3º Seminário Bioenergia: Desafios e Oportunidades de Negócios

Transcrição

1 Realização Patrocínio Utilização de Resíduos Urbanos e Rurais como Fonte de Energia Título: Oportunidades do biogás da vinhaça Palestrante: Eng. José Marcos Grÿschek Empresa/Instituição: Brasmetano Ind. Com. Ltda São Paulo, 24 de novembro de 2011 Centro Nacional de Referência em Biomassa Av. Professor Luciano Gualberto, Cidade Universitária, São Paulo, SP, Brasil cenbio@iee.usp.br

2 Fluxograma Simplificado da obtenção de etanol, vinhaça e efluentes industriais. Cana Excesso para a exportação Limpeza Segue alimentando o processo produtivo Moagem Extração Bagaço Águas servidas Leveduras Caldo Tratamento do caldo Caldeira geração de vapor Vapor Fermentação anaeróbia do mosto Turbina a vapor Geração de energia (ciclo Rankini) Destilação do vinho Etanol Vinhaça

3 Conceito É subproduto da produção do etanol; A cada litro de etanol são gerados de 11 a 15 litros de vinhaça; Atualmente destina-se a fertirrigação com taxa de aplicação, segundo a concentração de potássio; Apresenta elevado potencial poluidor.

4 A aplicação da vinhaça segue normas estritas baseadas na concentração de potássio no solo. ( Conforme Norma CETESB P4.231/06)

5 A poluição em energia A carga poluidora potencial da vinhaça varia de acordo com a composição do caldo (mosto) em fermentação: entre a 65000mg/L em DQO. A produção de etanol no Brasil gera uma carga poluidora anual, através de vinhaça, equivalente à poluição gerada pelo esgoto sanitário da população mundial por 15 dias. Esta poluição convertida em energia atraves dp biogás gerariam uma potência elétrica anual de 800MW, ou potência na safra de 1.100MW. Isto equivale à potência anual gerada pela hidrelétrica de Três Irmãos em Pereira Barreto ou a hidrelétrica de Porto Primavera no período de safra do etanol.

6 Características da vinhaça!!! "! #!!!! $%&'()(&)!!! * &+(,&!!! * &-&.(!!! /&(01&( /! -%)2(( 3 4 " " 3(,))&( 5!!!!!!,6&(!!!! * 17)&( *! " $2( $8!!! 9(1(!!"!!!! :;<(/ " * &(=1&6(! "!! ))9)=16&) "!!"! Fonte: DIAS, 2007.

7 O que é Biogás? É uma mistura de pelo menos dois gases obtida da biodigestão da matéria orgânica em condições anaeróbias (sem a presença do ar); O gás carbônico: 17 a 85%; O gás metano (combustível): 85 a 17%; Outros gases: 1% (entre eles o gás sulfídrico corrosivo).

8 Etapas da fermentação anaeróbia Matéria Orgânica Digestível Despolimerização Etapa de acidificação (bactérias acidificantes)) Acidificação Ácidos Voláteis Acético Fórmico Propionico H + + CO 2 Etapa de metanização (bactérias metanogênicas)) CH 4 + CO 2 + H 2 O

9 Inibidores do Processo Anaeróbio

10 Infecção de dornas A infecção de dornas de fermentação por bactérias, competem com as leveduras pelo açúcar. Isso compromete o rendimento da fermentação. O uso de antibióticos tem sido a medida adotada pelas usinas para controlar esse evento.

11 Em sua maioria, resistentes à temperatura de destilação (termoestáveis), afetam a atividade metanogênica. Quando lançados como adubo no campo, ensejam a mutação de microrganismos naturais pela sobrevivência (seletividade). Consequencias imprevisíveis à segurança sanitária da própria humanidade, com a geração de microrganismos resistentes.

12 Produtos utilizados no controle de infecção das dornas de fermentação que interferem no processo de produção do etanol Produto Classificação Temperatura de Decomposição Kamoran Termoestável 120C Spectran 100E Termoestável 110C HJ Gold Termoestável 120C Kamoran WP Termoestável 110C Kamoran HJ Termoestável 110C Busan 978 Termoestável 120C Busan 989 Termoestável 110C AB 1030 Termoestável 120C SM 3 Termoestável 120C Kamoran Termoestável 110C HJ Gold Termoestável 110C Corstan Termoestável 110C PVPOX 40 Termolábel 65C Spectran 100E Termolábel 50C Lúpulo Beta Ácido 45% Termolábel 55C Fonte: Brasmetano, 2008.

13 Alternativas aos antibióticos para o controle de infecção das dornas de fermentação Ozônio (atualmente inviável); Raio gama (atualmente inviável); Raio ultra violeta (atualmente inviável); Pasteurização do mosto (caldo) recuperando o calor da vinhaça; Leveduras modificadas para combater infecção, porém competitivas com as demais para o desdobramento do açúcar; Antibióticos termolábeis; Produtos que atuam como antibióticos e não interferem nos processos biológicos de gaseificação ou na contaminação do solo; Uma combinação das varias opções.

14 Fluxograma Simplificado da Aplicação da Vinhaça e Efluentes Industriais. Cana Excesso para a exportação Leveduras Limpeza Moagem Extração Caldo Tratamento do caldo Fermentação anaeróbia do mosto Destilação do vinho Segue alimentando o processo produtivo Bagaço Caldeira geração de vapor Vapor Turbina a vapor Geração de energia (ciclo Rankini) Etanol Termelétrica a Biogás com motor (Ciclo Otto) Efluentes Vinhaça Fermentação anaeróbia Reuso Fermentação anaeróbia Fertirrigação da lavoura CO 2 e outros gases Separação BIOMETANO Abasteciment o da frota diesel (Diesel gás)

15 Veículo Canavieiro Bicombustível com Biometano

16 Unidade Móvel de Abastecimento para Biometano

17 Termelétrica a Biogás

18 FLUXOGRAMA STILLAX - BRASMETANO USINA Vinhaça Unidade de Padronização da vinhaça Unidade de correção de ph Demais Efluentes Unidade de Padronização dos Efluentes Queima do biogás e obtenção de Créditos de Carbono Geração de Energia Elétrica Unidade de Nutrição Geração de Diesel Biogás Geração de Energia Térmica Água de Reuso Unidades Anaeróbias Excesso de Lodo da Unidade Anaeróbia Unidade Anaeróbia Lodo aeróbio Lodo aeróbio Concentração da vinhaça tratada Unidade de Polimento Aeróbio Unidade de Desaguamento do Excesso de Lodo Unidade de Polimento Aeróbio Fertirrigação da lavoura Corpo Receptor Segue adicionado à Torta de Filtro Corpo Receptor Unidade de Clarificação Água de Reuso

19 Etapas do Processamento da Vinhaça no Stillax Vinhaça Após tratamento anaeróbio Após polimento aeróbio Após tratamento físico-químico Após tratamento físico com ultra filtração

20 MAQUETE VIRTUAL DO SISTEMA STILLAX

21 1ª fase Terraplanagem Escavação das Unidades

22 2ª fase Impermeabilização

23 3ª fase cívil e mecânico Construção das base de concreto e montagem dos equipamentos

24 Unidade de Clarificação CLEANMAX Unidades Anaeróbias Herméticas (Reatores) RECS para os Demais Efluentes Industriais Unidade de Polimento Intermediário Aeróbio ACAS Unidades Anaeróbias Herméticas (Reatores) RECS para a Vinhaça Unidade de Recepção e Padronização dos 3º Seminário Bioenergia: Unidade Desafios de Recepção e Oportunidades e demais Efluentes de Negócios Padronização da Vinhaça

25 STILLAX: A VINHAÇA COMO SOLUÇÃO Empresa: Contato: 1. IDENTIFICAÇÃO SIMULAÇÃO-USINA SANTA CRUZ 2. PERFIL DA PRODUÇÃO Estado: 2.1 Extensão da safra Dias de safra 2.2 Cana Ton / safra ano 2.3 Álcool <---- Litros de álcool / safra ano ----> OU, 50% < % Produção Álcool > 50% 2.4 Açúcar... 50% % Produção Açúcar 2.6 Vinhaça m³ / safra ano 2.7 Demais efluentes industriais m³ dos demais efluentes industriais / safra ano 2.8 DQO mg / litro 3. OS PRODUTOS DA VINHAÇA E DEMAIS EFLUENTES, ATRAVÉS DO STILLAX *(NOTA1) 3.1 BIOGÁS a partir da vinhaça m³/ safra ano ########### 3.2 BIOGÁS a partir dos demais efluentes m³/ safra ano BIOGÁS total m³/ safra ano 3.4 Álcool equivalente em BIOGÁS litros/ safra ano 3.5 Bagaço equivalente em BIOGÁS t / safra ano 3.6 Água para reuso m³/ safra ano 3.7 Energia elétrica gerada a partir do BIOGÁS: Energia elétrica com motores a BIOGÁS (Ciclo Otto) 14,84 MW Energia elétrica com vapor (Ciclo Rankini), com BIOGÁS 8,91 MW 3.8 Energia térmica recuperável a partir da termoelétrica: Com motores a BIOGÁS Mcal / h. safra Com o BIOGÁS na 3º caldeira Seminário Bioenergia: Desafios e Oportunidades Mcal / de h. safra Negócios 3.9 Óleo diesel equivalente em BIOGÁS litros / safra ano Fone: SP

26 4. BENEFÍCIOS DIRETOS OFERECIDOS PELO STILLAX *(NOTA 1) 4.1 Economia de água pela usina até 90% 4.2 Diesel economizado pela usina até 70% 4.3 Poluição dos efluentes, reduzida em até 99,70% *(NOTA2) 4.4 Energia elétrica: oferta aumentada em até 20% 4.5 Créditos de carbono poderão ser obtidos dependendo da análise correspondente. 4.6 Consumo de energia pelo STILLAX para obtenção do BIOGÁS Não Há 5. REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA INVESTIMENTOS *(NOTA1) 5.1 Pré-Requisitos: Preço do litro do diesel, sem ICMS... R$ 1, Distribuição de consumo de óleo diesel por tonelada de cana: PRODUÇÃO... 0,10 5,56% COLHEITA... 0,10 5,56% TRANSPORTE DA CANA... 0,70 38,89% TRANSPORTE DA VINHAÇA... 0,80 44,44% OUTROS... 0,10 5,56% TOTAL 1,80 100,00% Entre com a quantidade de litros de diesel desejada por tonelada 0, Preço de venda do MWH no mercado livre... R$ 110, Óleo Diesel a substituir: Por tonelada de cana... 0,70 litros / t de cana Total de litros por safra ano litros / safra ano Litros por dia litros / dia Biogás em diesel m³ / dia 5.3 Energia elétrica a partir do biogás: Para motores a BIOGÁS 12,98 MW / hora Para vapor em caldeira 7,79 MW / hora

27 5.4 Distribuição do uso do biogás: Para energia elétrica... 87,46% Para substituir óleo diesel... 12,54% NOTA 1: Todos os valores acima são estimados. Para valores reais, faz-se indispensável aanálise detalhada do perfil da produção da Usina através do Programa de Gerenciamento de Passivos da Produção - PGPP. NOTA 2: Valor considerado para lançamento em corpo receptor, não incluso nos investimentos acima. NOTA 3: O STILLAX proporciona a implantação de maneira totalmente modular, o que permite a realização parcelada dos investimentos. Prazo Médio de Retorno (em safra): Para uso de 100% do biogás na caldeira para geração da energia 4,0 Para óleo diesel (com geração de biogás, com posto de abastecimento e com conversão da frota) 3,0 Para biogás + diesel + energia elétrica 3,5

28 Os benefícios no processamento da vinhaça para a obtenção do biogás Aprimora a qualidade da vinhaça como adubo na redução da acidez e formas assimiláveis dos nutrientes; Redução em até 97% do risco ambiental no armazenamento e transporte da vinhaça; Bioindicador da qualidade da vinhaça através do rendimento da fermentação quanto à presença de biocidas, os quais atingem a microflora e microfauna do solo;

29 Os benefícios no processamento da vinhaça para a obtenção do biogás Obtenção de energia na forma de biogás para a geração de energia elétrica (Ciclo Rankini ou Ciclo Otto); Obtenção de energia na forma de biometano para a substituição de até 70% de óleo diesel utilizado pela frota; A integração e controle dos processos com ganhos de produtividade e redução de custos e a consolidação da sustentabilidade do ciclo de produção.

30 OBRIGADO! Eng. José Marcos Grÿschek Contato: