Subprodutos No Setor Sucroalcooleiro

2010

Centro Educacional Visão

Prof. Valdecir Martins -

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Subprodutos no setor sucroalcooleiro - III período


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Vinhaça

O emprego da vinhaça como fertirrigação para a cana-de-açúcar, merece

destaque nacional quando se pensa na produção de efluentes do setor

agroindustrial brasileiro, uma vez que a vinhaça vem a ser um efluente com

elevada carga orgânicas e nutrientes, oriundos da produção de álcool das

destilarias de cana-de-açúcar uma vez que a vinhaça é o principal subproduto da

agroindústria canavieira por ser um efluente altamente poluidor e apresentar-se

em grande volume, dificultando seu transporte e eliminação. É um produto

resultante da destilação e fermentação da cana de açúcar no processo de

fabricação de álcool, também pode originar-se como subproduto da produção de

açúcar sendo eliminada no processo de cristalização do caldo da cana. No geral a

vinhaça é rica em matéria orgânica e em nutrientes minerais como o potássio (K),

o cálcio (Ca) e o enxofre (S), e possui uma concentração hidrogeniônica (pH)

variando entre 3,7 e 5,0 (LUDOVICE, 1997).

Segundo Rosenfeld (2003) o setor sucroalcooleiro é o que melhor uso faz dos

efluentes gerados, comentando que esse uso não se dá apenas devido a

crescente consciência ambiental, mas principalmente porque os efluentes

produzidos têm grande quantidade de nutrientes, não tem metais pesados, e tem

baixa quantidade de sódio que diminui o risco de saturação. Os nutrientes

existentes nestes efluentes são provenientes da própria cana, em alguns casos

complementados com nitrogênio, fósforo e enxofre adicionados no processo

industrial, e algumas vezes contaminados com pequenas quantidades de

antibióticos e ácidos usados na descontaminação e/ou lavagem de equipamento.

A produção de vinhaça1 varia em função dos diferentes processos

empregados na fabricação do álcool, de maneira geral cada litro de álcool

1 CORTEZ et. al. (1992, Pág. 13) coloca a proporção de 1 litro de álcool para uma variação de 10 a 15 de

vinhaça. SZMRECSÁNYI (1994, Pág. 73) aponta para 10 ou mais litros de vinhaça para cada 1 litro de álcool.

LUDOVICE (1996, Pág 10) indica uma proporção de 13 litros de vinhaça para cada litro de álcool.



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produzido em uma destilaria gera entre 10 e 15 litros de vinhaça. Uma aparente

solução para o descarte racional na vinhaça é o que atualmente chama-se de

fertirrigação, ou seja, a utilização desse produto rico em matéria orgânica aplicada

in natura em áreas de plantio de cana.

A preocupação com o impacto ambiental da disposição da vinhaça nos

cursos d’água é recente, apenas em fevereiro 1967 no governo Jânio Quadros o

Decreto Lei nº 303 proibia a disposição de vinhaça in natura nos rios, lagos e

baixios, buscando evitar a poluição das águas e do meio ambiente. Em 1976 o

governo de São Paulo expediu a Lei Estadual 997 e o Decreto nº 8468 instituindo

o Sistema de Prevenção e Controle da Poluição do Meio Ambiente e em março de

1979 a Portaria nº 53 do MINTER proibi a aplicação de resíduos in natura na

agricultura, alimentação de animais e corpos d’água (FREIRE & CORTEZ, 2000,

Pág. 22).

A composição química da vinhaça, segundo Glória e Orlando Filho (1984) que

consta da Tabela 2, é variável de acordo com o tipo de vinho a ser destilado, da

natureza e composição da matéria prima, do sistema usado no mosto, do método

de fermentação adotado e do sistema de condução da fermentação alcoólica, da

raça da levedura, dos equipamentos de destilação, do modo de destilação e do

tipo de flegma.

Tabela2. Composição química média da vinhaça



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Ao analisar a Tabela 2, nota-se que a vinhaça é rica em K, matéria orgânica,

contendo também quantidades razoáveis de N, S, Ca e Mg, podendo substituir

totalmente a adubação potássica e de enxofre, e parcialmente a de nitrogênio,

além de contribuir com micronutrientes.

A cana-de-açúcar é uma cultura exigente em nitrogênio e potássio, extraindo em

torno de 130 a 150 kg de N e de 140 a 180 kg de K2O para uma produção de 100

t/ha, e somente 20 kg de P2O5 por esse motivo, como a vinhaça é um efluente

que apresenta teor elevado de potássio, relativamente médio em nitrogênio e

pobre em fósforo.

Utilização da vinhaça na produção de cana-de-açúcar

A fertirrigação de vinhaça nos canaviais foi intensificada a partir das proibições

de despejo desse subproduto nos cursos d’água. Além disso, essa prática de

aplicação de vinhaça in natura ganhou espaço uma vez que requeria pouco

investimento, baixo custo de manutenção, não envolvia uso de tecnologia

complexa e possibilitava uma rápida eliminação de grandes quantidades desse

material (CORTEZ et. al., 1992, Pág. 14). A partir de então, alguns estudos2

indicaram a ação benéfica dessa prática em relação à recomposição de

algumas propriedades químicas do solo.

2 Verificar FREIRE & CORTEZ (2000, Pág. 72-81).



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A fertirrigação, processo conjunto de irrigação e adubação, consistente na

utilização da própria água de irrigação para conduzir e distribuir o adubo químico

ou orgânico na lavoura, podendo ser feita por qualquer sistema de irrigação

(Vieira, 1986). O adubo, no caso, pode ser sólido ou líquido, devendo ser

dissolvido ou diluído, respectivamente, para posterior aplicação. Dentro deste

contexto, o termo fertirrigação, no que concerne à vinhaça, não é de todo correto,

pois se refere mais ao método de irrigação empregado, não se constituindo mais

do que um processo de aplicação de adubo e molhamento, sem controle prático

da lâmina hídrica aplicada e muito menos da freqüência das aplicações,

interessando mais a quantidade de potássio carregada pela vinhaça e transferida

ao solo.

Implicações da legislação atual no manejo do uso da vinhaça

Foi homologada em março de 2005 a Norma Técnica CETESB P4.231

“Vinhaça: critérios e procedimentos para aplicação no solo agrícola”, que tem por

objetivo estabelecer os critérios e procedimentos para a aplicação de vinhaça,

gerada pela atividade sucroalcooleira no processamento da cana-de-açúcar para o

Estado de São Paulo. A referida Norma P4.231 levou em consideração aspectos

da Legislação Federal e Estadual, além de normas técnicas ABNT e CETESB,

para estabelecer os critérios e procedimentos propostos para a utilização da

vinhaça.

Localização das Áreas Fertirrigadas

As áreas a serem utilizadas para a aplicação da vinhaça no solo deverão

contemplar os seguintes aspectos:

- não estar contida no domínio da APP- Área de Preservação Permanente,

ou de Reserva Legal;

- estar afastada no mínimo 15 m da área de domínio de ferrovias e rodovias

federais e estaduais;



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- distanciar no mínimo 1.000 m de núcleos populacionais compreendidos na

área de perímetro urbano;

- considerar um distância mínima de 50 m das APPs, além de estar

protegida por terraços de segurança;

- as áreas com declividade superior a 15%, deverão ser adotadas práticas

conservacionistas, com medidas de segurança para evitar a erosão, além de

efetuar a escarificação do solo, para melhorar a capacidade de infiltração do solo.

Por outro lado, se a dosagem de vinhaça for superior a capacidade de infiltração

do solo, a aplicação deverá ser parcelada.

Armazenamento, Transporte e Aplicação

No que diz respeito ao armazenamento, transporte e aplicação da vinhaça no

campo, diversas medidas deverão ser tomadas.

Tanques

- os tanques de armazenamento de vinhaça também deverão respeitar os

aspectos de localização colocados anteriormente;

- os tanques deverão ser impermeabilizados com geomembrana

impermeabilizante, ou outra técnica de igual ou superior efeito;

- deverão ser instalados ao lado dos tanques 4 (quatro) poços de

monitoramento, sendo 1 (um) a montante e 3 (três) a jusante, de acordo com o

mapa potenciométrico e da Norma 13.895 de Construção de Poços de

Monitoramento e Amostragem;

- a água dos poços deverá ser analisada semestralmente para os

parâmetros especificados na Norma P4.231;

- Obs: os poços de monitoramento poderão ser dispensados, se forem

implantados “drenos de testemunha”.

Canais



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- os canais mestres ou primários de uso permanente para a distribuição de

vinhaça durante a safra, deverão ser impermeabilizados com geomembrana

impermeabilizante ou técnica de igual o superior efeito;

- os canais deverão sofrer limpeza da vinhaça remanescente ou aplicá-la ao

solo segundo as recomendações da presente norma.

- o prazo para o revestimento dos canais e dos tanques deverá ser fixado em

regulamentação específica.

Dosagem

O estabelecimento da dosagem a ser utilizada para a aplicação de vinhaça

tem como preceitos básicos os seguintes aspectos:

- enriquecimento do solo agrícola, ou seja a melhoria da fertilidade do solo;

- considerar um “volume de solo” para o manejo da

aplicação da vinhaça, estabelecendo a camada de 0 a 0,8 m como alvo;

- levar em conta o estado “atual” da fertilidade do solo, limitando a aplicação de

vinhaça, quando a concentração de K+ no solo – Ksolo ultrapassar o

correspondente a “5% de ocupação da Capacidade de Troca Catiônica – CTC”;

- a “qualidade” da vinhaça no que tange à concentração de K+ expressa em

kg de K2O/m3;

- a capacidade de extração de K+ pela cultura da cana-de-açúcar,

assumindo um valor referência de 185 kg de K2O/há por corte.

Sendo assim a dosagem de vinhaça a ser aplicada nas áreas agrícolas com

cana-de-açúcar definidas para no plano de aplicação, será determinada através da

equação, a seguir:



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Onde:

V = volume em m3 de vinhaça a ser aplicado por hectare;

CTC = Capacidade de Troca Catiônica, expressa em cmolc/dm3 a pH 7,0

obtida da análise química do solo realizada por Laboratório de análise de solo

certificado para a metodologia analítica prevista pelo Instituto Agronômico de

Campinas, assinada por técnico responsável;

Ksolo ou Ks = concentração de potássio – K+ no solo em cmolc/dm3, à

profundidade de 0,8 m obtida da análise química do solo realizada por Laboratório

de análise de solo certificado para a metodologia analítica prevista pelo Instituto

Agronômico de Campinas;

3744 = constante de transformação dos resultados expressos em

cmolc/dm3 para kg de K+ correspondente a um volume de 1 (um) hectare para a

profundidade de 0,8m;

185 = quantidade em kg de K2O/há extraído pela cana-de-açúcar por corte;

Kvinhaça ou Kv = concentração de K+ na vinhaça, expressa em kg de

K2O/m3, obtida do boletim de resultado analítico da vinhaça, assinado por técnico

responsável.

Sistemas de transporte e distribuição da vinhaça

Para a utilização da vinhaça como fonte fertilizante principalmente de K

para a cana-de-açúcar, diversos aspectos devem ser considerados além daqueles

voltados para o manejo da aplicação no campo, ou seja a partir da geração da

vinhaça na indústria as preocupações devem ser tomadas com relação ao

equacionamento dos problemas de armazenamento e transporte para a lavoura.

Os principais sistemas de distribuição da vinhaça da usina para o campo são o

caminhão e os canais de irrigação, de acordo com Nunes Jr. et al. (2004).

Métodos de aplicação da vinhaça

Aspersão



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O uso do método de aspersão no sistema convencional, ou seja aquele composto

por conjunto motobomba, linha principal com as válvulas de linha e as linhas

laterais contendo os aspersores, para aplicação de vinhaça implica em alguns

problemas de operação e vida útil dos equipamentos, uma vez que a vinhaça

apresenta efeitos corrosivos e abrasivos significativos. Nesse sentido, sistemas de

transporte que evitassem o uso de tubulações e equipamentos com componentes

metálicos seriam interessante. Nesse sentido Matioli et al. (1988) comentam que o

sistema de aplicação de vinhaça através de irrigação por aspersão através do

sistema convencional, ou seja, succionando-a de canais que margeiam os talhões,

com o auxílio de uma motobomba, e distribuindo-a através de aspersores

convencionais, se por um lado permite melhor controle da quantidade de efluente

líquido aplicado (vinhaça diluída ou não em água residuais) e maior uniformidade

de aplicação, por outro lado abrevia a vida dos aspersores e das tubulações de

aço zincado ou alumínio devido ao elevado poder corrosivo da vinhaça.

Montagem Direta

O uso da aspersão como um método interessante para aplicação de vinhaça já

havia sido enfatizado por Leme et al. (1979) citando a aspersão com canhão

hidráulico através do sistema de “montagem direta”, comentando as seguintes

vantagens:

- não há necessidade de sistematização do terreno ou sulcação em desnível;

- pode ser usado em áreas com declive acentuado e operado em qualquer tipo de

solo;

- poder ser usado em todos os ciclos e fases da cultura;

- permite perfeito controle de quantidade de vinhaça aplicada, irrigando extensas

áreas por unidade de tempo;

- apresenta baixo custo operacional e economia de mão-de-obra.

Por outro lado, apresenta, também, as seguintes desvantagens:



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- desuniformidade de chuva em consequência das variações instantâneas da

direção do vento;

- exige um sistema de distribuição da vinhaça por canais adequados;

- requer alta pressão de serviço;

- necessita de mão-de-obra operacional adequada.

Carretel Enrolador

Segundo Rosenfeld (2003) a introdução do carretel enrolador também foi uma

evolução dentro do sistema de aspersão, uma vez que todo equipamento móvel

tem eficiência e uniformidade. Em relação ao sistema montagem direta, as

seguintes vantagens da nova alternativa de aplicação são:

- redução da mão-de-obra necessária;

- maior automatização operacional de todo o sistema;

- possibilidade de aplicação de vinhaça no período noturno;

- menor perda de área com canais para transporte de vinhaça;

- maior rendimento operacional;

- menor número de mudanças e transporte dos equipamentos;

- menor quantidade de tubulação de alumínio e acessórios;

- possibilidade de aplicação da vinhaça com uma distribuição de pressão de

aspersão mais equilibrada;

- grande flexibilidade de trabalho. maiores que o equipamento estacionário.

Como desvantagens, os autores citaram:

- maior pressão requerida na entrada da máquina;



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- maior consumo de combustível (óleo diesel);

- necessidade de transporte da máquina e do conjunto motobomba por ocasião da

mudança de posição de estacionamento da motobomba;

- equipamento mais pesado que o de montagem direta.

Barra irrigadora

Impulsionada pela experiência adquirida pelo setor sucroalcooleiro na aplicação

de vinhaça, as inovações tecnológicas estão ocorrendo no sentido de reduzir a

pressão de serviço, e com isso diminuir o consumo de energia, minimizar a

necessidade de mão de obra, aumentar a uniformidade de irrigação, e

principalmente aumentar a eficiência quer do uso da vinhaça e principalmente da

água.

Principais características da barra irrigadora, a seguir:

- barra irrigadora com carro irrigador em aço zincado, filtro, giro da parte superior;

- largura regulável de 36 a 54 m

- altura regulável, com mínimo de 1,0 m de altura até 2,7m;

-sistema de compensação de altura através de rodas telescópicas;

- treliças em aço zincado, para irrigação com água; ou em aço inox para

fertirrigação com vinhaça;

- aspersores spray em plástico com reguladores de pressão, ou em latão, para

vazões de 25 a 150 m³/h;

- giro das 4 rodas opcional, para facilitar o deslocamento da barra.

A barra irrigadora é adaptada na extremidade da mangueira do carretel enrolador,

permitindo a redução da pressão de serviço de 5 kg/cm², para 1,5 a 3,5 Kg/cm²,

aumentando a uniformidade de aplicação de água e vinhaça (Figura 13), e



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principalmente a eficiência de irrigação com água. Além disso, apresenta como

característica a flexibilidade de uso e transporte.

Pivô rebocável

Outro equipamento para aplicação de água e também

Vinhaça que está sendo utilizado é o sistema de pivot central rebocável

(Rosenfeld 2003), no qual aumentou a versatilidade do pivot central convencional,

mantendo características como a baixa pressão de serviço, alta uniformidade de

aplicação de água e alta eficiência de irrigação. Este equipamento é menos

versátil que os carretéis, mas reduz significamente a mão-de-obra, e já está sendo

usado para aplicação de efluentes, mas o uso para irrigação com água é mais

significativo.

VViinnhhaaççaa ppaarrttee 22

Prof. Valdecir Martins

CCoonnsseellhhoo EEssttaadduuaall ddee PPoollííttiiccaa AAmmbbiieennttaall –– CCOOPPAAMM

Deliberação Normativa COPAM nº 12, de16 de dezembro de 1986.

DN12/86

Art. 1º - A utilização de reservatórios, para regularização do fluxo de distribuição e

aplicação de vinhoto e de águas residuárias das usinas de açúcar e destilarias de

álcool e aguardente, deverá observar os seguintes critérios:

I - a capacidade útil do reservatório de regularização do fluxo deverá atender a um

volume mínimo de 5 (cinco) dias e máximo de 10 (dez) dias de funcionamento da

unidade industrial;

II - o volume máximo armazenado não poderá exceder a 1/3 da capacidade útil do

reservatório, quando o sistema de distribuição e/ou aplicação de efluentes se

encontrar em condições normais de operação;



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III - os reservatórios deverão receber tratamento de impermeabilização;

IV - a definição da localização desses reservatórios deverá ser precedida por

estudos do nível do lençol freático e de taxas de infiltração do solo, de modo a

garantir a não contaminação das águas subterrâneas e superficiais.



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Art. 2º - Fica proibido a aplicação do vinhoto no solo em taxas superiores a:

I - 450 m3/ha ano para vinhoto proveniente da fermentação de caldo direto;

II - 300 m3/ha ano para vinhoto proveniente da fermentação de caldo misto;

III - 150m3/ha ano para vinhoto proveniente da fermentação do melaço.

§ 1º - A aplicação de vinhoto em taxas iguais ou inferiores às acima definidas

deverá ser precedida de estudos referentes à sua caracterização, às

necessidades nutricionais da cultura, e aos seus efeitos sobre as características

físicas, químicas e biológicas do solo, os quais serão avaliados pelo COPAM,

que, a seu critério, poderá determinar, caso necessário, reduções de taxas.

§ 2º - Em se tratando de vinhoto concentrado, os limites de aplicação serão

determinados pelo COPAM, após análise dos estudos de que trata o parágrafo

precedente.

Art. 3º - Não será permitida a aplicação de vinhoto:

I - em áreas situadas a menos de 200 (duzentos) metros de cursos

d’água;

II - em áreas alagadas ou sujeitas a inundação;

III - em áreas cujo lençol freático se situe a uma profundidade inferior a 2

(dois) metros.

TTrraattaammeennttoo ddaa vviinnhhaaççaa

A biodigestão anaeróbia, fenômeno que ocorre em um equipamento chamado

biodigestor, consiste na fermentação de resíduos com carga orgânica elevada –

por exemplo a vinhaça, ou mesmo dejetos de animais ou lixo orgânico doméstico

–, transformando-os em compostos orgânicos mais simples e em biogás, que é

uma composição de gases, principalmente metano e gás carbônico.

O material no biodigestor que cabe à cogeração de energia é o biogás, que pode

servir como combustível para uso doméstico – por exemplo, no lugar do gás de

cozinha, na calefação, no aquecimento de água, na iluminação, etc. –, ou para uso

em turbinas geradoras de eletricidade, resultando em energia elétrica. O lodo, que

é outra parte do biodigestor (isto é, a parte semi-sólida, basicamente), contém os

microorganismos necessários à fermentação anaeróbia da vinhaça. Por último, o

líquido efluente do biodigestor é um fertilizante agrícola.



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RReessuummiinnddoo

Em outras palavras, o biodigestor serve para aproveitar a energia disponível na

vinhaça, na forma de biogás, ao mesmo tempo em que gera fertilizante para a

aplicação na lavoura.

CCoonncceennttrraaççããoo ddaa vviinnhhaaççaa

Viabilização na distribuição para áreas distantes (>30 km); Distribuição em terras descontínuas; Adequação da distribuição de vinhaça à norma P4.231.

Utilização econômica da vinhaça –fertilizante

A concentração da vinhaça consiste em retirar a água da vinhaça, tanto do processo industrial ou a água vegetal pelo processo de condensação, eliminando-a e reaproveitando a água para o reuso na indústria e ao mesmo tempo utilizar a vinhaça concentrada com fertilização da lavoura objetivando preservar o meio

ambiente.

Pensar em novos métodos para reduzir o volume da vinhaça ao longo do processo

Uso consciente e obedecer às normas regulamentadoras para uma maior segurança ambiental.

SSiisstteemmaa rraaddiiccuullaarr ccaannaa

Cultura Profundidade

máxima das raízes(1)(m)

Cana-de-açúcar 1,2 – 2,0

Fonte Prof. Dr. Clovis Alberto Volpe

http://www.exatas.fcav.unesp.br/estacao/Operacao/Profundidade.htm Acesso out. 2010



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TToorrttaa ddee FFiillttrroo Prof. Valdecir Martins A torta de filtro é um resíduo composto da mistura de bagaço moído e lodo da decantação sendo proveniente do processo de clarificação do açúcar, para cada tonelada de cana moída são produzidos de 30 a 40 kg de torta de filtro É um composto orgânico (85% da sua composição) rico em cálcio, nitrogênio e potássio com composições variáveis dependendo da variedade da cana e da sua maturação. A torta de filtro, composto basicamente orgânico, tem composição química variável e apresentam altos teores de matéria orgânica, fósforo, nitrogênio, cálcio e possui, ainda, teores consideráveis de potássio e magnésio (Nunes Júnior, 2005). Uma dose de 20 t há de torta de filtro na base úmida ou 5 t há na base seca (M.S.) pode fornecer 100% do nitrogênio, 50% de fósforo, 15% de potássio, 100% de cálcio e 50% de magnésio (Nunes Júnior, 2005). O modo de aplicação do produto é testado de diferentes formas nas unidades de produção, desde a aplicação da área total até nas entrelinhas ou nos sulcos de plantio (CORTEZ et. al. 1992, Pág. 18-19). Dosagem de aplicação A crescente utilização da torta de filtro como substituto de insumos tradicionais a base de potássio dá-se principalmente na operação de plantio, a torta de filtro é colocada no sulco juntamente com a muda de cana de açúcar em torno de 20 a 30 ton/há no sulco de plantio e de 60 a 80 em área total e entrelinhas. Essa prática propícia bons resultados para a agricultura e as vantagens nutricionais do produto já são conhecidas desde a década de 1970. Porém, a prática de aplicação da torta de filtro e a sua estocagem devem ser rigorosamente controladas uma vez que esse material, similar à vinhaça, possui elevado demanda bioquímica de oxigênio (DBO) uma fonte potencialmente poluidora. Estudos realizados por RAMALHO & AMARAL (2001, Pág. 126) aponta para um aumento na concentração dos teores de metais pesados em solos que tradicionalmente recebem tratos culturais a base de torta de filtro e um potencial risco de contaminação do lençol freático uma vez que esses metais não são absorvidos pela planta e tender a percolar. Este autor ainda recomenda a utilização desse resíduo da forma de rodízio, evitando a concentração desse material durante safras seguidas na mesma área, e reforça a necessidade de monitoramento nessas áreas de aplicação de torta de filtro a fim de controlar e evitar o crescimento de níveis tóxicos de metais pesados no solo. Atividades

1) O que é torta de filtro?

2) Qual a relação torta de filtro por tonelada de cana processada?

3) Qual a dosagem de aplicação e os métodos de aplicação?



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4) Por que ao aplicar e estocar a torta de filtro deverá tomar certos cuidados?

5) A Usina Felicidade desejar utilizar a torta de filtro no sulco de plantio,

sabendo que a dosagem recomendada foi de 20 ton/há torta úmida, e a

adubação de plantio recomendada foi de 60 Kg N em cobertura, 180 Kg de

P e 170 Kg de K por há de acordo com Nunes Junior 2005, Qual seria a

economia da empresa na aquisição de adubos químicos?

6) Qual a quantidade de torta de filtro por metro linear de sulco, analisar a

quantidade nos espaçamentos de 1,40m e 1,50 m analisar dados da

questão 5?

7) A mesma Usina processa 200.000 toneladas de cana por safra, a relação

torta de filtro é de 30 kg/ton de cana, colocando 20 ton/há no sulco de

plantio quantos há de plantio poderá se feito por safra e qual a economia de

adubo químico analisando os dados da questão número 5?

Cogeração no Setor Sucroalcooleiro Prof. Valdecir Martins Definição do Conceito “ A cogeração de energia é definida como o processo de produção combinada de calor útil e energia mecânica, geralmente convertida total ou parcialmente em energia elétrica, a partir da energia química disponibilizada por um ou mais combustíveis.” O Setor Sucroalcooleiro e os Insumos para a Cogeração A cana de açúcar é um dos principais produtos agrícolas do Brasil, sendo cultivada desde a época da colonização. Sua produção sempre teve como meta atender diretamente ao mercado interno e/ou externo do açúcar e do álcool, desde o surgimento desta cultura no país, pouca atenção foi dedicada ao aproveitamento comercial de seus subprodutos, atribuído, provavelmente, ao desconhecimento de uma aplicação mais ampla do que aquela até então praticada pelo setor sucroalcooleiro: bagaço, vinhoto ou vinhaça, torta de filtro e levedura. A composição média da cana de açúcar pode ser considerada como sendo a seguinte: (CORTEZ et. al. 1992)



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Pode-se dizer que há mais energia na cana de açúcar e em seus derivados do que se pode conseguir com o álcool isoladamente. Características que compõem o setor sucroenergético são: Os grandes montantes envolvidos, Interação com os demais segmentos industriais. A sazonalidade

Na região Centro-Sul que engloba o Estado de São Paulo, Minas Gerais e outros, a safra se estende de Abril a Novembro - período seco, ou seja, aquele onde ocorrem as diminuições de oferta de energia gerada pelas usinas hidrelétricas. Já na região Norte-Nordeste de Setembro a Maio. Outro aspecto que afeta este setor são as mudanças bruscas nas condições climatológicas que influenciam a cultura da cana quanto às suas propriedades energéticas. Em termos energéticos, a partir da cana de açúcar, além da produção do álcool combustível e do açúcar, tem-se também a geração de energia elétrica através da queima do bagaço. Devido à grande quantidade de cana de açúcar que são processados dentro do setor sucroalcooleiro, a quantidade de bagaço, é gerada em torno de 30% em relação à quantidade de cana, com 50% de umidade e Poder Calorífico médio é de 1850 kcal/kg (COELHO, 1999), e que é utilizado na usina como combustível, sendo seu excedente comercializado para outras indústrias, como por exemplo, a de alimentos e bebidas. A Utilização do Bagaço de Cana como Insumo Energético O bagaço de cana tem sido historicamente usado como combustível nas usinas, desde o início deste século, quando passou a substituir a lenha nas caldeiras. Com os avanços tecnológicos do setor sucroalcooleiro, o bagaço passou a ser mais valorizado como fonte de energia, respondendo pelas necessidades energéticas da própria usina, passando depois, a ser comercializado para outras usinas ou indústrias. Atualmente, a maioria das usinas vende o bagaço excedente a um preço variável entre 4,00 R$/t e 14 R$/t dependendo da localização da usina em relação aos potenciais compradores (COELHO, 1999). O mercado, de um modo geral, paga pela tonelada do bagaço in natura em torno de 25% do preço da tonelada de cana.



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Isso equivale a agregar ao bagaço um valor comercial inicial proporcional a 1/4 do custo da matéria prima. Mesmo assim, a utilização do bagaço como combustível para fins energéticos passa pelo equacionamento dos seus maiores problemas: (CORTEZ et al., 1992) Baixa densidade energética: em torno de 214.800 kcal/m³; Umidade: 50%; Armazenamento difícil; Transporte caro; Decomposição ao longo do tempo.

Desta forma, em virtude do caráter sazonal da indústria sucroalcooleira, o fornecimento de bagaço excedente para fins industriais não pode ser realizado de forma direta contínua, havendo a necessidade da formação de estoques reguladores, a fim de suprir a sua carência no período da entressafra. Quando se armazena o bagaço, o açúcar residual aliado ao teor de umidade e à ação microbiana estimula uma fermentação exotérmica o que afeta diretamente as características do material, deteriorando-o e, muitas vezes, provocando uma combustão espontânea não desejável. O bagaço de cana, portanto, necessita passar por um beneficiamento para viabilizar sua estocagem e melhorar o seu aproveitamento como insumo energético ou como matéria-prima industrial. Secagem do Bagaço para Armazenamento Um fator muito importante quando se armazena o bagaço é reduzir seu teor de umidade, que normalmente é de 50%, e que pode ser conseguido através de duas vias principais: • Utilização de uma fonte de energia disponível nas destilarias e usinas, • Enfardamento com secagem, que está intimamente relacionado com a compactação do material. O enfardamento é a prática mais difundida quando se objetiva facilitar o transporte e/ou reduzir a área das instalações para estocagem do bagaço. Para tanto, existem dois processos de enfardamento: o normal e o com secagem. No processo normal não há necessidade de uma pré-secagem, pois o bagaço in natura é compactado através de prensas hidráulicas. A densidade do fardo varia de 400 a 600 kg/m³. Embora o teor de umidade permaneça alto, pode sofrer uma redução durante o período de estocagem através da secagem natural com o ar ambiente. O empilhamento dos fardos pode ser realizado em forma cúbica ou piramidal, com espaçamento suficiente para permitir a passagem de empilhadeiras e a ventilação entre os mesmos, sendo que muitas enfardadeiras fazem um furo através do fardo, visando aumentar a velocidade de secagem. O princípio em que se baseia esta técnica é o da construção de uma grande pilha de bagaço, onde a deterioração da camada externa protege as camadas internas. As perdas totais estão em torno de 15%. Neste sistema é possível uma mecanização completa do manuseio do bagaço, tornando o custo operacional bastante baixo.



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No processo que utiliza secagem, o fardo é submetido a um período no qual o uso controlado e racional da fermentação natural, e com a aeração permitem reduzir o teor de umidade de 50 para 20 % em apenas 20 dias. A densidade do fardo permanece em torno de 375 kg/m³. Os fardos podem ser estocados ao ar livre, sendo simplesmente protegidos por uma lona plástica, mantendo suas especificações e características inalteradas e sem deterioração, por longos períodos de estocagem. Entre os possíveis sistemas de secagem do bagaço de cana, podem-se relacionar as seguintes alternativas: • Secadores que utilizam os gases de exaustão de caldeiras como meio de aquecimento; • Secadores munidos de gerador autônomo de energia (geralmente, queima de resíduos da biomassa); • Sistema misto, utilizando gases à baixa temperatura (130 – 150 ºC) que recebem uma complementação por parte de uma fonte autônoma de energia, propiciando a elevação da temperatura dos mesmos. As técnicas de armazenamento variam em função da utilização a ser dada ao bagaço, pode ser: In natura - quando a usina ou a indústria utiliza o bagaço durante o período sazonal e, portanto, não requer procedimentos de estocagem. Além disso, a indústria que utiliza o bagaço in natura deve localizar-se o mais próximo possível da usina ou destilaria para facilitar o transporte, e dessa forma, minimizar os gastos. Com secagem - quando a usina tem excedente de bagaço e o utiliza fora do período sazonal, ou vende esse bagaço para outras indústrias que o utilizam em seus processos, como: as indústrias de papel e celulose, alimentícias e de bebidas. Queima de Bagaço para Geração de Energia Elétrica Entre as diversas formas de aproveitamento do bagaço de cana, destaca-se o seu valor como combustível em substituição aos derivados de petróleo, especialmente óleo combustível, e da lenha. O bagaço proporciona às empresas sucroalcooleiras o privilégio da auto-suficiência de energia térmica e da possibilidade de auto-suficiência em energia elétrica, condições essas inexistentes na maioria das atividades industriais. O bagaço de cana, dentre as biomassas, é aquele que reúne os melhores atributos econômicos para ser industrializado e competir comercialmente com o óleo combustível em virtude das seguintes vantagens: • ter uma lavoura organizada, cujos custos são debitados no produto nobre: açúcar e/ou álcool; • ter todo o sistema de transporte campo-indústria organizado e correndo por conta do mesmo produto nobre; • ser produzido em grandes quantidades, concentradas em um ponto, que o libera semi-beneficiado, graças ao trabalho de moagem.



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Uma das características fundamentais do bagaço é o seu poder calorífico (Poder Calorífico médio 1850 kcal/kg), o qual é função do grau de umidade (50%) e do teor de açúcar residual. Como o teor de açúcar é normalmente baixo, tem-se a umidade como principal fator limitante do poder calorífico. A umidade do bagaço, portanto, interferem diretamente no rendimento da combustão, a temperatura de ignição do bagaço, que está entre 500ºC e 600ºC com 50% de umidade, caindo para 300ºC a 400°C quando a umidade está em torno de 35% a 40%. Com baixo teor de umidade, a etapa de secagem na fornalha se dá em tempo menor, representando uma maior velocidade de queima. A temperatura da chama também é sensível ao nível de umidade, ficando entre 850ºC e 920ºC com 50% de umidade, mas chegando acima de 1.100ºC com 35% de umidade, aumentando consideravelmente a transmissão de calor por radiação, condução e convecção nos tubos e recuperadores que compõem uma caldeira. Palha - Outro Insumo da Cana de Açúcar A palha é uma sobra proveniente da colheita da cana que é jogada fora ou deixada como cobertura nas lavouras, e que pode ser aproveitada energeticamente no sistema de geração de energia juntamente com o bagaço colaborando para o aumento da eficiência do processo. O potencial de resíduos da cana (em matéria seca - MS) representa em média 14% de massa dos colmos (LEAL, 2000). Dessa forma, para 1 tonelada de cana (colmos) produzida, terá em torno de 140 kg de resíduo seco. Portanto, para se aproveitar ao máximo a palha que fica nos campos, pode-se utilizar um dos dois tipos de alternativas abaixo descritos: a) A cana picada sem queimar e limpa pela colheitadeira mecânica. Durante a operação, a cana é ventilada quando colhida. Os toletes são conduzidos pelo elevador da máquina até um caminhão ou transbordo, e a palha é deixada no campo. Testes de campo indicaram que em média 30% da palha permanecem entranhadas na cana e o que é deixado sobre o solo pode ser recolhido e enfardado. Em simulações realizadas utilizando-se esta técnica, foi possível recolher de 50 a 70% da palha na lavoura. O processo de recolhimento foi feito por uma máquina enfardadora, que prensa e prepara a palha para o transporte. b) A cana é colhida e carregada sem limpeza. Toda palha acompanha a cana, mas não poderá ser moída porque diminuiria a capacidade de extração da sacarose. Assim, antes de chegar à indústria, a cana deve ser entregue a uma "Estação de Limpeza a Seco". Alguns resultados obtidos com um protótipo da estação de limpeza indicam que 70% da palha são separadas da cana. Com essa nova condição operacional, pode-se deixar no campo cerca de 7,5 t/ha de massa foliar (em matéria seca), sendo o restante transportado na carga. De acordo com os estudos realizados pela Copersucar, essa quantidade de massa vegetal deixada no campo é suficiente para produzir o efeito herbicida, que inibe desenvolvimento de ervas daninhas sem a necessidade de aplicação de produtos químicos (LEAL, 2000).



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Pode-se, portanto, aumentar a eficiência da geração de energia elétrica na usina através da incorporação ela palha ao bagaço de cana para a queima nas caldeiras. Essa técnica também pode ser usada para favorecer a geração de energia excedente no período da entressafra e, com isso, garantir o fornecimento de energia elétrica e/ou energia elétrica excedente para suprir o sistema elétrico através da concessionária ou da indústria localizada em seu entorno. Este aproveitamento só é viável quando se utiliza a colheita mecanizada, de cana crua, o que mantém as palhas e pontas. Contudo, apesar das inovações e das facilidades que esta técnica pode trazer para o setor, outras dificuldades passam a ser consideradas como: a supressão automática da mão de obra local (desemprego), e a irregularidade do solo onde se localiza esse tipo de cultura. A Cogeração de Energia No dicionário, o prefixo "co” expressa à idéia de companhia ou simultaneidade, mas, se associado à palavra geração, o termo ganha mais importância, principalmente em tempos em que produtividade é palavra chave na obtenção de resultados, pois a cogeração é uma das alternativas mais adequadas para que plantas de usinas de açúcar e álcool, papel e celulose, entre outras, aumentem a produção sem causar grandes danos ao meio ambiente. O termo "cogeração" é de origem americana e é empregado para designar os processos de produção combinada de energia térmica e potência, mecânica ou elétrica, com o uso da energia liberada por uma mesma fonte primária de combustível, qualquer que seja o ciclo termodinâmico. Normalmente, são usados os ciclos Rankine, que são aqueles que empregam turbinas a vapor, ou os ciclos Brayton, que utilizam turbinas a gás. Pelo fato de serem obtidos dois produtos de valores distintos, energia térmica e potência, utilizando uma mesma fonte de energia, os sistemas de cogeração tornam-se atrativos por apresentarem eficiências de primeira lei maiores do que aquelas encontradas quando ambas as formas de energia são produzidas em processos independentes. Estas eficiências podem ser da ordem de 75 % a 90 % (Walter, 1994). As usinas do setor sucroalcooleiro podem ser consideradas empreendimentos de cogeração, pois, a partir da queima de bagaço, que é considerada uma fonte primária de energia, gera o vapor que será fornecido às turbinas de acionamentos mecânicos, como bombas, moendas, desfibradores, entre outros, e, também, para os geradores de energia elétrica. O vapor que sai das turbinas, chamado de "vapor de escape", é usado como reservatório térmico no processamento do caldo de cana. A energia elétrica produzida pode atender parte ou a totalidade das necessidades da própria planta industrial, existindo também a possibilidade de produção de excedente de energia elétrica para a venda, constituindo-se em mais um produto da empresa. Um sistema de cogeração é constituído por uma combinação de equipamentos convencionais dentro da engenharia energética (caldeiras, turbinas, trocadores de calor e outros) que, integrados funcionalmente numa determinada planta, procuram obter o maior aproveitamento, da fonte primária de energia que, no caso das usinas do setor sucroalcooleiro, é uma fonte renovável de energia (bagaço de cana).



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À medida que o bagaço é consumido, mais cana pode ser plantada para suprir o consumo, ao contrário do carvão, do petróleo ou do gás, que uma vez consumidos, se perdem para sempre. Nos últimos anos o setor elétrico brasileiro sofreu várias mudanças estruturais que alavancaram uma série de inovações, quer seja de ordem institucional ou em nível de regulamentação, e que alteraram sensivelmente o panorama, até então estável e controlado pelo governo, para um ambiente competitivo. Assim, foram criadas a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) em 1996, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e O Mercado Atacadista de Energia (MAE) em 1998, e a Câmara de Gestão da Crise Energética (CGCE) em 2001, dentre outras agências e órgãos, que passaram a regular o sistema elétrico dentro de um novo contexto, cujo objetivo maior foi passar de um mercado de energia elétrica onde predominam os consumidores cativos, para um mercado de livre negociação. Dentro deste contexto é que foram desenvolvidos alguns programas para incentivar a geração termelétrica a gás natural e a cogeração a partir de biomassa, dentro da qual está o bagaço de cana. Dessa forma, a utilização da biomassa para geração de energia pode vir a se constituir num apoio à oferta de energia, não apenas nos momentos de crise energética, mas como um incremento à oferta de energia dentro do sistema interligado. Caracterização dos Sistemas de Cogeração no Setor Sucroalcooleiro No setor sucroalcooleiro o principal sistema de cogeração é aquele que emprega turbinas a vapor como máquinas térmicas e que aparece vinculado a três configurações fundamentais: turbinas de contrapressão, combinação de turbinas de contrapressão com outras de condensação que empregam o fluxo excedente e turbinas de extração condensação. Às vezes uma mesma indústria precisa de vapor a distintos níveis de pressão, o que pode estar unido à necessidade de estabilizar o fornecimento da energia elétrica às concessionárias. Segundo Sánchez Prieto (2003), a solução adequada pode ser a combinação de turbinas a vapor de contrapressão com turbinas de condensação, estrutura que permite uma maior flexibilidade às entregas de energia elétrica e energia térmica para processo, ainda que o custo de duas turbinas seja maior do que o custo de uma, aliado ao fato da complexidade do ponto de vista operativo. Quando o objetivo principal visa adequar a instalação para produção e venda de energia excedente, o uso de turbinas de extração-condensação é mais viável. Além de altos índices de desempenho, tais máquinas de condensação com extração regulada se justificam também pela sua capacidade de satisfazer a relação energia térmica e elétrica que pode variar em uma ampla faixa. É um sistema com maior capacidade de produção elétrica, possui normalmente turbinas de extração dupla, sendo a primeira, no nível de pressão em que o vapor é requerido pelas turbinas de acionamento mecânico, e a segunda, na pressão em que o vapor é consumido no processo produtivo. Comumente, o vapor de escape



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das turbinas de acionamento mecânico soma-se ao fluxo da segunda extração, visando satisfazer a demanda de vapor do processo. As turbinas a gás têm sido usadas nas áreas industrial e aeronáutica como elementos geradores de energia elétrica e/ou acionamento mecânico, assim como propulsores de aeronaves. A evolução tecnológica de seus componentes implicou numa grande contribuição ao incremento da sua eficiência, que junto da disponibilidade crescente de gás natural a preços competitivos tem favorecido a implantação de sistemas de cogeração com turbinas a gás. O termo "ciclo combinado" tem sido reservado para a instalação cuja essência de funcionamento consiste em aproveitar a energia dos gases de saída da turbina a gás para gerar vapor sob pressão na caldeira de recuperação de energia térmica e, posteriormente, obter mais potência elétrica numa turbina a vapor, constituindo-se assim numa combinação do ciclo a gás com o ciclo a vapor. Os ciclos que utilizam a combinação de gás e vapor podem sofrer algumas variantes. Uma delas é quando parte do vapor produzido na caldeira de recuperação é injetada na câmara de combustão da turbina a gás, facilitando as condições para criar uma mistura apropriada para obtenção de um efeito mais apreciável na redução das emissões de NO2. Desenvolvimento da Cogeração no Setor Sucroalcooleiro A cogeração tem uma grande aceitação no setor sucroalcooleiro fundamentalmente em razão da sua adequação, pois o combustível empregado é um rejeito do processo de fabricação e os produtos do sistema, potência mecânica ou elétrica e vapor, são utilizados no próprio processo (Sánchez Prieto & Nebra, 2001). Enquanto as usinas do setor utilizavam turbinas somente para acionamentos mecânicos e geração de energia elétrica somente para consumo próprio, os parâmetros de trabalho do vapor gerado pelas caldeiras, chamado de vapor direto, eram de 22 kgf/cm² de pressão e 290 ºC de temperatura. Isso porque não se tinha a preocupação com eficiências energéticas altas e, além disso, as turbinas para essa classe de pressão, originalmente de um único estágio e de baixa eficiência, eram favoráveis ao balanço térmico das plantas. Ou seja, a demanda térmica de processo era atendida com a utilização das turbinas ineficientes no sistema. No entanto, com advento da cogeração e a possibilidade de exportação de energia elétrica, além da competitividade do mercado, as usinas passaram a se preocupar com a eficiência das suas máquinas térmicas, já que nessa situação, além de atender a demanda térmica e eletromecânica, o excedente de energia pode ser vendido. Passou-se a repensar no consumo de vapor do processo, na substituição de acionamentos mecânicos de baixa eficiência (turbinas a vapor de simples estágio) por motores elétricos, na readaptação das turbinas simples estágio para múltiplos estágios e na geração de energia elétrica através de máquinas térmicas mais eficientes, ou seja, de múltiplos estágios, podendo ou não ser de extração-condensação. Para atender as necessidades técnicas de tais



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máquinas, os níveis de pressão e temperatura do vapor gerado pelas caldeiras nas plantas das usinas tiveram que ser alterados, passando para 43 kgf/cm² e 420°C, respectivamente. Nos dias atuais, está sendo bastante comum nas usinas a geração de vapor nessa pressão e temperatura, de forma que a tendência está sendo a substituição das plantas de baixa pressão (22 kgf/cm²) por essas de média pressão (43 kgf/cm²). Com os avanços tecnológicos, tem surgido no mercado máquinas térmicas a vapor com eficiências ainda mais altas, porém, para se conseguir tais rendimentos, é necessário que as plantas operem gerando vapor de alta pressão, ou seja, 63 kgf/cm² e normalmente 480ºC. Nas usinas de açúcar e álcool, o vapor direto é usado em turbinas a vapor que geram potência mecânica. Essa potência pode ser usada diretamente no acionamento de equipamentos como moendas, bombas, desfibradores, picadores, entre outros, ou transformada em potência elétrica nos geradores elétricos, que por sua vez geram a energia para os acionamentos elétricos. Em ambos os casos, há a liberação do vapor de baixa pressão, normalmente em torno de 2,5 kgf/cm², que é utilizado no processo, nas operações de aquecimento, evaporação, destilação e cozimento. Segundo Lobo et al. (2002), as empresas que utilizam turbogeradores de múltiplos estágios e motores elétricos no acionamento das moendas consomem 42,1 kg de bagaço para moer uma tonelada de cana, enquanto que outras, que utilizam turbinas menores e menos eficientes nos acionamentos, necessitam de 120 kg de bagaço para realizar a mesma tarefa. O processo sequencial de geração de eletricidade e consumo de energia térmica útil admite duas possibilidades de acordo com a ordem de produção das formas de energia. O ciclo topping é o mais frequentemente encontrado na prática, especialmente no setor sucroalcooleiro. Neste ciclo, o vapor é utilizado para produzir primeiramente potência elétrica, sendo que a energia térmica resultante é recuperada e depois utilizada no processo produtivo. Nos chamados ciclos bottoming, a energia térmica residual associada aos processos industriais que precisam de alta temperatura é empregada para a produção de energia elétrica, situação esta mais comum em indústrias químicas (Sánchez Prieto, 2003). Além da boa adequação da cogeração no setor sucroalcooleiro, existem outras vantagens, segundo Coelho et al. (2002), a saber: Vantagens estratégicas: gerações descentralizadas, próximas aos pontos de consumo. No caso particular da região Sudeste e Centro Oeste a geração ocorre no período seco, podendo complementar a geração hidrelétrica: Vantagens econômicas: uso de combustível e equipamentos nacionais; Vantagens sociais: utilização de mão de obra na zona rural; Vantagens ambientais: combustível limpo e renovável, apresentado captura de carbono (C02) no seu balanço, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Normalmente, para sistemas convencionais que trabalham com turbinas de contrapressão de simples estágio, a demanda de vapor no processo é cerca de



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500 kg por tonelada de cana. No entanto, com o advento da cogeração e a venda de energia, tem-se buscado minimizar esse consumo no processo para que mais vapor possa ser condensado em turbinas de extração-condensação, que são extremamente eficientes, produzindo, assim, mais energia para ser exportada. Potencial de Cogeração do Setor Sucroalcooleiro A situação atual da maioria das usinas de açúcar e álcool do Brasil é de auto-suficiência no emprego de bagaço para produção de energia dentro da indústria e de equilíbrio no consumo de vapor de processo. Ou seja, todos os acionamentos mecânicos dos equipamentos, iluminação e bombeamentos nos processos de produção são supridos pelas turbinas da própria usina e toda a demanda do processo no aquecimento do caldo, evaporação, cozimento e destilação, são supridos pelo vapor de escape das turbinas. Vale ressaltar que setor sucroalcooleiro tem como característica, apresentar uma curva de carga com perfil sazonal, ou seja, com geração de energia elétrica durante o período da safra, buscando, dessa forma, uma auto-suficiência, sendo que isso não acontece durante a entre safra, quando o mesmo se torna dependente da concessionária. No entanto, existe a possibilidade de geração durante a entre safra, porém, para haver a garantia dessa geração, as empresas devem utilizar certos artifícios como: estocar o bagaço excedente produzido durante a safra, comprar bagaço excedente de terceiros aproveitar as palhas e pontas da cana como combustível, no caso dos

canaviais onde a colheita é feita mecanicamente ou que não sofrem queimadas.

O potencial de resíduos da cana em matéria seca representa em média 14 % da massa de cana (Pellegrini, 2002). Dessa forma, para cada tonelada de cana (calmos) produzida, 140 kg de resíduo seco são gerados. Considerando umidade de 50 % da palha, tem-se um total de 280 kg de resíduos gerado por tonelada de cana. Processo de cogeração de energia A cana de açúcar é colhida e levada às usinas através de caminhões, sendo estocada ou enviada imediatamente às mesas alimentadoras, onde serão lavadas para a retirada de terra, areia e outras matérias estranhas. A mesa alimentadora também tem a função de controlar a quantidade de cana que é transferida para o setor de preparo, e esse por sua vez tem a finalidade de aumentar a densidade e, consequentemente a capacidade de moagem. Depois do preparo a cana picada e desfibrada é levada as moendas que consiste em retirar o caldo através de conjuntos de rolos, um objetivo secundário da moagem, porém importante, é a produção de um bagaço final em condições de propiciar uma queima rápida nas caldeiras. Nas caldeiras gera-se vapor superaquecido que é fornecido à turbina e diretamente para produção dos derivados do caldo, onde a ultima a pressão é rebaixada através das válvulas redutoras de fabricação, geralmente usada em caso de emergência.



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Na turbina há transformação de energia térmica em energia mecânica em que a ultima é usada para alimentar bombas, moenda e os geradores elétricos. Na própria turbina, o vapor é direcionado a produção de açúcar e álcool e outra parte do vapor são condensadas nas superfícies dos tubos do condensador, sendo o calor latente removido utilizando água de resfriamento de uma fonte fria, que é levada ao condensador pelas bombas de circulação. O condensador, logo após as bombas do condensador, passa pelo aquecedor de baixa pressão, o desaereador, a bomba de alimentação e os aquecedores de alta pressão, retornando de novo para a caldeira, a fim de fechar o ciclo. A eletricidade produzida nos geradores é convertida para tensão requerida pelo consumidor através dos transformadores e transmitidas para eles através das linhas de transmissão. Atividades

1) Conceitue cogeração de energia?

2) A cana de açúcar é um dos principais produtos agrícolas do Brasil, desde

quando ela esta sendo cultivada no País?

3) Quais as características que compõem o setor sucroenergético?

4) O Brasil apresenta dois períodos distintos de safra, ocasionando uma

sazonalidade de colheita quais são as regiões e as épocas de colheita?

5) Segundo (COELHO, 1999), a grande quantidade de cana de açúcar que

são processados dentro do setor sucroalcooleiro, a quantidade de bagaço,

é gerada em torno de:

6) O bagaço de cana era utilizado historicamente como combustível nas usinas, desde o início deste século, quando passou a substituir: ( ) a ferragem das caldeiras. ( ) a serragem nas caldeiras. ( ) a lenha nas caldeiras. ( ) o combustível usado nas caldeiras. ( ) o papel usado nas caldeiras para gerar energia.

7) Segundo (CORTEZ et al., 1992) a utilização do bagaço como combustível

para fins energéticos passa pelo equacionamento dos seus maiores

problemas que são:

8) Um fator muito importante quando se armazena o bagaço é reduzir seu teor de umidade, que normalmente é de 50%, e, que pode ser conseguido através de duas vias principais que são:

9) O enfardamento é a prática mais difundida quando se objetiva facilitar o transporte e/ou reduzir a área das instalações para estocagem do bagaço. Para tanto, existem dois processos de enfardamento que são:

10) As técnicas de armazenamento variam em função da utilização a ser dada ao bagaço, e pode ser:



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11) O bagaço de cana, dentre as biomassas, é aquele que reúne os melhores atributos econômicos para ser industrializado e competir comercialmente com o óleo combustível em virtude das seguintes vantagens:

12) Qual o principal fator limitante do poder calorífico do bagaço de cana-de-açúcar?

13) Um sistema de cogeração é constituído por uma combinação de: 14) No dicionário, o prefixo "co” expressa à idéia de companhia ou

simultaneidade, mas, se associado à palavra geração, o termo ganha mais importância, principalmente em tempos em que produtividade é palavra chave na obtenção de resultados, analise as assertivas a seguir colocando V para verdadeiro e F para falso e depois marque a alternativa correta. I __ À medida que o bagaço é consumido, mais cana pode ser plantada para suprir o consumo, ao contrário do carvão, do petróleo ou do gás, que uma vez consumidos, se perdem para sempre. II __ O termo "cogeração" é de origem italiana e é empregado para designar os processos de produção combinada de energia térmica e potência, mecânica ou elétrica, com o uso da energia liberada por uma mesma fonte primária de combustível, qualquer que seja o ciclo termodinâmico. III __ Os ciclos Rankine, que são aqueles que empregam turbinas a vapor, e os ciclos Brayton, que utilizam turbinas a gás IV __ As usinas do setor sucroalcooleiro não podem ser consideradas empreendimentos de cogeração, V __ A partir da queima de bagaço, que é considerada uma fonte primária de energia, gera o vapor que será fornecido às turbinas de acionamentos mecânicos, como bombas, moendas, desfibradores, entre outros, e, também, para os geradores de energia elétrica.

a) ( ) Estão corretas as afirmativas I, II, III. b) ( ) Estão incorretas as afirmativas I, II, III. c) ( ) Estão corretas as afirmativas I, III e V. d) ( ) Estão incorretas as afirmativas II, IV e V. e) ( ) Estão corretas todas as afirmativas

. 15) O processo sequencial de geração de eletricidade e consumo de energia

térmica útil admite duas possibilidades de acordo com a ordem de produção das formas de energia que são:

16) Em qual ciclo o vapor é utilizado para produzir primeiramente potência elétrica, sendo que a energia térmica resultante é recuperada e depois utilizada no processo produtivo, e que é mais encontrado no setor sucroalcooleiro?

17) Como é chamado o ciclo em que a energia térmica residual associada aos processos industriais precisa de alta temperatura é empregada para a produção de energia elétrica, situação esta mais comum em indústrias químicas?

18) Além da boa adequação da cogeração no setor sucroalcooleiro, existem outras vantagens, segundo Coelho et al. (2002), que são:



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19) O setor sucroalcooleiro tem como característica, apresentar uma curva de carga com perfil sazonal, ou seja, com geração de energia elétrica durante o período da safra, buscando, dessa forma, uma auto-suficiência, sendo que isso não acontece durante a entre safra, quando o mesmo se torna dependente da concessionária. No entanto, existe a possibilidade de geração durante a entre safra, porém, para haver a garantia dessa geração, as empresas devem utilizar certos artifícios como:

Fórmulas

Soma de bases ( S ) ou (SB):

Representa a soma das bases presentes, isto é, a soma dos teores de cálcio, magnésio e

potássio.

S (SB) = Ca + Mg + K + (Na)

Capacidade de troca catiônica ( CTC ):

Significa a capacidade que o solo possui de armazenar nutrientes, é expresso em

meq/100g, e corresponde à somatória dos cátions presentes, isto é, a soma de bases

mais hidrogênio e alumínio ( S + H + Al ).

CTC= S + H + Al

Saturação por bases ( V% ) ou (V1):

Significa a relação entre as bases presentes com a CTC, é expressa em porcentagem e

determinada pela fórmula:

V (V1) = S x 100 / CTC.

Saturação por alumínio ( m% ):

Significa a relação entre o teor de alumínio em relação à somatória de soma de bases e

alumínio, é expressa em porcentagem e determinada pela fórmula:

m = Al x 100 / S + Al

Calcário( a cada 20 cm de solo)

cmolc/dm³

NC = [(V2 – V1) x CTC] / PRNT

Onde → NC = necessidade de calcário ton/ha

V2 = saturação desejada pela cultura em %



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V1 = V a saturação existente no solo em %

CTC = Capacidade de troca catiônica do solo em cmolc/dm³

PRNT = Poder relativo de neutralização total do calcário

mmolc/dm³

NC = [(V2 – V1) x CTC] / 10 x PRNT

Onde → NC = necessidade de calcário ton/ha

V2 = saturação desejada pela cultura em %

V1 = V a saturação existente no solo em %

CTC = Capacidade de troca catiônica do solo em mmolc/dm³

PRNT = Poder relativo de neutralização total do calcário

Para a silicatagem utiliza a mesma fórmula do calcário.

Gesso

NG = [(V2 – V1) x CTC] / 5 x 100

Onde → NG = necessidade de gessagem em ton/ha

V2 = a menor faixa de saturação desejada da cultura

V1 = saturação existente na camada de 21 a 40 < 35 %

CTC = Capacidade de troca catiônica do solo em mmolc/dm³ no perfil 21 a

40 cm

5 = constante 1 ton de gesso aumenta o Ca+ em aprox. 5 mmolc/dm³

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http://www.ic-ufu.org/cd2009/PDF/IC2009-0074.pdf

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