O documento discute o uso e reuso de água na indústria canavieira. Aborda os processos industriais, efluentes e resíduos na produção de etanol e açúcar a partir da cana-de-açúcar. Apresenta fluxogramas dos principais setores do processo industrial ilustrando onde a água é utilizada, como é tratada e reutilizada em cada etapa. Fornece também uma tabela com os usos médios de água por setor do processo.
Greenhouse Gas (GHG) Emissions Balances of Biofuels
Uso e Reúso de Água na Indústria Canavieira
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 2009
Uso sem restrição desde que citada a fonte
1
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. 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 Elisa
3
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 Morna
Ácido 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. 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. 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
Vegetal
Figura 30 - Fluxograma do tratamento de caldo, etapas: aquecimento e decantação.
6
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 Filtro
Figura 31 - Fluxograma dos setores de tratamento de caldo (lavagem da torta).
7
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) Cozimento
Figura 34 - Fluxograma do setor de evaporação do caldo da fábrica de açúcar.
8
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/ Diluição
Figura 37 - Fluxograma dos setores de cozimento, cristalização e centrifugação da fábrica de açúcar.
9
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. 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
Levedura
Figura 39 - Fluxograma das operações de preparo do mosto e tratamento do mosto para a fermentação.
11
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
Destilação
Figura 40 - Fluxograma das operações da fermentação do mosto.
12
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
fúsel
Figura 42 - Fluxograma das operações da destilação do etanol.
13
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-
CPFL
Água 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. 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 1,1
extração
(moendas e Resfriamento de mancais 0,035 m3/t.cana.total 0,035 0,2
difusores) Resfriamento óleo 0,130 m3/t.cana.total 0,130 0,6
Subtotal 2,615 11,8
Tratamento Resfriamento coluna sulfitação 0,100 m3/t.cana.açúcar 0,050 0,2
de 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 2,6
Obs. (*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. 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 0,9
açúcar (*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 37,8
Obs. (*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. 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 0,5
o (*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 19,7
Destilaria (*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 17,4
Obs. (*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. 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 2,3
Energia
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 10,2
Outros 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 22,126 100
Obs. (*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. 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. Distribuição dos Usos e Reúsos da Água
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
Diretrizes: 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 Resfriament
de águas para o setor o dos
Condensador Condensador
Captação (m3/t.cana) 1,0 es es/Multijatos
16% Resfriament Cozedores
Consumo (m3/t.cana) 1,0 o de Dornas 26%
e Caldo
Lançamento (m3/t.cana) zero
19%
Existem usinas que captam água com
taxas menores ainda de até 0,7 m3/tcana Uso médio = 22 m3/t.cana (usina)
20
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. 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. 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. 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, 2008
24
25. São Paulo: Usinas e Destilarias
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
São Paulo
• 196 unidades industriais
• 22,1 % do território (cana)
25
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 Ambientais
26
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 chaminé
27
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. 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 cana
29
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. 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. Tratamentos: Resfriamento de Água da
Fábrica e Destilaria
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
Aspersores para resfriamento de águas multijatos
Torres de resfriamento de águas
32
33. Tratamento dos Despejos da Lavagem de
Gases da Chaminé
Retentores 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. Sistema: Tratamento dos Despejos da
Lavagem de Chaminé
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
Retentor de fuligem caldeiras
Decantador/ /flotador de fuligem
34
35. Tratamento: Águas Residuárias
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
Água 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. 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. 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
lançamento
37
38. Vinhaça: Origem
ciclo-hexano Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
A B
38
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 2008
39
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 2008
40
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.álcool
42
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. Evolução do manuseio da vinhaça
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
VINHAÇA
Lançamento em Rios
Canais - impermeabilizações
Área de sacrifício
Áreas de Sacrifício
Fertirrigação
Transporte Uso Racional Aplicação – Aspersão
Futuro
(adubo + energia + água)
44
Travessias de rios Sistemas rolão
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. Vinhaça: NT CETESB P4.231
Dosagem de K2O
Critérios e Procedimentos para Aplicação no Soloof Sugarcane – CTBE
Workshop Sustainability
Agrícola
m³ de vinhaça/ha = [(0,05 x CTC - ks) x 3744 + 185] / kvi
onde:
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. 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 canal
47
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. 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. Fim
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
obrigado pela atenção
CTC - CENTRO DE TECNOLOGIA CANAVIEIRA
André Elia Neto
andre@ctc.com.br
50