Resíduos Sucroalcooleiro

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)


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


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.


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.


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.


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.


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.


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



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


• 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




• 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



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: [email protected]

Celular: (17) 9608-7194

Documents

Resíduos Sucroalcooleiro