Grupo Energia - Projeto Etanol (MCT/NIPE)

1. Grupo Energia/Projeto Etanol Grupo Energia - Projeto Etanol (MCT/NIPE) O Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

2. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Carlos Eduardo Vaz Rossell Engenheiro Químico. Mestre e Doutor em Engenharia de Alimentos, UNICAMP. Grupo Energia-Projeto Etanol (MCT/NIPE) Caixa Postal 6192 - CEP 13084-971 Campinas- SP Fone (0xx19) 3512-1121 e-mail:crossell@energiabr.org.br

3. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Protocolo de Kioto • Redução das emissões de gazes em 5% abaixo de 1990 até 2008-2012, pelos paises industrializados. • Redução das suas emissões em nível doméstico. • Redução através de "mecanismos flexíveis" (Comércio de Emissões, o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo e a Implementação Conjunta). • O Protocolo de Kioto não impõe novos compromissos para os países em desenvolvimento além daqueles estabelecidos na Convenção sobre o Clima das Nações Unidas de 1992.

4. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto • Oportunidade parao Setor Sucroalcooleiro se afirmar como produtor de etanol, energia e outros produtos a partir de matérias primas agrícolas de origem renovável, operando dentro de um ciclo verde. • Seqüestro efetivo do CO2 (Macedo et all). • Balanço entre energia utilizada na agroindústria e a produzida é netamente positivo (Macedo et all).

5. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Seqüestro de dióxido de carbono (segundo Macedo et all) • Computando as emissões efetuadas no ciclo de produção de etanol a partir da cana de açúcar e as evitadas através do etanol carburante e o bagaço substitutivos de combustíveis de origem fóssil, chega-se a um seqüestro efetivo de CO2. • Emissões líquidas evitadas: • Na produção de AEAC: 0,221 Ton CO2 equiv./ TC • Na produção de AEHC: 0,147 Ton CO2 equiv./ TC • Etanol Anidro (AEAC) 2,6 a 2,7 Ton CO2 equiv./ m3 etanol • Etanol hidratado (AEHC) 1,8 a 1,9 Ton CO2 equiv./ m3 etanol

6. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto (MJoule/TC) Consumida Produzida Agricultura 201.80 Industria 49.40 Etanol produzido 1921.30 Bagaço excedente 168.70 Totais 251.20 2090.00 (7300 MJ estão disponíveis na cana colhida) Produção/Consumo 8.3 Balanço energético (agricultura e industria)

7. Estágio atual: Usina com destilaria anexa para produção de açúcar e etanol com auto-suficiência energética. Próximo estagio: Produção máxima de etanol, geração de excedente de energia com aproveitamento máximo do bagaço e a palha de cana; Estagio futuro: Biorefinaria que produz, açúcar, etanol, energia e novos produtos a partir da cana Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Expectativa de evolução

8. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto PRODUÇÃO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL. RECEPÇÃO/ PREPARO EXTRAÇÃO PROCESSO AÇÚCAR CANA CALDO AÇÚCAR BAGAÇO MELAÇO CALDO GERAÇÃO DE VAPOR e ELETRICIDADE ÁLCOOL PROCESSO ÁLCOOL VINHAÇA

9. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

10. Açúcar: 12-18% Fibra: 12-14% (sem computar os resíduos de colheita) Cera 0,1-0,3% Cinza: 2-3% Composição da Cana de Açúcar após colheita Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

11. Conversão da sacarose da cana Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

12. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Açúcar Fabricação Cana Açúcar Lavoura Bagaço Torta de Cana Unidade deVapor eEletricidade Xarope e melaço Vinhaça Fábrica de Etanol Unidade de Hidrólise Açúcares Etanol

13. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto COMPOSIÇÃO DO BAGAÇO DE CANA

14. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Bagaço excedente

15. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS RESÍDUOS DA COLHEITA DE CANA (Palha)

16. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Palha de cana

17. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Abolição da queima de cana

18. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto REQUERIMENTOS PARA AS MATERIAS PRIMAS DISPONIBILIDADE BAIXO CUSTO NÃO REQUER PREPARO NO BRASIL A MATERIA PRIMA MAIS APROPRIADA É O BAGAÇO DE CANA (FUTURAMENTE A PALHA) ESTA DISPONIVEL EM GRANDES VOLUMES SEU CUSTO É COMPARATIVAMENTE MENOR ESTANDO DISPONIVEL NO LOCAL NÃO ENVOLE CUSTOS ADICIONAIS DE TRANSPORTE COMPOSIÇÃO DO BAGAÇO DE CANA CELULOSE HEMICELULOSE LIGNINA A HIDROLISE PODE SER FEITA EMPREGANDO DIVERSOS MATERIAIS LIGNOCELULÓSICOS

19. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Potencial de conversão do Bagaço em etanol

20. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto PROCESSOS DE HIDRÓLISE Ácido concentrado Hidrólise Química Prétratamentos Ácido diluído Hidrólise Enzimática TECNOLOGIA DHR Solvente orgânico

21. Processo para hidrólise de bagaço que combina pré-tratamento organosolv e hidrólise com ácidos diluídos; Características: dissolução total do bagaço, reação rápida num único reator a pressão de 20-25 Bar e 180-200 ºC; Estagio atual: testado em laboratório e bancada por vários anos, atualmente nos testes iniciais de uma unidade piloto que trata 1 tonelada de biomassa seca por hora para produção de 5000 litros por dia de etanol; No estagio atual o processo esta previsto para aproveitar unicamente as hexoses e operar anexo a destilaria, realizando a fermentação alcoólica num mosto formulado com caldo, xarope ou mel e o licor hidrolítico proveniente do DHR. Vantagens: licor hidrolítico comparativamente mais concentrado, alta taxa de conversão do celulósico, formação de inibidores controlada, flexibilidade para integração com tecnologia futuras (hidrólise enzimática) Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Processo DHR

22. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto TQ. PREPARO DE HIDROSSOLVENTE CONDENSADORES ETANOL H2SO4 COLUNA RECUP. DE ETANOL BAGAÇO TANQUES LIGNINA BALÕES DE FLASH REATOR FERMENTAÇÃO PROCESSO - DHR

24. AÇÚCAR ÁLCOOL ÁLCOOL CANA BAGAÇO + PALHA PALHA HIDROLISADO VINHAÇA PALHA ENERGIA LIGNINA BIOGÁS ENERGIA ENERGIA EXCEDENTE EFLUENTE Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto INTEGRAÇÃO DHR DHR DESTILARIA DE ÁLCOOL OU USINA DE AÇÚCAR COM DESTILARIA ANEXA (PROCESSO TRADICIONAL OTIMIZADO ENERGETICAMENTE) BIODIGESTÃO CALDEIRA + TURBOGERADOR

25. 0,45 R$/L 0,402 0,40 0,35 0,30 0,291 0,25 0,247 0,20 0,15 L Álc/t bag. 140 150 120 130 160 170 180 100 110 109 Aperfeiçoamento da tecnologia Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Custos versus Tecnologia maio/02 1 US$=R$2,50

26. Expectativas da Hidrólise Um aumento expressivo da produção do etanol sem aumentar a área de plantio A hidrólise de lignocelulósicos não têm atingido ainda viabilidade técnica e econômica; O sucesso para atingir um processo comercial está vinculado a melhorar: pré-tratamentos, otimizar a reação de hidrólise ácida ou enzimática. Desenvolver complexos enzimáticos eficientes e de baixo custo. Os processos devem ser rigorosos no que tange à agressão ao meio ambiente. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

27. Matérias primas para produção de novos produtos : açúcar, álcool, xarope,melaço, bagaço, levedura seca, óleo de fusel, torta de filtro, dióxido de carbono, vinhoto; Energia térmica:vapor de baixa pressão para aquecimento(1,5-1,7 Kg/cm²) e alta pressão(20, 40, 60 Kg/cm²); Energia elétrica e mecânica proveniente de vapor de alta pressão (20, 40, 60 Kg/cm² ); A Usina de açúcar com complexo Industrial para produção de novos produtos Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

28. Frutoligosacarídeos; Polihidroxibutirato(PHB) Ácido láctico e polilactinas; Ácidos orgânicos: cítrico, glucónico, málico e itacónico (outros ácidos); Aminoácidos e MSG; 1-3 propanodiol; 2-3 butanodiol; Xantana e Dextrana Esteres de sacarose Sucroquímica (açúcar, xarope e melaço) Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

29. Rota fermentativa: Ácido acético Rota Química: Rota do etileno: polímeros Rota do aldehído: ácido acético,acetatos Produtos a partir de etanol (Alcoolquímica) Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

30. Furfural,álcool furfurílico, resinas e derivados químicos a partir da rota do furfural xilose e xilitol Hidrólise de bagaço para: hexoses fermenteciveis para etanol, Sucroquímica, HMF e derivados lignina e derivados de lignina papelão e celulose de bagaço aglomerados e MDF Produtos a partir de bagaço(futuramente resíduos da colheita:pontas e folhas) Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

31. Dióxido de carbono Dióxido de carbono de alta pureza e purificação final de baixo custo está disponível numa quantidade equivalente em peso ao volume de etanol produzido CO2 de alta pureza para sínteses químicas Produção de bicarbonatos e carbonatos Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto

32. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Cera de Cana • A cera apresenta os seguintes níveis de concentração dependendo do tipo de solo, da idade da cana, do tipo de colheita (cana queimada ou crua), dentre outros: • cera recuperável natortaestá próxima de 0,1% da cana • entre 1,5 e 3,5 % na torta de filtro úmida; • entre 5 e 15 % na torta de filtro seca; • Utiliza-se o processo de extração com solvente; • Na cera de cana-de-açúcar estão presentes fitosteróis e o policosanol (P.P.G), benéficos para a saúde.

33. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Redução do impactos negativos no meio ambiente • Vinhoto e torta de filtro: reciclados a lavoura para atender parte das necessidades de fertilizantes; • Consumo de água: reduzido a 3 m3/TC e numa meta futura a menos de 1 m3/TC; • Queima de cana : Cronograma de redução gradativa até eliminação da prática; • Pesticidas : substituídos por controle biológico de pragas; • Herbicidas: redução do emprego de químicos pela cobertura com colchão de palha

34. Recirculação na fermentação: Biostil e outros (dificuldades operacionais) Concentração por membranas (custo elevado) Concentração térmica (incrustações, consumo energético elevado) Biodigestão (baixa taxa de conversão, inibição pelo sulfato) Precipitação de sais (geração de resíduos sólidos) Combustão do vinhoto concentrado (custo elevado, fusão dos sais) Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto Rotas para tratamento do vinhoto

35. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto CONCLUSÕES • A agroindústria canavieira seqüestra CO2, contribuindo para diminuir o aquecimento global. • O resultante entre a energia empregada na agroindústria e a recuperada na produção de etanol e biomassa é positiva; • O setor vem a contribuir expressivamente com a oferta de combustível líquido de origem renovável. • A otimização da utilização do bagaço como energético na produção de etanol ira gerar excedentes de biomassa lignocelulósica com potencial para a produção de etanol e outros produtos. • A recuperação dos resíduos da colheita ira a aumentar a disponibilidade de biomassa. • Do aproveitamento da sacarose contida na cana e o bagaço como energético avança-se em direção a um aproveitamento integral da cana de açúcar.

36. Setor Sucroalcooleiro e a Produção de Etanol. Transformações após o Protocolo de Kioto • A hidrólise do bagaço torna-se uma meta estratégica para • aumentar a oferta de etanol por hectare cultivado. • Os processos hidrolíticos não têm atingido ainda viabilidade • técnica e econômica, sendo necessário aperfeiçoar estes. • Resíduos da Agroindústria irão constituir uma fonte importante • de matérias primas para a Indústria química, por se tratarem de • uma fonte de recursos renováveis de origem agrícola que não • aumenta a emissão de CO2. • O Setor que esta sendo impulsionado para altas taxas de • crescimento da produção, devera continuar procurando práticas • operacionais que evitem impactos ambientais negativos. • Devera atender as metas previstas de abolição da queima de cana. • Processos para redução do volume e tratamento do vinhoto gerado • deveram ser implantados.