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Cana de açúcar

A origem provável da cana-de-açúcar data de 6 mil anos AC em regiões próximas à Índia. Durante a Antigüidade, porém, o açúcar não passava de uma especiaria exótica, sendo utilizada apenas como tempero ou remédio. O preparo de alimentos adocicados era feito com mel de abelhas.


O termo sânscrito sarkara deu origem a todas as versões da palavra açúcar nas línguas indo-européias: sukkar em árabe, saccharum em latim, zucchero em italiano, seker em turco, zucker em alemão, sugar em inglês.


No século 12, o açúcar chegou à Europa. Importantes regiões produtoras surgiram nos séculos seguintes, especialmente no Extremo Oriente. O interesse pela especiaria foi crescente depois do século 15, quando novas bebidas, como o café, o chá e o chocolate eram adoçados com açúcar. Em 1493, Cristóvão Colombo iniciou o cultivo da cana-de-açúcar nas Antilhas. A partir daí, a história do açúcar no mundo ganhou novas dimensões.


"Esta planta brotou do mel; com mel a arrancamos; nasceu a doçura. Eu te enlaço com uma grinalda de cana-de-açúcar, para que me não sejas esquiva, para que te enamores de mim, para que não me sejas infiel."
Atharva-Veda, 4º. Livro dos Vedas, livro sagrado dos hindus.


No Brasil, o açúcar é produzido a partir da cana, enquanto na Europa é quase totalmente fabricado a partir da beterraba e nos EUA a partir do milho. Hoje, a cana também é utilizada para produção de álcool.


Basicamente, a sacarose é o principal componente da cana-de-açúcar (sólido).

Tabela 1

Composição média da cana-de-açúcar Composição Teor Água 65 - 75 Açúcares 11 - 18 Fibras 8 - 14 Sólidos solúveis 12 - 23

Tabela 2

Principais constituintes da cana-de-açúcar Constituintes Sólidos solúveis (%) Açúcares 75 a 93 Sacarose 70 a 91 Glicose 2 a 4 Frutose 2 a 4 Sais 3,0 a 5,0 De ácidos inorgânicos 1,5 a 4,5 De ácidos orgânicos 1,0 a 3,0 Proteínas 0,5 a 0,6 Amido 0,001 a 0,05 Gomas 0,3 a 0,6 Ceras e graxas 0,05 a 0,15 Corantes 3 a 5

Variedades de Cana-de-Açúcar
SP89-1115 (CP73-1547)
É conhecida tanto pela sua alta produtividade e ótima brotação de soqueira (inclusive sob a palha), como pela sua precocidade e alto teor de sacarose. É recomendada para colheita até o meio da safra, respondendo positivamente à melhoria dos ambientes de produção. Apresenta hábito semi-ereto e baixa fibra, floresce freqüentemente, porém com pouca isoporização. É resistente ao carvão, mosaico, ferrugem e escaldadura, sendo suscetível à broca.


SP90-3414 (SP80-1079 x SP82-3544)
Destaca-se pelo seu porte ereto, por não florescer, isoporizar pouco e pela sua alta produção, sendo recomendada para colheita do meio para o final da safra. Nos ambientes de alto potencial de produção, responde positivamente à melhoria deles e apresenta teor de sacarose e de fibra médios. Com relação às doenças e pragas, é suscetível à escaldadura e intermediária ao carvão e broca.


SP91-1049 (SP80-3328 x SP81-3250)
Seu diferencial é a precocidade e alto teor de sacarose, sendo recomendada para colheita no início da safra. Foi mais produtiva que a RB72454 nos ambientes de produção desfavoráveis. Apresenta hábito semi-ereto, médio teor de fibra; floresce pouco, mas isoporiza. Características: resistente às principais doenças e pragas, sendo considerada de suscetibilidade intermediária ao carvão e à cigarrinha.


SP90-1638 (SP78-4601 x ?)
É conhecida pelo ótimo perfilhamento e brotação de soqueira (inclusive sob a palha), por não florescer, isoporizar pouco e pela sua alta produção, sendo recomendada para colheita do meio para o final da safra, nos ambientes com alto potencial de produção. Apresenta hábito semi-ereto e baixa fibra, teor de sacarose e precocidade médios. Nos testes de doenças e nas avaliações às pragas, apresentou suscetibilidade apenas à escaldadura.


SP80-185
Destaca-se pela produtividade agrícola e sanidade, além do porte ereto que lhe confere boa adaptabilidade ao corte mecanizado; o teor de fibra é alto, com florescimento médio e pouca isoporização; responde bem à maturadores químicos e reguladores de crescimento; a exigência em fertilidade do solo é média e a brotação de soqueira é ótima; possui desenvolvimento inicial lento e hábito foliar ereto que prejudicam o fechamento de entrelinha no início do ciclo; é resistente à ferrugem, mosaico e escaldadura, e tem reação intermediária ao carvão; não apresenta sintomas de amarelecimento; possui reação intermediária para suscetível à broca.


SP80-1816
Se diferencia pela brotação de soqueira, rápido desenvolvimento vegetativo e porte ereto, sendo excelente opção para o corte mecanizado de cana crua; apresenta boa resposta na aplicação de maturadores químicos; o perfilhamento é excelente, assim como o fechamento de entrelinhas; não floresce, o teor de fibra é alto, não apresenta tombamento e a exigência em fertilidade do solo é média; possui sensibilidade média a herbicidas; a maturação é semi-precoce na cana-planta e um pouco mais precoce na soca, atingindo altos teores de sacarose; tem resistência intermediária à broca e boa sanidade às outras principais doenças; não tem mostrado os sintomas de amarelecimento.


SP80-3280
É reconhecida pelo alto teor de sacarose e produtividade em soqueira; o seu perfilhamento é intermediário e o fechamento das entrelinhas é bom, devido ao crescimento inicial vigoroso; floresce, no entanto apresenta pouca isoporização; seu teor de fibra é alto, o tombamento é regular e a exigência em fertilidade do solo é média; tem boa brotação de soqueira; apresenta sensibilidade média a herbicidas e resistência ao carvão, mosaico e ferrugem e é tolerante à escaldadura; não tem mostrado sintomas da síndrome do amarelecimento; apresenta suscetibilidade à broca.


SP83-5073
Caracteriza-se principalmente pela alto teor de sacarose e precocidade; apresenta boa brotação de soqueira com perfilhamento médio, exigência média em fertilidade do solo, sendo que não floresce e não isoporiza; seu teor de fibra é alto; não apresenta sensibilidade a herbicidas; apresenta respostas significativas em acréscimos de pol % cana à aplicação de maturadores químicos; é resistente à broca dos colmos, ao mosaico e à escaldadura, sendo intermediária ao carvão e à ferrugem; tem apresentado sintomas de amarelecimento no início e final do ciclo em condições de estresse hídrico. .


Transporte, pesagem, descarregamento e estocagem
O transporte da cana até a usina, no Brasil, é predominantemente do tipo rodoviário, com o emprego de caminhões que carregam cana inteira (colheita manual) ou picada em toletes de 20 cm a 25 cm (colheita mecânica). Os caminhões são pesados antes e após o descarregamento, obtendo-se o peso real da cana pela diferença entre as duas medidas. Algumas cargas são aleatoriamente selecionadas e amostradas, para posterior determinação, em laboratório, do teor de sacarose na matéria-prima. O objetivo da pesagem é possibilitar o controle agrícola, o pagamento do transporte, o controle de moagem, o cálculo do rendimento industrial e, juntamente com o teor de sacarose na cana, efetuar o pagamento da mesma.


A cana estocada em pátio é normalmente descarregada nas mesas alimentadoras por tratores com rastelos, enquanto a cana estocada no barracão é descarregada nas mesas, através de pontes rolantes, equipadas com garras hidráulicas. Prevendo-se eventuais falhas no sistema de transporte e a interrupção do mesmo durante o período da noite, procura-se manter certa quantidade de cana em estoque em barracões cobertos ou em pátios abertos.


A cana estocada deve ser renovada em curtos espaços de tempo, visando à redução de perdas de açúcar por decomposição bacteriológica. A cana picada, que não deve ser estocada, é descarregada diretamente nas esteiras. O descarregamento direto pode ser feito com o uso de pontes rolantes equipadas com garras hidráulicas, guindastes do tipo hillo e, no caso de cana picada, através de um tombador hidráulico para basculamento lateral dos caminhões.


Extração do caldo, alimentação e lavagem de cana
O primeiro equipamento - a mesa alimentadora - recebe as cargas de cana do estoque, ou diretamente dos caminhões, transferindo-as a uma ou mais esteiras metálicas que conduzem a cana até as moendas, passando pelo sistema de preparo. Apresenta uma parte rodante, formada por eixos, correntes e taliscas, que, conforme a sua inclinação, pode ser classificada como:
· Convencional: inclinação de 5º a 17º
· De grande inclinação: 45º


As mesas convencionais, embora possuam grande capacidade de alimentação, tornam a mesma irregular, pois a camada de cana é muito alta, dificultando a alimentação e diminuindo a eficiência da lavagem da cana.


As mesas de 45º, por sua vez, trabalham numa velocidade maior, com uma camada bem baixa, o que propicia uma alimentação muito mais regular e de fácil controle e aumenta sensivelmente a eficiência da lavagem da cana.


A lavagem - efetuada sobre as mesas alimentadoras - visa à retirada de matérias estranhas como terra, areia, etc., com a finalidade de obtenção de um caldo de melhor qualidade e aumento da vida útil dos equipamentos pela redução do desgaste. Esta lavagem nunca é feita na cana picada, pois isto provocaria um arraste muito grande de sacarose pela água.


Preparo da cana
A mesa alimentadora controla a quantidade de cana sobre uma esteira metálica que a transfere ao setor de preparo. O objetivo básico do preparo da cana é aumentar a sua densidade e, conseqüentemente, a capacidade de moagem, bem como realizar o máximo rompimento das células para liberação do caldo nelas contido, obtendo-se, portanto, uma maior extração.


O sistema de preparo é constituído por um ou dois jogos de facas - dos quais o primeiro é apenas nivelador - que prepara a cana a ser enviada ao desfibrador.


O jogo de facas é um equipamento rotativo de facas fixas, que opera a uma velocidade periférica de 60m/s, e tem por finalidade aumentar a densidade da cana, cortando-a em pedaços menores, preparando-a para o trabalho do desfibrador.
O desfibrador, por sua vez, é formado por um tambor alimentador que compacta a cana à sua entrada, precedendo um rotor constituído por um conjunto de martelos oscilantes que gira em sentido contrário à esteira, forçando a passagem da cana por uma pequena abertura (1 cm) ao longo de uma placa desfibradora.


A velocidade periférica dos desfibradores, de 60 a 90m/s, chega a fornecer índices de preparo de 80% a 92%. Este índice seria uma relação entre o açúcar das células que foram rompidas pelo desfibrador e o açúcar da cana.


Alimentação da moenda
Após o sistema de preparo, a altura do colchão de cana é uniformizada por um equipamento chamado espalhador, que se localiza no ponto de descarga da esteira metálica para uma correia transportadora de borracha. Esta correia trabalha em alta velocidade (90m/min), com a finalidade de reduzir a espessura da camada de cana e facilitar o trabalho do eletroímã. Este realiza a operação de remoção de materiais ferrosos, protegendo os equipamentos de extração, mais especificamente os rolos da moenda.


Em seguida é realizada a alimentação da moenda por um dispositivo denominado chute Donnelly ou calha de alimentação forçada. Dentro desta calha, a cana preparada forma uma coluna com maior densidade, favorecendo a alimentação e capacidade da moenda. O nível da cana dentro da calha é utilizado para controlar a velocidade da esteira de borracha e, conseqüentemente, a alimentação da moenda.


Moagem
A cana é constituída basicamente de caldo e fibra. O açúcar, que é o produto que realmente nos interessa, está dissolvido no caldo; portanto, nosso objetivo principal é extrair a maior parte possível deste caldo.


Em escala industrial existem dois processos de extração: a moagem e a difusão.


A moagem é um processo estritamente volumétrico e consiste em deslocar o caldo contido na cana. Este deslocamento é conseguido fazendo a cana passar entre dois rolos, submetidos à determinada pressão e rotação, sendo o volume gerado menor que o volume da cana. O excesso volumétrico, desprezando-se o volume de caldo reabsorvido pelo bagaço, deve ser deslocado, correspondendo, portanto, a um volume de caldo extraído.


Um objetivo secundário da moagem, porém importantíssimo, é a produção de um bagaço final em condições de propiciar uma queima rápida nas caldeiras.


Na primeira unidade de moagem ocorre a maior parte da extração global, simplesmente pelo deslocamento do caldo. A cana tem aproximadamente sete partes de caldo para cada parte de fibra; já no primeiro bagaço essa proporção cai para duas a duas vezes e meia e fica fácil de perceber que, se não utilizarmos algum artifício, logo as moendas posteriores não terão condições de deslocar caldo algum, mesmo que se aumente a pressão na camada de bagaço. O artifício utilizado é a embebição, que será explicada a seguir.


Cada conjunto de rolos de moenda, montados numa estrutura denominada "castelo", constitui um terno de moenda. O número de ternos utilizados no processo de moagem varia de quatro a sete e cada um deles é formado por três rolos principais denominados: rolo de entrada, rolo superior e rolo de saída. Normalmente as moendas contam com um quarto rolo, denominado rolo de pressão, que melhora a eficiência de alimentação. A carga que atua na camada de bagaço é transmitida por um sistema hidráulico que atua no rolo superior.


Embebição
A cana, ao passar sucessivamente pelos vários ternos da moenda, tem o seu caldo removido ou extraído. O artifício de adicionar água ao bagaço é denominado embebição e tem como finalidade diluir o caldo remanescente no bagaço, aumentando a extração de sacarose.


A embebição pode ser:
· simples
· composta
· com recirculação


A eficiência aumenta da primeira para a última, porém a mais utilizada é a composta, já que a terceira pode causar sérios problemas de alimentação nas moendas.


O processo mais generalizado é a embebição composta, que consiste em adicionar água entre os dois últimos ternos e fazer retornar o caldo extraído deste último para o anterior e assim sucessivamente até o segundo terno.


Normalmente os caldos provenientes dos dois primeiros ternos são misturados e constituem o denominado caldo misto. Com este sistema, consegue-se extração de 92% a 96%, e umidade final do bagaço de aproximadamente 50%.
Durante a passagem da cana pelas moendas ocorre uma queda de fragmentos de cana ou bagaço, denominados bagacilho. A quantidade de bagacilho deve ser controlada periodicamente, uma vez que a queda excessiva indica deficiência no ajuste das moendas.


O bagacilho que deixa as moendas junto com o caldo misto deve ser peneirado e retornar ao sistema de moagem, enquanto o caldo misto, já livre do bagacilho, é enviado para o setor de fabricação.


Difusão
Outro processo de extração da sacarose da cana é a difusão, processo ainda pouco utilizado no Brasil, cuja tecnologia aproveita parte das etapas do processo de moagem:
Difusão: preparo da cana -> difusão -> remoção de água


A diferença básica entre os dois processos reside na maneira de separar o caldo da fibra. Nesta separação, o difusor realiza duas operações:
· Difusão: separação por osmose, relativa apenas às células não - rompidas da cana, aproximadamente 3%;
· Lixiviação: arraste sucessivo pela água da sacarose e das impurezas contidas nas células abertas.


A remoção de água ou desaguamento do bagaço após a etapa de difusão é realizada através de rolos, como no processo de moagem.


Geração de energia
Após a extração do caldo, obtém-se o material denominado bagaço, constituído de fibra (46%), água (50%) e sólidos dissolvidos (4%). A quantidade de bagaço obtida varia de 240 kg a 280 kg de bagaço por tonelada de cana, e o açúcar nele contido representa uma das perdas do processo.


O bagaço alimentará as caldeiras, onde é queimado, e a energia liberada transforma água em vapor. O vapor gerado nesses equipamentos, com pressão média de 18-21kgf/cm² (Caldeiras modernas já operam com pressões entre 40 e 100 kgf/cm²), é utilizado no acionamento das turbinas a vapor onde ocorrerá a transformação da energia térmica em energia mecânica.


Estas turbinas são responsáveis pelo acionamento dos picadores, desfibradores, moendas e etc., bem como pelo acionamento dos geradores para a produção da energia elétrica necessária nos vários setores da indústria.


O vapor liberado por estas turbinas é de baixa pressão (1,3 - 1,7 kgf/cm²) denominado vapor de escape, que é reaproveitado como a energia básica necessária no processo de fabricação de açúcar e de álcool.


Tratamento primário do caldo
O caldo de cana obtido no processo de extração apresenta uma quantidade e qualidade variável de impurezas, que podem ser solúveis ou insolúveis. O tratamento primário objetiva a máxima eliminação das impurezas insolúveis (areia, argila, bagacilho, etc.), cujos teores variam de 0,1% a 1%. A eliminação deste material beneficia o processo e aumenta a eficiência e a vida útil dos equipamentos instalados, contribuindo também para a obtenção de produtos finais de melhor qualidade. O equipamento básico utilizado neste tratamento é formado por:


Cush-cush
O cush-cush é constituído por peneiras fixas com aberturas de 0,5 mm a 2 mm, localizado bem próximo da moenda, e tem por objetivo eliminar o material mais grosseiro em suspensão (bagacilho). O material retido, constituído principalmente de caldo e bagacilho, retorna por meio de raspas entre o primeiro e o segundo terno da moenda, ou mesmo antes do primeiro terno.


Peneiras
Atualmente, o peneiramento do caldo é realizado por diferentes tipos de peneiras (DSM, rotativa, vibratória), que utilizam telas de vários modelos e aberturas (0,2mm a 0,7mm), com uma eficiência da ordem de 60% a 80%.Também retorna à moenda o material retido.


Hidrociclones
O princípio de funcionamento deste equipamento baseia-se na diferença de densidades sólido/líquido: ao ser aplicada, a força centrífuga separa a areia e a argila do caldo. Em alguns casos, consegue-se obter uma eficiência de separação acima de 90% para partículas de até 40µ.


Pesagem do caldo
Após o tratamento primário, a massa de caldo a ser enviada ao processo é quantificada através de medidores de vazão ou balanças de caldo, permitindo um melhor controle químico do processo.


Tratamento químico do caldo
Apesar do tratamento preliminar citado, o caldo de cana contém, ainda, impurezas menores, que podem ser solúveis, coloidais ou insolúveis.


Assim, o tratamento químico visa principalmente à coagulação, à floculação e à precipitação destas impurezas, que são eliminadas por sedimentação. É necessário, ainda, fazer a correção do pH para evitar inversão e decomposição da sacarose.


O caldo tratado pode ser enviado à fabricação de açúcar ou de álcool. No segundo caso, a etapa de sulfitação, descrita a seguir, não é obrigatória.


Sulfitação do caldo
Consiste na absorção do SO2 (anidrido sulfuroso), pelo caldo, baixando o seu pH original a 4,0-4,5. A sulfitação é realizada usualmente em uma coluna de absorção que possui, em seu interior, pratos perfurados. O caldo é bombeado na parte superior da torre e desce por gravidade através dos pratos em contracorrente com o SO2 gasoso, aspirado por um exaustor ou ejetor instalado no topo da coluna. Devido à grande solubilidade do SO2 na água, pode se obter uma absorção de até 99,5% com este equipamento.


O SO2 gasoso é produzido na usina através da queima do enxofre na presença de ar, em fornos especiais, segundo a reação:

S + O2 -> SO2


A sulfitação tem como objetivos principais:
· Inibir reações que causam formação de cor;
· A coagulação de colóides solúveis;
· A formação de precipitado CaSO3 (sulfito de cálcio);
· Diminuir a viscosidade do caldo e, conseqüentemente, do xarope, massas cozidas e méis, facilitando as operações de evaporação e cozimento.


O consumo médio de enxofre pode ser estimado em 250 a 500 g/TC.


Calagem
Trata-se do processo de adição do leite de cal (Ca [OH]2) ao caldo, elevando seu pH a valores da ordem de 6,8 a 7,2. A calagem é realizada em tanques, em processo contínuo ou descontínuo, objetivando o controle do pH final.


O leite de cal também é produzido na própria usina através da "queima" da cal virgem (CaO) em tanques apropriados (piscinas de cal) ou hidratadores de cal segundo a reação:

CaO + H2O -> Ca (OH)2 + calor


O Ca(OH)2 produzido apresenta uma concentração de 3º - 6º "Beaume" antes de ser adicionado ao caldo.


Esta neutralização tem por objetivo a eliminação de corantes do caldo, a neutralização de ácidos orgânicos e a formação de sulfito e fosfato de cálcio, produtos que, ao sedimentar, arrastam consigo impurezas presentes no líquido. O consumo da cal (CaO) varia de 500 a 1.000g/TC, segundo o rigor do tratamento exigido.


Aquecimento
O aquecimento do caldo é realizado em equipamentos denominados trocadores de calor, constituídos por um feixe tubular, no qual passa o caldo, localizado no interior de um cilindro por onde circula vapor de água saturado.


O caldo é aquecido a aproximadamente 105ºC, com a finalidade de acelerar e facilitar a coagulação e floculação de colóides e não-açúcares protéicos, emulsificar graxas e ceras, ou seja, acelerar o processo químico, aumentando a eficiência da decantação, além de possibilitar a degasagem do caldo.


Sedimentação
É a etapa de purificação do caldo, pela remoção das impurezas floculadas nos tratamentos anteriores. Este processo é realizado de forma contínua em um equipamento denominado clarificador ou decantador, que possui vários compartimentos (bandejas), com a finalidade de aumentar a superfície de decantação.


O caldo decantado é retirado da parte superior de cada compartimento e enviado ao setor de evaporação para concentração. As impurezas sedimentadas, com uma concentração de sólidos de aproximadamente 10º Bé, constituem o lodo que normalmente é retirado do decantador pelo fundo e enviado ao setor de filtração para recuperação do açúcar nele contido.


O tempo de residência do caldo no decantador, dependendo do tipo de equipamento empregado, varia de 15 minutos a 4 horas, e a quantidade de lodo retirada representa de 15% a 20% do peso do caldo que entra no decantador.


Filtração
Antes de ser enviado aos filtros rotativos, o lodo retirado do decantador recebe a adição de, aproximadamente, 3 Kg a 5 Kg de bagacilho/TC, que irão agir como auxiliar de filtração.


Esta filtração objetiva recuperar o açúcar contido no lodo, fazendo com que este retorne ao processo na forma de caldo filtrado. O material retido no filtro recebe o nome de torta e é enviado à lavoura para ser utilizado como adubo. É importantíssimo controlar a perda de açúcar na torta, pois seu valor não deveria ser superior a 1%.


Evaporação
O caldo clarificado obtido nos decantadores é submetido a um processo de concentração através da eliminação da água presente.


A primeira etapa da concentração é realizada no equipamento chamado evaporador, que opera de forma contínua. O evaporador é formado por caixas, normalmente em número de quatro ou cinco, ligadas em série, de maneira que o caldo sofra uma concentração progressiva da primeira à última. Para isto, é necessário injetar vapor somente na primeira caixa, pois a própria água evaporada irá aquecer o caldo nas caixas seguintes. Este procedimento, obtido devido à diferença de pressão existente entre os corpos, é mantido por um sistema gerador de vácuo ligado à última caixa. O caldo apresenta, inicialmente, uma concentração de 14 - 16º Brix chegando, no final, a 55º - 65º Brix, quando recebe a denominação de xarope.

Balanço Energético - A inovação

No Brasil, além do açúcar e do melaço, que é um subproduto da produção do açúcar, o caldo da cana é utilizado também na produção de álcool.

Cortesia mecatronica.eesc.usp

Balaço e eficiência energética
Abordaremos inovação tendo como referências o processo tradicional do diagrama acima para ao longo da leitura (tenha paciência), inserirmos Inovações em Trócas Térmicas, começando pela Dedini Indústria de Base que emprega chiller de absorção na usina Bom Retiro e da Tuma Broad aplicados em co-geração e ar condicionado.

Chillers de absorção produzem frio com o uso de gases de exaustão, gás natural, diesel, vapor, água quente, gases de escape e energia solar.





Estes equipamentos são de grande capacidade, baixo consumo e dimensões reduzidas, além de possuírem uma quantidade mínima de partes móveis aumentando significativamente sua vida útil, que, aliado à sistemas de controle e automação com acesso via Internet e supervisão de operação gratuita por 20 anos, assegurando operações em regime 24x7x365, atestado pelas principais certificações do mercado.

cortesia Tuma Broad

cortesia Tuma Broad

cortesia Tuma Broad

cortesia Dedini Thermax

cortesia Tuma Broad

O álcool é obtido após a fermentação do caldo ou de uma mistura de melaço e caldo, portanto através de um processo bioquímico. Todavia, antes de ser enviado ao processo fermentativo, este caldo deve receber um tratamento de purificação.

Tratamento do caldo para destilaria

Após passar pelo tratamento primário de peneiramento, o caldo é submetido a um tratamento mais completo que implica na adição de cal, aquecimento e posterior decantação, tratamento semelhante àquele utilizado na fabricação de açúcar.

Em geral, o resfriamento do caldo é realizado em duas etapas:

· Fazendo-se passar o caldo quente (esterilizado) por um trocador de calor (regenerativo) em contracorrente com o caldo misto frio, onde o caldo misto é aquecido e o caldo para destilaria é resfriado (=60°C).

· Resfriamento final até aproximadamente 30°C, normalmente realizado em trocadores de tipo serpentina (1) interno às dornas,  com trocadores de calor de placas (2) externamente, ambos utilizando água em contracorrente, como fluido de resfriamento.

(1) Serpentinas internas na dorna: o coeficiente global de transmissão de calor varia de 300 a 600 Kcal/h.m² .°C, dependendo do material de construção. Este coeficiente é obtido quando a fermentação está no máximo, o que gera turbulência dentro da dorna, além de requerer água de rio para resfriamento, com temperaturas de 26/27°C. Além do baixo coeficiente de troca térmica, este sistema tem o inconveniente de conter material dentro da dorna, comprometendo a assepsia. Suportes e a estrutura de sustentação dos tubos são focos de microorganismos. Outro inconveniente é a incrustação interna aos tubos que ao longo do tempo reduzem a transmissão de calor.

(2)Trocadores de calor a placas: este sistema utiliza trocadores de calor a placas externas às dornas, onde o mosto em fermentação é bombeado ao trocador, e volta em circuito fechado às dornas. Devido à corrugação das placas, geram alta turbulência dentro dos canais entre as placas, conseguindo-se um fluxo turbulento, com número de Reynolds tão baixo, como 10. Isto faz com que os coeficientes globais de transmissão de calor sejam bastante elevados, variando de 4.000 a 8.000 Kcal/h.m².°C, dependendo do modelo do trocador e das perdas de carga do projeto.

Operacionalmente, o trocador de calor a placas apresentam grande vantagem, em relação a outros sistemas:

• Possui controle efetivo da temperatura interna da dorna, em níveis baixos, que não afetam a atividade da levedura, permitindo maior rendimento de álcool;

• Devido sua alta eficiência, pode trabalhar com altos teores de álcool na dorna;

• Graças ao bom controle de temperatura da dorna, diminui as perdas de álcool, junto com CO₂;

• Pode trabalhar com vazões baixas de água de resfriamento, e com temperaturas excessivamente altas da mesma, podendo chegar a 31,5°C;

• Para dornas acima de 300 m³, o trocador a placas é a única solução possível, já que os outros sistemas são bastante ineficientes;

• Por serem compactos, podem ser colocados em "pontos mortos" entre as dornas, sem necessidade de alteração do lay-out da Destilaria;

• Pode ser aberto para inspeção, sem exigir muito dos operadores, como é o caso que ocorre com as serpentinas internas das dornas;

• Pode ser feito um CIP - limpeza química, sem a abertura do mesmo, seu ponto fraco, a exemplo dos demais trocadores de calor.

Livre de impurezas (areia, bagacilhos etc.) e devidamente esterilizado, o caldo está pronto para ser encaminhado para fermentação.

Preparo do mosto

O mosto nada mais é que uma solução de açúcar cuja concentração foi ajustada de forma a facilitar a sua fermentação.

Basicamente é constituído de uma mistura de méis e caldo, com uma concentração de sólidos de aproximadamente

19-22° Brix. Caso haja necessidade, usa-se água para o ajuste do Brix.

Preparo do fermento

O processo de fermentação mais comumente utilizado nas destilarias do Brasil é o de Melle - Boinot, cuja característica principal é a recuperação da levedura através da centrifugação do vinho.

Esta levedura recuperada, antes de retornar ao processo fermentativo, recebe um tratamento severo, que consiste em diluição com água e adição de ácido sulfúrico até, normalmente, pH= 2,5, ou mais baixo (pH = 2) no caso de haver infecção bacteriana.

Esta suspensão de fermento diluído e acidificado, conhecido na prática com o nome pé-de-cuba, permanece em agitação de uma hora a três horas, antes de retornar à dorna de fermentação.

Fermentação propriamente dita

É nesta fase que os açúcares são transformados em álcool. As reações ocorrem em tanques denominados dornas de fermentação, onde se misturam o mosto e o pé-de-cuba na proporção de 2:1, respectivamente.

Os açúcares (sacarose) são transformados em álcool, segundo a reação simplificada de Gay Lussac:

C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6

C6H12O6 -> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 23,5 kcal

Durante a reação, ocorre intensa liberação de gás carbônico, a solução aquece-se e ocorre a formação de alguns produtos secundários como: álcoois superiores, glicerol, aldeídos, etc.

O tempo de fermentação varia de 4 a 10 horas. Ao final deste período praticamente todo o açúcar já foi consumido, com a conseqüente redução da liberação de gases.

Ao terminar a fermentação, o teor médio de álcool nestas dornas é de 7% a 10%, e a mistura recebe o nome de vinho fermentado. Devido à grande quantidade de calor liberado durante o processo de fermentação e à necessidade da temperatura ser mantida baixa (32°C), é necessário realizar o resfriamento do vinho, circulando água em serpentinas internas às dornas, ou em trocadores de calor, por onde o vinho é bombeado continuamente com água em contra-corrente.

Objetivo da água em contra-corrente: Reduzir a temperatura do vinho em média de 65ºC para 28°C à 32ºC.

Consequências de temperaturas elevadas nas dornas:

1. Aumento da proliferação bacteriana;
2. Redução da viabilidade celular;
3. Queda no rendimento fermentativo;
4. Probabilidade maior de floculação;
5. Morte dos microorganismos;

A água corrente para resfriar o vinho e vinhaça, até a inovação da Dedini com o uso de chillers de absorção, era captada e bombeada de rios à 26/27 ºC, ou de torres de resfriamento à 29,5 ºC.

Por uma constante física e, mesmo nos dias e regiões mais quentes do país, uma torre de resfriamento consegue manter a temperatura em 29,5 ºC ou menos em função de temperaturas externas mais baixas, dai aceitarmos as temperaturas médias de 28 a 32ºC como ideal para o processo, tendo em vista que este sempre foi o valor padrão, ou um máximo de 35ºC para o vinho durante a fermentação nas dornas,ambos limitados pela tecnologia emprega, o que abre possibilidades com as novas tecnologias de resfriamento.
Caso seja necessário, é possível obter temperaturas mais baixas nas dornas, enquanto mantém a temperatura da vinhaça em condições de manuseio/transporte seguros.


Embora a temperatura de fermentação nas dornas pode ser reduzida com chillers tradicionais (nunca empregado), acionados por compressores elétricos que movimentam um fluido refrigerante de forma análoga à um bebedouro de água, a Dedini inova ao empregar chillers à absorção, estes com COP mais elevado do mercado:
O coeficiente de performance - COP, também conhecido como coeficiente de eficácia, caracteriza o desempenho de um ciclo de refrigeração, relacionando o efeito desejado - refrigeração, com o que se paga por isso - energia consumida. No caso de um ciclo de refrigeração por absorção, o COP é definido como a relação entre a taxa de refrigeração e a taxa de calor adicionada ao gerador:

 

Atualmente, este processo de fermentação é realizado de forma descontínua ou contínua, em dornas abertas ou fechadas. Nestas últimas, procede-se a lavagem dos gases de saída em uma torre de recheio para recuperação do álcool evaporado, por absorção deste em água, que é retornada ao processo.

Centrifugação do vinho

Após a fermentação, o vinho é enviado às centrífugas para a recuperação do fermento. O concentrado do fermento recuperado, denominado leite de levedura, retorna às cubas para o tratamento. A fase leve da centrifugação, ou vinho "delevedurado", é enviada para as colunas de destilação.

Destilação

O vinho que vem da fermentação possui, em sua composição, 7º a 10°GL (% em volume) de álcool, além de outros componentes de natureza líquida, sólida e gasosa. Dentro dos líquidos, além do álcool, encontra-se a água com teores de 89% a 93%, glicerol, álcoois homólogos superiores, furfural, aldeído acético, ácidos succínico e acético e etc., em quantidades bem menores. Já os sólidos são representados por bagacilhos, leveduras e bactérias, açúcares não-fermentescíveis, sais minerais, matérias albuminóides e outros, e os gasosos, principalmente pelo CO2 e SO2.

Na destilação, o resfriamento obtido com emprego do Ecochill eleva o grau do álcool de 10, nas usinas mais tradicionais, para 15GL, um ganho fantástico ao permitir um balanço energético mantendo a temperatura da fermentação nas dornas 28/32 °C, valor que pode ser obtido também na vinhaça com o emprego de torres de resfriamento tradicional, daí que temos mais ganhos a serem apurados.


Inovação financeira parte I

Uma usina que processa dois milhões de toneladas de cana por safra (12 mil toneladas/dia) faz cerca de 180 milhões de litros de álcool no período - 1% a mais representaria 1,8 milhão litros.

"Por tonelada de cana, o Ecochill pode conseguir 1 litro a mais de etanol, o que daria R$ 1 milhão a mais de lucro por ano. Isso sobre o lucro. Às vezes a indústria tem 4% a 5% de lucro do faturamento. Isso representaria 20% a 30% a mais de lucro no resultado final", calcula José Olivério, da Dedini.

O álcool presente neste vinho é recuperado por destilação, processo este que se utiliza dos diferentes pontos de ebulição das diversas substâncias voláteis presentes, separando-as. A operação é realizada com auxílio de sete colunas distribuídas em quatro troncos:

· Destilação propriamente dita

· Retificação

· Desidratação

· Recuperação do desidratante

Destilação propriamente dita

A destilação é processada em três colunas superpostas: A, A1 e D. Nestas, o etanol é separado do vinho (inicialmente com 7º a 10°GL) e sai com a flegma (vapores com 40º a 50°GL). O tronco de destilação elimina ainda impurezas (ésteres e aldeídos).

O vinho é alimentado no topo da coluna A1, descendo pelas bandejas e sofrendo a epuração, sendo a flegma retirada no fundo desta (bandeja A16) e enviada à coluna B. Os voláteis, principalmente ésteres e aldeídos, são concentrados na coluna D e retirados no seu topo, sendo condensados em dois condensadores R e R1, onde uma fração deste líquido (90% a 95%) retorna ao topo da coluna D e a outra é retirada como álcool de 2ª, com graduação de aproximadamente 92°GL, ou retornado à dorna volante.

Uma coluna tem por finalidade esgotar a maior quantidade possível de álcool do seu produto de fundo, que é denominado vinhaça. A vinhaça, retirada em uma proporção aproximada de 13 litros para cada litro de álcool produzido, e é constituída principalmente de água, sais sólidos em suspensão e solúveis e é utilizada na lavoura como fertilizante, sendo seu calor parcialmente recuperado pelo vinho em um trocador de calor. A sua graduação alcoólica não deve ser superior a 0,03°GL.

O aquecimento da segunda coluna (coluna B) é realizado pela injeção de vapor (escape ou vegetal) no fundo dessa coluna, ou indiretamente através do trocador-evaporador. A finalidade da coluna B é concentrar a flegma a uma graduação de aproximadamente 96ºGL e proceder a sua purificação com a retirada das impurezas que a acompanham, como álcoois homólogos superiores, aldeídos, ésteres, aminas, ácidos e bases. A flegma é alimentada nessa coluna, onde é concentrada e purificada, sendo retirada, sob a forma de álcool hidratado, duas bandejas abaixo do topo da coluna.

Os voláteis retirados no topo da segunda coluna passam por uma seqüência de condensadores onde parte do calor é recuperado pelo vinho, uma fração do condensado é reciclada e outra retirada como álcool de 2ª. Do fundo da coluna B é retirada uma solução aquosa chamada flegmaça, que foi esgotada e que pode ser reciclada no processo ou eliminada. Os álcoois homólogos superiores, denominados óleos fúsel e alto, são retirados de bandejas próximas à entrada da flegma.

O óleo alto retorna à dorna volante e o óleo fúsel é resfriado, lavado, decantado e armazenado para posterior comercialização. O aquecimento da coluna é realizado pela injeção de vapor, como na epuração.

Desidratação

O álcool hidratado, produto final dos processos de epuração (destilação) e retificação, é uma mistura binária álcool-água que atinge um teor da ordem de 96°GL. Isto ocorre devido à formação de uma mistura azeotrópica, fenômeno físico no qual os componentes não são separados pelo processo de destilação.

Este álcool hidratado pode ser comercializado desta forma ou passar por um dos três processos de desidratação descritos a seguir.

Destilação azeotrópica, utilizando Ciclohexano

Este processo utiliza uma coluna de desidratação, sendo o ciclohexano alimentado no topo da coluna e o álcool a ser desidratado alimentado a um terço abaixo do topo da coluna. Neste processo, o ciclohexano tem a característica de formar com o álcool e a água uma mistura ternária (azeótropo) com um ponto de ebulição de 63ºC.

Este menor ponto de ebulição da mistura em relação ao do álcool (78ºC), faz com que a água seja retirada no topo da coluna. Por condensação, esta mistura azeotrópica irá se separar em duas fases, sendo a fase inferior, mais rica em água, enviada para uma outra coluna onde ocorre a recuperação do ciclohexano, que retorna ao processo de desidratação. O álcool anidro obtido, com um teor alcóolico em torno de 99,3% p/p, é retirado na parte inferior da coluna de desidratação, de onde é condensado e encaminhado para armazenamento.

Destilação extrativa, utilizando Mono Etileno Glicol
Similarmente ao processo anterior, utiliza-se uma coluna de desidratação, onde o mono etileno glicol (MEG) é alimentado no topo desta coluna e o álcool a ser desidratado também a um terço abaixo do topo da coluna. Inversamente ao processo do ciclohexano, o MEG absorve e arrasta a água para o fundo da coluna e os vapores de álcool anidro saem pelo topo da coluna, de onde o álcool é condensado e enviado para armazenamento nos tanques. A mistura contendo água, MEG e uma pequena quantidade de álcool, é enviada para uma coluna de recuperação do MEG, o qual retorna ao processo de desidratação. Como o MEG concentra as impurezas retiradas do álcool e se torna mais corrosivo, é necessária a sua purificação pela passagem através de uma coluna de resinas de troca iônica, que retém os sais e reduz a acidez.

Desidratação por adsorção, utilizando Peneira Molecular

O álcool a ser desidratado é inicialmente vaporizado e superaquecido antes de ser enviado para as colunas de desidratação, que contém em seu interior um material constituído basicamente por hidrosilicato de alumínio contendo micro-poros, denominado zeolita, mais popularmente conhecido como peneira molecular. Esta rede de micro-poros absorve a água e deixa passar os vapores de álcool que são posteriormente condensados na forma de álcool anidro. Periodicamente é realizada a regeneração da zeolita pela passagem sob vácuo de vapores alcóolicos que são posteriormente destilados para recuperação do álcool neles contido.

Armazenamento do álcool

Os álcoois produzidos, hidratado e anidro, são quantificados através de medidores de vazão ou tanques calibrados e enviados para armazenagem em tanques de grande volume, situados em parques de tanques, onde aguardam sua comercialização e posterior remoção por caminhões.

Inovação financeira parte II - Os custos ocultos
Quando falamos de margens de lucro de 4 a 5%, quando, não faz muito tempo, o binômio faturamento/endividamento praticamente empatava no setor sucro-energético, levando a uma quase total desnacionalização do Pró-álcool, é importante agarrar-se com unhas e dentes à todas soluções mensuráveis de aumentos nos lucros, notadamente pela combinação de inovação e redução de custos com tecnologias/soluções de rápido retorno.

Partindo desta premissa, vale uma observação no trabalho da Abram - Associação Brasileira de  Manutenção - que planilhou ao longo das décadas as práticas e investimentos em manutenção em relação ao faturamento bruto, e verificou-se em todos os segmentos da economia que estes valores são:

• Mínimo - 2% - Setor Aeroespacial
• Máximo - 12% - Setor de Transportes

Já a manutenção em usinas de etanol e açúcar, é um processo dinânico durante a produção, ou mais dinâmico ainda na entre-safra, quando os trocadores de calor, por exemplo, sofrem manutenção preventiva/corretiva.

Com as tecnologias de resfriamento por chillers de absorção, teremos redução significativa nos custos de manutenção, uma vez que o os trocadores de calor para resfriamento da fermentação e vinhaça ocorria através de circuitos abertos. Já com o emprego de chillers de absorção interligado aos trocadores de calor elimina a necessidade de:

1. perdas/reposição contínua de água.
2. necessidade de tratamento contínuo da água.
3. desincrustação com ou sem desmontagem dos trocadores de calor.

uma vez que os fatores ótimos podem ser monitorados em tempo real e, eventualmente detectado uma perda de eficiência (excessão), é possível uma intervenção programada.

Cortesia mecatronica.eesc.usp

Cortesia mecatronica.eesc.usp

Atualmente, como as dornas são muito grandes, o resfriamento só pode ser conseguido com trocadores de placas externos, por onde circula água proveniente das torres de resfriamento. Trocadores de calor são os equipamentos mais dispendiosos de uma usina e de manutenção também caríssima.
Ao fim de cada safra, é preciso trocar as vedações, remover as incrustações das placas e, às vezes, trocá-las. Além disso, é preciso ter um sistema de tratamento de água e uma torre de resfriamento, o que implica gastos adicionais e o uso de fungicidas que comprometem a qualidade do ar e meio ambiente que são expelidos no ar através das torres de resfriamento de circuito aberto, ou, mesmo quando não é necessário desmontar os trocadores, as limpezas CIP são relativamente caras, se considerarmos que durante a entre-safra o faturamento pode ser substancialmente reduzido.


Com o uso de fornecimento de água gelada por chiller de absorção, temos um circuito fechado sem contato com o ar externo como ocorre com as torres de resfriamento, a fonte do problema:

Incrustação
As regiões rurais, além do "pé vrêmei", se caracterizam por ter o ar mais "vrêmei" e carregado de terra/areia/sílica, embora o fenômeno ocorra também em regiões urbanas, mas em menor escala.
Esta terra/areia/sílica vai parar no fundo (bacia) das torres de resfriamento (peça verde abaixo), seja ela de fibra de vidro, aço, alvenaria, pequenas ou grandes, sendo bombeada até os trocadores de calor. Devido a alta temperatura dos trocadores [tipo K, shell and tube, serpentina, tube and tube e etc] a sílica converte-se em silicato - um isolante térmico que diminui as trócas térmicas entre o vinho/vinhaça e a água de resfriamento utilizada para resfria-los, necessitando de submeter os trocadores à desincrustação por tratamento químico, abrasivo e/ou uma combinação dos dois em casos mais graves.


Além dos ganhos de produtividade/qualidade que os chillers promovem, estes ganhos podem e devem ser extendidos, agora, para as as torres de resfriamento de circuito aberto.

cortesia Dedini Industria de Base

 
cortesia Dedini Industria de Base

O case Dedini emprega trocadores de placa de alta eficiência em conjunto com o chiller de absorção que utiliza o calor da vinhaça como fonte de energia, que, do contrário seria perdido em torres de resfriamento, além disso, o uso da tecnologia Split Feed reduz de 2,2 para 1,6 kg/vapor por litro de etanol produzido.
O resultado final é etanol com 15GL ao invés de 10, um resultado fantástico. Tudo isso funcionando com torre de resfriamento de circuito aberto com os problemas de captação de "contaminantes" para a água e dispersão de fungicidas, já mencionados e facilmente resolvido com os Drycoolers, um novo ponto de inflexão.


Ganhos incrementais x de ruptura

Em 500 anos, o Brasil e o mundo todo desenvolveram a tecnologia em um terço da energia da cana — o caldo, que foi usado para fazer açúcar e, no Brasil, mais modernamente, para fazer álcool. E só. Hoje, conforme disse o Rossell, o caminho da tecnologia tradicional tem desenvolvimentos, é evidente, mas está próximo do  limite, pelo menos em termos de conversão. Os setores da usina — recepção, preparo, extração — recuperam de 97% a 98% da sacarose da cana. O que se tem a ganhar são 2% ou 3%, e o investimento terá de ser enorme**. Então, não é uma linha de grande potencial. Depois, em outras áreas, como tratamento do caldo, evaporação, as perdas de açúcar são menores que 1%. Se formos fazer processos melhores, para produzir mais álcool, não será aí que encontraremos um manancial tecnológico. Na destilação também se perde menos de 0,5%, se ela operar direito.


Onde se perde mais hoje é na fermentação — desafio alguém a dar o número certo, mas vamos admitir que o nível de rendimento esteja entre 90% e 91%. Portanto, há aí mais espaço para desenvolver a tecnologia convencional — ou seja, para fazer melhorias incrementais. Se não tivéssemos outros efeitos de perda — formação de subprodutos competidores e coisas assim —, chegaríamos no máximo 94%, 95% de rendimento, porque a levedura, que faz a fermentação, consome de 5% a 6% no seu metabolismo. O processo só vai evoluir se for encontrado um novo tipo de microorganismo, mas na usina, que é um sistema aberto, é muito complicado usar outro. Já se tentou a fermentação bacteriana no passado — a bactéria demanda menos energia para seu metabolismo, só 2% a 3% —, mas é terrível: a levedura domina o ambiente em questão de segundos e não se consegue manter a linhagem fermentativa. Seria necessário um meio asséptico, totalmente esterilizado, porém o
sistema produtivo de uma usina tem toda a sorte de contaminantes.
Vamos evoluir aos poucos nessas melhorias incrementais, mas estamos perto do limite. Combinando esse ponto com o fato de que utilizamos só um terço da energia da cana, entendemos que a evolução da tecnologia se dará no máximo aproveitamento da planta. Que dizer, não podemos ficar olhando só para o um terço; temos de olhar os três terços. O bagaço, que é outro um terço, hoje é visto praticamente apenas como um fornecedor de energia para consumo próprio — só recentemente se pensou na bioeletricidade.
Os processos internos da usina são altamente demandantes de energia. Hoje se gasta a maior parte do um terço de energia presente no bagaço da cana para produzir o álcool e o açúcar. Para termos a máxima energia excedente, precisamos consumir o mínimo no próprio processo e aproveitar ao máximo a energia contida na cana — quer dizer, aproveitar ao máximo a energia do bagaço e da palha, que hoje é queimada, e aproveitar outras formas de energia que a cana tem também, como a vinhaça. Esse é o caminho em que está havendo maior evolução.
Dando a linguagem do setor: uma usina que está sendo instalada hoje no Brasil consome de 450 a 500 quilos de vapor por tonelada de cana. Isso realmente é um desperdício total, porque — é claro que vou aproveitar a chance e fazer um comercial — a Dedini oferece uma de 250 quilos por tonelada de cana. E pode-se reduzir ainda mais. Então, teremos de estar preparados para oferecer a tecnologia e maximizar o aproveitamento da cana-de-açúcar quando o mercado de energia e o mercado de produtos amadurecerem.
Um ponto fundamental é a chegada da palha na usina. Se fizermos uma média do desperdício energético que o País teve ou queimando a cana antes da colheita ou deixando a palha no campo na safra do ano passado, que foi de 428 milhões de toneladas, teremos o equivalente a 450 mil barris de petróleo por dia, todos os dias do ano. Se pensarmos que a safra tem 180 dias, desperdiçamos nesse período o equivalente a 900 mil barris de petróleo. O investimento para ter esse conteúdo energético em petróleo é maior do que tudo aquilo que já foi feito no Proálcool. O investimento em energia de biomassa é muito menor do que o feito no Brasil em prospecção, produção e refino do petróleo — é "N" vezes menor.
Além dessa visão de otimização energética, cumpre pensar nas tecnologias de ruptura — quer dizer, nos breakthroughs. Uma delas implica aproveitar mais ainda a energia contida na cana por meio da gaseificação da biomassa: coloca-se o gás de síntese produzido, de conteúdo energético pobre, numa turbina a gás e se produz eletricidade; os gases de exaustão da turbina ainda alimentam uma caldeira de recuperação de vapor e, num ciclo, o vapor se complementa num adicional de produção de energia. Isso deve acontecer nos próximos anos e é o que chamo de tecnologia de ruptura para produzir bioeletricidade. Outro exemplo são as tecnologias BTL — a produção de bioetanol a partir do bagaço e da palha —, que maximizarão o aproveitamento da cana.
Tendo em vista esse direcionamento geral, deve-se procurar estabelecer relacionamentos para manter-se atualizado sobre esses desenvolvimentos. Os programas de desenvolvimento da empresa devem calcar-se em diferentes níveis de atuação. Por exemplo: nessas tecnologias de ruptura é essencial o contato com universidades, com centros de tecnologia, com centros de pesquisa, porque ainda não há solução prática; é preciso pesquisar fundamentos, e para isso o melhor lugar são as universidades e centros de tecnologia. Avançando um pouco mais, já se pode trabalhar em modelos e a universidade também pode participar disso, desenvolvendo processos e simulações; depois é preciso comprovar por meio de pilotos e por último vem a oferta da tecnologia ao mercado. Para a tecnologia ser ofertada, ela precisa ter conteúdo físico: é preciso transformá-la numa engenharia básica, dividir em partes, integrar essas partes e fazer com que ela vire um sistema — quer dizer, entrar com a matéria-prima e sair com o produto final de acordo com o processo e uma rotina pré-determinada. Isso é uma tarefa típica de uma indústria como a Dedini.


Nós atuamos na fase inicial — começamos o DHR sem ter nenhum conhecimento mais avançado disponível — e também fazemos projetos conjuntos. Podemos fazer parcerias com universidades ou com outras empresas especializadas na tecnologia que complementa a necessária para o pleno desenvolvimento do produto. Na parte do desenvolvimento do equipamento, como eu digo, "xá comigo", é com a Dedini mesmo. José Luiz Olivério, diretor da Dedini

** Nota do Editor: O novo corretor.

Nos classificados pincelemos uma usina à venda e fizemos um comparativo de eficiência com usinas novas e "estado da arte":

Concluímos que é premissa básica para ativos à venda, a elaboração de plano/projeto de retrofit/up-grade a ser apresentado para os futuros donos com as seguintes vantagens:

1. O empreendedor/cotista/investidor encherga o potencial de retorno do ativo no curto prazo frente à um investimento greenfield de longo prazo.
2. O proprietário percebe claramente os ganhos futuros que podem leva-lo à valorizar seu ativo na venda, ou, desistir dela.
3. O corretor tem maiores comissões ao incentivar estes estudos/projetos como condição básica antes de assumir a corretagem do ativo "no escuro".

A produção e consumo globais de energia rondam os 116,8 bilhões de Giga Joules, dos quais 115,7 bilhões referentes a fontes fósseis e, dentre estas, a gasolina, com 48,1 bilhões, o gasóleo com 53,8 bilhões, o gás de petróleo liquefeito (GPL) ou gás de cozinha com 11,9 bilhões, o querosene, que comporta o petróleo de iluminação e o combustível de aviação, com 3,9 bilhões e os combustíveis renováveis, incluindo os biocombustíveis, tais como bioetanol e o biodiesel, com apenas 1,1 bilhão de Giga Joules.

O os biocombustíveis representam somente 0,9% do total da energia produzida e consumida anualmente no mundo, sendo 0,8% provenientes do bioetanol e 0,1% proveniente do biodiesel, logo, todo ganho incremental ou ruptura (que se pague) dever ser considerado.

A Super Estrada Bioenergética 

Em 1956, quando o primeiro cabo telefônico comercial foi colocado sob o Atlântico, só havia capacidade para 89 conversas simultâneas entre toda a Europa e a América. Já o primeiro cabo transatlântico de fibra óptica, instalado em 1988, tinha capacidade para 40 000 ligações simultâneas.

Em 1987, os cabos transatlânticos eram capazes de transmitir mais de 1,3 milhão de chamadas ao mesmo tempo, e os satélites, quase 750 000. Detalhe: apenas 35% dessa capacidade era usada. Tal abundância fatalmente acabou reduzindo a pó o preço das chamadas internacionais. Nas primeiras comunicações telefônicas entre Londres e Nova York, três minutos custavam 250 dólares, a preços de 1997, quando cada minuto saia por menos de 1 dólar para o consumidor. Para a empresa que completa a ligação, o minuto de ligação internacional custa na média 25 centavos de dólar. Quase tudo isso é era custo operacional. Levando em conta só a instalação tecnológica, o mesmo minuto de conversa transatlântica acaba custando menos de um centésimo de centavo de dólar, se transmitido por fibra óptica, ou - creia - três milésimos de centavo - US$0.003,00 - via satélite em....1997.

Por essa razão, um dos maiores anunciantes são as empresas de telefonia e as infindáveis "estratégias maracutaiaticas" do governo para aumentar a competição entre estas empresas para reduzir custos ao consumidor final e integrar - definitivamente via TIC um país de dimensões continentais e conseguir o que  mudança da capital federal ainda não conseguiu.

O resultado, porenquanto, são "promoções" onde se tem mais de R$2000,00 em bônus mas não se consegue falar com ninguém.

Todas as empresas de telefonia - no mundo - são na verdade um só.

Toda infra-estrutura de telecomunicações globais são compartilhada para, por exemplo, se conseguir falar com qualquer lugar do mundo à partir de qualquer lugar ou operadora. Esta condição óbvia não é assumido publicamente, o que implica em não assumir os respectivos custos reais para o consumidor final, mas a cultura da economia do "gratis" já está em vigor em alguns poucos segmentos.

Na verdade, a economia do grátis se baseia na viabilidade de planos de negócio que ofertam produtos e serviços em grande escala com custos por unidade menores que um inteiro - o que de certa maneira se aproxima do fim da competição em alguns setores pela necessidade de verticalização so segmento para alcançar tal escala, a exemplo da telefonia -  logo, todo ganho ganho incremental deve ser peseguido por unidades de negócios "isolados".

Por exemplo: tornar o etanol um produto escalar requer que proprietários de usinas à venda, contratem a elaboração de projetos de up-grade/retrofit para os futuros compradores:

As torres de resfriamento tradicionais, amplamente usadas estão com seus dias contados, pela perda excessiva de água (pode chegar a 3% da vazão), por necessitarem de tratamento químico contínuo da água recirculada e da purga e, em especial, pela necessidade de limpeza freqüente dos trocadores de calor no processo para remover incrustações decorrentes do alto teor de sais dissolvidos na água.

torre de rsfriamentode grande capacidade com circuito aberto

Em 2009 a 414 usinas distribuídas pelo país - das quais 151 são produtoras de etanol, 15 de açúcar e 248 mistas -, cortaram um total de cana de 490 milhões de toneladas, em 2008, de acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Isso significa que houve o consumo aproximado de 490 milhões de m3 de água pelas usinas e, mesmo que a maioria tenha circuitos de água fechados, o excedente e água residual é aplicado na fertirrigação, sendo misturado à vinhaça - costume restringido pelo alto custo da distribuição da vinhaça como efluente e por atendimento à Lei da Política Nacional de Recursos Hídricos sobre a cobrança de uso das águas, medidas que vem estimulando usinas a buscar técnicas como de reuso e mecanização.

Também contribui para essa redução de captação o fechamento dos circuitos de águas de resfriamento. Cerca de 54% de água necessária para a produção de açúcar e álcool é utilizada nestas operações de resfriamento, considerando uma usina que produza meio a meio em açúcar e álcool. A adoção de circuito fechado, com torres de resfriamento ou sistemas de resfriamento evaporativo por aspersão, permite que se capte apenas 2% a 3% da quantidade total de água de resfriamento – água captada, só para fazer reposição do circuito.

Ou seja, torres de resfriamento de circuito fechado vão reduzir o consumo de água de 264,6 para 6.6 milhões de m³ no curto prazo por iniciativa própria ou regulamentação.

Uma alternativa que vem despertando grande interesse é o drycooler. Nele o resfriamento da água ocorre em uma serpentina aletada que troca calor com o ar ambiente impulsionado por ventiladores, de forma semelhante ao radiador de um automóvel. Uma vez completada a carga de água, o consumo fica restrito a eventuais vazamentos no processo e não há necessidade de tratamento químico contínuo nem de purga. A energia consumida pelos ventiladores é minimizada por meio da modulação de sua rotação para atender a demanda.

Drycooler cortesia Mecalor

Diagrama Drycooler cortesia Mecalor

O grande desafio é conseguir que a água industrial deixe o drycooler a menos que 35ºC, mesmo nos dias em que o ar ambiente excede esta temperatura. Isto pode ser obtido por um processo de saturação adiabática, baseado no princípio de que a evaporação da água reduz a temperatura da corrente de ar. A solução desenvolvida atualmente pelo mercado utiliza painéis de resfriamento evaporativo com cobertura algicida. Uma vazão controlada de água potável é distribuida na borda superior do painel saturando folhas corrugadas de celulose impregnadas com compostos insolúveis, que formam canais para o fluxo de ar que entra na horizontal. Uma altíssima eficiência de umidificação de 80%, muito superior aos 40 ou 50% alcançados pelos sistemas mais usuais dotados de aspersores de água, assegura que o ar atinge os trocadores de calor até 10ºC mais frio. Este pré-resfriamento é responsável pelo excepcional desempenho do drycooler e só é possível graças à boa distribuição e à baixa velocidade do ar na entrada do drycooler. Além disto, o plenum formado pelos painéis evaporativos e os trocadores de calor evita que gotículas de água e a poeira atinjam a face do trocador de calor. Desta forma os riscos de incrustação, corrosão e acúmulo de pó, que reduzem significativamente o rendimento e a vida útil do drycooler, ficam afastados.

Atualmente, os DryCooler Modulares incorporam a mais avançada tecnologia em um equipamento simples e ecologicamente correto. Montado em uma estrutura de aço inoxidável, desmontável e fácil de transportar, utiliza exclusivos trocadores de calor microchannel (ver artigo ao final desta edição) montados em "V" invertido com dois ventiladores axiais alemães de 800 mm de diâmetro, silenciosos e com controle de rotação. Diversos módulos de 100 kW podem ser justapostos atingindo a capacidade de até 1.200 kW, que podem ser combinados para atender resfriamento de grandes capacidadades.


Outro atrativo desta concepção é o baixíssimo consumo de água obtido por meio de um sistema de reuso da água não evaporada e, neste caso, a água é aspergida apenas em dias quentes sobre a serpentina - em circuito fechado - para o resfriamento dá água que flui entre os trocadores de calor ou chiller.

Em resumo: Soluções em Trócas Térmicas em circuitos fechados, combinados com o uso de chillers de absorção conduzem a cadeia de produção para PARADA ZERO das usinas por motivo de incrustação em trocadores de calor e, operando continuamente, demandam usinas flex operando com diversidade de insumos para contornar a entre-safra e os períodos de instabilidade no abastecimento e preços, motivos pelo qual o Pro-álcool foi criado.

Por tudo isso, o etanol brasileiro de primeira, já pode ser considerado de terceira geração e, sendo referência mundial em biocombustíveis, podemos maximizar os lucros através de créditos via MDL por Eficiência Energética, tendo por base a busca do Equilibrio do Mix Energético Global.

Não temos a metodologia aprovada na ONU?

Nós criamos. Do nosso jeito.

José S Sobrinho

Editor Colaborador

Marcelo A Coelho

Editor

Fontes:


copersucar.com.br/institucional/por/academia/alcool.asp

editoravalete.com.br/site_alcoolbras/edicoes/ed_117/mc_2.html

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