-açúcar.• Desenvolver técnicas de rotação, consorciação e renovação de canaviais.• Desenvolver técnicas de nutrição vegetal de cana-de-açúcar.• Aproveitar, na agricultura, o vinhoto da fermentação do caldo de cana-de-açúcar.• Gerar tecnologias de sanidade vegetal para a cana-de-açúcar.• Desenvolver sistemas de manejo da cultura da cana-de-açúcar.• Desenvolver sistemas de manejo de solos em áreas de canavial.• Aprimorar tecnologias de irrigação e manejo de água na cultura da cana-deaçúcar.
Tecnologia industrial
• Desenvolver tecnologias para aproveitamento energético de folhas verdes e ponteiros da cana-de-açúcar.• Aumentar o rendimento industrial do álcool.• Melhorar os processos com ganhos de racionalização de uso de água e outros insumos.• Melhorar os processos de co-geração de energia.• Desenvolver novos produtos e processos, baseados na alcoolquímica e no aproveitamento da biomassa da cana-de-açúcar.• Aprimorar motores e turbinas para maximização do rendimento energético, com o uso do álcool carburante.
FIMWilliam Luiz Cruz dos Santos
E-mail: williamlcruz@hotmail.com
Celular: (17) 9608-7194
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