Produção Integrada de Álcool Combustível em Sistema Cooperativo

Transcrição

1 CAPÍTULO II Produção Integrada de Álcool Combustível em Sistema Cooperativo Juarez de Sousa e Silva Roberta Martins Nogueira Introdução Em 1975, o governo brasileiro estabeleceu o PRÓ-ALCOOL, um programa bem sucedido que levou o Brasil a se tornar um líder mundial na produção de etanol para substituição de parte da gasolina consumida em veículos de pequeno porte, isso tornou o etanol um combustível reconhecido mundialmente, por seus benefícios ambientais no sentido de minimizar mudanças no clima da Terra. Devido à instabilidade no fornecimento e ao alto preço do petróleo, ficou economicamente viável produzir o etanol, e o Brasil aprendeu, de modo firme, as lições de como produzi-lo, competitivamente, em qualquer situação com o petróleo acima de US$50.00 por barril. Como o petróleo alcançou preço muito acima desse valor, o etanol produzido em outros países e por outros tipos de matéria-prima - como o milho no EUA - também ficou muito competitivo com a gasolina. Como não há probabilidade de que seja reduzido o preço do petróleo num futuro previsível, o etanol como combustível para transporte parece,

2 50 Capítulo II agora, ser o principal combustível limpo; é esperado que o mercado continue se expandindo por mais alguns anos, até atingir a área máxima para sua produção sem alterar a área necessária ao cultivo dos alimentos básicos e demais produtos para fins industriais. No Brasil, o etanol é produzido, tradicionalmente, por grandes usinas, com metade sendo produzida por menos de 10 grupos empresariais. Hoje, as grandes usinas têm três mercados principais para o produto: etanol para os mercados domésticos, fortes e crescentes, a fim de atender às altas demandadas dos carros bicombustíveis; álcool anidro (antidetonante), para o crescente mercado de exportação; com o forte mercado de açúcar a preços altos, o produtor de etanol pode mudar o padrão de produção para açúcar ou álcool, dependendo da oportunidade de mercado. Dessa forma, os grandes produtores podem, para desencorajar o consumo interno, aumentar o preço do etanol de modo a permitir que usem grande parte da produção para o premiado mercado de exportação de açúcar ou álcool. Com a exceção dos consumidores do Estado de São Paulo, que pagam um preço justo, os consumidores brasileiros são obrigados, em razão dos impostos exagerados, das grandes distâncias entre a região produtora e o consumidor final, a usar gasolina ou modificar o sistema para queimar gás natural para abastecer seus veículos. Com essas dificuldades, abrem-se oportunidades para incorporar os pequenos e os médios produtores rurais, em sistemas cooperativos, nesse mercado, permitindo-lhes produzir etanol de baixo grau (acima de 80%) em Microdestilaria (MD), associada a uma central retificadora para atender comunidades regionais e deixar que as grandes usinas atendam os grandes consumidores internos e os mercados de exportação. MDs de etanol com capacidade para 500 a 5000 L por dia são técnica e economicamente viáveis para a economia local quando integrados a outras atividades da fazenda. Microdestilarias para instalação em fazendas são de tecnologia bastante conhecida e em uso há vários séculos. Recentemente, técnicos da Universidade Federal de Viçosa (UFV) desenvolveram um equipamento de pré-destilação simples e que têm melhorado uma versão de uma MD para trabalhar de forma

3 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 51 contínua, que pode combinar duas possibilidades: uma na fazenda, onde é conduzida a fase de pré-destilação, produzindo álcool de baixo grau (acima de 80%); a outra fase (purificação e homogeneização do álcool combustível) seria executada em uma central (colunas especiais) de propriedade da cooperativa, que teria, também, a função de comercializar a produção total, segundo as normas vigentes no Brasil. O sistema cooperativo evitará o transporte da cana-de-açúcar integral, de baixo valor agregado, das fazendas para as grandes usinas, permitindo que os pequenos produtores transportem somente o álcool de baixo grau (80% ou mais), de alto valor agregado, para a planta central da cooperativa (Figura 2.1). Figura Esquema básico do funcionamento da produção de álcool em sistema cooperativo.

4 52 Capítulo II Os equipamentos para a fase de produção na fazenda são simples, de fácil manejo e fabricados em função da produção possível de cada cooperado e, facilmente, montados em poucos dias após a decisão de adquirir o sistema. Tendo em vista o exposto, o objetivo deste capítulo é o de demonstrar a viabilidade técnica e econômica de um sistema cooperativo para a integração de MDs para produção de álcool em fazendas. Além da comercialização oficial do álcool produzido, a central cooperativa teria também a função de prover a frota de veículos e máquinas dos cooperados com combustível e como fonte de calor (fogões domésticos ou aquecedores de água), desinfetante e outros usos agroindustriais. Considerações Gerais Em particular, várias unidades para produção de etanol, em pequena escala, integradas a uma cooperativa de comercialização, estão sendo idealizadas, de maneira que os produtores rurais, em qualquer município ou microrregião, usariam, em uma primeira fase, os resíduos da produção de aguardente (cabeça e cauda) e o tempo disponível de seus equipamentos para produção de uma solução alcoólica com graduação acima de 80%, que seria transportada para a CENTRAL, onde o produto seria submetido à retificação complementar e transformado em álcool hidratado ou álcool combustível 92%, a fim de suprir, a preços compatíveis, a frota de instituições públicas regionais (prefeituras, policiamento, hospitais, etc.) e também a demanda dos associados. O excesso seria comercializado com os distribuidores oficiais, até que um número expressivo de cooperados se integrasse ao sistema, para uma produção em grande escala. Com o sistema de comercialização atual, fica difícil para o pequeno produtor de cachaça participar do seletivo mercado de aguardente especial para exportação, que, além do pequeno potencial para expansão, tem dificuldades de atender às exigências de processos e qualidades especiais do produto. Contudo, com a retomada da produção de carros movidos a álcool ou do tipo Flexfuel, os pequenos e médios

5 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 53 produtores teriam uma fonte adicional de renda se eles se associassem a uma cooperativa comercial para produzir e comercializar, oficialmente, o biocombustível. Um aspecto interessante do plano para auto-suficiência regional é criar um programa que permita que os produtores de aguardente, não associados, possam vender para a cooperativa (planta central), além do etanol de baixo grau, produzido durante a ociosidade na produção de cachaça, o subproduto, cabeça e cauda obtidas durante a preparação de aguardente de qualidade. Com o intuito de avaliar a probabilidade de sucesso e identificar as dificuldades potenciais do projeto cooperativo, será analisada, a partir desse ponto, a viabilidade com base em três pontos: energia, massa e análises econômicas. Para análise de viabilidade, a produção de um litro de álcool combustível foi desmembrada em cinco estágios: Produção e colheita da cana-de-açucar, Extração do caldo, Fermentação, Pré-destilação pelo produtor rural, Destilação e retificação na cooperativa e Comercialização do álcool. a) Produção e colheita da cana As operações de plantio e colheita podem ser feitas manual ou mecanicamente. No entanto, o tipo de topografia ou tipo de trabalho realizado em pequenas e médias propriedades agrícolas obriga que o sistema de trabalho seja feito, na sua maior parte, manualmente. Em grandes plantações de cana, é necessário, nas colheitas manuais, que as folhas sejam queimadas para permitir acesso fácil aos colmos ricos em açúcar.

6 54 Capítulo II No caso das cooperativas (pequenas e médias fazendas), a intensidade de tal trabalho não requer que a lavoura seja queimada. Aqui, parte do colmo e as folhas serão usadas como fonte de alimentação animal, mostrando (Figura 2.2) vantagens adicionais do projeto, ou seja, a produção de carne e de leite e, em conseqüência, de outros produtos alimentícios. Figura Utilização do bagaço como parte do volumoso, para piso de confinamento e para produção de composto orgânico. b) Extração do caldo da cana Para obtenção de alto rendimento e evitar deterioração, o caldo da cana deve ser extraído, preferencialmente, dentro de um período de 24 horas depois da colheita. A extração pode ser realizada por dois processos: Quebrando e esmagando - a estrutura dura da cana é quebrada durante o primeiro passo com o uso de quebradores, facas ou desfibradores. A seguir, a cana quebrada ou triturada deve passar entre uma série de moendas, para extração do caldo. Porém, apesar da baixa eficiência, na produção em pequena escala só é usado um engenho simples para extração do caldo (Figura 2.3). O açúcar que permanece retido no bagaço que sai do engenho facilita o seu uso como alimento para o gado e o bagaço pode, ainda, ser usado com fonte de calor na destilação, como piso de confinamento (Figura 2.2) e devolvido ao solo como matéria orgânica, depois de convenientemente decomposto juntamente com os dejetos dos bovinos.

7 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 55 Figura Vista geral de um pequeno engenho para extração de caldo com um terno de moendas. c) Fermentação O processo de fermentação é iniciado pelo ajustamento da concentração de açúcar do caldo para o valor de 16 o Brix (teor de açúcar), ideal para fermentação eficiente. Depois do ajuste da concentração, o caldo será misturado com o pé de cuba que contem leveduras especiais, que converte o açúcar em gás carbônico e álcool (veja fermentação alcoólica). Ao término do processo de fermentação, o produto é um vinho com aproximadamente 12% de álcool, que deverá ser destilado imediatamente. d) Pré-destilação pelo produtor rural Como visto no Capítulo I, uma coluna de destilação simples é composta por uma série de bandejas sobrepostas (Figura 1.12) ou por um tubo em aço inoxidável recheado com material inerte, como bolinhas de gude ou similar (Figura 1.10). Na coluna, o líquido subirá continuamente em seu interior, até entrar no topo em forma de vapor (mais rico em álcool). Tanto a coluna de bandeja como a coluna com

8 56 Capítulo II recheio devem ser ligadas ao condensador, onde o vapor de álcool é liquefeito. Por causa da baixa temperatura na parte inferior da coluna de recheio (abaixo de 80 o C), a água condensará e o álcool continuará subindo. O processo continua até o topo da coluna, onde a solução atinge a percentagem mais alta. A percentagem final em etanol dependerá do equipamento, do número de colunas ou do tempo de residência que a solução passa na coluna. Em um sistema simples, a concentração é normalmente superior a 70% com o aparelho pré-destilador (Figura 2.4) ou acima de 92% em um sistema mais sofisticado ou com várias colunas em série (Figura 2.5). Figura Vista geral de um pré-destilador modelo UFV.

9 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 57 Figura Vista geral de um destilador contínuo para fazenda 50L por hora. e) Destilação e retificação na cooperativa (Planta Central) Na Central, além de laboratórios apropriados, sistemas de armazenagem e transporte para a matéria-prima e para o produto final, serão usados controles e um método de destilação mais sofisticado que os utilizados pelos produtores e com uma capacidade de retificação superior ao total produzido pelos cooperados. A função da destilaria central é, além de aumentar o teor alcoólico do pré-destilado, homogeneizar toda a produção, de acordo com o padrão exigido pela comercialização oficial brasileira. Este passo final é executado na Planta

10 58 Capítulo II Central porque requer equipamento mais preciso e controle mais sofisticado. f) Comercialização do álcool Uma vez produzido, o etanol pode ser comercializado para uso em processos agroindustriais, laboratório específico, limpeza e desinfecção, fonte de calor, abastecer a frota da cooperativa e cooperados e, se possível, fornecer combustível para a frota da administração municipal e de outras instituições públicas, a preços competitivos. Devido ao fato de o mercado da cachaça ser muito competitivo, a sua comercialização deve ser baseada em um produto de alta qualidade; além disso, pelo fato de não possuírem condições, tempo ou desejo de produzir cachaça de alta qualidade e de alto valor agregado, a maioria dos produtores, de forma clandestina, só produz para o consumo local e mercado negro, para consumo da propriedade ou para um mercado pouco exigente em qualidade e higiene. Para iniciar um programa de produção de álcool na fazenda, não é difícil encontrar número suficiente de produtores para produzir o álcool de baixo grau em qualquer município brasileiro. Hoje, a média dos municípios brasileiros consome menos de litros de etanol por dia. É importante observar, entretanto, que em torno de 75% dos carros, modelos 2007, vendidos e em uso no Brasil usam tecnologia Flexfuel (gasolina ou etanol). Assim, além da grande necessidade de álcool para atender à demanda exterior, as novas aquisições de veículos por brasileiros serão, provavelmente, com motores Flex, aumentando ainda mais a demanda por etanol. Também, com o etanol produzido na fazenda por um preço abaixo de R$1,00, o uso de álcool como fonte de calor será bastante competitivo e o consumo de GLP ou de lenha, para queima em fogões será reduzido. Embora seja possível a qualquer município brasileiro produzir cana-de-açúcar e aumentar a eficiência do projeto, a meta global é formar uma sociedade que permita que produtores que não desejam produzir o pré-destilado possam participar do projeto com a produção de melado

11 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 59 ou rapadura, o que permitirá a produção de álcool durante o ano inteiro. Assim, existem dois cenários para formar a cooperativa: 1. Compra de cachaça de baixa qualidade: ao fabricar cachaça, a prática comum é descartar a cabeça e a cauda (primeiros e últimos destilados, ou seja, 10 a 15% da destilação inicial e 10 a 15% de destilação final devido a suas impurezas e gosto desagradável). A mistura da cabeça e da cauda constitui-se em uma solução de, aproximadamente, 35% em álcool, que estaria pronto para uma nova destilação e ser enviado para a Central cooperativa. A cooperativa compraria o que seria desperdiçado na produção de cachaça, fazendo com que o produtor obtenha rendimento extra com o subproduto da destilaria de cachaça. 2. Incorporação de produtores de álcool de baixo grau, melado e rapadura: muitos produtores usam a cana-de-açúcar para alimentar o rebanho leiteiro ou em confinamento e tem grande potencial para produzir caldo fermentado ou melado, que podem ser processados em parceria com o vizinho, produtor de cachaça. Também, a cooperativa poderia fornecer ao pequeno pecuarista moendas, tachas para melado ou sistema de destilação, com financiamento compatível, de modo a possibilitar-lhe produzir álcool de baixo grau para a Planta Central. Dependendo do equipamento utilizado, da produtividade do canavial e da tecnologia de produção, o balanço de energia para produção de etanol é positivo. Em média, cada hectare pode produzir 100 toneladas de cana-de-açúcar, que pode produzir, pelo menos, L de etanol. As contribuições para o sistema podem ser divididas em: Contribuições do produtor: energia para plantar, colher, transportar, funcionar o engenho, para aplicação de fertilizante e herbicida, para produzir cana-semente e funcionamento da infra-estrutura. Há pouca energia externa gasta até esse ponto, pois o bagaço, resíduo da extração do caldo, pode, devidamente

12 60 Capítulo II administrado, contribuir com a maior parte da energia utilizada no processo de produção do álcool. Contribuições da Cooperativa: energia requerida para fornecer vapor para operação da Planta Central e que será fornecida por lenha de eucalipto. Uma das metas a serem alcançadas pela cooperativa é a autosuficiência de energia para os cooperados e abastecer a frota de veículos regionais e outros usos como aquecimento doméstico e agroindustrial. No Brasil, um município médio consome menos L de álcool por dia. Como dito anteriormente, a maioria dos carros vendidos é do tipo Flex, portanto, num futuro próximo haverá grande número de carros movidos inteiramente a álcool ou qualquer mistura de álcool e gasolina. Assim, o projeto pode ser redimensionado e tem potencial para maior impacto produtivo. É esperado que, qualquer instituição pública regional, como hospitais, corpo de bombeiros, policiamento etc., pode abastecer seus veículos com etanol, como sendo um cooperado especial. A fim de determinar a viabilidade desta meta, o sistema foi avaliado em três condições: Balanço de energia relação entre a energia do combustível fóssil utilizada para produzir um litro de etanol e a quantidade de energia produzida por cada litro de etanol. Análise de demanda para calcular o uso da terra. Análise econômica relação entre o custo de comprar um litro de álcool ao preço de bomba e o custo de produzir um litro de etanol, segundo o projeto. A análise econômica demonstra que, além do ambiente, as partes, produtores e sociedade, serão beneficiados, com a renda e redução do preço ao consumidor. Como o custo de produção é de, aproximadamente, R$0,65 por litro, a cooperativa poderá vender o álcool a R$0,80 por litro; que dará um lucro de R$0,15 por litro.

13 Produção de álcool na fazenda e em sistema cooperativo 61 Levando em conta que a Planta Central produzirá L por ano, a venda total seria de, aproximadamente, R$ ,00 por município médio brasileiro. Para análise de massa, e levando em conta que a produtividade média é de aproximadamente 100 t/ha, foram calculados os litros de etanol por tonelada de cana, como sendo 70 L (produtividade conservadora). A área total necessária para produzir apenas L de álcool por ano será de, aproximadamente, 150 ha por município ou cinco bilhões de litros por ano para o Brasil inteiro. Devido ao fato de não ter sido analisada a produção de alimentos (carne e leite), as economias serão um pouco diferentes. No caso de a produção de álcool somente não ser atrativa financeiramente, o investimento na produção de álcool e alimento deve ajudar na tomada de decisão. Além de produzir o seu próprio combustível, há outros benefícios para os produtores associados a uma cooperativa, como: melhor uso da terra se comparado ao processo atual, por grandes usinas, e uma produção diversificada (álcool, carne, leite e grãos) com geração de empregos. g) Produção de cana A cana é um dos principais produtos agrícolas brasileiros e uma das principais fontes de exportação de produtos primários. Minas Gerais é um dos Estados com maior produção de cana, juntamente com São Paulo e dois outros Estados do Nordeste. Em Minas e São Paulo, as épocas de plantio e colheita diferem da produção do Nordeste. Os plantios em Minas e São Paulo vão de outubro a março, e a colheita, de maio a outubro. A produção média da região é de aproximadamente 90 t/ha e, em condições de irrigação, pode chegar a 170 t/ha. Geralmente, em regiões montanhosas a irrigação não é utilizada e a produção fica limitada; devido ao fato de a mecanização ser difícil, o plantio e a colheita são, em grande parte, feitos manualmente, sobretudo em pequenas propriedades produtoras de aguardente.

14 62 Capítulo II Em grandes plantios, pertencentes às grandes usinas, o canavial é geralmente queimado para facilitar a colheita manual, gerando problemas de saúde para os operários. Em razão dos grandes problemas ambientais, o governo estabeleceu lei no sentido de banir, definitivamente, a prática de queima dos canaviais brasileiros. Entretanto, nas grandes plantações, onde a mecanização não é economicamente inviável, a queima será permitida até que processos econômicos sejam desenvolvidos.