Análise econômica, técnica e ambiental do processamento da vinhaça

Apresentação em tema: "Análise econômica, técnica e ambiental do processamento da vinhaça"— Transcrição da apresentação:

1 Análise econômica, técnica e ambiental do processamento da vinhaça
MSc. Manuel Moreno Ruiz Poveda Universidade de São Paulo Ribeirão Preto, Outubro 2015

2 O que é a vinhaça? Limpeza, preparação e Moagem ou Difusão
Tratamento químico – nem sempre Filtração Evaporação Cozimento/ cristalização Centrifugação Secagem Fermentação Destilação Desidratação Torta de filtro Álcool hidratado Álcool anidro Vinhaça Açúcar Melaço Bagaço Cana Legenda Processo Matéria Prima Resíduo/co-produto Produto

3 O problema: Estimativa da produção nacional de vinhaça. Fonte de dados: ÚNICA, 2013.

4 Características da vinhaça GRANDE VARIABILIDADE
Parâmetro Melaço Caldo Misto MEDIA TEMPERATURA 80-100ºC 90°C pH 4,2 – 5,0 3,7 – 4,6 4,4 – 4,6 4,3 DBO mg/l 25.000 6.000 – 19.100 11.000 DQO mg/l 65.000 – 45.000 31.000 Sólidos Totais mg/l 81.500 23.700 52.700 3 % Nitrogênio mg/l 450 – 1.600 150 – 700 480 – 710 350 Fósforo mg/l P2O5 100 – 290 10 – 210 9 – 200 32 Potássio mg/l K2O 3.740 – 7.830 1.200 – 2.100 3.340 – 4.600 2600 Cálcio mg/l CaO 450 – 5.180 130 – 1.540 1.330 – 4.570 900 Magnésio mg/l MgO 420 – 1.520 200 – 490 580 – 700 400 Sulfato mg/l SO4-2 6.400 600 – 760 3.700 – 3.730 2000 Matéria Orgânica mg/l 63.400 19.500 38.000 20.000 PRESENÇA de ANTIBIÓTICOS ATIVOS (TERMOESTÁVEIS) Fonte: Elia Neto & Nakahodo, 1995; Elia Neto e Zotelli, 2008, CETESB (1982), BRASMETANO (2011), OMNIS BIOTECHNOLOGY (2013) e USINA SÃO MARTINHO (2013).

5 Soluções passadas e legislação
Portaria MINTER n° 323 de 29/11/1978: Proíbe o lançamento (direto ou indireto) da vinhaça nos mananciais superficiais. Obriga as destilarias a apresentar projetos para implantação de sistemas de tratamento e/ou utilização da vinhaça.

6 A solução atual: FERTIRRIGAÇÂO
2012 2012 (2012) Fonte: ANA (2009).

7 Problemas ambientais da fertirrigação CONCENTRAÇÃO DE NUTRIENTES
Destilaria AREA fertirrigada FONTE: SILVA , 2012

8 Problemas ambientais da fertirrigação LIXIVIAÇÃO DE NUTRIENTES ?
Valor de Prevenção  Tendência das concentrações de nitrato no Aquífero Bauru, no período de 1998 a Fonte: CETESB (2013).

9 Problemas ambientais da fertirrigação EMISSÕES DE GEE
CH4

10 Temperatura de Decomposição ºC
Problemas ambientais da fertirrigação: CONSEQUÊNCIAS DA DISPERSÃO DE ANTIBIÓTICOS NO MEIO AMBIENTE Produto Classificação Temperatura de Decomposição ºC Kamoran® Termoestável 120 Kamoran WP® 110 Spectran 100E ® HJ Gold® AB 1030 Corstan ® Tipos de antibióticos utilizados na fabricação do etanol Fonte: Brasmetano Ind. Com. Ltda. (2011). Resistência a penicilina, virginiamicina e ampicilina. Lima, T. C. S. De, Grisi, B. M., & Bonato, M. C. M. (1999). Bacteria isolated from a sugarcane agroecosystem: their potential production of polyhydroxyalcanoates and resistance to antibiotics. Revista de Microbiologia, 30, 214–224.

11 CUSTO Norma CETESB P4.231 Proibição de áreas de sacrifício
Impermeabilização de canais e lagoas Monitoramento do lençol freático Controle da dose de vinhaça através da concentração do potássio CUSTO

12 Custo da fertirrigação
2 Fonte: ELIA NETO et al. (2008).

13 Custo da fertirrigação
Fonte: SILVA (2012).

14 Custo da fertirrigação
R$ / m³ de vinhaça m³/ano de etanol m³/ano de vinhaça R$ / ano

15 1ª Alternativa: Concentração da vinhaça
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 Reaproveitamento de água Fonte: Citrotec (2013)

16 Distribuição de vinhaça concentrada
Fonte: Barganha (2010)

17 Custo da fertilização com vinhaça concentrada
Fonte: G.SILVA (2012).

18 2ª Alternativa: BIODIGESTÃO ANAERÓBIA + ELETRICIDADE
UASB. Reator anaeróbio de fluxo ascendente . Fonte: BIOPAQ (2012).

19 (antes da biodigestão) (depois da biodigestão)
Vantagens BIOGÁS! Parâmetro Vinhaça (antes da biodigestão) (depois da biodigestão) pH 4,0 6,9 DQO (mg/l) 29.000 9.000 Nitrogênio total (mg/l) 550 600 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 40 220 Fósforo P2O5 (mg/l) 17 32 Sulfato (mg/l) 450 Potássio K2O (mg/l) 1400 Tabela 6. Características físico-químicas da vinhaça biodigerida – Usina São Martinho. Fonte: Cortez et. al. (1998).

20 Desvantagens e barreiras da biodigestão
Não diminui o volume de vinhaça Não ajuda no cumprimento da norma P4.231 Os biodigestores tem que ser enormes (grande investimento inicial) Instabilidade do processo biológico Parada entressafra Diferente composição da vinhaça durante a safra e entre usinas Presença de antibióticos ativos

21 3ª Alternativa CONCENTRAÇÃO + INCINERAÇÃO

22 PURIFICAÇÃO + COMPRESÃO
4ª Alternativa BIODIGESTÃO + CONCENTRAÇÃO + USO VEICULAR DO BIOGÁS LAGOA USINA CANAL MOTOBOMBA CANAVIAL BIODIGESTOR PURIFICAÇÃO + COMPRESÃO CONCENTRADOR CAMINHÃO LIMPEZA Legenda de fluxos: - Vinhaça - Biogás - Agua condensada

23 RESULTADOS: Solo e Água
Impacto 1. Concentração 2. Biodigestão 3. Incineração 4. Biodigestão + Concentração Menor salinização do solo e água Aumento da matéria orgânica no solo . Menor Alteração do pH do solo. Melhoria do Uso fertilizante. Fonte: Autor, 2014

24 RESULTADOS: Solo e Água
Impacto 1. Concentração 2. Biodigestão + Eletricidade 3. Incineração + Eletricidade 4. Biodigestão + Concentração + Uso Veicular Menor Alteração da população microbiana. . Menor Compactação do solo Menor Movimento de terras Melhor Aproveitament o da água. Fonte: Autor, 2014

25 RESULTADOS: Emissões Fonte: Autor, 2014

26 RESULTADOS: Avaliação econômica
Fonte: Autor, 2014

27 Conclusões Todas as alternativas melhoram o desempenho ambiental e a economia de energia. A opção que se mostra viável economicamente é o sistema de concentração => Mais implantação => Menor quantidade de água na vinhaça. As outras opções estão atualmente próximos da viabilidade econômica sendo necessário premiar monetariamente os serviços ambientais. A combinação da biodigestão com a concentração reúne o maior número de vantagens.

28 MSc. Manuel Moreno Ruiz Poveda Universidade de São Paulo
MUITO OBRIGADO! MSc. Manuel Moreno Ruiz Poveda Universidade de São Paulo