uso e reúso de Água na indústria canavieira
DESCRIPTION
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/workshop3TRANSCRIPT
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
1
Uso e Reúso de Água na Indústria Canavieira
André
Elia NetoEng°
Especialista
Tecnologia
Agroindustrial
–
Meio
Ambiente
CTC –
Centro de Tecnologia
São
Paulo, SP, 15 de maio
de 2009
Uso
sem
restrição
desde
que
citada
a fonte
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
2
Processo, Efluentes e Resíduos -
Etanol
Abordagem•
Água utilizada no processo industrial
•
Uso e Réusos
de Água no Setor •
Usinas e bacias hidrográficas
•
Efluentes•
Vinhaça (vinasse)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
3
Processo Industrial Fonte: folheto da Usina Santa Elisa
Recepção, Preparo e Extração
Produção de Energia
Preparo do Caldo
Fábrica de Açúcar
Destilação de Álcool
Fermentação
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
4
Setor: Extração do Caldo
Efluente da Lavagem de Cana
Caldo da Clarificação (Decantação p/ Etanol)
Água p/ Embebição
Caldo Primário p/ Decantação (p/
Açúcar)
Ácido Fosfórico
Caldo p/ Fermentação
ExtraçãoÁgua p/ Lavagem de Cana
PreparoRecepção
Bagaçilho
p/ Lodo
Eletro-Imã
desfibrador
canaPicador 01
Picador 02
Mesa 45 °
-
cana inteira
caldo
primáriocaldo
misto
Tq
Cana Inteira
Bagaço
Bagaço p/ Caldeiras
Caldo Misto p/ Decantação (p/ Etanol)
Peneira Rotativa
Caldo Filtrado(retorno)
Regenerador de calor
Cana Picada
Peneiramento
Água Morna
Água Fria
Refrigeração de Óleo Lubrificante
Refrigeração Mancais
Figura 21 -
Fluxograma dos setores de recepção, preparo da cana e extração do caldo.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
5
Setor: Preparo do Caldo
Figura 29 -
Fluxograma do tratamento de caldo, etapas: pré-aquecimento, sulfitação e caleação.
Água e Efluente de Resfriamento
Caldo Caleado (p/ açúcar)
Caldo Primário da Extração
Sulfitação
Caleação
Leite de Cal
,
Enxofre Sólido
Vapor Vegetal
Condensado VegetalPré-aquecimento
Trocador de Calor
Forno de Enxofre
Coluna de Absorção de Dióxido de Enxofre (SO2
)
Caldo Misto da Extração
Caldo Caleado (p/álcool)
,
Água
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
6
Setor: Tratamento do Caldo
Vapor de Escape
DecantadorCaldo Clarificado p/ Açúcar
Distribuidor de Polímero
Balão de Flash
Lodo
DecantaçãoTq. de Caldo Clarificado
Condensado Vegetal
VaporVegetal
Condensado para Caldeiras
Lodo
Caldo Caleado
Trocadores de Calor Distribuidor de Caldo
Lodo
Lodo
Aquecimento
DecantadorDecantador
Polímero Concentrado
Caldo Clarificado p/ Etanol
Decantador
Água diluição
Misturador Estático
Figura 30 -
Fluxograma do tratamento de caldo, etapas: aquecimento e decantação.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
7
Setor: Filtros a Vácuo
Caldo Filtrado p/ retorno
Água p/ Lavagem da Torta
Água e Efluente dos Condensador Barométrico
Lodo
Torta de Filtro
Filtragem
Moega
p/ Torta
Filtros Rotativos a Vácuo Prensa Desaguadora
Tanque de Lodo
Torta de filtro
Bomba de VácuoTorta
Torta
Tq. de Caldo Filtrado
Bagacilho
Preparo Pré-
Capa
Figura 31 -
Fluxograma dos setores de tratamento de caldo (lavagem da torta).
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
8
Setor: Evaporação
Água Quente
Água Fria
Vapor Vegetal para os Vácuos
Vapor de Escape (ve)
Evaporador de Múltiplo Efeito
Pré-Evaporador
3º
Efeito 4º
Efeito
5º
Efeito
Condensado Vegetal (vv1)
2º
Efeito
Xarope para
Cozimento
Evaporação do Caldo
Caldo Clarificado
Caixade
Xarope
Coluna Barométrica
5º
Efeito
Condensado p/ Caldeiras (ve)
Condensador/Multijato
vapor vegetal (vv1)(vv2) (vv3) (vv4) (vv5)
Condensados Vegetal (vv2, vv3 e vv4)
Figura 34 -
Fluxograma do setor de evaporação do caldo da fábrica de açúcar.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
9
Setor: Fábrica de Açúcar
Caixa de xaropeCozimento-Cristalização
Ciclo da Massa B Ciclo da Massa A
VC -
03
180 HL
K-06 K-10
VC -
01
400 HLVC -
06
450 HLVC -
02
100 HLVC -
04
100 HLVC -
05
100 HL
Caixa de Magma
Magma p/ Massa A
Tq.s de xarope
Mel
rico
Mel
pobre
01 02
Mel
RicoMel
Pobre
Mel
RicoMel
Pobre
Cristalizador
Mel Final p/ Destilaria
Xarope
Vapor Vegetal
Águas Condensadores Barométricos /Multijatos
Água p/ retardar cozimento Condensados Vegetais
Água Quente
Vapor de Escape
Açúcar Cristal Úmido
Méis
Massa B
Massa A
Água p/ Diluição
Centrifugação
Centrifugação
Resfriamento
Figura 37 -
Fluxograma dos setores de cozimento, cristalização e centrifugação da fábrica de açúcar.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
10
Setor: Secagem e Armazenamentos
Ar
Açúcar Úmido
Açúcar (expedição)
Calda p/ Retorno
Água Captação de
Pó
Secador de açúcar
Elevador
de canecas
Armazém de açúcarAçúcar
Big Bag
1.200 KgSacos de açúcar
50 Kg
Multiciclone
p/ pó
Figura 38 -
Fluxograma do setor de secagem e ensaque do açúcar.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
11
Setor: Fermentação
Água p/ diluição
Mel final
Caldo Misto Clarificado
Ácido Sulfúrico
Leite de Levedura
Preparo do Mosto
Mosto resfriado
Água de Resfriamento
Tq. de Diluição
Tanque H2
SO4
Cuba
Tanque
de Mel
Caixa
de Mel
Mosto p/ Fermentação
Tratamento do Fermento
Leite de Levedura Tratado
MisturadorTrocador de Calor de
Placas
Resfriamento do Mosto
Água p/ Diluição do Fermento
Cuba Cuba Cuba
Figura 39 -
Fluxograma das operações de preparo do mosto e tratamento do mosto para a fermentação.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
12
Setor: Fermentação
Mosto
Vinho para Destilação
Leite de Levedura
Gases (CO2
)Torres de
lavagem dos
gases
Fermentação
Tq. Vinho Bruto
02 03 0401
Turbinas
Distribuidor de Mosto
Dorna Volante
Dorna Volante
Água p/
Lavagem de Gases
TurbinamentoÁgua de
Resfriamento de Dornas
Dorna (serpentina)
Dorna (serpentina)
Dorna (serpentina)
Dorna (trocador) Dorna (trocador)
Dorna (trocador)Dorna (trocador)
Dorna (trocador) Dorna (trocador)
Figura 40 -
Fluxograma das operações da fermentação do mosto.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
13
Setor: Destilação (Hidratado e Anidro)
Vinho
Óleo alto e Óleo fúsel
Gases incondensáveis (CO2
, SO2, ...
)Álcool
2ª
D
Setor de Destilação
Etanol Anidro
TanquesMedidores
Tq
de Álcool
Tqs
. Pulmão
Colunas de
Deionização
Água
Fria
Conden-sadores
B C
R R E E1 E2Água
Quente
Vapor de escape
Vinhaça
P
H H1
I
O O
Flegmaça
Etanol Hidratado
B C
P
EtanolAnidro
K
Ciclo-
hexano
N N TanquesMedidores
Tq. de Etanol
EtanolHidratado
‘R1
I1
A
Condensado
Figura 42 -
Fluxograma das operações da destilação do etanol.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
14
Setor: Energia
Figura 43 -
Fluxograma das operações da área de produção de energia.
Água quente
Água fria
Energia elétrica
Fuligem Decantada
Gases de CombustãoSobra de Bagaço
Vapor de escape p/ processo
Água p/ dessuperaquecedor
água quente
Bagaço
Água p/
Lavagem de Gases
Prensa de
fuligem
Água p/
Lavadores de Gases
vapor direto
Turbogerador
CPFL
Lav.
de gases
Caldeira
Desaerador
Condensado Recuperado
Unidade de Desaeração de água
Água p/ LimpezaCinzeiros
Cinzas
efluente quente
com cinzas
óleo
energia elétrica
MoendasPicadores
Desfibrador Turbinas
vapor de escape
Água Tratada (ETA)
Dessuper-
aquecedor
vapor de escape
saturado
Trocador de calor
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
15
Usos médios de água:
Setor Finalidade Uso Específico Uso médio[m3/t.cana] [%]
Alimentação
, preparo e extração (moendas e difusores)
Lavagem de cana 2,200 m3/t.cana.total 2,200 9,9
Embebição 0,250 m3/t.cana.total 0,250 1,1
Resfriamento de mancais 0,035 m3/t.cana.total 0,035 0,2
Resfriamento óleo 0,130 m3/t.cana.total 0,130 0,6
Subtotal 2,615 11,8
Tratamento de caldo
Resfriamento coluna sulfitação (*1)
0,100 m3/t.cana.açúcar 0,050 0,2
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 do caldo
p/ açúcar (*1) 160 kg.vapor/t.cana.açúcar 0,080 0,4
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 m3/t.cana.total
0,350 1,6
Subtotal 0,573 2,6Obs. (*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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
16
Usos médios de água:
Setor Finalidade Uso Específico Uso médio[m3/t.cana] [%]
Fábrica de açúcar (*1)
Vapor para evaporação 0,414 t/t.cana.açúcar 0,207 0,9
Condensadores/multijatos evaporação
4 a 5 m3/t.cana.açúcar 2,250 10,2
Vapor para cozimento 0,170 t/t.cana.açúcar 0,085 0,4
Condensadores/multijatos cozedores
8 a 15 m3/t.cana.açúcar 5,750 26,0
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 2/3 vapor)
0,030 m3/t.cana.açúcar 0,015 0,1
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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
17
Usos médios de água:
Setor Finalidade Uso Específico Uso médio[m3/t.cana] [%]
Fermentaçã
o (*2)
Preparo do mosto 0 a 10 m3/m3
etanol.residual 0,100 0,5
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
fermentação1,5 a 3,6 m3/m3etanol 0,015 0,1
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 condensadores
80 a 120 m3/m3etanol 3,500 15,8
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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
18
Usos médios de água:
Setor Finalidade Uso Específico Uso médio[m3/t.cana] [%]
Geração de Energia
Produção de vapor direto 400 a 600 kg/t.cana.total 0,500 2,3
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 turbogeradores
15 l/kW 0,500 2,3
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 0,4Total 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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
19
Usos médios de água: setoriais
Distribuição Média dos Usos Setoriais de Água na Indústria Sucroenergética
Geração de Energia; 10%
Outros; 0%
Fermentação; 20%
Fábrica de açúcar ; 38%
Tratamento de caldo; 3%
Destilaria; 17%
Alimentação, preparo e
extração; 12%
Usinas com destilaria anexa usa cerca de 22 m3/t.cana
“Mix”
de produção de cerca de 50% de cana para açúcar e 50% para a produção do álcool.
Os volumes de água usados para álcool e açúcar se equivalem (~38%)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
20
Distribuição dos Usos e Reúsos da Água
Diretrizes: captação mínima e Lançamento zero
Prática de redução e reuso de água
Circuitos fechados
Águas residuárias para lavoura
Metas para gerenciamento de águas para o setorCaptação
(m3/t.cana) 1,0
Consumo
(m3/t.cana) 1,0
Lançamento
(m3/t.cana) zero
Uso médio = 22 m3/t.cana (usina)Existem usinas que captam água com
taxas menores ainda de até
0,7 m3/tcana
Distribuição Média dos Usos Pontuais de Água na Indústria Sucroenergética
Lavagem de Gases
Caldeira5%
Demais14%
Resfriamento de Dornas
e Caldo19%
Condensadores/Multijatos Cozedores
26%
Condensadores/Multijatos Evaporação
10%
Lavagem de Cana10%
Resfriamento dos
Condensadores
16%
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
21
Tendência: Captação de Água
Figura 63 -
Curva da tendência de decréscimo da captação de água a indústria canavieira.
Curva de Tendência da Taxa de Captação de Água na Indústria Canavieira
0246810121416182022
1970 1980 1990 2000 2010 2020
Taxa
de
Cap
taçã
o [m
3/t.c
ana]
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
22
Balanço de Água
Figura 62 -
Balanço médio global de água nas usinas sucroenergéticas.
CaptaçãoMédia = 2 m3/t.canaMeta = 1 m3/t.cana
Água da CanaMédia = 0,7 m3/t.cana
LançamentoMédia = 0
Meta = 0 m3/t.cana
Reúso AgronômicoMédia = 1,1 m3/t.canaMeta = 1,1 m3/t.cana
PerdasMédia = 0,9 m3/t.canaMeta = 0,9 m3/t.cana
Uso e reúso22 m3/t.cana
Índice de reúso:•
91% (meta 95%)
20 L/L10 L/L
10 L/kg5 L/kg
~ 18 L/kWh
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
23
Disponibilidade e Demanda
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).
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
24
Brasil: Usinas e Destilarias
Regiões Brasileiras
% Produção de cana
Norte 0,2
Sul 8,2
Centro-Oeste 10,3
Nordeste 12,4
Sudeste 68,9
Unidades no Brasil
•
281 Centro-Sul
•
75 Norte-Nordeste unida
Fonte: UNICA, 2008
Fonte: UNICA, 2009
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
25
São Paulo: Usinas e Destilarias
São Paulo
•
196 unidades industriais
•
22,1 % do território (cana)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
26
Resolução SMA 88 (19/12/2008): estabelece diretrizes para licenciamento ambiental de empreendimentos novos do setor no Est. SP
Zoneamento Agroambiental (SP)
1 m3/ t canaLimite máximo
0,7 m3/t canaÁreas com Restrições Ambientais
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
27
Reuso e Tratamento dos Efluentes Líquidos
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
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
28
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).
Tratamento: Água de Lavagem de Cana
Obs. CMAI, Controle Mutuo Agroindutrial
do CTC
Impurezas Minerais na Cana - Matéria Prima (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
% e
m p
eso
de c
ana
M. Ponderada
Máximo
Mínimo
Linear (M. Ponderada)
Taxa de Água de Lavagem de Cana - Recepção e Preparo (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Taxa
de
Águ
a de
Lav
agem
de
Can
a [m
3/t.c
ana]
M. Ponderada
Máximo
Mínimo
Linear (M. Ponderada)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
29
Sistemas: Tratamento de Água de Lavagem de Cana
Decantador circular de água de lavagem de cana
Caixas de areia p/ água de lavagem de cana
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
30
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).
Tratamento de Água da Fábrica
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
31
Tratamento de Água de Resfriamento da Destilaria
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).
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
32
Tratamentos: Resfriamento de Água da Fábrica e Destilaria
Torres de resfriamento de águas
Aspersores para resfriamento de águas multijatos
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
33
Tratamento dos Despejos da Lavagem de Gases da Chaminé
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)
Retentores Via Úmida
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
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
34
Sistema: Tratamento dos Despejos da Lavagem de Chaminé
Decantador/ /flotador de fuligem
Retentor de fuligem caldeiras
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
35
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.
Tratamento: Águas Residuárias
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
36(*) Fonte: Rosenfeld, U. Irrigação e Fertirrigação nas Sub egiões
de SP e CO. Palestra; Simpósio de Tcnologia
de Produção de Cana-de-Açúcar, GAPE/FEALQ, Piracicaba, 04/07/2003
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)
Sistema: Irrigação e Fertirrigação
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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
37
RS: Vinhaça
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
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
38
Vinhaça: Origemciclo-hexano
A B
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
39
Vinhaça: Quantificação
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)
0123456789
1011121314151617181920
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Taxa
de
Prod
ução
de
Vinh
aça
[L/L
.álc
ool]
M. PonderadaMáximoMínimoLinear (M. Ponderada)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
40
Vinhaça: Quantificação
Variação da taxa de produção de vinhaça
•
De 7 litros/litro álcool(pura, fermentação c/ alto grau alcoólico)
•
Até
15 litros/litros de álcool (com vapor incorporado e baixo grau na fermentação)
•
A flegmaça também pode ser incorporada a vinhaça, aumentando-a em cerca de 2 l/litro (c/vapor)
Grau Alcólico no Vinho - Processo Álcool (Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC)
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
55,5
66,5
77,5
88,5
99,510
10,511
11,512
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Gra
u Á
lcoo
lico
no V
inho
[°G
L]
M. PonderadaMáximoMínimoLinear (M. Ponderada)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
41Fontes: Elia Neto & Nakahodo, 1995; Elia Neto e Zotelli, 2008 e Cetesb, 1982
Vinhaça: Caracterização Físico-Química
Tabela 39 –Caracterização da vinhaçaParâmetros CTC CETESB, 1982 Composição Final
1995 2008 Caldo Mista Média FaixapH 4,15 4,8 3,7 -
4,6 4,4 -
4,6 4,3 3,5 -
4,9Temperatura (°C) 89 80 -
100 80 -
100 90 65 -
110,5DBO5
(mg/L O2) 16.950 11.331 6.000 -
16.500 19.800 14.833 5.879 -
75.330DQO (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 -
2,8ST (mg/L) 25.155 29.596 23.700 52.700 32.788 10.780 -
56.780SVT (mg/L) 10.211,74 21.905,4 20.000 40.000 23.030 628 -
45225SFT (mg/L) 18.420,06 24.520,4 3.700 12.700 14.835 1.509 -
45.630Nitrogênio (mg/L N) 357 353 150 -
700 480 -
710 433 81 -
1.215Fósforo (mg/L P) 60,41 32,0 2,1 -
44,1 1,89 -
42 34 2,1 -
188Potássio (mg/L K) 2.035 2.667 991 -
1.735 2.759 2206 814 -
7.612Cálcio (mg/L Ca) 286,2 479,5 72,2 -
854,7 738,2 -
2.536,4 832 39,4 -
1.451,2Magnési0(mg/L Mg) 135,4 321 120 -
294 348 -
420 262 97 -
1.112,9Sulfato (mg/L S) 1.538 861 300 -
380 1.850 -
1.865 1.149 92 -
3.364
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
42
Vinhaça: Caracterização média
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
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
43
Vinhaça: Impactos –
Potencial Poluidor
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)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
44
Evolução do manuseio da vinhaça
VINHAÇA
Lançamento em Rios
Áreas de Sacrifício
Fertirrigação
Uso Racional
Futuro(adubo + energia + água)
Transporte
Canais -
impermeabilizações
Sistemas rolão
Aplicação –
Aspersão
Área de sacrifício
Travessias de rios
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
45Source: Penatti et
alii
–
Vinasse
a liquid
fertilizer.
Proceedings of
ISCCT Congress, Guatemala, 2005
Fertirrigação Racionalmente
Aplicada
Vinhaça: Benefícios Agronômicos
Ganhos médios de 10 t.cana/ha com dosagens de 300 m3.vinha/ha (cerca de 10 % de aumento de produdividade)
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
46
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 K2
O extraído pela cultura por ha, por corte.kvi
= Concentração de potássio na vinhaça, expressa em kg de K2
O/ m³.
•
Solos saturados a dosagem mais restritiva•
Áreas cada vez mais distantes
•
Incentivos a redução do volume (transporte econômico)
Vinhaça: NT CETESB P4.231 Dosagem de K2
OCritérios e Procedimentos para Aplicação no Solo Agrícolam³
de vinhaça/ha = [(0,05 x CTC -
ks) x 3744 + 185] / kvi
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
47
Vinhaça: Aspersão
Sistema de maior utilização nas usinas
•
Canal + Montagem Direta
•
Canal + Autopropelido (rolão -
hidro-roll)
•
Caminhão + Autopropelido (rolão -
hidro-roll)
Montagem Direta (canhão hidráulico)
Rolão (hidro-roll) acoplado em caminhão
Rolão (hidro-roll) em canal
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
48
Conclusões
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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
49
Conclusões
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.
Workshop Sustainability of Sugarcane – CTBE
50
obrigado pela atenção
CTC -
CENTRO DE TECNOLOGIA CANAVIEIRA
André
Elia Neto [email protected]
Fim