LARYSSA FERREIRA VIANA

POTENCIAL ENERGTICO DO BAGAO E PALHIO DE CANA-DE-ACAR,

CV. SP80-1842, EM REA DE ALAMBIQUE ARTESANAL

LAVRAS-MG

2011

LARYSSA FERREIRA VIANA

POTENCIAL ENERGTICO DO BAGAO E PALHIO DE CANA-DE-ACAR, CV. SP80-1842, EM REA DE ALAMBIQUE ARTESANAL

Tese apresentada Universidade Federal de Lavras, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Agronomia/Fitotecnia, rea de concentrao em Produo Vegetal, para obteno do ttulo de Doutor.

Orientador

Dr. Luiz Antnio de Bastos Andrade

Coorientador

Dr. Paulo Fernando Trugilho

LAVRAS-MG

2011

Viana, Laryssa Ferreira.

Potencial energtico do bagao e palhio de cana-de-acar, cv. SP80-1842, em rea de alambique artesanal / Laryssa Ferreira Viana. Lavras : UFLA, 2011. 102 p. : il. Tese (doutorado) Universidade Federal de Lavras, 2011.

Orientador: Luiz Antnio de Bastos Andrade. Bibliografia.

1. Biomassa. 2. Bagao. 3. Energia. 4. Resduos. I. Universidade

Federal de Lavras. II. Ttulo. CDD 662.88

Ficha Catalogrfica Preparada pela Diviso de Processos Tcnicos da Biblioteca da UFLA

LARYSSA FERREIRA VIANA

POTENCIAL ENERGTICO DO BAGAO E PALHIO DE CANA-DE-ACAR, CV. SP80-1842, EM REA DE ALAMBIQUE ARTESANAL

Tese apresentada Universidade Federal de Lavras, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Agronomia/Fitotecnia, rea de concentrao em Produo Vegetal, para obteno do ttulo de Doutor.

APROVADA em 04 de fevereiro de 2011. Dr. Moiss de Sousa Reis EPAMIG

Dr. Jlio Csar Garcia IAC

Dr. Ivan Antnio dos Anjos IAC

Dr. Luiz Antnio de Bastos Andrade

Orientador

Dr. Paulo Fernando Trugilho

Coorientador

LAVRAS-MG

2011

AGRADECIMENTOS

A Deus, por mais esta etapa vencida.

Universidade Federal de Lavras e ao Departamento de Agricultura,

pela oportunidade concedida.

Ao professor Luiz Antnio de Bastos Andrade, pela fora, orientao,

ensinamento, compreenso e pelo estmulo em buscar sempre mais

conhecimento.

Ao professor Paulo Fernando Trugilho, pelos ensinamentos e amigvel

convivncia.

Aos pesquisadores Ivan Antnio dos Anjos, Jlio Csar Garcia e Moizes

de Sousa Reis, pela disponibilidade em participarem da banca de defesa e pelas

contribuies apresentadas.

A todos os colegas e amigos do Curso de Fitotecnia, pela enriquecedora

convivncia e auxlio nos trabalhos.

Aos funcionrios de campo e aos funcionrios do Departamento de

Agricultura e do Departamento de Cincias Florestais, pela ateno e amizade.

Agradecimento especial ao alambique Joo Mendes- JM, no municpio de

Perdes, que nos cedeu com presteza o local para realizao dos trabalhos.

Homenagem pstuma ao Sr. Joo Mendes, o meu eterno reconhecimento e

agradecimento.

Agradeo aos meus pais e familiares, pelo apoio constante em todos os

momentos de minha vida.

Enfim, a todos aqueles que, direta ou indiretamente, contriburam para a

realizao deste trabalho.

RESUMO

O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o potencial energtico do bagao e palhio de cana, produzidos por um alambique artesanal, tpico de pequenos produtores de cachaa de Minas Gerais, ao longo da safra de cana, junho a outubro, ciclo da cana soca, colhida sem a queima prvia do canavial. Foi utilizada a variedade SP80-1842 que apresenta boa produtividade agrcola em cana planta e soca. O experimento foi instalado em rea do alambique Joo Mendes - JM, no municpio de Perdes, Minas Gerais no ano agrcola de 2008/2009. Os tratamentos foram avaliados utilizando-se o delineamento experimental de blocos casualizados, com 5 tratamentos, correspondendo a cinco pocas de corte (junho, julho, agosto, setembro e outubro), com cinco repeties, totalizando 25 parcelas, sendo os dados tomados nas trs linhas centrais. Os caracteres avaliados foram: rendimento de cana integral, rendimento de colmos, rendimento de palhio, rendimento de bagao, rendimento de bagao + palhio, brix (%) caldo, rendimento de matria seca do palhio e do bagao, poder calorfico do bagao e do palhio e anlise elementar do material. Foi realizada anlise de varincia com o auxlio do uso do sistema computacional Sisvar. O rendimento de bagao foi maior em setembro, provavelmente devido ao pico da poca de seca na regio. Os valores obtidos para brix foram maiores em agosto/setembro/outubro devido a maior maturao da cana-de-acar. Foi constatado que o poder calorfico superior e rendimento em calorias do bagao e palhio foi maior em setembro/outubro do que nos meses de junho/julho/agosto, provavelmente devido ao menor teor de umidade e maior rendimento em matria seca nos meses de setembro/outubro. Para a umidade em base seca h uma maior variao presente no bagao e, em geral, quanto menor a umidade, maior o poder calorfico. O Poder Calorfico Inferior, o Poder Calorfico til e o Rendimento em calorias do bagao e palhio aumentaram com o avanar da safra de cana-de-acar. Palavras-chave: Biomassa. Cana-de-acar. Bagao. Energia. Resduos.

ABSTRACT

The present work was conducted with the objective of evaluate the energetic potential of the sugar-cane bagasse and chaff, produced by an artisan distillery, carachteristical to small cachaa producers in Minas Gerais, during harvest season of the sugar cane, from June to October, cicle of the rattoon, harvested without prior burning of the crop. It was utilized the variety SP80-1842 which presents a good agricultural productivity in plant-cane and rattoon. The experiment was held in the area of distillery Joo Mendes JM, in Perdes, Minas Gerais in the agricultural year of 2008/2009. The treatments were evaluated utilizing the experimental design consisted of ramdomized blocks, with 5 treatments , corresponding to 5 cutting times (June, July, August, September and October), with 5 repetitions, totalizing 25 parcels, being the data taken in the three central lines. The evaluated characters were: the yield of the whole cane, yield of the culm, yield of the chaff, yield of the bagasse, yield of the bagasse + chaff, brix (%) juice, yield of the dry matter of the chaff and of the bagasse and elementar analysis of the material. It was made variance analysis with the aid of the use of computer system Sisvar. The yield of the bagasse was higher in September, probably this is due to peak of drougt time in the region.The values obtained for the brix were higher in August/September/October due to the a greater maturation of the sugar-cane. It was verified that the superior calorific power and yield in calories of the bagasse and chaff was higher in the months of September/October than in the months of June/July/August, probably this is due to less moisture contents and higher yield in dry matter in September/October. For the moisture in dry base there is a bigger variation present in the bagasse and, in general, the lower the moisture the higher the calorific power is. The Inferior Calorific Power, The Useful Calorific Power and the Yield in calories of the bagasse and chaff increased with the progress of the harvest season of the sugar cane. Keywords: Biomass. Sugarcane. Bagasse. Energy. Residues.

LISTA DE GRFICOS

Grfico 1 Rendimento de colmos (t.ha-1) em funo das pocas de colheita.........................................................................

55 Grfico 2 Rendimento de cana integral (t.ha-1) em funo das pocas

de colheita............................................................................. 56

Grfico 3 Rendimento de palhio (t.ha-1) em funo das pocas de colheita..................................................................................

57

Grfico 4 Rendimento de bagao (t.ha-1) em funo das pocas de colheita..................................................................................

58

Grfico 5 Rendimento de palhio+bagao (t.ha-1) em funo das pocas de colheita.................................................................

58 Grfico 6 Teor de brix (%) em funo das pocas de

colheita.................................................................................

61 Grfico 7 Poder calorfico superior do palhio (cal.g-1) em funo das

pocas de colheita...........................................................

63 Grfico 8 Poder calorfico superior do bagao (cal.g-1) em funo das

pocas de colheita.............................................................

63 Grfico 9 Poder calorfico inferior do bagao (Kcal. kg-1) em funo

das pocas de colheita.....................................................

66 Grfico 10 Poder calorfico til do bagao (Kcal. kg-1) em funo das

pocas de colheita............................................................

66 Grfico 11 Poder calorfico inferior do palhio (Kcal. kg-1) em funo

das pocas de colheita......................................................

67 Grfico 12 Poder calorfico til do palhio (Kcal. kg-1) em funo das

pocas de colheita............................................................

67 Grfico 13 Rendimento em calorias do palhio (Mcal.ha-1)................... 69 Grfico 14 Rendimento em calorias do bagao (Mcal.ha-1)................... 69 Grfico 15 Rendimento em calorias do palhio + bagao

(Mcal.ha1).............................................................................. 70

Grfico 16 Teor de nitrognio (%) do palhio em funo das pocas de colheita...............................................................................

73 Grfico 17 Teor de nitrognio (%) do bagao em funo das pocas de

colheita...............................................................................

73 Grfico 18 Teor de Carbono (%) em funo das pocas de

colheita...........................................................................

74 Grfico 19 Teor de hidrognio (%) do palhio em funo das pocas de

colheita..............................................................................

74

Grfico 20 Teor de hidrognio (%) do bagao em funo das pocas de colheita..............................................................................

75 Grfico 21 Teor de enxofre (%) em funo das pocas de

colheita.................................................................................

75 Grfico 22 Teor de oxignio (%) em funo das pocas de

colheita.................................................................................

76 Grfico 23 Teores de umidade em base seca do palhio (%) em funo

das pocas de colheita..........................................................

78 Grfico 24 Teores de umidade em base seca do bagao (%) em funo

das pocas de colheita......................................................

79

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Poderes calorficos superiores (PCS, Kcal.kg-1), de diferentes biomassas vegetais, obtidos por diversos autores. (2) Andrade (1961), (3) Arola (1976), (5) Atchison (1977), (4) Brito (1986) e (1) Sumner et al. (1983).

37 Tabela 2 Caractersticas qumicas do solo da rea experimental, nas

camadas de 0 a 20 cm e 20 a 40 cm......................................

45 Tabela 3 Resumos das anlises de varincia para rendimento de colmos

(t.ha-1), cana integral (t.ha-1) e palhio (t.ha-1) em funo das pocas de colheita.................................................................

54 Tabela 4 Resumos das anlises de varincia para rendimento de bagao

(t.ha-1) e palhio + bagao (t.ha-1) em funo das pocas de colheita..................................................................................

54 Tabela 5 Resumo da anlise de varincia Brix (%) caldo em funo das

pocas de colheita.................................................................

60 Tabela 6 Resumos da anlise de varincia para Poder Calorfico Superior

(PCS) do palhio (PCS palhio) em cal.g-1 e Poder Calorfico Superior do bagao (PCS bagao) em cal.g-1 em funo das pocas de colheita...................................................................

62 Tabela 7 Resumos da anlise de varincia para Poder Calorfico Inferior

do bagao (Kcal.Kg-1), Poder Calorfico til do bagao (Kcal.Kg-1) em funo das pocas de colheita.....................

64 Tabela 8 Resumos da anlise de varincia para Poder Calorfico Inferior

do palhio (Kcal.Kg-1), Poder Calorfico til do palhio (Kcal.Kg-1) em funo das pocas de colheita.....................

64 Tabela 9 Resumos da anlise de varincia para rendimento em calorias

do palhio (Calor. palhio) em Mcal.ha-1, rendimento em calorias do bagao (Calor. bagao) em Mcal.ha-1 e rendimento em calorias do palhio mais bagao (Calor. palhio + bagao) em Mcal.ha-1 em funo das pocas de colheita.........................

68 Tabela 10 Resumos da anlise de varincia para teores de nutrientes no

Palhio: Nitrognio (%), Carbono (%), Hidrognio (%), Enxofre (%) e Oxignio (%) em funo das pocas de colheita...................................................................................

71

Tabela 11 Resumos da anlise de varincia para teores de nutrientes no

Bagao: Nitrognio (%), Carbono (%), Hidrognio (%), Enxofre (%) e Oxignio (%) em funo das pocas de colheita............................................................................

71 Tabela 12 Valores de referncia para a anlise elementar................... 72 Tabela 13 Resumos das anlises de varincia para teores de Umidade em

Base Seca do palhio em % e Umidade em Base Seca do bagao em % em funo das pocas de colheita................

78 Tabela 14 Simulao energtica do bagao......................................... 82 Tabela 15 Simulao energtica do palhio.......................................... 82 Tabela 16 Simulao energtica do palhio + bagao.......................... 83

SUMRIO

1 INTRODUO .....................................................................................12 2 REFERENCIAL TERICO ................................................................14 2.1 O desenvolvimento sustentvel e a biomassa para gerao de energia...................................................................................................14 2.2 A cana-de-acar como fonte de biomassa .........................................19 2.3 Cana-energia: potencial e obteno .....................................................25 2.4 Potencial de resduos de cana-de-acar como fonte de energia ......29 2.5 Poder calorfico e a cogerao trmica e eltrica na indstria de

cana- de- acar ..................................................................................36 2.6 Cogerao de energia eltrica em alambiques ....................................41 3 MATERIAL E MTODOS ..................................................................45 3.1 Caracterizao da rea experimental..................................................45 3.2 Delineamento experimental, tratamentos e parcelas .........................45 3.3 Caracterizao da variedade utilizada ................................................46 3.4 Instalao e conduo do experimento ................................................46 3.5 Caractersticas estudadas .....................................................................47 3.5.1 Rendimento de cana integral................................................................47 3.5.2 Rendimento de colmos (TCH) ..............................................................47 3.5.3 Rendimento de palhio..........................................................................47 3.5.4 Rendimento de bagao ..........................................................................47 3.5.5 Rendimento de bagao + palhio .........................................................48 3.5.6 Brix (%) caldo .......................................................................................48 3.5.7 Rendimento de matria seca do palhio e do bagao .........................48 3.5.8 Poder calorfico do bagao e do palhio ..............................................48 3.5.9 Anlise elementar do material..............................................................52 3.6 Anlises estatsticas ...............................................................................53 4 RESULTADOS E DISCUSSO ..........................................................54 4.1 Rendimento de colmos, cana integral, bagao e palhio ....................54 4.2 Teor de Brix (%) caldo .........................................................................60 4.3 Poder calorfico......................................................................................62 4.4 Rendimento em calorias do bagao e do palhio ................................68 4.5 Anlise elementar dos resduos .............................................................71 4.6 Teores de umidade do material em base seca ......................................77 5 CONCLUSES ......................................................................................84 REFERNCIAS .....................................................................................85

12

1 INTRODUO

A extrema dependncia da sociedade moderna em relao ao petrleo

como principal fonte de energia da atualidade, associada s incertezas de ordem

poltico-militar, tem levado inmeros pases a buscar novas fontes alternativas

de energia, principalmente as renovveis.

Muitas pesquisas vm sendo desenvolvidas, nesse sentido, cujo interesse

comum o de associar a busca pela produtividade energtica e garantir a

sustentabilidade, reduzindo ao mximo os impactos ao meio ambiente. Tanto no

mercado internacional como no Brasil, a biomassa tem sido considerada como

uma das principais alternativas para a diversificao da matriz energtica e

diminuio da utilizao dos combustveis fsseis (COPERSUCAR, 2001).

No Brasil, a cana-de-acar (Saccharum spp.) apresenta-se como uma

excelente produtora de biomassa, podendo ressaltar que, na matriz energtica

brasileira em 2007, contribuiu com cerca de 20% do total (BRASIL, 2008).

A parte area da cana-de-acar constituda por colmos, que representa

de 80 a 85% da biomassa total, o restante se constituindo de folhas + palmito

(palhio).

Como sabido, dos colmos se extrai o caldo para produo de acar,

lcool, aguardente, rapadura e outros produtos. No entanto, quantidade

considervel de bagao produzida, o qual mesmo que seja utilizado na

produo de vapor, em substituio da lenha, ainda sobra grande quantidade de

um ano para o outro. Ressalta-se que em muitas unidades produtoras de acar e

lcool j utilizam o bagao na co-gerao de energia eltrica. Tambm existem

estudos para a produo de lcool a partir da celulose (BALBO; PADOVANI

NETO, 1987; CAMPOS, 1987).

13

Alm do bagao, tambm o palhio (folhas + ponteiros) pode ser usado

na co-gerao de energia, como j tem sido feito por algumas usinas e

destilarias.

A ideia do aproveitamento da cana-de-acar como planta energtica

oferece uma oportunidade mpar para o Brasil aumentar ainda mais a sua

competitividade em matria de energia renovvel de biomassa, com benefcios

incomensurveis sociedade brasileira, alm do valor estratgico.

interessante ressaltar que esta energia pode ser gerada no apenas nas

grandes usinas e destilarias, mas tambm nas pequenas unidades produtoras,

como, por exemplo, os alambiques artesanais, podendo torn-los auto-

suficientes do ponto de vista energtico. Entretanto, faltam estudos que

envolvam a determinao do poder calorfico nestas pequenas unidades

produtoras.

O autor do presente trabalho teve por objetivo, atravs das pesquisas,

avaliar o potencial energtico do bagao e palhio de cana, variedade SP80-

1842, produzidos por um alambique artesanal, tpico de pequenos produtores de

cachaa de Minas Gerais, ao longo da safra de cana, junho a outubro, ciclo da

cana soca, colhida sem a queima prvia do canavial.

14

2 REFERENCIAL TERICO

2.1 O desenvolvimento sustentvel e a biomassa para gerao de energia

Criado pelas Naes Unidas, no incio da dcada de 70, devido a uma

srie de preocupaes com os problemas ambientais decorrentes dos processos

de crescimento, o desenvolvimento sustentvel tido como aquele capaz de

suprir as necessidades da gerao atual, sem comprometer a capacidade de

atender as necessidades das futuras geraes (BEZERRA; BURSZTYN, 2000;

BRUSEKE, 2003; CAMARGO, 2002; CAVALCANTI, 2003).

A partir de meados da dcada de 80, surgiram algumas dificuldades

tambm no setor energtico brasileiro, que desde ento entrou em uma fase de

reestruturao e que provocou algumas alteraes em vrios e diferentes setores

(PRIETO, 2003).

Tolmasquim (2000) j destacava como principais causas desta

conturbada fase, o aumento do consumo de energia e a escassez das chuvas, que

deixaram de abastecer os reservatrios das principais hidreltricas brasileiras,

evidenciando, assim, a falta e a insuficincia de investimentos no setor

energtico brasileiro, o que incentivou o pas a buscar novas e diferentes

alternativas de produo de energia.

Um dos mtodos mais utilizados neste setor, principalmente pelos pases

que no possuem recursos hdricos nem outras fontes renovveis, o emprego

de combustveis fsseis (MENEGUELLO; CASTRO, 2007), prtica que vem

intensificando a concentrao de dixido de carbono (CO2) na atmosfera e

aumentando os problemas relacionados ao efeito estufa.

Para um maior controle dessas emisses, foi criada a Conveno Quadro

das Naes Unidas para Mudanas Climticas- United Nations Framework

Convention on Climate Change (UNFCCC) na qual seus membros se renem

15

para discusses sobre o tema nas Conferncias das Partes (Conference of

Parties-COP) (ROCHA; MELLO, 2004). O ltimo autor afirma que, dentre

todas as que mais se destacou foi a que ocorreu em Kyoto, no Japo, em 1997.

Nesta reunio foi criado o Protocolo de Kyoto, que determinou a

reduo dos Gases do Efeito Estufa (GEE) nos pases industrializados como

medida contra o aquecimento global do Planeta (ROCHA; MELLO, 2004).

Neste protocolo est descrito, em seu artigo 12, o Mecanismo de

Desenvolvimento Limpo (MDL) que apresenta uma proposta para que cada

tonelada de CO2 retirada ou deixada de ser emitida na atmosfera, em projetos

instalados para pases em desenvolvimento, possa ser negociada no mercado

internacional com uma Reduo Certificada de Emisses (RCE) ou um crdito

de carbono (OLIVEIRA, 2007; OLIVEIRA et al., 2007).

Sendo assim, o mundo tem buscado novas e diferentes alternativas,

procura de fontes mais eficientes e menos impactantes, procurando priorizar as

mais limpas. Como resultado, as que mais tm se destacado so as fontes ditas

como renovveis, que j se destacavam em sua crescente utilizao no mundo

como insumo energtico (CENTRO DE GESTO E ESTUDOS

ESTRATGICOS - CGEE, 2001; CENTRO NACIONAL DE REFERNCIA

EM BIOMASSA - IEE, 2001).

As inovaes que permitiram o uso do lcool como combustvel, do

bagao em maior escala e da palha como fontes de energia, so reconhecidas

como contribuies importantes para a reduo dos GEEs, por substiturem

combustveis derivados do petrleo. A gerao de energia eltrica, com baixas

emisses atmosfricas, a partir do excedente de bagao, considerada atividade

passvel de obter crditos de carbono atravs do Mecanismo de

Desenvolvimento Limpo (MDL).

Como uma fonte de energia primria, a biomassa tida como uma das

principais responsveis pela energia consumida nos pases em desenvolvimento.

16

Segundo Rosillo-Calle, Bajay e Rothman (2005) esta fonte renovvel possui

escala de produo de energia suficiente para desempenhar um papel expressivo

no desenvolvimento de programas de energias renovveis e na criao de uma

sociedade ecologicamente mais consciente.

No caso do Brasil, dadas as condies climticas favorveis, a

disponibilidade de terras e a experincia acumulada ao longo do tempo, a

biomassa deve desempenhar um papel fundamental na busca de uma diversidade

de fontes de energia sustentveis no pas. A substituio de combustveis fsseis

por combustveis oriundos da biomassa, por meio do uso de tecnologias de

converso de energia eficientes e aceitveis do ponto de vista ambiental, uma

alternativa importante que contribui, simultaneamente, para a reduo da

poluio da atmosfera e da presso sobre os recursos no renovveis do pas.

Naturalmente, a presso dos ambientalistas pode ser vista como um fator

importante em prol do consumo de combustveis oriundos da biomassa.

A Agncia Nacional de Energia Eltrica - ANEEL (2005) define a

biomassa como todo recurso renovvel constitudo principalmente de

substncias de origem orgnica (de origem vegetal ou animal). A biomassa tem

sido usada de forma crescente no mundo como insumo energtico, muito mais

para usos finais como energia trmica, mas j com destaque como geradora de

energia eltrica, e de forma tambm crescente como origem de combustveis

lquidos (BARROS, 2007), como exemplo temos o etanol.

Nos pases em desenvolvimento, a produo de energia eltrica a partir

da biomassa, tem sido bastante defendida (BARROS, 2007). Alguns programas

nacionais comearam a ser desenvolvidos visando o incremento da eficincia de

sistemas, o que no tem sido diferente no Brasil, onde h vrios anos tem sido

crescente a aplicao de tecnologias para a utilizao da biomassa como fonte

geradora de energia, gerando empregos e com muito pouco recurso financeiro

17

(FEDERAO DAS INDSTRIAS DO ESTADO DE SO PAULO - FIESP,

2001).

Lora e Teixeira (2001) apresentam algumas vantagens do uso da

biomassa como combustvel, quando comparados com a utilizao de

combustveis fsseis. Como vantagens os autores apresentam o fato de ser uma

fonte de energia renovvel, possuir baixo custo de aquisio e o de suas

emisses lquidas de CO2 serem baixas. Da mesma forma, afirma que as

emisses de xidos de nitrognio, xidos de enxofre e fuligem so muito

menores que as emisses provocadas no uso de leo combustvel e carvo

mineral. Como desvantagens, apontam alguns fatores principais tais como

menor poder calorfico; maior possibilidade de gerao de material particulado

para a atmosfera, o que significa maior custo de investimento para a caldeira e

os equipamentos para remoo de material particulado e dificuldades no estoque

e armazenamento.

Em termos de alternativas de fontes de biomassa, os pases

desenvolvidos do hemisfrio Norte tm buscado o aproveitamento de resduos

agrcolas e urbanos. O mais apropriado e econmico energeticamente seriam os

cultivos agrcolas especialmente dedicados a produzir energia.

Para produzir biomassa em atendimento necessidade energtica da

humanidade sem competir com a produo de alimentos, deve-se priorizar a

produo de plantas fibrosas em vez de amilceas e oleaginosas (STICKLEN,

2008). Plantas fibrosas trazem diversas vantagens e atendem bem aos requisitos

julgados importantes para serem eleitas como produtoras de biomassa. A partir

dos trabalhos de Coombs (1984), Hill et al. (2006), Rubin (2008) e Sticklen

(2008), podem ser enumerados os seguintes requisitos: plantas de alta eficincia

energtica, isto , de alta capacidade de transformao da energia solar em

biomassa sem requerer muita gua, nutrientes e outros inputs (plantas C4);

crescimento perene e dossel de longa durao para permitir colheita durante a

18

maior parte do ano; possibilidade de aplicao de tecnologia agrcola de

produo em grande escala; ser de fcil e eficiente transformao em formas

utilizveis de energia; e explorao sustentvel econmica e ambientalmente.

Surgem, ento, dois tipos de cultivo para os trpicos: as florestas

artificiais, especialmente de eucalipto, e as gramneas (poaceaes) como a cana-

de-acar. So justamente duas plantas que se desenvolvem bem nos trpicos e

subtrpicos, de alta eficincia fotossinttica, por coincidncia plantas que

possuem o processo fotossinttico C4, processo este de maior eficincia na

fixao de C em condies de temperatura mais elevada daquelas regies (EL-

BASSAM, 1998). Outra gramnea tambm de alta produtividade o capim-

elefante, mas, o destaque a cana-de-acar, mesmo porque, alm de maior

potencial de produtividade (EL-BASSAM, 1998; WOODARD; PRINE, 1993),

oferece maior oportunidade de melhoramento gentico e, consequentemente,

maior ganho futuro de eficincia.

A utilizao da fibra da biomassa como matria-prima para fins

energticos pode ser feita segundo quatro plataformas bsicas: combusto direta

para produo de energia trmica (vapor) e eltrica (co-gerao); hidrlise

qumica ou enzimtica da fibra (celulose e hemiceluloses) para obteno de

acares fermentveis e produo de combustveis lquidos; gaseificao para

produo de gs de sntese (monxido de carbono e hidrognio) ou gerao de

biogs; e pirlise para produo de bio-leo ou carvo/coque.

Em se tratando de biomassa, a inovao tecnolgica dever ocorrer no

apenas nos processos de converso, mas principalmente, na rea agrcola. Nesta

merecem destaque, o desenvolvimento de novas variedades de plantas,

melhorias nas prticas agrcolas e nas tcnicas de colheita, onde a mecanizao

uma tendncia; na adubao, no controle de pragas e doenas e na reduo e

mitigao dos impactos ambientais.

19

Em resumo, a biomassa tem um enorme potencial para auxiliar na

reduo das emisses de gases de efeito estufa, no aumento da segurana

energtica de cada pas e no aumento da oferta de empregos e renda no meio

rural. A transio da cultura de biomassa/ alimento para biomassa/ alimento +

energia, para ser bem sucedida, vai requerer muita criatividade e investimentos

em Pesquisa e Desenvolvimento, seja para reduzir os custos das matrias-primas

e dos processos de transformao, seja para reduzir e mitigar os impactos scio-

ambientais do aumento de reas cultivadas, de forma a garantir um

desenvolvimento sustentvel.

Atualmente a utilizao de biomassa para produo de energia, tanto

eltrica como em forma de vapor, em caldeiras ou fornos j uma realidade no

Brasil e tem sido bastante expressiva quanto ao crescimento e desenvolvimento

do setor (GRAUER; KAWANO, 2001). Diversas fontes renovveis de biomassa

so conhecidas, tais como a lenha, carvo vegetal, babau, leos vegetais, sisal,

biogs, casca de arroz e resduos vegetais, como o caso do bagao e palhio de

cana-de-acar.

2.2 A cana-de-acar como fonte de biomassa

O Ministrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento (BRASIL, 2009)

afirma que, no Brasil, existem 423 usinas sucroalcooleiras em funcionamento,

sendo 16 usinas unicamente produtoras de acar, 159 de lcool e 248 mistas

(produo de acar e lcool). Cada tonelada de cana (colmos) produz 140 kg

(massa seca) de bagao, dos quais 90% so utilizados para produzir energia

trmica e eltrica na usina. Adicionalmente, contm 150 kg de acares (usado

na produo de acar, etanol e, agora, plsticos) e 140 kg (massa seca) de

palha, que perdida por meio de queimadas no campo.

20

O Estado de So Paulo produziu, na safra 2008-2009, cerca de 20

bilhes de litros de etanol (consumo interno mais exportaes). Nessa mesma

safra, foi o responsvel por aproximadamente 61% da produo total brasileira

de etanol, sendo tambm o maior produtor de energia eltrica cogerada a partir

do bagao e da palha da cana-de-acar (UNIO DAS INDSTRIAS DE

CANA-DE-ACAR - NICA, 2009).

De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento - CONAB

(2009), a safra 2009/10 de cana-de-acar foi de 612 milhes de toneladas.

Segundo Corra Neto (2009), as expectativas apontam para um aumento da

capacidade de produo e processamento de cana-de-acar, chegando a

aproximadamente 715 milhes de toneladas por ano, em 2015. Um grande

trabalho tem sido realizado no Brasil na busca de tecnologia para a colheita e

transporte da palha, assim como para a avaliao da sua disponibilidade real. A

legislao que restringe gradualmente a queima pr-colheita dever atuar

positivamente para que este resduo seja incorporado ao sistema de gerao de

energia (MACEDO, 2001).

Introduzida no Brasil pelos portugueses no incio do sculo XVI, a cana-

de-acar (Saccharum officinarum L.), principal matria-prima do setor, tem

sido utilizada para gerao de energia. O elevado potencial de gerao de

energia a partir de sua biomassa tem provocado crescentes buscas por opes

diferenciadas do completo aproveitamento dessa matria-prima.

A agroindstria da cana-de-acar foi milenarmente explorada para a

produo de acar (sacarose). Em 1975, o Brasil abriu caminho para uma nova

explorao, a produo de etanol combustvel em larga escala (CARMO, 1977;

HAMMOND, 1977; NATALE NETTO, 2007; NEMIR, 1983; VIDAL;

VASCONCELLOS, 1998; XAVIER, 2007). Porm, alm do etanol e da energia

trmica e eltrica que se obtm da cana-de-acar, centenas de outros produtos e

subprodutos podem ainda ser desenvolvidos a partir dessa matria-prima

21

(INSTITUTO CUBANO DE INVESTIGACIONES DE LOS DERIVADOS DE

LA CAA DE AZCAR - ICIDCA, 1999).

Desde o seu incio, o Prolcool brasileiro foi objeto de observao e

anlise internacional pela sua ousadia, propriedade e originalidade (COOMBS,

1984; HAMMOND, 1977; NEMIR, 1983). Hammond (1977) observava que o

Prolcool tinha possibilidade de tornar o Brasil no s lder mundial em fontes

renovveis de energia como tambm o primeiro pas em estgio de

desenvolvimento a encontrar o seu prprio caminho de independncia

energtica.

Efetivamente, tudo isso se confirmou e, hoje, o etanol j um

importante componente da matriz energtica nacional, contribuindo para uma

economia substancial de divisas, para a diminuio da poluio ambiental e a

mitigao do efeito estufa.

Do seu processo industrial obtm-se principalmente o acar, o lcool

combustvel (etanol- anidro e hidratado), aguardente, rapadura, melado, acar

mascavo, produtos farmoqumicos. Alm destes produtos so gerados

subprodutos como a vinhaa ou vinhoto, a torta de filtro, o bagao e, com a

colheita de cana crua, gerado grande quantidade de palhio (folhas + palmito),

que at ento deixado no campo como sistema de cobertura do solo

proporcionando grandes vantagens ao sistema solo-gua-planta. No entanto, seja

nas grandes indstrias como nos alambiques, a queima do bagao, para produo

de energia (vapor) se faz notria. Porm, mais recentemente, nas indstrias este

resduo tem sido utilizado tambm como produtor de energia trmica e eltrica

em sistemas de cogerao instalados na maioria das sucroalcooleiras distribudas

pelo Brasil e atravs da utilizao tambm do palhio esto com potencialidade

em estudo para produo do etanol celulsico, mais conhecido como etanol de

segunda gerao (DIAS et al., 2009).

22

Ribeiro e Morelli (2009) mostram que processos de reutilizao e

reaproveitamento de resduos como estes economizam recursos naturais e

reduzem os impactos ambientais ao serem utilizados em seu processo produtivo,

quando comparados aos processos que utilizam matrias-primas virgens.

Como uma das mais importantes culturas agrcolas brasileiras, a cana

apresenta um ciclo produtivo mdio de seis a sete anos, com possibilidade de

seis cortes e um rendimento mdio de 75 toneladas por hectare, podendo

alcanar uma mdia de at 120 toneladas por hectare (SCARPINELLA et al.,

2009). Segundo Jank (2007), cada tonelada colhida e processada nas usinas pode

gerar at 82 litros de lcool combustvel ou 138 quilos de acar e de acordo

com Andreolli (2008) cada tonelada de cana gera aproximadamente 250 kg de

bagao mido (50% b.u.) (NICA, 2009) e, produz ainda, em mdia, 204 kg de

palha e pontas.

O Estado de So Paulo produziu, na safra 2008-2009, cerca de 20

bilhes de litros de etanol (consumo interno mais exportaes). Nessa mesma

safra, foi o responsvel por aproximadamente 61% da produo total brasileira

de etanol, sendo tambm o maior produtor de energia eltrica cogerada a partir

do bagao e da palha da cana-de-acar (NICA, 2009).

Apesar de a agroindstria sucroalcooleira ter sido tradicionalmente alvo

de crticas, hoje j cresce a percepo da sociedade sobre o seu valor para o pas.

Nos ltimos anos, o setor tem crescido em ritmo superior a muitos outros, com

perspectiva de seguir assim ainda por muitos anos.

A produo de etanol celulsico est recebendo grande investimento

tecnolgico nos pases ricos, como EUA, Canad e Unio Europeia, pois sua

eficincia energtica ser ainda maior se comparada com a atual tecnologia de

transformao da sacarose (JOHNSON, 2007; RUBIN, 2008; SCHMER et al.,

2008; STICKLEN, 2007).

23

Macedo (1998) apresentou balanos da gerao de energia, na forma de

sacarose, etanol e eletricidade, por uma usina de acar operando

convencionalmente ou de forma atualizada (maquinrios de ltima gerao e

com alto rendimento, j disponveis no mercado), levando-se em considerao

dois panoramas de matria-prima: com variedades atualmente cultivadas de

cana-de-acar ou com variedades de cana-energia.

Segundo este autor, foram utilizados nestes clculos valores mdios de

produtividade agrcola e industrial. Assim, considerando que a biomassa total de

um canavial seja de 110 t, tm-se 85 toneladas de colmos industrializveis, 15

toneladas de palhada (25% de umidade) que ficam no campo, conforme o

processo usual. Tem-se, ento, 12,8 t de sacarose (ATR-acar total recupervel)

extradas dos colmos e que resultaro em 6 t de acar; e o restante da sacarose,

uma vez fermentado, resultar em 3.500 litros de etanol. O subproduto bagao

(23,8 t, 50% de umidade) ser queimado e gerar 6,1 MWh, dos quais uma parte

(62 t de vapor ou 5,18 MWh para usinas atuais e 36 t de vapor ou 3 MWh para

usinas atualizadas) ser utilizada pela prpria usina para alimentar o processo

todo e o restante ser um excedente de energia eltrica de 0,92 MWh (usinas

convencionais) ou 3,1 MWh (usinas atualizadas).

O balano final se resume a 6 t de sacarose, 3.500 litros de etanol e 3,1

MWh de eletricidade excedente no caso de usinas atualizadas. Se a cana-energia

for a matria-prima a ser utilizada, ter-se-ia, pela sua maior produtividade (137 t

de colmos industrializveis e 24 t de palhada) e pela utilizao de 60% da

palhada, considerando-se um ATR igual das variedades atuais, um balano

final das mesmas 6 t de sacarose, 3.500 litros de etanol e um excedente de

eletricidade vindo da queima do bagao (9,8 MWh) de 9,6 MWh ou 11,8 MWh,

nos casos de usinas atualizadas, com um ganho de energia eltrica de

aproximadamente quatro vezes em relao utilizao das variedades atuais.

24

Alm disso, a biomassa da cana-energia poder ser utilizada, como j

descrito, como fonte de energia trmica em termeltricas ou mesmo

transformadas termoquimicamente em carvo vegetal, com liberao de biogs e

bio-leos, todos de grande valor econmico e especialmente ambiental.

Entretanto, devido s caractersticas fsicas de umidade e granulao do bagao,

sua principal aplicao atual se restringe a processos de combusto direta em

caldeiras para gerao de calor, vapor e energia eltrica (co-gerao). Outras

caractersticas do bagao de cana, como composio ligno-celulsica

homognea (celulose, hemiceluloses e lignina), processamento (triturado e

lavado) e disponibilidade (abundncia e estocagem), habilitam essa biomassa

como uma das melhores matrias-primas para a utilizao nos futuros processos

de hidrlise enzimtica ou qumica.

Devido a essas caractersticas, o bagao tambm pode ser aproveitado

em processos mais sofisticados, como gaseificao, desde que ele seja

transformado em briquetes ou pellets, para o aumento de densidade e sua

adequada aplicao e utilizao em gaseificadores. O gs gerado a partir da

gaseificao poder ser usado na alimentao de motores em processos de

combusto direta ou como gs de sntese em processos termoqumicos ou

fermentativos.

A cana-energia, em sua forma in natura e desidratada, tambm poder

ser utilizada diretamente em processos de combusto e gaseificao, desde que o

corte dos colmos seja feito no tamanho de pellets ou diretamente com os colmos

inteiros em processos de pirlise para produo de bio-leo ou carvo/coque.

Os seculares engenhos de acar, que apenas no ltimo sculo se

transformaram em agroindstrias de acar e, mais recentemente no Brasil,

tambm de lcool, havero de evoluir para complexas biorrefinarias a

produzirem alimento, energia eltrica, combustveis lquidos e toda uma cadeia

de subprodutos substitutos daqueles provenientes do petrleo, alm de

25

substncias qumicas diversas e frmacos. Mais recentemente vem sendo

desenvolvida a tecnologia para se produzir outros hidrocarbonetos que no

simplesmente etanol (LAKSHMANAN et al., 2005; RUBIN, 2008; STICKLEN,

2008), como a fabricao de poli-3-hidroxibutirato (PHB), o plstico

biodegradvel, que tambm j esto se tornando realidade.

2.3 Cana-energia: potencial e obteno

Ao longo deste ltimo sculo, houve grande esforo dos programas de

melhoramento gentico convencional e da pesquisa agronmica para o aumento

da produtividade de cana, de acar e lcool para se chegar ao atual nvel.

Porm, segundo Moore (2005), a produtividade agroindustrial chegou a um

patamar difcil de ser suplantado se consideradas as atuais condies de manejo

agronmico. Portanto, de acordo com Jackson (2005), ocorre um limite difcil de

ser suplantado na partio do assimilado entre acmulo de sacarose e

crescimento.

Por essa razo, muito esforo tem sido feito para se aprofundar no

conhecimento da sntese, do transporte e do acmulo de sacarose (LINGLE,

2004; MOORE, 2005; RAE et al., 2005; ZHU; KOMOR; MOORE, 1997) e de

genes que regulam esse processo, com o intuito de, por meio da transgenia, se

conseguir romper essa barreira (LAKSMANAN et al., 2005; MING et al., 2006;

MOORE, 2005; SINGELS; DONALDSON; SMITH, 2005; WATT et al., 2005;

ZHU; ALBERT; MOORE, 2000).

O melhoramento gentico da cana-de-acar est, portanto, num novo

divisor de guas neste incio de sculo: enquanto durante 100 anos se buscou

maior produtividade de acar, agora o novo modelo de cana dever ser

direcionado para alta produtividade de fibra. A vantagem de se produzir mais

fibra em detrimento do acar que as plantas sero mais rsticas, o que traz

26

uma srie de vantagens econmicas e ambientais: as plantas sero menos

exigentes em solo, clima, gua e nutrientes e mais resistentes a pragas e doenas,

da resultando maior eficincia energtica no seu cultivo, ou seja, maior unidade

de energia produzida por energia gasta, se considerada toda a cadeia

(output/input). Este um parmetro essencial e finalista que determinar as

opes energticas a serem consideradas, se o objetivo final for a preservao

ambiental e a sustentabilidade (HILL et al., 2006; JOHNSON et al., 2007).

A ideia do aproveitamento da cana-de-acar como planta energtica ao

invs de apenas como fonte de sacarose iniciou-se ao final da dcada de 70 do

sculo passado, nos EUA, em razo da crise do petrleo e do prenncio de mais

problemas frente (ALEXANDER, 1985, 1988; BISCHOFF et al., 2008).

Demonstrou-se, quela poca, que, alm da utilizao de etanol combustvel,

como estava fazendo o Brasil, devia se olhar a cana-de-acar como grande

planta produtora de biomassa, pois at ento apenas o colmo era o alvo e, deste,

apenas a sacarose (ALEXANDER, 1985). Uma vez que a fibra passasse a ser o

composto carbnico mais importante, haveria possibilidade de se incrementar a

produtividade em maior grau do que com a cana tradicional, ainda que custa de

diminuio no teor de sacarose (ALEXANDER, 1985; GIAMALVA; CLARKE;

STEIN, 1984).

Esse novo tipo de cana foi cunhado como cana-energia (energy cane) na

Louisiana e em Porto Rico, onde ocorreram os primeiros trabalhos de

melhoramento dirigidos para esse fim (GIAMALVA; CLARKE; STEIN, 1984;

SAMUELS et al., 1984). quela poca, Alexander (1985) demonstrou que, com

uma renncia de 25 a 35% na sacarose, ter-se-ia aumento no total de biomassa

de at mais de 100%, se a colheita fosse de cana integral. Em outro resultado,

Samuels et al. (1984) demonstraram que, embora a produo de slidos solveis

(Brix) fosse 37% menor, a produo de massa seca (Brix + fibra) era 13% maior,

devido maior produo de fibra, resultando em produtividade final de massa

27

seca por hectare 20% maior. Esses programas foram descontinuados e, agora,

com o renovado interesse em biocombustveis e em biomassa, a cana-energia

retoma interesse nos EUA (BISCHOFF et al., 2008).

H muita diversidade gentica vivel para produo de biomassa no

germoplasma comumente utilizado para criao de novos hbridos de cana-de-

acar. Esses hbridos compartilham basicamente genes das espcies S.

officinarum e S. spontaneum, sendo complexos aneuploides com conformao

2n + n, com fixao total dos cromossomos de S. officinarum e dos de S.

spontaneum, havendo ainda cromossomos conjugados (GRIVET; ARRUDA,

2001; HONT et al., 2008).

Devido a essa complexidade gnica, so frequentes numa prognie

hbrida formas mais prximas de S. spontaneum, plantas pequenas, de colmos

finos e com baixo brix e baixa pureza sacarina, como tambm plantas de alta

capacidade produtiva, mais rsticas do que aquelas selecionadas como

cultivares, mas usualmente descartadas por terem teor de sacarose abaixo do

limite pr-estabelecido pelo padro atual, ou seja, menor que 12%. Se essas

plantas fossem selecionadas, j dariam um ganho de produtividade total, slidos

solveis mais fibra, de at 20% em relao ao principal hbrido comercial, se

considerados apenas os colmos industrializveis, ou de mais de 30% de energia

calorfica por rea, se aproveitados tambm as folhas e os palmitos

(MATSUOKA; ARIZONO, 1987).

Portanto, nas populaes usuais de melhoramento gentico, seria

possvel selecionar plantas do primeiro estdio de cana-energia, ou seja, plantas

de maior produtividade de biomassa. Com essas plantas, na agroindstria

sucroalcooleira atual, com uma destilaria de lcool anexa e ainda uma unidade

de co-gerao de eletricidade, poder-se-ia ter retorno econmico final maior do

que o propiciado por uma variedade de alto teor de sacarose.

28

Em sntese, constituem-se caractersticas e qualidades do uso da cana-

energia: produz energia renovvel, o que contribui para mitigar o efeito estufa;

apresenta alta converso do Carbono atmosfrico em Carbono orgnico, ou seja,

alta produo de biomassa; poder ser um dos principais cultivos na mudana de

paradigma da civilizao do petrleo para a civilizao de energia multifacetada,

compreendendo fontes mltiplas de energias renovveis; tem alta densidade de

energia, ou seja, energtica e economicamente matria-prima mais eficiente do

que aquela de plantas alimentcias; tem elevada resistncia a estresses biticos e

abiticos, de forma que possvel produzir com menor input (menos

fertilizantes, pesticidas e energia), alm de ser cultivada em terras de menor

valor agronmico, i.e., menos frteis, de menor disponibilidade de gua, de

temperaturas mais extremas (tanto baixas como altas) e mais salinas; oferece

menor competio com a produo de alimentos por consequncia dos fatores

citados; tem poder de controle da eroso maior do que plantas herbceas, fixa

mais carbono no solo, devido ao seu sistema radicular fasciculado.

Somando-se a isso a sua caracterstica de semiperenidade, oferece

grande capacidade de proteo aos solos, em razo dos fatores j citados; seu

cultivo, manejo, colheita e transporte so procedimentos j dominados;

possvel desenvolver cultivares de alta produtividade para cada regio

geogrfica por processo de melhoramento.

importante enfatizar a caracterstica, porque existem casos de plantas

dedicadas produo de energia que constituem ameaa ambiental, pela

possibilidade de se tornarem plantas daninhas de alto poder invasivo

(DITOMASO; BARNEY; FOX, 2007).

Observa-se que a cana-energia apresenta grande potencial energtico

no aproveitado totalmente e que deve ser meta prioritria de polticas

energticas e ambientais do governo brasileiro.

29

2.4 Potencial de resduos de cana-de-acar como fonte de energia

A utilizao de resduos na indstria sucroalcooleira uma necessidade

no s do ponto de vista ambiental, mas tambm uma forma de evitar

desperdcio de um material que pode vir a gerar lucros. Os resduos do

processamento da cana-de-acar para a produo de acar e lcool, que hoje

em dia j so gerados em quantidade expressiva, com variedades e manejos

melhores, devem aumentar consideravelmente nos prximos anos, com a

expanso das lavouras e o desenvolvimento de novas unidades agroindustriais.

Estes resduos podem ser usados como matria-prima para a produo de novos

produtos.

Na utilizao dos resduos vegetais para a gerao de energia,

importante o conhecimento de algumas propriedades destes por meio da anlise

elementar, da anlise qumica imediata e do poder calorfico. Pela anlise

elementar so determinados os teores de carbono, hidrognio, oxignio,

nitrognio, enxofre e cinzas, dos quais os elementos de maior contribuio para

o poder calorfico so o carbono e o hidrognio. A anlise qumica imediata

fornece os teores materiais volteis, cinzas e, por diferena, o carbono fixo

(VALE; GENTIL, 2008).

O poder calorfico uma propriedade importante na avaliao de um

combustvel slido e consiste na quantidade de calorias liberadas na combusto

completa de uma unidade de massa do material combustvel, expressa em cal.g-1

ou Kcal.kg-1. O poder calorfico chamado superior (PCS) quando a gua

proveniente da queima est presente em estado lquido (ASSOCIAO

BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - ABNT, 1984). A partir do PCS,

desconta-se a energia gasta para evaporar o hidrognio de constituio do

combustvel, na forma de gua, e obtm-se o poder calorfico inferior

(NASCIMENTO; DUTRA; NUMAZAWA, 2006).

30

Segundo Vale e Gentil (2008), o modelo energtico brasileiro,

inicialmente sustentado pela lenha, modificou-se ao longo das ltimas dcadas,

atingindo atualmente 41,06% da oferta interna bruta de energia representada

pelos combustveis renovveis (biomassa e eletricidade). A participao dos

resduos no balano energtico nacional ainda pequena, mas significativo o

crescimento ao longo dos ltimos anos.

A produo de etanol atualmente utiliza a sacarose como matria-prima,

o que corresponde a usar aproximadamente um tero da energia contida na cana.

O bagao queimado com baixa eficincia energtica para a gerao de

vapor e energia eltrica, e a palha deixada sobre o solo no processo de colheita.

Com o uso crescente de colhedeiras mecnicas e com a eliminao gradativa da

queima da palha (SO PAULO, 2002), espera-se que a cana possa ser

aproveitada integralmente.

Devido s extensas reas de produo, a gerao de resduos na indstria

canavieira por si s impactante, pelos volumes gerados. Entretanto, resduos

como bagao, torta de filtro e vinhaa tm alto valor agregado e constituem-se

em matria-prima para outras atividades agrcolas e industriais. Todos os

resduos da cadeia produtiva da cana so reutilizados no prprio processo

produtivo, o que faz do setor canavieiro um exemplo a ser seguido no quesito

gerenciamento ambiental.

Tambm muito relevante a importncia do subproduto bagao na

gerao de energia. O setor praticamente independente do ponto de vista

energtico. Toda a energia necessria para o funcionamento da agroindstria

vem da gerao de vapor na queima do bagao pelas caldeiras. E ainda sobra um

excedente representado por 3.400 MW que pode ser comercializado para o

fornecimento de energia eltrica nas cidades. A produo de energia eltrica,

atravs do bagao, com baixas emisses atmosfricas, permite a obteno de

31

crditos de carbono, por meio do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo

(MDL), instrumento contido no artigo 12 do protocolo de Kyoto.

Segundo Corra Neto e Ramon (2002), as usinas sucroalcooleiras so

auto-suficientes em 98% de suas necessidades energticas, utilizando como

combustvel o bagao da cana-de-acar. No entanto, a opo histrica do setor

foi por tecnologias de baixa eficincia porque o objetivo primordial era

maximizar a queima do bagao devido dificuldade de armazenamento e a

pouca relevncia do mercado de bagao in natura. Neste sentido, existe um

imenso potencial de produo de excedentes de eletricidade a serem exportados

para rede com a adoo de tecnologias de produo mais eficientes.

Estuda-se ainda a retirada da palhada ou de parte dela, para a queima nas

caldeiras e aumento de produo de energia, podendo liberar parte do bagao

para outros usos, como a produo de lcool. Futuramente, com o

desenvolvimento da tecnologia de produo do etanol de segunda gerao (a

partir de materiais celulsicos), a palha e o bagao tero ainda maior

importncia na produo de energia. Essas tecnologias representaro grande

avano, uma vez que a retirada parcial da palhada do campo no afetar

significativamente os benefcios que esta promove ao solo, e o aporte energtico

que a palhada poder representar, em termos de co-gerao de energia eltrica,

representar uma participao maior do setor na composio da matriz

energtica, com ganhos ambientais.

O estudo da viabilidade de aproveitamento do palhio para a gerao de

energia pode ser feito com base no custo e no balano de energia, ou seja, a

energia gerada por essa biomassa menos a energia consumida no processo.

Conforme Sartori (2001) e Sartori et al. (2001), na tentativa de

minimizar o impacto ambiental e as influncias causadas na produtividade e,

consequentemente, no lucro das empresas sucroalcooleiras, pesquisadores tm

persistido na escolha da variedade que derive palhios com maior poder

32

calorfico e com baixo custo de coleta, sem perder as caractersticas de

produo. Somente assim seria vivel o aproveitamento desse resduo para co-

gerao de energia.

Com o aproveitamento do palhio, alm do potencial energtico dessa

biomassa, tm-se como vantagens as questes ambientais, a manuteno de

empregos e a projeo de vida limitada para os recursos energticos de fontes

naturais (EID; CHAN; PINTO, 1998). Uma das grandes dificuldades ainda

encontrada para o aproveitamento desse resduo, porm, est na parte

econmica. Alm do fator custo, a viabilidade desse aproveitamento est ligada

tambm ao balano de energia, pois segundo Ripoli (2002a, 2002b), o processo

envolve o uso de quatro tipos de mquinas, as quais consomem energia em

forma de combustveis derivados do petrleo.

Segundo Ripoli e Ripoli (2001) o palhio fornece, em mdia, 13.551

MJ.t-1 , sendo que estimaram para o Brasil que este material, se fosse recolhido e

levado at as usinas e destilarias, poderia gerar energia suficiente para abastecer

9,85 milhes de pessoas de consumo de baixa renda, por ano, enquanto que o

bagao, que j amplamente utilizado para produo energtica, poderia atender

5,55 milhes de pessoas.

Castro e Dantas (2008a) enunciam que a potncia instalada para a

gerao de bioeletricidade no setor sucroalcooleiro no incio de 2008 era de

aproximadamente 3.900 MW para auto-suprimento e apenas 900 MW

exportados. Isto em uma conjuntura onde a tecnologia de extra-condensao

capaz de gerar 80 kWh de energia eltrica excedente a ser comercializada est

disponvel e o setor sucroalcooleiro passa por um ciclo expansivo sustentvel.

Por sua vez, o progressivo fim das queimadas ir disponibilizar uma quantidade

adicional de biomassa a ser utilizada como combustvel oriundo da palha. Neste

sentido, torna-se ntido o quanto a potncia instalada atual est aqum da

potencial gerao de bioeletricidade.

33

Alm das vantagens inerentes a uma fonte de energia renovvel gerada

de forma eficiente, a insero da bioeletricidade sucroalcooleira no sistema

hidreltrico brasileiro possui a importante funo de mitigar o risco hidrolgico

porque o perodo de safra, entre maio e novembro, coincidente com o perodo

seco na regio Sudeste, onde se encontra localizados os maiores reservatrios

brasileiros (CASTRO; DANTAS, 2008b).

A viabilidade tcnica e econmica de gerao de eletricidade, a apartir

de resduos de colheita de cana crua, foi estudada por Cock, Briceo e Torres

(2000), na Colmbia. Os autores concluram que, se os custos de recolhimento

no campo e no transporte para o local de gerao de eletricidade fossem

reduzidos para menos de US$8,00 por tonelada de resduo, com umidade de

35%, a gerao de eletricidade seria um excelente investimento. Os autores

citaram que a maioria das variedades de cana-de-acar cultivadas na Colmbia

produz mais de 30% de resduos, com poder calorfico da ordem de 10.000 KJ.

kg-1 com umidade de 35%.

No Brasil, um trabalho pioneiro sobre o assunto foi desenvolvido por

Ripoli e Molina Jnior (1991), que estimaram que, de 1 hectare de canavial,

poder-se-ia obter em torno de 67.080 Mcal, em equivalentes energticos, assim

distribudos: 20,09% na forma de lcool, 40,03% no aproveitamento do bagao

como combustvel para fornalhas de caldeiras de usinas e destilarias, e os

restantes 39,88%, estariam contidos no material remanescente da colheita

(ponteiros, folhas verdes, palhas, colmos e suas fraes no colhidos),

principalmente, a mecanizada.

Para Freitas (2001), nos dias atuais, no Brasil, o bagao de cana-de-

acar a biomassa mais promissora para gerao de energia eltrica. As mais

recentes tecnologias agrcolas e industriais do setor sucroalcooleiro tm

oferecido grandes quantidades desse material que poderiam fornecer energia

eltrica, via usinas e destilarias, interligadas aos principais sistemas eltricos,

34

atendendo aos centros de consumo dos Estados das regies Sul e Sudeste,

principalmente.

Segundo a ANEEL (2002), entre outras razes que justificam a busca de

fontes mais competitivas de gerao de energia eltrica, est a necessidade de

reduo das emisses de dixido de carbono. Sob esta tica, a biomassa

apresenta-se tcnica e economicamente competitiva, e sua utilizao promove a

gerao local e descentralizada de empregos, reduzindo o problema do xodo

rural e a dependncia externa de energia, em funo da sua disponibilidade local.

No Brasil, a biomassa representa cerca de 20% da oferta primria de

energia. A extenso do territrio nacional, em grande parte localizada em

regies tropicais e chuvosas, apresenta condies das mais adequadas para a

produo e o uso energtico da biomassa em larga escala. Especificamente no

Estado de So Paulo, a produo de biomassa energtica, por meio da cultura

canavieira, significativa, sendo comparvel produo de energia hidrulica.

No Estado de So Paulo, o setor gera para consumo prprio entre 1.200

e 1.500 MW, 40 usinas produzem excedentes de 158 MW e a luz que vem da

cana j ajuda a iluminar diversas cidades. O potencial de gerao de energia da

agroindstria canavieira est em torno de 12 mil MW (NICA, 2003).

De acordo com Castro (2001), uma tonelada de cana produz cerca de

240 kg de bagao e tem potencial para gerar 70 kWh, dos quais 30 so utilizados

na produo de acar e lcool. Se cerca das 130 usinas e destilarias do Estado

de So Paulo gerassem 40 kWh de energia eltrica excedente por tonelada de

cana, a produo seria equivalente de duas turbinas da Usina Hidreltrica de

Itaipu, ou seja, 1,5 GW.

Segundo Kitayama (2007), a utilizao de 75% do bagao disponvel e

50% da palha disponvel na safra 2012/13, na qual se estima uma produo de

cana de 696 milhes de toneladas, permite projetar uma potncia instalada para

exportao de 19.284 MW em um horizonte de cinco anos, equivalendo a uma

35

energia assegurada de 9.642 MWmed a ser inserida na rede, o que equivale

energia firme ofertada pela usina de Itaipu.

Considerando um rendimento mdio de 75 t.ha-1 de cana para o Brasil,

provvel que o rendimento correspondente de cana crua, ou seja, com a

manuteno do palhio no campo, essa produtividade possa alcanar 105 t.ha-1.

Cerca de 30 t.ha-1 da biomassa formada por resduos de cana com um teor de

umidade mdio de aproximadamente 50%. O bagao, tambm com um teor de

umidade de aproximadamente 50%, representa outras 30 t.ha-1.

Numa estimativa conservadora de que apenas 50% das plantaes sejam

apropriadas para os sistemas de colheita mecanizada e que somente 50% dos

resduos dessas plantaes sejam recuperveis por problemas com o cultivo e

pelas perdas nos vrios estgios do processo, cerca de 40 milhes de toneladas

poderiam ser utilizadas para a gerao de energia e outras finalidades.

Os resduos da cana, palha e bagao combinados tm um valor

calorfico bruto de aproximadamente 17 GJ/t de matria seca. Portanto, o teor

energtico dos resduos recuperveis seria aproximadamente 57 mil GWh de

eletricidade, supondo que a eficincia global da tecnologia de converso seja de

30% (BAUEN et al., 1998).

Para se ter uma ideia da relevncia do potencial da bioeletricidade,

projees do Operador Nacional do Sistema Eltrico (ONS), rgo responsvel

pela coordenao e controle de operao da gerao e transmisso de energia

eltrica, indicam que cada 1.000 megawatts mdios (MWmed) de

bioeletricidade inseridos na matriz eltrica entre maio e novembro representam

economia de quase 4% da capacidade dos reservatrios das regies Sudeste e

Centro-Oeste.

Ora, um pas como o Brasil que, por um lado, importa 20% de suas

necessidades de petrleo e no vem conseguindo ampliar, satisfatoriamente, seu

parque hidreltrico e, por outro lado, apresenta um potencial bastante grande em

36

relao a biomassa vegetal, no pode se dar ao luxo de se desprezar o caminho

que leve ao aproveitamento racional desse potencial. O binmio energia de

biomassa-controle ambiental deve ser meta prioritria de polticas energticas e

ambientais do governo brasileiro.

Dessa forma, a utilizao dos resduos da cana-de-acar como fonte de

energia pode transformar a agroindstria sucroalcooleira em verdadeira usina de

biomassa. Neste contexto, a utilizao de fontes alternativas de energia, em

particular os resduos da cana-de-acar, aparece como uma oportunidade de

particular importncia para colaborar na oferta de energia para o pas.

2.5 Poder calorfico e a cogerao trmica e eltrica na indstria de cana-

de-acar

No estudo de biomassas vegetais como matria-prima para produo de

energia eltrica, necessrio caracterizar os seus poderes calorficos que a

medida da quantidade de energia que o material combustvel libera quando

queimado totalmente, dado normalmente em cal.g-1 ou Kcal.kg-1 para os

combustveis slidos e lquidos e em Kcal.m-3 para os combustveis gasosos.

A medida do poder calorfico de extrema importncia na avaliao

energtica de qualquer combustvel. Este pode ser determinado como Poder

Calorfico Superior (PCS), Inferior (PCI) e til (PCU), dependendo da forma

como obtido.

A norma NBR8633 (ABNT, 1984) define Poder Calorfico Superior

(PCS) como sendo o nmero de unidades de calor liberado, pela combusto de

uma unidade de massa de uma substncia, em bomba calorimtrica, em

atmosfera de oxignio, a volume constante e sob condies especficas, de modo

que toda gua proveniente da combusto esteja no estado lquido.

37

Poder Calorfico Inferior o poder calorfico obtido sem levar em

considerao o calor latente do vapor d gua. A gua gerada perdida sob a

forma de vapor pelo sistema e, assim, leva uma parte da energia liberada pelo

material (calor latente do vapor d gua). Portanto, um valor menor que o do

poder calorfico superior.

Oliveira (1982) definiu Poder Calorfico Inferior (PCI) como sendo o

calor liberado pelo combustvel menos o calor de vaporizao da gua.

Para Brito e Barrichello (1982), a diferena entre o PCS e o PCI ocorre

em funo de se considerar ou no o calor liberado pela condensao de gua de

constituio da biomassa. Recomendam que, na prtica, o PCI deve ser o

preferido; porm, no processo de determinao, regra geral, utiliza-se de bomba

calorimtrica, que fornece o PCS. Para contornar a situao; lana-se mo da

relao entre PCS e PCI, a qual regida pela quantidade de hidrognio contida

no combustvel, tendo-se, ento, descontado o calor de vaporizao da gua

formada no processo.

Diversos autores determinaram o Poder Calorfico Superior de inmeras

biomassas, como apresentado na Tabela 1.

Tabela 1 Poderes calorficos superiores (PCS em Kcal. kg-1), de diferentes biomassas vegetais, obtidos por diversos autores. (2) Andrade (1961), (3) Arola (1976), (5) Atchison (1977), (4) Brito (1986) e (1) Sumner et al. (1983)

Biomassas PCS Biomassas PCS Paino (1) 4.178 Casca de pecan (1) 4.345 Colmo de sorgo (1) 4.273 Laranja (fruto) (1) 4.464 Folhas de sorgo (1) 4.631 Pecan (fruto) (1) 4.536 Capim-napier (1) 4.369 Grape fruit (1) 4.464 Grama-bermuda (1) 4.584 Cone de Pinus spp.(1) 4.870 Pinus spp. (1) 4.249 Palha de Pinus spp. (1) 5.348 Pssego (fruto) (1) 4.608 Pinus strobus (2) 5.285 Eucalyptus saligna (3) 4.670 Pinus ponderosa (2) 5.000 Eucalyptus robusta (3) 4.774 Eucalyptus tereticornis (4) 8.248 Madeira dura (5) 4.555 a 4.665 Madeira mole (5) 4.665 a 5.550 Palha de cereal (5) 4.445 Bagao de cana (5) 4.445 a 4.665

38

Ripoli et al. (1990) e Ripoli, Mialhe e Brito (1990), estudando trs

variedades de cana-de-acar, concluram que o palhio varia entre 17 e 31% em

peso mido, em relao quantidade de colmos industrializveis e que seu

poder calorfico til da ordem de 3.600 Kcal. kg-1.

Molina Jnior et al. (1995), estudando mtodos de recolhimento de

resduos de colheita manual de cana-de-acar, variedade SP70-6163, no

municpio de Piracicaba, determinaram ndice de Palhio de 0,34 e poderes

calorficos superior de 4.538,8 Kcal. kg-1, Inferior de 4.200,2 Kcal. kg-1 e til de

2.341,4 Kcal. kg-1 .

A cultura canavieira, segundo relatos de vrios autores (AGUILLAR et

al., 1989; BETANCOURT, 1976; COPERSUCAR, 2001) pode gerar, alm dos

colmos industrializveis, uma quantidade de palhio da ordem de 15 a 30% em

peso da parte area das plantas, dependendo das condies de campo (variedade,

idade, nmero de corte e condies edafoclimticas). O poder calorfico deste

material equivalente ao da madeira e superior ao do prprio bagao da cana,

por volta de 1.896 Kcal.kg-1 , o que o torna no mais um material descartvel,

mas um importante produto para agregao de valor para o setor sucroalcooleiro

(RIPOLI, 1991).

O sistema de cogerao o principal responsvel pelo suprimento de

energia trmica e eletromecnica nas usinas de cana-de-acar espalhadas pelo

mundo. Como descrito em Costa e Balestieri (1998) a cogerao um processo

no qual uma fonte de energia primria alimenta uma mquina ou aparelho

trmico que, pela reao de combusto, transforma a energia qumica do

combustvel em mecnica de eixo, que convertida em energia eltrica por meio

de geradores eltricos.

Os primeiros sistemas de cogerao passaram a ser instalados ao redor

do mundo na primeira dcada do sculo XX (GOMAZAKO; OLIVEIRA, 2007).

Segundo estes autores, diante da necessidade de independncia energtica, a

39

gerao de energia eltrica passou a ser prtica adotada pela agroindstria

sucroalcooleira. Tal prtica iniciou-se pela queima do bagao.

No Brasil, a cogerao uma prtica tradicional h alguns anos. O que

tem mudado a eficincia com que os resduos vm sendo utilizados (RAMOS

et al., 2003). Inicialmente, a cogerao chegou a ser muito utilizada pelas

indstrias, poca em que foram adaptados modelos tecnolgicos com emprego

preferencial de energia proveniente de combustveis fsseis como o carvo

mineral, o gs natural e o petrleo (SCHIRMER, 2006).

Este autor explica ainda que, a partir da algumas usinas e destilarias

passaram por uma fase de transio, acompanhadas por uma reduo no

consumo de energia trmica nos processos. Contudo, juntamente com a

necessidade de reduzir emisses de CO2, um novo modelo no setor eltrico

voltou a estimular a produo de energia eltrica local que fosse mais eficiente e

com custos reduzidos que beneficiasse no s as usinas de grande, mas tambm

as de pequeno e mdio porte.

Dados da ANEEL (2005), tambm apresentados por Souza e Azevedo

(2006) apontam que cada tonelada de cana processada requer em mdia

aproximadamente 12 MWh de energia eltrica, o que facilmente gerado nos

sistemas convencionais de cogerao instalados nessas usinas.

De acordo com Souza (2003), utilizando-se das tecnologias disponveis

de cogerao a partir do bagao para produo de excedentes de energia por

parte das usinas paulistas, seria capaz de suprir o dficit de toda regio sudeste

devido o racionamento durante a crise de 2001 e 2002. Com isso, o autor explica

que, as empresas passaram a focar a cogerao tambm como mais uma opo

de lucros, junto com o acar e o lcool.

Em um estudo feito pelo Instituto Euvaldo Lodi - IEL (2008), em

parceria com a Confederao Nacional da Indstria (CNI) e a Itaipu Binacional,

apresentou que a biomassa da cana tem condies de adicionar ao sistema

40

eltrico brasileiro at 2020 aproximadamente 15 mil megawatts (MW) de

eletricidade, o que seria equivalente a incorporar uma nova Itaipu ao parque

gerador nacional. Tais dados mostram que o setor poder vir a contribuir para

suprir a crescente demanda por energia no Pas.

Atualmente, quase todas as usinas e destilarias brasileiras possuem

sistemas de gerao de vapor, que operam em cogerao queimando o bagao, e

algumas delas j vm adicionando a palha, devido ao seu elevado potencial

energtico (DANTAS; MAUAD; OMETTO, 2009). O bagao ainda utilizado

em quantidade muito superior que a palha, pois a maior parte da palha fica no

campo e mais da metade aproveitada como adubo.

Mas, pela lei estadual n11. 241 de 2002 do Estado de So Paulo, at

2021 ser proibida a queima da palha na rea mecanizvel, e at 2031 na rea

no mecanizvel (SO PAULO, 2002). Mas, o governo do Estado assinou um

Protocolo Agroambiental se comprometendo em sanar essa queima at 2014 na

rea mecanizvel e at 2017 na rea onde no possvel o trabalho com

mquinas (ASSINATURA..., 2008). Com isso, sobrar muita palha e a tendncia

que a disponibilidade e utilizao deste insumo para gerao de energia

aumentem ao longo dos prximos anos.

Uma t de cana produz 250 Kg de bagao e 204 de palha e pontas, 1 t de

cana (bagao + palha) gera 199,9 kWh para exportao, Poder Calorfico

Inferior (PCI) da palha=1,7 PCI do bagao, Fator de capacidade=0,5 (Koblitz),

utilizando caldeira de 65 bar (NICA, 2009). Considera-se, em 2008/09, a

utilizao de 75% do bagao disponvel e 5% da palha disponvel e, a partir de

2015/16, a utilizao de 75% do bagao disponvel e 70% da palha disponvel.

At 2010 foi considerada a energia comercializada nos Leiles de Energia no

Ambiente de Contratao Regulado, em 2011 foi considerado um incremento de

1600 MW, e a partir de 2012 incrementos de 2.000 MW por ano.

41

medida que a colheita mecnica de cana crua for implementada, a

quantidade disponvel de palhio ir aumentar e, portanto, poderia ser usado

com a finalidade de produo de energia eltrica, uma vez que seu poder

calorfico igual a 12,75 MJ.Kg-1 com 15% de umidade, superior ao do bagao

em 7,5 MJ.Kg-1 com 50% de umidade (MACEDO; LEAL; SILVA, 2004).

Estima-se que haja um potencial para a safra de 2010/2011 de 4.407

MW, aproveitando bagao e palhio, contra a mdia atual de 2.715 MW,

aproveitando-se somente o bagao (ASSOCIAO DA INDSTRIA DE

COGERAO DE ENERGIA - COGEN, 2008).

O potencial de gerao de energia a partir da cana considerando a sobra

total de bagao (cana crua e queimada) e a palha da cana cortada sem queimar,

seria de 1.715 MWh em 2002, chegando a 17.148 MWh em 2021, durante toda a

safra. Considerando uma safra de 180 dias e uma eficincia de moagem de 85%,

poderiam ser gerados em 2002, um total de 262.335 MWh, podendo atingir 2,62

milhes de MWh em 2021.

A bioeletricidade sucroenergtica fundamental para atingir esse

propsito, como demonstra o perfil da matriz energtica brasileira. Em 2008, a

biomassa como um todo, incorporando bagao de cana e palha, representava

menos de 5% da matriz, enquanto o mercado teria condies de absorver o

equivalente aos 12% da matriz em 2020, considerando-se apenas o potencial do

setor sucroenergtico.

2.6 Cogerao de energia eltrica em alambiques

Na atualidade, com uma produo oficial estimada em 1,5 bilhes de

litros por ano, a cachaa a segunda bebida mais consumida no Brasil. So

Paulo o principal estado produtor, prevalecendo a cachaa industrial

42

(empresarial) e Minas Gerais, o segundo produtor, com o predomnio da cachaa

artesanal (ANDRADE; CARDOSO, 2008).

Em Minas Gerais, o agronegcio cachaa tem significativa importncia

econmica e social. De acordo com o Servio de Apoio s Micro e Pequenas

Empresas - SEBRAE (2001), so 8466 produtores, a maior parte concentrada

nas regies mais carentes como Norte de Minas e Vale do Jequitinhonha. A

cadeia produtiva da cachaa gera, s na produo, 115.000 empregos diretos e

cerca de 46.000 empregos indiretos.

Esse forte apelo social e econmico do setor vem recebendo grande

ateno por parte dos setores pblicos e privados mineiros, visando ancorar o

fortalecimento do meio rural e aproveitar as potencialidades do mercado

consumidor da bebida. Como exemplo destaca-se a Lei Estadual n 13.949

(INSTITUTO MINEIRO DE AGROPECURIA - IMA, 2001), que estabeleceu

a Cachaa de Minas como produto exclusivamente mineiro, a Instruo

Normativa n 56, que regulamentou as normas relativas aos requisitos e

procedimentos para registro de estabelecimento produtores de cachaa

organizados em cooperativas legalmente constitudas, a criao de entidades

para a organizao do setor, como a Associao Mineira dos Produtores de

Cachaa (AMPAQ) e a elaborao de estudos visando o desenvolvimento da

produo.

Na produo de cachaa artesanal em Minas Gerais, a cana-de-acar

no queimada antes da colheita, o que resulta em uma grande quantidade de

restos culturais, representados por pontas de cana e folhas laterais (ANDRADE;

CARDOSO, 2008). Estes restos culturais (palhio), juntamente com o bagao

resultante da moagem de colmos da cana-de-acar ou parte dele que sobra do

processo de queima nas caldeiras para produo de vapor, podem se constituir

em biomassa promissora para gerao de energia eltrica. Entretanto, faltam

estudos que envolvam a determinao do poder calorfico do bagao e palhio

43

em pequenas unidades produtoras, como o caso dos alambiques existentes em

Minas Gerais.

Os resduos da produo de cachaa, dentre os quais se destacam o

vinhoto e o bagao, tambm tm sido objeto de estudos para entidades ligadas

agricultura mineira que buscam meios para aliar o aumento na qualidade do

produto com preservao ambiental, o que resultaria em grandes benefcios para

o produtor. Deste modo, outra importante forma de integrao a utilizao das

sobras no poluentes da produo de cachaa, como o bagao, a ponta e o caldo

da cana, na alimentao de bovinos e sunos.

Assim, como a safra da cachaa concentra-se no perodo em que a seca

mais acentuada, a ponta da cana e o bagao podem ser utilizados na

alimentao do gado como uma forma de substituir a falta de pasto. Em relao

aos sunos, vrios estudos tm demonstrado que a cana e o caldo-de-cana podem

ser utilizados como fonte de energia, substituindo parcialmente o seu principal

alimento, o milho. Outra forma de integrao suno/cachaa a utilizao do

bagao picado como cama para os porcos, a qual pode ser posteriormente

utilizada como matria orgnica para as plantaes (BARCELOS; REZENDE,

2002).

A utilizao do bagao como fonte para gerao de energia, pode ser

uma alternativa econmica, ecolgica e tecnolgica para os pequenos

produtores, pois economizam na aquisio de lenha e evitam problemas

ambientais.

A expectativa de que este aproveitamento de resduos nos alambiques,

possa transform-los numa espcie de mini termoeltricas, semelhana da

gerao de energia eltrica que j acontece em grande escala na agroindstria

sucro-alcooleira.

44

Mas, para isto, fazem-se necessrios estudos que, num primeiro

momento, determinem o poder calorfico do bagao e palhio em pequenos

alambiques, ao longo da safra de cana-de-acar.

45

3 MATERIAL E MTODOS

3.1 Caracterizao da rea experimental

O experimento foi instalado em rea do alambique Joo Mendes - JM,

no municpio de Perdes, Minas Gerais, regio Campos das Vertentes, situado

nas coordenadas geogrficas de latitude de 21o 05` 20, longitude de 45o 05`50 e

altitude de 826 m.

O clima da regio do tipo Cwa, caracterizado por temperatura mdia

do ms mais quente de 22,1 oC e a do ms mais frio de 15,8 oC. A temperatura

mdia anual de 19,3 oC e a precipitao pluvial total anual de 1529,7 mm

(BRASIL, 1992).

O solo no qual foi instalado o experimento caracteriza-se como

Latossolo Vermelho Amarelo Distrfico, textura mdia, cujas caractersticas

qumicas so apresentadas na Tabela 2.

Tabela 2 Caractersticas qumicas do solo da rea experimental, nas camadas de 0 a 20 cm e 20 a 40 cm. Local: Perdes - MG. Data: Junho de 2008

Camada pH P K Ca Mg Al H+Al MO Zn Fe Mn

Cm mg.dm-3- -------cmolc.dm-3------- dag.kg-1 mg.dm-3

0 a 20 5,2 0,9 23 1,0 0,4 0,2 3,2 2,0 0,2 45,6 2,7

20 a 40 5,5 0,6 17 1,1 0,6 0,2 3,2 1,9 0,8 43,5 3,0

P e K extrator Mehlich 1; Ca, Mg e Al: extrator KCl 1 N; H + Al extrados com acetato de clcio 1N, pH 7,0.

3.2 Delineamento experimental, tratamentos e parcelas

Utilizou-se o delineamento experimental de blocos casualizados, com 5

tratamentos, correspondendo cinco pocas de corte (junho, julho, agosto,

setembro e outubro), com cinco repeties, totalizando 25 parcelas.

46

As parcelas foram constitudas por cinco linhas de cana-de-acar, de

15,0 m de comprimento, espaadas de 1,40 m entre si, sendo a rea total de

105,0 m2. Considerou-se como rea til as trs linhas centrais, totalizando uma

rea de 63,0 m2.

3.3 Caracterizao da variedade utilizada

A variedade utilizada foi a SP80-1842, que apresenta boa produtividade

agrcola em cana planta e soca, sendo caracterizada pelo rpido crescimento

vegetativo, boa brotao da soqueira, alto teor de sacarose, no sendo comum a

ocorrncia de isoporizao, resistente a carvo e ferrugem e susceptvel

escaldadura e broca da cana-de-acar (COPERSUCAR, 2001).

3.4 Instalao e conduo do experimento

O experimento foi instalado em junho de 2008, demarcando-se as

parcelas em rea de cana soca, imediatamente aps o primeiro corte, realizado

de forma manual, sem a queima prvia do canavial.

A adubao da soqueira foi feita com base na anlise de solo, conforme

recomendao da Comisso de Fertilidade do Solo do Estado de Minas Gerais -

CFSEMG (1999), aplicando-se 400 kg.ha-1 da frmula 20-05-20 em cobertura,

entre as linhas de cana-de-acar.

A fim de se combater formigas, utilizou-se inseticida lquido, aplicado

via termonebulizador. J para o controle de plantas daninhas, foram realizadas

capinas manuais, mantendo-se a cana no limpo nos primeiros cem dias ps-

corte.

As colheitas foram feitas de acordo com as pocas pr-estabelecidas,

junho a outubro de 2009, de forma manual, sem a queima prvia.

47

3.5 Caractersticas estudadas

3.5.1 Rendimento de cana integral

O rendimento de massa verde total (colmos + ponteiros + folhas

laterais), em cada poca de corte, foi realizado na rea til da parcela por meio

de pesagens realizadas em balana tipo dinammetro, com capacidade para 120

kg, de acordo com metodologia preconizada por Mariotti e Lascano (1969

citados por ARIZONO et al., 1998). Posteriormente, realizou-se a transformao

para toneladas de cana integral por hectare.

3.5.2 Rendimento de colmos (TCH)

O rendimento de colmos, despontados e despalhados, em cada poca de

corte, foi obtido a partir da determinao da massa total de colmos (kg) por rea

til de parcela e sua posterior transformao para t.ha-1 (TCH), de acordo com

Arizono et al. (1998).

3.5.3 Rendimento de palhio

O rendimento de palhio (pontas e folhas laterais) foi obtido pela

diferena entre o rendimento de cana integral e o rendimento de colmos por

hectare.

3.5.4 Rendimento de bagao

Para a determinao desta caracterstica, 15 colmos despontados e

despalhados foram pesados e posteriormente esmagados, pesando-se o bagao

48

obtido. Calculou-se o rendimento (%) de bagao, que foi multiplicado pelo

rendimento de colmos por hectare, obtendo-se o rendimento de bagao por

hectare.

3.5.5 Rendimento de bagao + palhio

Esta caracterstica foi determinada somando-se o rendimento de bagao

e o de palhio por hectare.

3.5.6 Brix (%) caldo

O caldo obtido da moagem de colmos foi homogeneizado e dele foram

retiradas amostras para determinao do brix (porcentagem de slidos solveis),

atravs do refratmetro de campo.

3.5.7 Rendimento de matria seca do palhio e do bagao

Amostras do palhio e do bagao foram pesadas e colocadas em estufa,

aos 70 C, at obter-se estabilidade de massa. Calculou-se, assim, a porcentagem

de matria seca que foi, ento, multiplicada pela massa do palhio e bagao por

hectare, obtendo-se o rendimento da matria seca do palhio e bagao por

hectare.

3.5.8 Poder calorfico do bagao e do palhio

Amostras do bagao e do palhio, obtidas aps cada colheita, foram

modas, secas e peneiradas em peneira ABNT 70, segundo norma NBR 8633,

49

sendo levadas em estufa de (1052) C at a estabilizao da massa (ABNT,

1984). Aps esse procedimento, as amostras foram novamente pesadas.

A anlise do Poder Calorfico Superior foi realizada em um calormetro

da marca Parr,conforme a Norma 8633 da ABNT (1984). Foi ento

determinado o Poder Calorfico Superior (PCS) de cada amostra, pela

combusto de uma unidade de massa em bomba calorimtrica, em atmosfera de

oxignio, a volume constante e sob condies especficas.

Com base nos dados obtidos, foi calculado o poder calorfico superior

do bagao e do palhio por hectare de cana-de-acar. Para isto, dividiu-se a

massa seca pela massa mida do bagao e do palhio, calculando-se a

porcentagem de matria-seca e, multiplicando-se pelos seus respectivos

rendimentos de bagao e palhio por hectare encontrou-se a massa de bagao e

palhio seco em toneladas por hectare.

A frmula utilizada para calcular o PCS foi a equao (1):

PCS= W x (t) - C1 C2 m

(1)

PCS= Poder Calorfico Superior (cal/g)

W= constante do calormetro= 2479,76

t= diferencial de temperatura

C1= correo para queima do fio de nquel-cromo

C2= correo para a formao do cido ntrico (titulao com carbonato de

sdio).

m= massa (g)

As determinaes de PCI foram em duplicatas por amostra.

Obtido o Poder Calorfico Superior (PCS) das amostras, aplicou-se o

mtodo de Doat (1977) para a obteno do Poder Calorfico Inferior (PCI), que

50

leva em conta a quantidade de hidrognio contida no material, calor absorvido

para vaporizao da gua nele contido e da proporo da gua formada na

combusto conforme a equao (2):

PCI= PCS-600(U+9H) 1+U

(2)

PCI= Poder Calorfico Inferior (cal.g-1)

PCS= Poder Calorfico Superior (cal. g-1)

U= Teor de umidade do material (%)

H= Teor de hidrognio (%)

600 (cal) = valor mdio de energia absorvida por grama de gua, para se atingir

a temperatura de evaporao.

9= mltiplo do peso de hidrognio, contido no material, que fornece o peso da

gua formada durante a combusto.

O Poder Calorfico Lquido (PCL) calculado por meio de equaes

aproximadas que proporcionam o clculo do poder calorfico em funo da

umidade, como em base seca (BRITO; BARRICHELO, 1982; DOAT, 1977)

conforme a equao (3):

PCL={[PCI (6 x W)]/(100 + W)} x 100 (3)