APROVEITAMENTO DA PALHA DA CANA-DE-AÇÚCAR PÓS- COLHEITA MECANIZADA

Transcrição

1 65 ISSN: APROVEITAMENTO DA PALHA DA CANA-DE-AÇÚCAR PÓS- COLHEITA MECANIZADA SILVA 1, A.P., MEERT 2, D., FINAMORE 3, W.L. de M.. 1 RESUMO: A palha da cana, na atualidade, não é aproveitada para fins industriais ou energéticos, sendo que o seu destino é a queima no próprio campo. Estudos já realizados indicam que aproximadamente 50% da palha gerada poderão ser retiradas do campo, com ganhos para a área agrícola e meio ambiente. O aproveitamento da palha, como fonte de energia, resultará em significativos ganhos energéticos para o setor e aumentar o período de geração de energia elétrica na unidade, adicionar a palha ao bagaço (caldeira de maior pressão), retirar o excesso de palha no canavial e trazendo benefícios agronômicos. Palavra-chave: Energia renovável, sustentabilidade, microgeração de energia. Utilization of straw cane sugar postharvest mechanical RESUME: The cane straw, at present, is not used for industrial or energy purposes, and their fate is burning in own field. Previous studies indicate that approximately 50% of the generated straw may be removed from the field, with gains for the agricultural and environmental area. The use of straw as a source of energy will result in significant efficiency gains for the sector and increase the amount of electric power generation in the drive add a straw to bagasse (higher pressure boiler), remove excess straw in the cane fields and bringing agronomic benefits. Keyword: renewable energy, sustainability, energy microgeneration. INTRODUÇÃO As recentes transformações estruturais do setor elétrico brasileiro vêm seguindo as tendências mundiais, cujo caráter é eminentemente descentralizador, com maior espaço para a produção de eletricidade em geradores independentes das concessionárias; uso mais intensivo de fontes energéticas renováveis; auto-produção energética e a geração distribuída, contexto dentro do qual se destaca a cogeração no setor sucroalcooleiro. A partir da biomassa produzida pelo seu processo produtivo, o potencial de geração de energia elétrica excedente possui como principais determinantes a alternativa tecnológica adotada para o ciclo termoelétrico de cogeração: dados do IBGE sobre a 1 Acadêmico do curso de Tecnologia em Produção Agrícola (UNIGRAN). alberyssilva@yahoo.com.br 2 Acadêmico do curso de Tecnologia em Produção Agrícola (UNIGRAN) 3 Msc. Docente do Curso de Tecnologia em Produção Agrícola (UNIGRAN).

2 66 disponibilidade e ocupação de terras agricultáveis com as varias culturas e inclusive com cana-de-açúcar, mostram que existe área disponível para aumentar 30 vezes a área atual plantada com cana-de-açúcar sem prejuízos ambientais. O crescimento da cultura da cana de açúcar, as alterações técnicas para redução dos consumos específicos de energia mecânica, térmica e elétrica no processo produtivo de açúcar e álcool e o método de colheita adotado. O potencial de mercado para a comercialização do excedente de energia elétrica depende fundamentalmente da estrutura do setor elétrico, do interesse das empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica em agregar esta fonte a seu portfólio, da disposição dos empresários do setor sucroalcooleiro em investir nesta geração de energia elétrica e da disposição das concessionárias em remunerar adequadamente e a energia elétrica contratada. Há alguns anos vem sendo discutido o melhor aproveitamento do potencial econômico da biomassa da cana de açúcar, segundo Alcarde (2007) a extração do caldo da cana consiste no processo físico de separação da fibra (bagaço) tanto o bagaço de cana de açúcar como a biomassa que compõe a planta no campo (palhiço): segundo Castro (2009) palhiço ou palha: denominação genérica dos resíduos gerados na colheita, tais como ponteiros, folhas verdes e palhas propriamente ditas. Com esse advento da cogeração e a possibilidade de exportação de energia elétrica, além da competitividade do mercado, as usinas passaram a se preocupar com a eficiência das suas máquinas térmicas, já que nessa situação, além de atender a demanda térmica e eletromecânica, o excedente de energia pode ser comercializado. Com o aumento de produção de cana de açúcar devido à expansão das áreas plantadas e às novas tecnologias empregadas e com a possibilidade de aproveitamento da palha através da colheita mecanizada, a cada dia que passa o potencial de geração de energia do setor sucroalcooleiro está em ascendência, assim o setor poderá atender todo o volume adicional de energia renovável. A utilização da palha da cana como outra fonte de energia excedente poderá resultar em um ganho adicional. A utilização de até 50% da palha como fonte de energia é benéfica e necessária para o setor agrícola. MATERIAIS E MÉTODOS A produção de cana-de-açúcar gera uma grande quantidade de biomassa residual que pode ser utilizada na geração termoelétrica. Dados do CTC indicaram que para cada tonelada de colmo de cana-de-açúcar gera aproximadamente 140 kg de fibra

3 67 (bagaço) e 140 kg de folhas (palha) em base seca (Hassuani, 2005) em virtude de suas características químicas ambas possuem um poder calorífico muito parecido e nas condições atuais das caldeiras existentes do setor, foi possível gerar 0,4 MWh por tonelada de bagaço a 50% de umidade e 0,7 MWh por tonelada de palha de cana com umidade em torno de 15% Com base nestes números e tomando-se apenas a utilização parcial da palha disponível no campo no pós-colheita (50% do total para evitar problemas agronômicos na lavou seria possível gerar aproximadamente 27.5 TWh anuais, cerca de 5% do total da energia consumida no Brasil em 2013 (600 TWh) e duas vezes e meia a geração da Belo Monte (11,2 TWh). Entretanto, diferentemente do bagaço que foi disponibilizado como resíduo ao final do processo de extração do caldo de cana, a palha de cana-de-açúcar requer uma série de operações agrícolas para o seu recolhimento e transporte até a usina onde foi utilizada. Esta logística agrícola ainda é muito recente, e como toda operação existente na lavoura canavieira, demanda analise para de terminação da melhor rota de recolhimento de palha para cada local. As duas rotas de recolhimento atualmente em uso são o transporte da palha junto com a cana picada colhida mecanicamente e o enfardamento da palha mais seca em fardos retangulares, realizado em operação posterior á colheita mecanizada da cana. Ambos os sistemas teve suas vantagens e desvantagens tanto do ponto de vista de viabilidade técnica quanto econômica. Durante a colheita de cana, grande parte da palha é separada dos colmos através de um sistema de ventilação composto por dois extratores localizados na colhedora de cana picada e os valores usuais de impurezas vegetais (palha) encontrados atualmente situam-se entre 5 e 6%, deixando grande parte da palha no solo. Inicialmente o setor optou pelo sistema de transporte de maiores quantidades de palha junto com a cana picada e posterior separado. Isso é possível através da diminuição da rotação dos ventiladores e consequentemente menor eficiência de separação da palha dos colmos, fazendo com que seja possível levar maiores quantidades de palha (10 a 15% de impureza vegetal) que foi separada em uma unidade industrial chamada Estação de Limpeza a Seco, onde a palha foi separada dos colmos logo na a colheita parcial da palha realizada desta maneira possibilita uma maior facilidade operacional visto que impacta pouco na operação cotidiana na usina, porém a densidade de carga é impactada

4 68 negativamente pelo aumento do teor de impureza vegetal (quantidade de palha) representando um importante fator na composição de custos desta operação. Vários estudos conduzidos por diferentes instituições mostraram que a densidade da mistura cana picada e palha caiu cerca de 1/3 a 1/4 quando se transporta cargas com 10 a 15% de impurezas vegetais. Outro aspecto que foi considerado é a umidade do teor de palha, pois quando comparamos os sistemas devemos compará-los em base seca, pois suas umidades são muito diferentes. No sistema de limpeza parcial a palha possui umidade em torno de 35 a 40%, enquanto que na palha enfardada a umidade é de aproximadamente 15%. O terceiro e último ponto é o desempenho da estação de limpeza a seco com relação à eficiência de limpeza, pois o custo deve ser calculado em função da quantidade de palha separada na unidade industrial e não em função da quantidade de palha de palha separada na unidade industrial e não em função da quantidade de palha transportada. Estações de limpeza com maiores eficiências fazem com que o custo total da palha seja menor quando comparado às unidades menos eficientes. O projeto parceria com a CTC e New Holland O CTC buscava uma empresa de renome e com condições e competência para assumir a pesquisa e desenvolvimento de um processo completo de recolhimento da palha no campo. A New Holland buscava uma entidade de reconhecimento nacional no setor de canavieiro para desenvolver e validar os processos agrícolas e industriais. Recolhimento da palha somente nas áreas fertirigada com lâmina de 18 mm e teor de K de 1,0%. Objetivo: Aumentar o período de geração de energia elétrica na unidade, adicionar a palha ao bagaço (caldeira de maior pressão), retirar o excesso de palha no canavial e trazendo benefícios agronômicos. Projeto de aproveitamento de palha Agosto/Setembro/Outubro de 2012 Equipamentos utilizados: Trator +Aleirador Trator +Enfardadora Trator +carreta recolhedora de fardos Plaina frontal para carregamento de fardos

5 69 Semi-reboque para transporte de fardos até a indústria Característica das áreas Variedades: RB RB RB Quantidade total de palha por hectare é de 9 a 14 toneladas. ha -1. Devido à maior demanda pelo aproveitamento da palha, ocorreram estudos que mostraram que o enfardamento de palha através de fardos retangulares grandes era uma opção viável economicamente. O recolhimento da palha através do enfardamento foi realizado de 4 a 7 dias após a colheita para garantir a secagem da palha após a colheita; Porém é necessário ressaltar que o mais importante não é o tempo de exposição ao sol, e sim a umidade do material, entre 10% e 15%, podendo em alguns casos, devido às condições climáticas locais chegar a valores de até 5%. No instante da colheita, grande parte das folhas encontrava-se verdes e a umidade média das folhas era de aproximadamente 40% e apenas depois de garantida a umidade ideal, iniciou se a sequência de operações de recolhimento da palha. Etapas do projeto recolhimento de palha. 1 Etapa Acúmulo da palha no campo após a colheita mecaniza e recolhimento do mesmo após 7 dias a 10 a 15% de umidade. 2 Etapa O aleiramento da palha pós-colheita consiste no agrupamento da palha em leiras e o modo como é realizado impacta na quantidade de impurezas minerais adicionada ao fardo e no desempenho operacional da enfardadora, operação subsequente. A enfardadora recolheu a palha contida na leira, compactando a em fardos retangulares amarrados com barbantes longitudinais. Os fardos então foram depositados automaticamente no solo conforme são produzidos e o recolhimento foi realizado pela carreta recolhedora de fardos agrupando-

6 70 os em pilhas e então carregados nos equipamentos rodoviários que os transportarão até a usina utilizando-se vários tipos de composições rodoviárias dependendo da quantidade de palha a ser transportada (PIEROSSI; FAGUNDES, 2013). 3 Etapa Enfardamento. Teve rendimento operacional de 40 a 50 fardos de palha por/h com dimensão dos fardos de 1,20(L) x 2,20(C) x 0,90(A), com média de 380 kg (máximo de 450 kg) de 200 a 300 fardos por/dia no turno de trabalho de 6 horas dia. Antes do enfardamento ficava no campo de palha pós-colheita aproximadamente de 9 a 14 toneladas de palha. ha -1 no campo. Quantidade de palha retirada do campo após recolhimento com média de 6 toneladas de palha/há, após o enfardamento da palha de 4 a 8 toneladas de palha.ha -1 no campo, com recolhimento de 50 a 70% da palha no campo. Após o recolhimento da palha trás benefícios agronômicos de controle de plantas daninhas (supressão e alelopatia), proteção contra erosão de solo, mantém a umidade do solo e contribui com atividade microbiológica do solo e reciclagem de nutrientes. Excesso de palha pode ser prejudiciais como falhas na brotação de socaria atrapalham as atividades sequenciais a colheita (cultivo) e o ambiente são favoráveis ao aparecimento de pragas (cigarrinha) e pode maximizar os efeitos de baixas temperaturas. 4 Etapa Recolheram os fardos no campo com carregamento sequencial automatizado com capacidade de 12 fardos por viagem. 5 Etapa Empilhamento e armazenamento dos fardos no campo. 6 Etapa Carregamento do caminhão foi usado a plaina frontal com capacidade de 3 fardos por vez com o mesmo trator do aleirador.

7 71 7 Etapa Transporte dos fardos até a indústria. Os fardos que chegaram à usina foram processados para serem usados como combustível na caldeira, o processamento mais adequado consiste em descarregar os fardos, remover as impurezas minerais e trituração até atingirmos a granulometria adequada. Soluções indústrias existente no mercado para diferentes escalas, os semi-reboque tiveram a capacidade de transporte de 34 fardos.viagem -1 com caminhão prancha da usina com capacidade de transporte de 28 fardos.viagem -1 com distância média de 5 km do campo até a indústria. 8 Etapa Descarregamento e armazenamentos dos fardos na indústria foram realizados com a moto cana. Mais teve algumas desvantagens como fardos arrebentados e o processo é lento um fardo por vez e assim a moto cana abastece o sistema industrial. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os principais pontos que foram considerados no enfardamento são: desempenho da enfardadora, equipamento de menor produtividade e maior custo; custo do barbante distancia da lavoura à usina devido ao custo de transporte, umidade da palha no momento do enfardamento e desempenho na remoção de terra e trituração na instalação industrial, pois o fardo possui alto teor de impurezas minerais que causaram danos às caldeiras e o tamanho final da partícula influencia a eficiência da caldeira. Além disso, o enfardamento introduz uma nova colheita na usina e precisa ser gerenciada de forma a minimizar os impactos em outras operações subsequentes como tratos culturais e aplicação de vinhaça. Além das considerações citadas acima, todo estudo para o recolhimento de palha foi considerar também a quantidade de palha que poderá ser removida dos canaviais mantendo a sustentabilidade da produção canavieira, considerando-se solo e clima de cada localidade. As duas rotas de recolhimento descritas acima têm suas vantagens e desvantagens e a definição de alternativa escolhida depende de estudos considerando-se as condições locais de cada usina tanto agrícolas quanto de instalações industriais, e quantidade de palha necessária e disponível. Pode ser também considerada a opção de

8 72 utilização de ambas as rotas de forma simultânea, visando uma otimização de custos de recolhimento. Estudo de ganho de produtividade, comparativos áreas com palha e áreas sem palha. Estimativa com cálculos com base em numero de cana por metro, altura de plantas, diâmetro do colmo e espaçamento. 1 Avaliação (Fevereiro de 2013) Cinco meses após a retirada da palha Área Variedade Com Palha (t.ha -1 ) Sem Palha (t.ha -1 ) Diferença (t.ha -1 ) Área 1 RB ,85 35,11 11,26 Área 2 SP ,21 53,05 12,84 Área 3 SP ,49 45,78 13,29 2 Avaliação (Abril de 2013) Sete meses após a retirada da palha Área Variedade Com Palha (t.ha -1 ) Sem Palha (t.ha -1 ) Diferença (t.ha -1 ) Área 1 RB ,25 62,69 9,44 Área 2 SP ,00 61,00 4,99 Área 3 SP ,48 58,29 5,81 Próximas avaliações de 30 a 45 dias para avaliar o estudo de ganho de produtividade.

9 73 Acompanhamento das áreas para verificação da incidência de pragas (cigarrinha) o aumento da diversificação de variedades, não só permitiu aumento dos níveis de produtividades, mais também conferiu grande segurança com relação à resistência contra pragas e doenças (MACEDO, 2007). A palha fez com que o ambiente fique favorável para o desenvolvimento de ninfas. Próximas etapas avaliaram a qualidade da palha no campo enfardada, Laboratório USP de Lorena (SP). Referência para avaliar os produtos que temos na usina e possíveis aplicações em outros projetos de inovação. Acompanhamento das áreas para verificação do comportamento das plantas em função da baixa temperatura. A palha sobre o solo favorece o processo de resfriamento isso ocorre porque a cobertura sobre o solo atua como um isolante térmico e diminui a absorção da radiação solar pelo solo (menor armazenamento de calor durante o dia) e dificulta a liberação de calor á noite. Benefícios do recolhimento da palha na área agrícola evita as falhas na brotação da soqueira, acelera o crescimento inicial da planta, diminui o potencial de incidência de pragas (cigarrinhas da raiz), facilita as operações dos tratos culturais evitando os embucha mentos das maquinas devido o excesso de palha no solo. Custo benefício. Preço da tonelada da palha enfardada: R$ 75,00 Custo do enfardamento: R$ 30,00 Segundo (GOES, 2008) Esse é sem dúvida o fator mais importante para a sustentabilidade interna da produção e expansão da cana. CONCLUSÕES Concluímos que a retirada da palha no campo pós-colheita da cana-de-açúcar trás benefícios agronômicos e principalmente energéticos. No entanto essa técnica já é uma realidade no setor sucroalcooleiro, a absorção de novas ideias sustentáveis e de soluções cotidianas. Empresas que buscam uma fonte limpa de energia renovável estão à frente das demais, e tem a oportunidade de serem pioneiras em um ramo emergente e necessário para todos. Nesse sentido o uso de energia limpa apresenta um desafio e tem como característica uma eficiência energética maior do que as disponíveis, mais atualmente a ideia de sustentabilidade que tem se pregado como um sonho.

10 74 A palha trás benefícios agronômicos, indústrias e econômicos, a palha é uma alternativa promissora para a cogeração de energia e desenvolvimento de novos produtos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALCARDE, A R. Procedimento da cana-de-açúcar. v n. 20/04. Seropédica, RJ: EMBRAPA, P. Agência de Informação, cana de açúcar. CASTRO, A. J. A.; CASSIANO, D. A.; FERREIRA, N. L. Gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar: modelagem, análise e comparação com sistema real (CASTRO, CASSIANO, FERREIRA). Exacta, São Paulo, v. 7, n. 1, p , jan./mar GOES, T.; MARRA R.A. expansão da cana-de-açúcar e sua sustentabilidade. Artigo em hypertexto. Disponível em HASSUANI, S.J. Evaluation of agronomic routes to undurned cane harvesting with trash recovery in: HASSUANI, S,J. et al. Biomass Power generation: sugar cane bagasse and trash; Piracicaba: PNUD-CTC, (Série Caminhos para Sustentabilidade). IBGE. Produção Agrícola Mundial Disponível em < Acesso em 10 de junho de MACEDO, I. D.; CARVALHO, E. P. (2005) A Energia da Cana-de-Açúcar- Doze estudos sobre a agroindústria da cana-de-açúcar no Brasil e a sua sustentabilidade. (Berlendis & Vertecchia) (p. 65). São Paulo: ÚNICA União da Agroindústria Canavieira do Estado de São Paulo PIEROSSI, M.A.; FAGUNDES, S.A. Enfardamento da palha. ln: SANTOS, F,; BORÉM, A. (Eds.). Cana-de-açúcar: do plantio a colheita. Viçosa: UFV, RÍPOLI, T. C. C.; MOLINA JR.; W. F.; RÍPOLI, M. L. C.; Energy potential of sugar cane biomass in Brazil. Scientia Agricola, October-December 2000, vl. 57, no. 4