Uso e Reúso de Água na Indústria Canavieira

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Presentation of André Elia Neto for the “Workshop on the Impact of New Technologies on the Sustainability of the Sugarcane/Bioethanol Production Cycle”

Apresentação de André Elia Neto realizada no “Workshop on the Impact of New Technologies on the Sustainability of the Sugarcane/Bioethanol Production Cycle”

Data: 14 e 15 de maio de 2009
Local: ABTLuS, Campinas, Brazil
Website do evento: http://www.bioetanol.org.br/workshop3

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Uso e Reúso de Água na Indústria Canavieira

  1. 1. Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Uso e Reúso de Água na Indústria Canavieira André Elia Neto Eng° Especialista Tecnologia Agroindustrial – Meio Ambiente CTC – Centro de Tecnologia Canavieira andre@ctc.com.br São Paulo, SP, 15 de maio de 2009Uso sem restrição desde que citada a fonte 1
  2. 2. Processo, Efluentes e Resíduos - Etanol Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Abordagem • Água utilizada no processo industrial • Uso e Réusos de Água no Setor • Usinas e bacias hidrográficas • Efluentes • Vinhaça (vinasse)2
  3. 3. Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Recepção, Preparo e Produção de Extração Energia Fábrica de Açúcar Preparo do Caldo Fermentação Destilação de Álcool Processo Industrial Fonte: folheto da Usina Santa Elisa3
  4. 4. Setor: Extração do Caldo Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Cana Inteira Cana Água p/ Picada Embebição Recepção Preparo Bagaço p/ Caldeiras Água p/ Eletro-Imã Bagaço Lavagem Extração de Cana desfibrador Picador 02 Picador 01 Bagaçilho p/ cana Lodo Efluente da Mesa 45 ° - cana inteira Lavagem Refrigeração de Cana Peneira Rotativa Mancais Água Fria caldo caldo Refrigeração de Óleo primário misto Lubrificante Tq Água MornaÁcido Fosfórico Peneiramento Caldo p/ Fermentação Regenerador de calor Caldo Primário p/ Caldo Filtrado Caldo da Clarificação (Decantação Caldo Misto p/ Decantação (p/ (retorno) p/ Etanol) Decantação (p/ Etanol) Açúcar)Figura 21 - Fluxograma dos setores de recepção, preparo da cana e extração do caldo.4
  5. 5. Setor: Preparo do Caldo Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Caldo Primário da Extração Pré-aquecimento Condensado Vegetal Coluna de Absorção de Trocador de Calor Dióxido de Enxofre Vapor (SO2) Vegetal Sulfitação , Forno de Enxofre Água e Efluente de Enxofre Sólido Resfriamento , Leite de Cal Caldo Misto da Extração Água Caleação Caldo Caleado (p/álcool) Caldo Caleado (p/ açúcar)Figura 29 - Fluxograma do tratamento de caldo, etapas: pré-aquecimento, sulfitação e caleação.5
  6. 6. Setor: Tratamento do Caldo Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Aquecimento Água diluição Trocadores de Calor Balão de Flash Distribuidor de Caldo Misturador Estático Vapor de Escape Polímero Distribuidor de Concentrado Polímero Condensado para Caldeiras Caldo Clarificado p/ Etanol Decantador Decantador Decantador Decantador Caldo Clarificado p/ Açúcar Caldo Caleado Lodo Lodo Lodo Tq. de Caldo Clarificado Decantação Condensado Vegetal Vapor Lodo VegetalFigura 30 - Fluxograma do tratamento de caldo, etapas: aquecimento e decantação.6
  7. 7. Setor: Filtros a Vácuo Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Lodo Filtragem Filtros Rotativos a Vácuo Prensa Desaguadora Água e Efluente dos Água p/ Condensador Lavagem da Barométrico Torta Bomba de Vácuo Torta Torta Preparo Pré- Capa Moega p/ Torta Bagacilho Tanque de Lodo Tq. de Caldo Filtrado Torta de filtro Caldo Filtrado p/ retorno Torta de FiltroFigura 31 - Fluxograma dos setores de tratamento de caldo (lavagem da torta).7
  8. 8. Setor: Evaporação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Vapor Vegetal para os Vácuos Evaporação do Caldo Condensador/Multijato vapor vegetal (vv1) Evaporador de Múltiplo Efeito (vv2) (vv3) (vv4) (vv5) Água Fria Caldo Clarificado 5º Efeito Coluna Barométrica 2º Efeito 3º Efeito 4º Efeito 5º Efeito Água Quente Vapor de Escape (ve) Caixa Pré-Evaporador de Xarope Condensado Condensados Vegetal Condensado p/ Caldeiras Xarope para Vegetal (vv1) (vv2, vv3 e vv4) (ve) CozimentoFigura 34 - Fluxograma do setor de evaporação do caldo da fábrica de açúcar.8
  9. 9. Setor: Fábrica de Açúcar Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Xarope Tq.s de xarope Cozimento-Cristalização Caixa de xarope Mel Mel Pobre Rico Águas Condensadores Barométricos /Multijatos VC - 02 VC - 04 VC - 05 VC - 03 VC - 01 VC - 06 100 HL 100 HL 100 HL Mel Mel 180 HL 400 HL 450 HL pobre rico Vapor Vegetal Massa A Água p/ retardar Massa B cozimento Caixa de Magma Condensados Vegetais Cristalizador Resfriamento Magma p/ Massa A Água Quente 01 02 K-06 K-10 Méis Vapor de Escape Centrifugação Mel Final p/ Centrifugação Açúcar Cristal Úmido Destilaria Mel Mel Pobre Ciclo da Massa A Ciclo da Massa B Rico Água p/ DiluiçãoFigura 37 - Fluxograma dos setores de cozimento, cristalização e centrifugação da fábrica de açúcar.9
  10. 10. Setor: Secagem e Armazenamentos Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Elevador de canecas Multiciclone p/ pó Ar Secador de açúcar Sacos de açúcar Big Bag 50 Kg 1.200 Kg Açúcar Úmido Açúcar Armazém de açúcar Água Captação de Pó Calda p/ Açúcar Retorno (expedição)Figura 38 - Fluxograma do setor de secagem e ensaque do açúcar.10
  11. 11. Setor: Fermentação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Água p/ diluição Preparo do Mosto Resfriamento do Mosto Caldo Misto Trocador de Calor de Clarificado Caixa Misturador Placas de Mel Água de Resfriamento Mel final Tq. de Diluição Mosto resfriado Tanque Tratamento do Fermento de Mel Água p/ Diluição do Fermento Ácido Sulfúrico Cuba Cuba Cuba Cuba Tanque H2SO4 Leite de Levedura Tratado Leite de Mosto p/ Fermentação LeveduraFigura 39 - Fluxograma das operações de preparo do mosto e tratamento do mosto para a fermentação. 11
  12. 12. Setor: Fermentação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Gases (CO2) Mosto Torres de lavagem dos gases Distribuidor de Mosto Tq. Vinho Bruto Fermentação Água p/ Lavagem de Turbinas Gases Dorna (serpentina) Dorna (trocador) Dorna (trocador) 01 02 03 04 Água de Dorna (serpentina) Dorna (trocador) Dorna (trocador) Turbinamento Resfriamento de Leite de Dornas Levedura Dorna (serpentina) Dorna (trocador) Dorna (trocador) Dorna Dorna Volante Volante Vinho para DestilaçãoFigura 40 - Fluxograma das operações da fermentação do mosto.12
  13. 13. Setor: Destilação (Hidratado e Anidro) Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Gases incondensáveis (CO2, SO2, ...) Álcool 2ª Setor de Destilação Conden- Água ‘ R R R1 sadores E E1 E2 Colunas de Tanques Quente Deionização Medidores Ciclo- hexano Tqs . Pulmão Água D H H1 Fria Etanol I I1 Tq Anidro de Álcool A Vinho B B C C Etanol Anidro Vinhaça Etanol N P N Tanques Hidratado K Medidores Etanol Condensado Hidratado O O Tq. de Etanol Vapor de escape Flegmaça Óleo alto e Óleo fúselFigura 42 - Fluxograma das operações da destilação do etanol. 13
  14. 14. Setor: Energia Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Sobra de Gases de Combustão Bagaço Água p/ Lavagem de Gases Água fria vapor direto óleo energia elétrica Água quente Caldeira Trocador de calor Bagaço Água p/ Turbogerador dessuperaquecedor Dessuper- CPFLÁgua p/ Limpeza aquecedor Cinzeiros vapor de escape Lav. de gases Moendas Vapor de escape p/ Picadores processo Desfibrador vapor de escape Turbinas saturado Cinzas Prensa de fuligem Energia Água p/ Unidade de Desaeração de água elétrica Lavadores de efluente quente Gases com cinzas Desaerador água quente Fuligem Decantada Condensado Água Tratada Recuperado (ETA)Figura 43 - Fluxograma das operações da área de produção de energia.14
  15. 15. Usos médios de água: Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Setor Finalidade Uso Específico Uso médio [m3/t.cana] [%]Alimentação Lavagem de cana 2,200 m3/t.cana.total 2,200 9,9, preparo e Embebição 0,250 m3/t.cana.total 0,250 1,1extração(moendas e Resfriamento de mancais 0,035 m3/t.cana.total 0,035 0,2difusores) Resfriamento óleo 0,130 m3/t.cana.total 0,130 0,6 Subtotal 2,615 11,8Tratamento Resfriamento coluna sulfitação 0,100 m3/t.cana.açúcar 0,050 0,2de caldo (*1) Preparo de leite de cal 0,030 m3/t.cana.total 0,030 0,1 Preparo de polímero (*1) 0,015 m3/t.cana.açúcar 0,008 0,0 Aquecimento p/ açúcar (*1) 160 kg.vapor/t.cana.açúcar 0,080 0,4 do caldo p/ etanol (*2) e (*4) 50 kg.vapor/t.cana.etanol 0,025 0,1 Lavagem da torta 0,030 m3/ t.cana.total 0,030 0,1 Condensadores dos filtros 0,30 0 a 0,350 0,350 1,6 m3/t.cana.total Subtotal 0,573 2,6Obs. (*1) itens que não participam do processo do etanol;(*2) os que não participam do processo de açúcar;15 os que participam apenas no caso de produção de energia excedente não sendo computado nas somas;(*3)(*4) recuperando-se o calor do caldo para mosto.
  16. 16. Usos médios de água: Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Setor Finalidade Uso Específico Uso médio [m3/t.cana] [%]Fábrica de Vapor para evaporação 0,414 t/t.cana.açúcar 0,207 0,9açúcar (*1) Condensadores/multijatos 4 a 5 m3/t.cana.açúcar 2,250 10,2 evaporação Vapor para cozimento 0,170 t/t.cana.açúcar 0,085 0,4 Condensadores/multijatos 8 a 15 m3/t.cana.açúcar 5,750 26,0 cozedores Diluição de méis e magas 0,050 m3/t.cana.açúcar 0,030 0,1 Retardamento do cozimento 0,020 m3/t.cana.açúcar 0,010 0,0 Lavagem de açúcar (1/3 água e 0,030 m3/t.cana.açúcar 0,015 0,1 2/3 vapor) Retentor de pó de açúcar 0,040 m3/t.cana.açúcar 0,020 0,1 Subtotal 8,367 37,8Obs. (*1) itens que não participam do processo do etanol;(*2) os que não participam do processo de açúcar;(*3) os que participam apenas no caso de produção de energia excedente não sendo computado nas somas;(*4) recuperando-se o calor do caldo para mosto.16
  17. 17. Usos médios de água: Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Setor Finalidade Uso Específico Uso médio [m3/t.cana] [%]Fermentaçã Preparo do mosto 0 a 10 m3/m3 etanol.residual 0,100 0,5o (*2) Resfriamento do Caldo 30 m3/m3etanol 1,250 5,6 Preparo do pé-de-cuba 0,010 m3/m3etanol 0,001 0,0 Lavagem gases CO2 1,5 a 3,6 m3/m3etanol 0,015 0,1 fermentação Resfriamento de dornas 60 a 80 m3/m3etanol 3,000 13,6 Subtotal 4,366 19,7Destilaria (*2) Aquecimento (vapor) 3,5 a 5 kg/m3etanol 0,360 1,6 Resfriamento dos 80 a 120 m3/m3etanol 3,500 15,8 condensadores Subtotal 3,860 17,4Obs. (*1) itens que não participam do processo do etanol;(*2) os que não participam do processo de açúcar;(*3) os que participam apenas no caso de produção de energia excedente não sendo computado nas somas;(*4) recuperando-se o calor do caldo para mosto.17
  18. 18. Usos médios de água: Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Setor Finalidade Uso Específico Uso médio [m3/t.cana] [%]Geração de Produção de vapor direto 400 a 600 kg/t.cana.total 0,500 2,3Energia Dessuperaquecimento 0,030 l/kg.vapor 0,015 0,1 Lavagem de gases da caldeira 2,0 m3/t.vapor 1,000 4,5 Limpeza dos cinzeiros 0,500 m3/t.vapor 0,250 1,1 Resfriamento óleo e ar dos 15 l/kW 0,500 2,3 turbogeradores Água torres de condensação (*3) 38 m3/t.vapor 6,0 (*3) 27,1 Subtotal 2,265 10,2Outros Limpeza pisos e equipamentos 0,050 m3/t.cana.total 0,050 0,2 Uso potável 70 l/funcionário.dia 0,030 0,1 Subtotal 0,080 0,4 Total 22,126 100Obs. (*1) itens que não participam do processo do etanol;(*2) os que não participam do processo de açúcar;(*3) os que participam apenas no caso de produção de energia excedente não sendo computado nas somas;(*4) recuperando-se o calor do caldo para mosto.18
  19. 19. Usos médios de água: setoriais Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Distribuição Média dos Usos Setoriais de Água na Usinas com destilaria Indústria Sucroenergética anexa usa cerca de 22 Geração de m3/t.cana Energia; 10% Alim entação, Outros; 0% preparo e Tratam ento extração; 12% de caldo; 3% “Mix” de produção de cerca de 50% de cana para Destilaria; açúcar e 50% para a 17% produção do álcool. Fábrica de Ferm entação; açúcar ; 38% 20% Os volumes de água usados para álcool e açúcar se equivalem (~38%)19
  20. 20. Distribuição dos Usos e Reúsos da Água Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBEDiretrizes: captação mínima e Lançamento zero Prática de redução e reuso de água Circuitos fechados Distribuição Média dos Usos Pontuais de Águas residuárias para Água na Indústria Sucroenergética lavoura Demais Lavagem de 14% Cana Condensador 10% es/Multijatos Lavagem de Gases Evaporação Caldeira 10% 5%Metas para gerenciamento Resfriamentde águas para o setor o dos Condensador CondensadorCaptação (m3/t.cana) 1,0 es es/Multijatos 16% Resfriament CozedoresConsumo (m3/t.cana) 1,0 o de Dornas 26% e CaldoLançamento (m3/t.cana) zero 19% Existem usinas que captam água comtaxas menores ainda de até 0,7 m3/tcana Uso médio = 22 m3/t.cana (usina)20
  21. 21. Tendência: Captação de Água Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Curva de Tendência da Taxa de Captação de Água na Indústria Canavieira 22 20 Taxa de Captação [m3/t.cana] 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Figura 63 - Curva da tendência de decréscimo da captação de água a indústria canavieira.21
  22. 22. Balanço de Água Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Perdas Captação Média = 0,9 m3/t.cana Média = 2 m3/t.cana Meta = 0,9 m3/t.cana Meta = 1 m3/t.cana 10 L/kg 5 L/kg Água da Cana Média = 0,7 m3/t.cana 20 L/L 10 L/L Uso e reúso ~ 18 L/kWh 22 m3/t.cana Índice de reúso: • 91% (meta 95%) Reúso Agronômico Lançamento Média = 1,1 m3/t.cana Média = 0 Meta = 1,1 m3/t.cana Meta = 0 m3/t.cana Figura 62 - Balanço médio global de água nas usinas sucroenergéticas.22
  23. 23. Disponibilidade e Demanda Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Em um passado recente o setor utilizava água em abundância, chegando até cerca 15 m3/t.cana (ou mais ainda) • circuitos abertos para a lavagem de cana e resfriamento de águas • tratamentos realizados em lagoas enormes, com tempo de detenção que podiam chegar à cerca de 2 a 3 meses • problemas pontuais de lançamento de efluentes com carga orgânica ou temperatura não condizente com a capacidade de assimilação dos corpos de água, sobretudo os com menores vazões. Considerando a racionalização do uso de água, a demanda média do setor é significativa quando comparada com os outros setores. • Apesar do grande crescimento nas duas últimas décadas (125 % de 1990 a 2007 no ESP), a demanda proporcional de água diminuiu quase que pela metade (de 13% em 1990, para 7 % em 2007). • Considerando a média de 1,83 m3/t.cana de água, na safra, o setor demandaria 31,4 m3/s, ou seja, 7 % da demanda estadual de todos os setores, • Em relação à demanda industrial, estima-se que o setor sucroalcooleiro seja responsável por cerca de 23 % da demanda estadual por água (quase ¼ das capptadas pelas demais industrias). 23
  24. 24. Brasil: Usinas e Destilarias Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Unidades no Brasil • 281 Centro-Sul • 75 Norte-Nordeste unida Fonte: UNICA, 2009 Regiões % Produção Brasileiras de cana Norte 0,2 Sul 8,2 Centro-Oeste 10,3 Nordeste 12,4 Sudeste 68,9 Fonte: UNICA, 200824
  25. 25. São Paulo: Usinas e Destilarias Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE São Paulo • 196 unidades industriais • 22,1 % do território (cana)25
  26. 26. Zoneamento Agroambiental (SP) Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Resolução SMA 88 (19/12/2008): estabelece diretrizes para licenciamento ambiental de empreendimentos novos do setor no Est. SP 1 m3/ t cana Limite máximo 0,7 m3/t cana Áreas com Restrições Ambientais26
  27. 27. Reuso e Tratamento dos Efluentes Líquidos Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Controle Externo (corretivo) • decantação da água de lavagem de cana • lagoas de estabilização da água de lavagem de cana (circuito aberto) • torres de resfriamento • tanques aspersores • decantador/flotador de água de lavagem de gases da chaminé27
  28. 28. Tratamento: Água de Lavagem de Cana Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE  Efluente da lavagem da cana : • Médio potencial poluidor em termos de matéria orgânica (180 a 500mg/ de DBO5) e alta concentração de sólidos. • Evolução: Limpeza da cana a seco =>Eliminação da lavagem (em cana picada a perda de açúcar é muito grande e não é feito lavagem). Com a eliminação da queimada se terá cana colhida com máquina (picada). Impurezas Minerais na Cana - Matéria Prima Taxa de Água de Lavagem de Cana - Recepção e Preparo (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC) (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC) 3,5 9 M. Ponderada T axa de Á gu a de L avag em d e C ana [m 3/t.cana] 8 3 Máximo Mínimo 7 2,5 Linear (M. Ponderada) 6% em peso de cana 2 M. Ponderada 5 Máximo 4 Mínimo 1,5 Linear (M. Ponderada) 3 1 2 0,5 1 0 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Obs. CMAI, Controle Mutuo Agroindutrial do CTC 28
  29. 29. Sistemas: Tratamento de Água de Lavagem de Cana Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Caixas de areia p/ água de lavagem de cana Decantador circular de água de lavagem de cana29
  30. 30. Tratamento de Água da Fábrica Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Águas dos multijatos e condensadores barométricos • Despejo originado nos evaporadores e vácuos do setor de concentração e cozimento • Apresentando um baixo potencial poluidor (10 a 40 mg/DBO5) e alta temperatura (~ 50°C). • O tratamento consiste de tanques aspersores (ou não convencional, torres para resfriamento), com as águas frias recirculando ao processo (ou lançamento).30
  31. 31. Tratamento de Água de Resfriamento da Destilaria Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Águas de resfriamento de dornas e de condensadores de álcool • Sem potencial poluidor em termos de matéria orgânica, porém com alta temperatura (~50°C). • O tratamento visando diminuir a temperatura consiste de torres de resfriamentos (ou não convencional tanques aspersores) para retorno (circuito fechado).31
  32. 32. Tratamentos: Resfriamento de Água da Fábrica e Destilaria Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Aspersores para resfriamento de águas multijatos Torres de resfriamento de águas32
  33. 33. Tratamento dos Despejos da Lavagem de Gases da ChaminéRetentores Via Úmida Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Operam por lavagem com água Vazão de água 0,7 a 1,0 litro/Nm³ Pressão de água 1,5 kgf/cm² Atende a escala Ringelmann 1 Requer sistema de decantação Decantadores/Flotadores  Água do circuito de lavador de gases e cinzas das caldeiras • Baixo potencial poluidor em termos de matéria orgânica (100 a 150mg/ de DBO5), alta concentração de sólidos e alta temperatura (80°C). • O tratamento consiste em decantação/flotação e o reuso do tratado se dá pela recirculação. • O RS formado pelo lodo é enviado para a lavoura (aplicação com a torta de filtro)33
  34. 34. Sistema: Tratamento dos Despejos da Lavagem de Chaminé Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Retentor de fuligem caldeiras Decantador/ /flotador de fuligem34
  35. 35. Tratamento: Águas Residuárias Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBEÁgua Residuárias (diluindo ou não a vinhaça/fertirrigação). • Constituídas pelos efluentes de lavagem de piso e equipamentos, purgas dos circuitos fechados e efluentes diversos. • Quantidade: depende do índice de reuso na usina, podendo chegar com o fechamentos dos principais circuitos, em torno de 1 m3 de água captada/t.cana. • Assim uma dosagem de vinhaça pura que tem uma lâmina de água pequena (15 a 30 mm/ano) pode ter esta lâmina aumentada para 80 a 120 mm/ano, com a mistura com água residuária. • Caracterização: com médio teor de matéria orgânica (1.500 mgDBO5 em média) e sólidos. Podem conter OG no caso das águas de oficinas e das moendas não passarem por caixa de óleo.35
  36. 36. Sistema: Irrigação e Fertirrigação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Deficiência de água - irrigação de salvamento (*): • Para cana planta 80 a 120 mm (4º ao 8º mês em 2 aplicações) • Para cana soca 40 a 60 mm (15 dias após o corte em aplicação única) Ganhos médios de produtividade (*): Cana planta de 12 a 20 % Cana soca de 6 a 12 % Reuso: diminui a necessidae de novas captação para irrigação. (*) Fonte: Rosenfeld, U. Irrigação e Fertirrigação nas Sub egiões de SP e CO. Palestra; Simpósio de Tcnologia de 36 Produção de Cana-de-Açúcar, GAPE/FEALQ, Piracicaba, 04/07/2003
  37. 37. RS: Vinhaça Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Definição (N.Cetesb P4.231): • Vinhaça: líquido derivado da destilação do vinho, que é resultante da fermentação do caldo da cana de açúcar ou melaço. Conhecida conforme a região como: • vinhaça, vinhoto, restilo,.. Resíduo Sólido Não Inerte (ABNT 10.004): pelo fato de não ter tratamento convencional que possibilite o lançamento37
  38. 38. Vinhaça: Origem ciclo-hexano Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE A B38
  39. 39. Vinhaça: Quantificação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Quantificação • Volume varia basicamente conforme o teor alcoólico do vinho e o vapor direto utilizado (10 a 15 litro/litro de álcool) Relação Vinhaça/Álcool - Processo Álcool (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC) 20 19 18 17 Taxa de Produção de Vinhaça [L/L.álcool] 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 M. Ponderada 5 Máximo 4 Mínimo 3 2 Linear (M. Ponderada) 1 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 200839
  40. 40. Vinhaça: Quantificação Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Grau Alcólico no Vinho - Processo Álcool (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC) Variação da taxa de 12 produção de vinhaça 11,5 11 • De 7 litros/litro álcool(pura, 10,5 10 fermentação c/ alto grau 9,5 9 alcoólico)Grau Álcoolico no Vinho [°GL] 8,5 8 • Até 15 litros/litros de álcool (com 7,5 vapor incorporado e baixo grau 7 6,5 na fermentação) 6 5,5 • A flegmaça também pode ser 5 4,5 incorporada a vinhaça, 4 3,5 M. Ponderada aumentando-a em cerca de 2 3 Máximo l/litro (c/vapor) 2,5 2 Mínimo 1,5 Linear (M. Ponderada) 1 0,5 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 200840
  41. 41. Vinhaça: Caracterização Físico-QuímicaTabela 39 –Caracterização da vinhaça Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Parâmetros CTC CETESB, 1982 Composição Final 1995 2008 Caldo Mista Média Faixa pH 4,15 4,8 3,7 - 4,6 4,4 - 4,6 4,3 3,5 - 4,9 Temperatura (°C) 89 80 - 100 80 - 100 90 65 - 110,5 DBO5 (mg/L O2) 16.950 11.331 6.000 - 16.500 19.800 14.833 5.879 - 75.330 DQO (mg/L O2) 28.450 31.505 15.000 - 33.000 45.000 23.801 9.200 - 97.400 DQO/DBO5 1,7 2,8 2,5 - 2,0 2,1 1,6 1,6 - 2,8 ST (mg/L) 25.155 29.596 23.700 52.700 32.788 10.780 - 56.780 SVT (mg/L) 10.211,74 21.905,4 20.000 40.000 23.030 628 - 45225 SFT (mg/L) 18.420,06 24.520,4 3.700 12.700 14.835 1.509 - 45.630 Nitrogênio (mg/L N) 357 353 150 - 700 480 - 710 433 81 - 1.215 Fósforo (mg/L P) 60,41 32,0 2,1 - 44,1 1,89 - 42 34 2,1 - 188 Potássio (mg/L K) 2.035 2.667 991 - 1.735 2.759 2206 814 - 7.612 Cálcio (mg/L Ca) 286,2 479,5 72,2 - 854,7 738,2 - 2.536,4 832 39,4 - 1.451,2 Magnési0(mg/L Mg) 135,4 321 120 - 294 348 - 420 262 97 - 1.112,9 Sulfato (mg/L S) 1.538 861 300 - 380 1.850 - 1.865 1.149 92 - 3.364 Fontes: Elia Neto & Nakahodo, 1995; Elia Neto e Zotelli, 2008 e Cetesb, 1982 41
  42. 42. Vinhaça: Caracterização média Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Caracterização média da vinhaça • PH 4 • Temperatura (sem rec. de calor) 90°C • Vazão de vinhaça 11,5 l/l.álcool • DBO5 14.833 mg/l • DQO 23.801 mg/l • Relação DBO/DQO ~60 % • Sólidos Totais 3,3 % • Potássio 2,2 kg.K/m3Carga orgânica 274 g DQO/l.álcool42
  43. 43. Vinhaça: Impactos – Potencial Poluidor Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE  Resíduo com alto potencial poluidor • Alto teor de matéria orgânica, impossibilitando o tratamento e lançamento em corpos de água • Concentrações de sais (potássio, nitrogênio e outros) que podem ser lixiviados e contaminar as águas subterrâneas • Cheiro objetável no armazenamento e disposição no solo (matéria orgânica e enxofre, formando mercaptanas) • A produção de 500 m3 álcool/dia (1.000.000 t.cana/safra) equivale a poluição orgânica de uma cidade com 1.700.000 habitantes (durante a safra)43
  44. 44. Evolução do manuseio da vinhaça Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE VINHAÇA Lançamento em Rios Canais - impermeabilizaçõesÁrea de sacrifício Áreas de Sacrifício Fertirrigação Transporte Uso Racional Aplicação – Aspersão Futuro (adubo + energia + água) 44Travessias de rios Sistemas rolão
  45. 45. Vinhaça: Benefícios Agronômicos Fertirrigação Racionalmente Aplicada Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Ganhos médios de 10 t.cana/ha com dosagens de 300 m3.vinha/ha (cerca de 10 % de aumento de produdividade) Source: Penatti et alii – Vinasse a liquid fertilizer. Proceedings of ISCCT Congress, Guatemala, 2005 45
  46. 46. Vinhaça: NT CETESB P4.231 Dosagem de K2OCritérios e Procedimentos para Aplicação no Soloof Sugarcane – CTBE Workshop Sustainability Agrícola m³ de vinhaça/ha = [(0,05 x CTC - ks) x 3744 + 185] / kvionde: 0,05 = 5% da CTC CTC = Capacidade de Troca Catiônica, expressa em cmolc/dm³ a pH 7,0, dada pela análise de fertilidade do solo. ks = Concentração de potássio no solo, expresso em cmolc/dm³, à profundidade de 0,80 metros, dada pela análise de fertilidade do solo. 3744 = Constante para transformar os resultados da análise de fertilidade para kg de potássio em um volume de um hectare por 0,80 metros de profundidade. 185 = kg de K2O extraído pela cultura por ha, por corte. kvi = Concentração de potássio na vinhaça, expressa em kg de K2O/ m³.• Solos saturados a dosagem mais restritiva• Áreas cada vez mais distantes• Incentivos a redução do volume (transporte econômico)46
  47. 47. Vinhaça: Aspersão Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Montagem Direta (canhão hidráulico)Sistema de maior utilização nas usinas • Canal + Montagem Direta • Canal + Autopropelido (rolão - hidro-roll) • Caminhão + Autopropelido (rolão - hidro-roll) Rolão (hidro-roll) acoplado em caminhão Rolão (hidro-roll) em canal47
  48. 48. Conclusões Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE O CTC tem sugerido metas para o setor de 1 m3/t.cana para captação e zero de lançamento de efluente. • Carga orgânica seria tratada através da utilização dos despejos na fertirrigação da lavoura conjuntamente com a vinhaça. • O consumo de água que é a diferença entre o captado e o lançado ficaria ao redor da captação, ou seja, 1 m3/t.cana. • Os benefícios são muitos: ─ a própria reutilização dos despejos na lavoura (matéria orgânica e água na irrigação de salvamento), ─ a diminuição dos custos da cobrança de água, e ─ menor dispêndio com tratamento externo de efluente. A política pública de cobrança de água mostrou ser um adequado instrumento de gestão das águas, • mesmo ainda não totalmente implantada incentivou em grande parte o uso racional das águas no setor. • Este instrumento pode e deve ser constantemente aperfeiçoado através da participação equânime entre Estado e Sociedade Civil, dando-se maior voz aos setores usuários de água.48
  49. 49. Conclusões Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE Em relação às pesquisas: • Pode se dizer que o setor atingiu um patamar de engenharia básica no seu balanço hídrico industrial, com os sistemas de tratamento e fechamento de circuitos • Há necessidade de desenvolvimento de tecnologia que possibilite uma relação custo-benefício para a reutilização da própria água da cana (Usina de Água). ─ São cerca de 0,7 m3/t.cana, apesar de uma parte se incorporar ao bagaço, sobrando então pelo menos 0,55 m3/t.cana, que são as águas condensadas vegetais, com algum reaproveitamento no processo e as águas contidas na vinhaça. ─ Pesquisas neste sentido poderiam colocar o setor no rumo de auto- suficiência de água, a exemplo da auto-suficiência energética com o bagaço da cana, aumentando mais ainda o grau de sustentabilidade ambiental do setor.49
  50. 50. Fim Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE obrigado pela atenção CTC - CENTRO DE TECNOLOGIA CANAVIEIRA André Elia Neto andre@ctc.com.br50

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