CURSO INTERNACIONAL ENERGIA NA INDÚSTRIA DE AÇÚ LCOOL. A CANA COMO FONTE DE ENERGIA M. Regis L. V. Leal Copersucar

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1 CURSO INTERNACIONAL ENERGIA NA INDÚSTRIA DE AÇÚ ÇÚCAR E ÁLCOOL LCOOL A CANA COMO FONTE DE ENERGIA M. Regis L. V. Leal Copersucar

2 A CANA COMO FONTE DE ENERGIA M. Regis L. V. Leal Centro de Tecnologia Copersucar Energia na Indústria de Açúcar e Álcool Itajubá, 12 a 16 de julho 2004

3 Conversão de Energia na Cana CO 2 C X H Y O Z H 2 O

4 COMPOSIÇÃO DA CANA-DE-AÇÚCAR! ÁGUA 65 75! AÇÚCARES 11 18! FIBRAS 8 14! SÓLIDOS SOLÚVEIS %

5 Energia da Cana 1 t de colmos de cana Energia (MJ) 145 kg de açúcar 140 kg de fibra do colmo (bagaço) 140 kg de fibra na palha Total (0.16 TEP) 1 ha 82 t cana 600 GJ (13 TEP) 1 ha 82 t cana 600 GJ (13 TEP)

6 POTENCIAL ENERGÉTICO DOS RESÍDUOS DA CANA Produção de cana Produção de bagaço (1) Produção de palha (1) Biomassa Total TEP (2) Notas: (1) 50% de umidade (2) Base PCS Mundo (10 6 t) Brasil (10 6 t)

7 Alternativas Energéticas Açucar Etanol Fibra Energia Elétrica e/ou Etanol

8 Produção de Etanol no Brasil Evolução da Produção Brasileira de Cana, Açúcar e Álcool /71 72/73 74/75 76/77 78/79 80/81 82/83 84/85 86/87 88/89 90/91 92/93 94/95 96/97 98/99 00/01 02/03 Safra Cana x 10 3 (t) Açucar (t ) e Álcool (m3) x 10 3 Cana Açúcar Álcool Total

9 Notas: 1- Fonte: SE2T International 2- Fonte: UNICA PRODUÇÃO MUNDIAL DE ÁLCOOL BILHÕES DE LITROS Brasil 10,59 14,40 U.S.A. 6,50 10,64 China 3,00 UE 2,00 India 1,70 Rússia 1,30 Outros 7,91 TOTAL 33,00 37,8

10 MERCADO MUNDIAL DE ÁLCOOL BILHÕES DE LITROS! Bebidas 4,4! Industrial 10,0! Combustível 19,8 TOTAL 34,2 Fonte: SE2T International

11 Participação do Etanol nos Motores Ciclo Otto (Brasil) Ano (%)

12 MERCADO INTERNO DE ÁLCOOL CARACTERÍSTICAS! Anidro: reserva de mercado (20 25% na gasolina)! Hidratado: competitividade com a gasolina - Preço do petróleo - FFV - Estrutura tarifária! Industrial: crescimento vegetativo

13 MERCADO INTERNO DE ÁLCOOL PROJEÇÕES DE CRESCIMENTO Ano Hidratado Anidro Total Combustível Industrial Total Geral Fonte: Câmara Setorial de Açúcar e do Álcool Hipóteses: - Crescimento do PIB 4 a 3% a.a. - Crescimento das vendas de veículos leves: 6 a 5% a.a. - FFV: 67% dos carros novos a partir de 2007; 75% usando álcool.

14 PROJEÇÕES DA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL NOS U.S.A. BILHÕES DE LITROS Ano Produção , , , , ,0 Fonte: RFA

15 Propriedades da Gasolina e Etanol como Combustível Poder calorífico (kj/kg) Número de octana (RON/MON) Calor de vaporização (kj/kg) Temperatura de ignição ( C) Relação estequiométrica ar/combustível Gasolina / Etanol /

16 Condições Médias da Produção de Etanol no Brasil Produtividade da cana area colhida (t / ha) area cultivada (t / ha yr) Fermentação do etanol Eficiencia (%) Tempo de fermentação (hr) Pureza do melaço para a destilaria (%) Açúcar no mosto (%)

17 Fibra para Energia Elétrica Alternativas de Geração de Exedentes Condições de vapor Combustível Tipo TG Operação E.E. Exedente (kwh/tc) 22 bar / 300 C Bagaço Contrapressão Safra bar / 480 C Bagaço Contrapressão Safra bar / 300 C Bagaço + Palha Extração/ Condensação Ano todo bar / 480 C Bagaço + Palha Extração/ Condensação Ano todo Gaseificação Bagaço + Palha Extração/ Condensação Ano todo

18 Alternativas Geração de Potência > 62 bar / > 450 ºC 22 bar / 300 ºC Bagaço Bagaço 0,12 bar Processo 2,5 bar Processo 2,5 bar Safra Torres Resfriamento Condensado Para Caldeira Ano todo

19 Fibra para Etanol 1 t de bagaço ou palha (matéria seca) Componentes Conteúdo (kg) Etanol (L) Combustível (MJ) Celulose Hemicelulose Lignina Outros 180 -

20 Balanço energético na Produção de Cana e Etanol Níveis Energéticos Considerados Nível 1 apenas combustíveis e energia elétrica (entrada de energia direta). Nível 2 energia adicional consumina na produção de insumos e outros produtos utilizados (fertilizantes, cal, sementes, herbicidas, lubricantes, ácido sulfurico, etc.) Nível 3 energia adicional consumida na produção das máquinas, equipamentos, prédios e sua

21 Production de etanol (total) Balanço energético na Produção de Cana e Etanol ise do Ciclo de Vida: Entrada de Energia não-renov (MJ/TC) Média Valores (MJ/TC) Produção da cana-de-açúcar (total) Melhores Operations agrícolas Transporte de cana Fertilizantes Cal, herbicidas, etc Sementes Equipmento

22 luxos Externos de Enegia, (AGRICULTURA + INDUSTRIA Saída Entrada Saída Entrada Agricultura Industria Etanol produzido Bagaço (excedente) Total (external flows) Nota: Etanol do milho = 1.34 (USDA, 2002) Saída/Entrada

23 Ciclo de Vida Emissões de GEE na Produção e Uso do Etanol Emissões Notas: Combustíveis fósseis Metane e N 2 O da queima de cana N 2 O de solo Total Emissões evitadas (deslocando combustíveis fósseis) Uso do excedente de bagaço Uso do etanol Emissões totais evitadas Emissões liquidas evitadas (A) Anidro (H) Hidratado Média (A) 169.4(H) 255.0(A) 181.9(H) 220.5(A) 147.4(H) kg CO 2 equiv./t cana Etanol Anidro 2.6 to 2.7 t CO 2 equiv./ m 3 etanol Etanol hidratado 1.8 to 1.9 t CO 2 equiv./ m 3 etanol Melhores Valores (A) 180.9(H) 282.3(A) 204.2(H) 249.3(A) 171.1(H)

24 Fluxo Comparativo de energia na Produção do PROCESSO Milho 1 Switchgrass 1 Cana 2 (GJ/ha.ano) (GJ/ha.ano) (GJ/ha.ano) Consumo de energia na produção agrícola Energia da biomassa Relação energética agrícola Consumo de energia na produção de etanol Energia contida no etanol Relação de energia total Notes: 1-Fonte: ORNL, 2- Fonte: Copersucar/UNICAMP, 3-Não inclui aproveitamento dos resíduos de milho, 4- Não inclui uso das folhas, 5- Inclui credito p/ co-productos, 6-Inclui credito p/ excedente de bagaço 8%

25 Sustentabilidade! ECONOMICA : curva de aprendizado! MEIO AMBIENTE: medidas mitigatórias / redução dos GEE! SOCIAL : empregos

26 Alternativas de Açúcar e Etanol (1 t de cana) Somente Açúcar Açúcar: Etanol residual: 120 kg 7 l Açúcar / Etanol (50/50) Açúcar: Etanol: 67 kg 42 l Somente Etanol Etanol: 85 l

27 Fonte: Goldemberg, J. - CURVA DE APRENDIZADO _ Etanol Brasileiro um Exemplo Importante de Biocombustível Custo do Álcool US$/ Consumo cumulatico de álcool (milhões de m³)

28 Medidas Mitigatórias do Meio Ambient! Vinhaça e torta de filtro : reciclados! Utilização de água : 5 m 3 /TC < 1 m 3 /TC! Queima da cana : interronpida por força da lei! Pesticidas : substituidas por controle biológico! Fertilizantes : vinhaça e torta de filtro! Herbicidas : palha

29 EMPREGOS EMPREGOS GERADOS NA PRODUÇÃO DE VEÍCULOS E COMBUSTÍVEIS Homens-ano por 1000 veículos Carro a Álcool Carro a Gasolina C 1 Carro a Gasolina A Produção dos veículos 51,3 51,3 51,3 Produção do combustível na vida média de 15 anos 1.482,0 369,9 18,8 Empregos Totais 1.533,4 421,2 70,1 Taxa de emprego por tipo de veículo 21,9 6,0 1 Nota: 1 Gasolina com 22% de álcool Fonte: Anfavea/ÚNICA/Petrobrás

30 Obrigado!