ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina

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1 ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina APROVEITAMENTO DOS RESÍDUOS DE BIOMASSA PROVENIENTE DA CANA-DE-AÇÚCAR COMO ENERGÉTICO NA REGIÃO DO TRIÂNGULO CRAJUBAR, SUL DO CEARÁ. Francisco Tarcísio Alves Junior Ana Dondon Máximo Pereira Ana Maria Feitosa Leite Rodolfo José Sabiá José Leonardo da Silveira Guimarães PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP

2 APROVEITAMENTO DOS RESÍDUOS DE BIOMASSA PROVENIENTE DA CANA-DE-AÇÚCAR COMO ENERGÉTICO NA REGIÃO DO TRIÂNGULO CRAJUBAR, SUL DO CEARÁ. RESUMO Francisco Tarcísio Alves Junior 2 Ana Dondon Máximo Pereira 3 Ana Maria Feitosa Leite 4 5 Rodolfo José Sabiá José Leonardo da Silveira Guimarães 6 Historicamente, a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é um dos principais produtos agrícolas do Brasil. Do seu processo de industrialização obtém-se como produtos o açúcar nas suas mais variadas formas e tipos, o álcool (anidro e hidratado), o vinhoto, o bagaço etc. Objetivou-se fazer um levantamento dos dados relativos a cana-de-açúcar e avaliar as formas de como o resíduos de biomassa proveniente da mesma são utilizados. A área delimitada para a pesquisa compreende geograficamente os municípios de Crato, Juazeiro do Norte e Barbalha, mais conhecido como Triângulo CRAJUBAR, localizado no sul do Estado do Ceará. Os municípios da pesquisa tiveram produções de e toneladas de canade-açúcar nos anos de 1998 e 1999, respectivamente. O bagaço é utilizado, principalmente, para queima in natura (50% de umidade, aproximadamente) nos fornos e caldeiras dos engenhos, alambiques, destilarias e usina de açúcar e álcool, no caso de sobra, o bagaço é utilizado para raça animal, produção de celulose, cobertura morta (adubo orgânico, na própria lavoura da cana). Concluímos que a cana-de-açúcar e seus subprodutos são de grande importância para região do Triângulo CRAJUBAR. Os resíduos provenientes da cana-de-açúcar, bagaço, poderiam ser melhores aproveitados para a produção de energia, uma alternativa para tal seria a transformação deste resíduos em briquetes, que consiste em triturar os resíduos e posterior compactação dos mesmos a elevadas pressões. O processo de briquetagem é uma das soluções propostas a fim de resolver o problema de baixa densidade do bagaço e seu grande volume ocupado e elevado teor de umidade. Palavras-chave: Aproveitamento de energia, Resíduos de biomassa, Cana-deaçúcar, Triângulo CRAJUBAR. 2 - Eng.º de Produção, Estudante do curso de Especialização em Educação Ambiental da Universidade Regional do Cariri, ex-bolsista do PIBIC/CNPq, Grupo de Ciências Ambientais GCA. 3 - Graduanda em Engenharia de Produção (URCA), Grupo de Ciências Ambientais GCA. 4 - Engª Agrônoma, MSc em Desenvolvimento e Meio Ambiente (UFC), Analista Ambiental do IBAMA/CE. 5 - Eng.º Agrônomo, MSc. em Recursos Hídricos e Doutorando em Saneamento Ambiental (UFC), Professor Adjunto da Universidade Regional do Cariri, Líder do Grupo de Ciências Ambientais GCA. 6 - Eng.º Mecânico, MSc. em Engenharia de Produção (UFPB), Professor Adjunto da Universidade Regional do Cariri, Grupo de Ciências Ambientais GCA. 2022

3 1. INTRODUÇÃO No ano de 2001, o Brasil enfrentou a maior das crises energéticas de sua história. Essa crise levou o governo a adotar medidas de caráter emergencial de profundo impacto na vida de todos os brasileiros. Entre os fatores decisivos para que o país passasse por tal crise energética, pode-se destacar: a falta de uma política de investimento no setor e a adoção de um modelo de geração de energia elétrica baseado quase que totalmente numa única fonte geradora, a hidráulica, fonte esta sujeita a condições climáticas. Para Clementino (2001, p. 19) a diversificação das fontes geradoras de energia, deve-se levar em considerações que quaisquer que sejam as alternativas ao sistema atual, estas devem prioritariamente buscar o equilíbrio da natureza A geração de energia a partir dos combustíveis fósseis também apresenta-se como opção insustentável, com efeitos ambientais adversos nos níveis local e global, (BEZZON et al, 1999, p. 3). Segundo Acioli (1994, p. 11) 90% da energia mundial tem sido consumida por apenas 30% da população. Isso quer dizer que muito mais energia tem que ser produzida para satisfazer exigências mínimas da maioria dos países menos desenvolvidos, mesmo que adotem modelos de consumo energéticos menos perdulários do que o das nações do Primeiro Mundo. Nos últimos 30 anos o consumo de energia praticamente duplicou e é previsto que no ano 2020 aumente pelo menos 50% relativamente ao consumo registrado em 1990, Patusco (2001, p. 1). Segundos estes dados, é previsto ainda que as reservas de combustíveis fósseis estejam esgotadas dentro de poucas dezenas de anos. Muitos esforços têm sido feitos com o intuito de garantir ao homem a disponibilidade de energia e o equilíbrio pleno com a natureza. Conceitualmente as fontes de energia renováveis estão em perfeita consonância com o desenvolvimento sustentável e equilíbrio da natureza, pois estas são um verdadeiro tesouro e sua exploração e pesquisas quanto a utilização se fazem extremamente necessários neste momento. Aqui no Brasil há um enorme potencial para ser trabalhado. As reservas do nosso país formam um dos maiores aglomerados de riquezas ambientais do planeta. Uma das fontes renováveis de energia, que tem suscitado grande interesse da comunidade científica, é a Biomassa, que se define como toda a matéria orgânica susceptível de ser transformada em energia (Bioenergia). A biomassa constitui uma alternativa economicamente viável aos projetos tradicionais. A utilização ampla do potencial de biomassa para a geração de energia é uma das bases para a adoção de um modelo energético sustentável para o país, o qual priorize a diversificação das fontes, a desconcentração e descentralização da geração de energia, a preservação ambiental e o atendimento às camadas mais necessitadas da população. Um dos materiais mais utilizados como biomassa para a geração de energia é o resíduo de madeira em sua forma primária, o qual apresenta as seguintes desvantagens: não uniformidade dificultando o manuseio e o controle da queima, baixa densidade, encarecendo o transporte, umidade elevada e variável e baixo poder calorífico. A briquetagem é uma das alternativas tecnológicas para contornar tais problemas, consistindo num processo de trituração e compactação que utiliza elevadas pressões para transformar os resíduos (serragem, casca de coco, bagaço de cana-de-açúcar etc.) em blocos denominados briquetes. 2023

4 Esta pode ser uma das mais coerentes formas de aumento da oferta de energia. Uma das experiências de maior êxito, com a utilização de Biomassa, já experimentado pela humanidade, foi o Projeto Pró-Álcool do Brasil, que devido ao uso em larga escala do bagaço da cana-de-açúcar para co-geração de energia elétrica e a utilização do álcool veicular, o Brasil passou a possuir o maior programa comercial de Biomassa do mundo, (OMETTO, 1998, p. 2). A cana-de-açúcar que é uma planta típica do ambiente tropical pertencente ao grupo das monocotiledôneas, originaria da Ásia, foi trazida para o brasil ainda no inicio da colonização e é considerada um vegetal de origem recente na natureza (RIBEIRO, 1995, p. 16). Historicamente a cana de açúcar é um dos principais produtos agrícolas do Brasil. Do seu processo de industrialização obtém-se como produtos o açúcar nas suas mais variadas formas e tipos, o álcool (anidro e hidratado), o vinhoto, o bagaço etc. (CARIOCA E ARORA, 1984, p. 81). A cultura da cana tem se destacado pelo aproveitamento do vegetal em quase toda a sua totalidade, já que as partes que o constituem estão sendo bastante utilizadas para a confecção de vários produtos (CHAVES e SALES, 2002, p. 8). O colmo é utilizado como matéria-prima para a fabricação do produto como açúcar, álcool, rapadura etc. A ponta ou olho da cana é aproveitada na alimentação de animais (bovinos, asininos, eqüinos etc.). A torta de filtro e a vinhaça, que também são subprodutos da industrialização da cana, são largamente usados como adubos e/ou corretivos de solos. O bagaço, que é a sobra do processo de esmagamento do colmo da cana-deaçúcar, nos processos industrias dos engenhos, usinas e outras modalidades de beneficiamento, constitui-se de uma composição fibrosa, semelhante a madeira e outros similares, do qual é retirada grande percentual do seu caldo e é usado como matéria-prima para o fornecimento de energia na forma calor, com sua queima em caldeiras ou fornalhas, assim como, matéria-prima na industria para a fabricação de papel, alem de ser utilizado também como volumoso na ração animal (RIBEIRO, 1995, p. 82). Devido à grandeza dos números do setor sucroalcooleiro no Brasil, não se pode tratar a cana-de-açúcar, apenas como mais um produto, mas sim como o principal tipo de biomassa energética, base para todo o agronegócio sucroalcooleiro, representado por 350 indústrias de açúcar e álcool e de empregos diretos e indiretos em todo o Brasil (CENBIO, 2001, p. 2) De acordo com dados do Centro Nacional de Referência de Biomassa CENBIO (2001, p. 1) o Brasil produziu e moeu na safra 1999/2000, 300 milhões de toneladas de cana de açúcar, 381 milhões de sacas de 50 kg de açúcar e mais de 12 milhões de m 3 de álcool anidro e hidratado. Desde a sua implantação e em maior escala a partir da metade do século XX, as indústrias do setor sucroalcooleiro desenvolveram instalações próprias de geração elétrica, seja através de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, óleo diesel, e depois face à indisponibilidade de energia elétrica e aos seus custos, adotaram-se sistemas de geração, em processo de cogeração, ajustados às necessidades do processamento industrial da cana de açúcar, utilizando o bagaço. Mas como a quantidade do bagaço produzida é muito elevada (aproximadamente 30% da cana moída), existe um grande potencial para geração de eletricidade para venda comercial. De acordo com vários estudos realizados, o potencial de geração de eletricidade a partir de bagaço de cana no Brasil está estimado em 2024

5 aproximadamente MW (MegaWatt) com tecnologias comercialmente disponíveis. As alterações na regras do mercado de energia elétrica, estão criando melhores condições para a oferta de energia por produtores independentes, podendo ser atrativas para o setor sucroalcooleiro, que vem experimentando mudanças e acompanhando pouco a pouco o desenvolvimento tecnológico, para aumentar sua produção de eletricidade (CENBIO, 2001, p. 1). Criada por Decreto Federal de 04 de agosto de 1997, a Área de Proteção Ambiental (APA) da Chapada do Araripe, em verde na figura 1, abrange uma área de hectares, sendo 47% no Ceará, 36% em Pernambuco e 17% no Piauí (FUNDETEC, 1999, p. 6). Situada em grande parte na área da APA Chapada do Araripe, a região do Cariri é considerada o celeiro do Estado. O ambiente fisiográfico proporcionado pela Bacia Sedimentar do Araripe faz que com ela se diferencie do semi-árido circundante, conferindo-lhe um caráter de oásis em meio à dura paisagem do sertão cearense (MONTEIRO e SANTOS JÚNIOR, 2001, p. 9). O Triângulo CRAJUBAR é o aglomerado urbano mais industrializado da região do Cariri, destacando-se os setores de couro e calçados, folheados, exploração mineral, produção de cerâmica vermelha, construção civil, dentre outras. Objetivou-se fazer um estudo sobre os dados relativos a cana-de-açúcar e avaliar as formas de como o resíduos de biomassa proveniente da mesma são utilizados. 2. METODOLOGIA A área delimitada para a pesquisa compreende geograficamente os municípios de Crato, Juazeiro do Norte e Barbalha, mais conhecido como Triângulo CRAJUBAR, em destaque na figura 1 abaixo, situado na região do Cariri, sul do Estado do Ceará. Foram utilizados dados do Fundação Instituto de Pesquisa e Informação do Ceará IPLANCE, das secretárias de agriculturas dos municípios e visitas em algumas áreas produtoras. Fonte: Campello et al. (2000, p. 8) Figura 1 Localização da APA Chapada do Araripe 2025

6 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os municípios da pesquisa, de acordo com a tabela 1, apresentaram uma produtividade, média aproximada, de 43 toneladas por hectare plantado. Para Monteiro e Santos Júnior (2001, p. 21), apesar de ter vales úmidos próprios para a cultura da cana-de-açúcar, apresenta um grande problema de produtividade, comparando com o rendimento médio do estado do Ceará em 1999, que foi de 51 toneladas por hectare plantado. Tabela 1: Produção de cana-de-açúcar no Triângulo CRAJUBAR nos anos de 1998 e MUNICÍPIOS Área colhida (ha) Produção (t) Área colhida (ha) Produção (t) BARBALHA CRATO JUAZEIRO DO NORTE TOTAL Fonte: Iplance (2001) O bagaço é utilizado, principalmente, para queima in natura (50% de umidade, aproximadamente) nos fornos e caldeiras dos engenhos, alambiques, destilarias e usina de açúcar e álcool. Os resíduos provenientes da cana-de-açúcar poderiam ser melhores aproveitados para a produção de energia, uma alternativa para tal seria a transformação deste resíduos em briquetes, visto que o processo de briquetagem é uma das soluções propostas a fim de solucionar o problema de baixa densidade do bagaço e seu grande volume ocupado e elevado teor de umidade. No caso de sobra, o bagaço é utilizado para raça animal e cobertura morta (adubo orgânico, na própria lavoura da cana). Fonte: dados da pesquisa Figura 2 Bagaço de cana-de-açúcar utilizado para alimentação animal 2026

7 4. CONCLUSÃO Concluímos que apesar de a cana-de-açúcar e seus subprodutos serem de grande importância para região do Triângulo CRAJUBAR, ela é subtilizada. Existem problemas, operacionais e governamentais, relacionados com a produção e mão-de-obra, uso e aproveitamento cana e derivados, incentivos e investimentos em tecnologia. Consideramos também que é preciso aprimorar e incentivar estudos sobre a cana-de-açúcar, esta imprescindível fonte de energia alternativas, para contribuir com políticas de desenvolvimento sustentável para o Brasil. Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq pela bolsa concedida por dois anos ao 1º autor. Ao Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis IBAMA/Área de Proteção Ambiental - APA Chapada do Araripe. Referências bibliográficas: ACIOLI, J. de L. Fontes de energia. Brasília: ed. UNB, BEZZON, G.; IVENGO, C. A. Carvão vegetal derivado de resíduos agroflorestais: uma alternativa energética. Grupo combustíveis alternativos, CAMPELLO, F. C. B. et al. Avaliação dos recursos florestais da Área de Proteção Ambiental Chapada do Araripe. Crato: MMA, CARIOCA, J. O. B., ARORA, H. L. Biomassa: Fundamentos e Aplicações Tecnológicas. Fortaleza: UFC, CENBIO - Centro Nacional de Referência de Biomassa. Cana-de-açúcar no Brasil: textos técnicos. Disponível em: < >.Acesso em: 15 out CHAVES, M. da. S., SALES, J. C. Aproveitamento do bagaço de cana-de-açúcar nas usinas sucro-alcooleiras da região do Cariri. Crato: Relatório parcial PIBIC/FUNCAP/URCA, (mimeo). CLEMENTINO, L. D. A Conservação de energia Por Meio da Co-Geração de Energia Elétrica. São Paulo: Érica, FUNDETEC Fundação de Desenvolvimento Tecnológico do Cariri. Política Ambiental e Gestão dos Recursos Naturais para a Bio-região do Araripe. Crato: FUNDETEC, IPLANCE Fundação Instituto de Pesquisa e Informação do Ceará. Anuário Estatístico do Ceará Fortaleza: Iplance, OMETTO, J. G. S. O álcool combustível e o desenvolvimento sustentado. São Paulo: PIC, PATUSCO, J. A. M. Biomassa e geração elétrica. Brasília: MME, RIBEIRO, M. E. T. Análise da viabilidade técnico-econômica de alternativas de aproveitamento da bagaço-de-cana no município de Barbalha-CE. João Pessoa, Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção), Universidade Federal da Paraíba. 2027

8 Abstract Historically, sugar cane (Saccharum spp.) is one of the main agricultural products of Brazil. Industrial processing results in many and various forms of sugar, alcohol (annydric and hydric), liquid residues destillation after fermentation of sugar cane juice and bagasse. We made an inquiry on parameters referring to sugar cane and the use of sugar cane residues. The area for this research comprises the townships of Crato, Juazeiro do Norte and Barbalha, knows as Crajubar Triangle in the very south of State of Ceará. In this are sugar cane production was 196,524 and 199,350 metric tons in 1998 and 1999 respectively. Bagasse (in nature with about 50% moisture content) is bring used as fuel in the production of sugar and alcohol. When excessing, is used for feeding animals, cellulose production and as organic fertilizer in sugar cane plantation. Thus, sugar cane is of great importance for the Crajubar Triangle. The bagasse should be used more efficiently in energy production, in form of briquettes, produced after grinding fibres and compressing the product. This process reduces specific moisture content and in creases specific energy contents. Key words: Use of energy, Biomass residues, Sugar cane, Crajubar Triangle 2028

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