Uso da Palha da Cana vs Emissões de GEE Luis Augusto B. Cortez e Manoel Regis Lima Verde Leal Oficina de Trabalho Sustentabilidade do Bioetanol Brasília, 25 e 26 de Fevereiro de 2010
Conteúdo da Apresentação Palha: Quantificação Palha: Qualificação Rotas de recuperação Quantidades e custos Efeitos agronômicos Energia da cana e seus produtos Redução de emissões de GEE Gargalos tecnológicos
Partes da Cana-de-Açúcar
Quantificação da Palha Variedades Estágio Colmos (t/ha) Média Palha (MS) (t/ha) % Palha em Relação a Colmos 1º C* 120,0 17,8 15% SP79-1011 3º C 91,5 15,0 16% 5º C 84,2 13,7 16% 1º C* 135,8 14,6 11% SP80-1842 3º C 100,5 12,6 13% 5º C 91,6 10,5 11% 1º C* 134,3 17,2 13% RB72454 3º C 99,8 14,9 15% 5º C 78,2 13,6 17% Média Geral 104,0 14,4 14% * Cana Planta de Ano e Meio MS: Matéria Seca Fonte: CTC, 2005
Caracterização da Palha: Análise Imediata Análise Imediata Amostra Umidade Cinzas % Peso (*) Carbono Fixo Matéria Volátil Poder Calorífico Superior MJ/kg (*) Folhas Secas 13,5 3,9 11,6 84,5 17,4 Folhas Verdes 67,7 3,7 15,7 80,6 17,4 Pontas 82,7 4,3 16,4 79,3 16,4 Bagaço 50,0 3,6 14,9 81,5 18,0 * Base Seca Fonte: CTC, 2005
Caracterização da Palha: Análise Elementar Análise Elementar Amostra % Peso (*) Carbono Hidrogênio Nitrogênio Oxigênio Enxofre Cloro Folhas Secas 46,2 6,2 0,5 43,0 0,1 0,1 Folhas Verdes 45,7 6,2 1,0 42,8 0,1 0,4 Pontas 43,9 6,1 0,8 44,0 0,01 0,7 Bagaço 46,4 6,0 0,1 43,8 0,04 0,04 * Base Seca Fonte: CTC, 2005
Caracterização da Palha: Análise Mineral Elementar Folhas verdes Folhas secas Pontas Bagaço Conteúdo (g/kg)* P 2 O 5 0.5 2.0 2.5 0.5 K 2 O 2.7 13.3 29.5 1.7 CaO 4.7 3.9 2.6 0.7 MgO 2.1 2.2 2.5 0.5 Fe 2 O 3 0.9 0.5 0.2 2.3 Al 2 O 3 3.5 1.4 0.5 2.3 Conteúdo (mg/kg)* CuO <0.6 <0.6 <0.6 - ZnO 9 15 35 - MnO 2 169 120 155 62 Na 2 O 123 128 119 45 Fonte: CTC, 2005 *Base seca
Caracterização da Palha: Celulose, Hemicelulose e Lignina Bagaço Palha DOE Gomez Peláez Saad Lignina (%) 23,09 23,9 22,82 26 Celulose (%) 39,01 38,9 41,42 37 Hemicelulose (%) 24,91 26,2 32,65 28 Total 87,00 89,0 96,89 91
Rotas Para Recolhimento da Palha COLHEITA DE DE CANA SEM QUEIMAR CORTE DE CANA INTEIRA CORTE DE CANA PICADA A B C D CARREGADORA TRANSPORTADORA COPERSUCAR CARREGADORA CONTÍNUA EXTRATOR DA COLHEDORA LIGADO EXTRATOR DA COLHEDORA DESLIGADO Fonte: CTC, 2005
Corte de cana picada - rotas C&D ROTA C EXTRATOR LIGADO ROTA D EXTRATOR DESLIGADO TRANSPORTE DE CANA E PALHA PARA A USINA SEPARAÇÃO DA PALHA DA CANA EM ESTAÇÃO DE LIMPEZA A SECO NA USINA Fonte: CTC, 2005
Rota Mais Promissora COLHEITA DE CANA SEM QUEIMAR CORTE DE CANA INTEIRA CORTE DE CANA PICADA A B C D CARREGADORA TRANSPORTADORA COPERSUCAR CARREGADORA CONTÍNUA EXTRATOR DA COLHEDORA LIGADO EXTRATOR DA COLHEDORA DESLIGADO LIMPEZA PARCIAL Fonte: CTC, 2005
Corte de cana picada - extensão limpeza parcial LIMPEZA PARCIAL EXTRATOR PRIMÁRIO EM ROTAÇÃO REDUZIDA PARTE DA PALHA É DEIXADA NO CAMPO COM PROPÓSITOS AGRONÔMICOS PARTE DA PALHA É CARREGADA EM CAMINHÕES JUNTO COM A CANA SEPARAÇÃO DA PALHA DA CANA EM ESTAÇÃO DE LIMPEZA NA USINA Fonte: CTC, 2005
Testes de campo das rotas de cana picada efeito do nível de limpeza na colhedora Parâmetros Operação Limpeza Limpeza Convencional Parcial Sem Limpeza Capacidade potencial-colhedora (t/h) 63 63 57 Produtividade do canavial (t/ha) 139 148 156 Impureza vegetal Base úmida (%) 4,8 16 20 Base seca (%) 2,3 11 15 Umidade (%) 52 31 27 Impureza mineral (%) 0,10 0,22 0,38 Percentual de cana limpa (%) 95,1 83,8 79,6 (t/ha) 3,7 2,0 1,7 Perdas visíveis (%) sobre produtividade de cana limpa 2,7 1,6 1,4 Estimativa de produtividade da cana limpa na área de testes (t/ha) 136 126 126 Carga média por transbordo (t) 6,0 3,6 2,8 Densidade da carga-caminhão (kg/m³) 410 270 240 Palha deixada sobre o solo Base úmida (t/ha) 17 7,7 1,5 Base seca (t/ha) 16 7,0 1,4 Umidade (%) 7,6 8,3 7,0 Fonte: CTC, 2005
Alternativas Para Recolhimento da Palha do Chão Enfardamento: fardos retangulares ou cilíndricos, pequenos ou grandes Picadora de forragem (Forrageiras)
Enfardamento - fardos retangulares
Recolhimento de palha com forrageiras Claas usina da barra Fonte: Suleiman, 2005
Estação de Limpeza a Seco Fonte: CTC, 2005
Forrageira vs Enfardadora PARÂMETRO Forrageira Enfardadeira Produção (t/h) 12.6 9.1 Densidade (kg/m 3 ) 96 231 Carga/viagem 60 m 3 (t) 5.7 13.5 Umidade(%) 15 15 Eficiência de recuperação (%) 61 84 Terra na palha (%) 9.2 4.7 Custo da palha na usina (US$/t)* 13.2 9.6 Fonte: Suleiman, 2005 *Sem custos agronômicos, base seca (US$=R$ 2,20)
Eficiência de Recuperação de Palha Enfardamento Fonte: CTC, 2005
Eficiência de Recuperação de Palha Limpeza Parcial Fonte: CTC, 2005
Custos da Palha Posta Usina Fonte: CTC, 2005
Efeitos da palha no campo Controle de plantas daninhas Proteção contra erosão do solo Aumento da umidade do solo Redução da variação de temperatura do solo Aumento da atividade microbiológica no solo Produtividade do canavial Operações agrícolas Reciclagem de nutrientes Aumento da população de pragas Dificuldade de realizar algumas operações Atraso e falha na brotação de soqueira Risco de incêndio
Controle de Ervas Daninhas Pela Palha Fonte: CTC, 2005
Falhas na Brotação de Soqueira Devido à Palha Fonte: CTC, 2005
Efeito da Palha na Produtividade Fonte: CTC, 2005
Reciclo de Nutrientes da Palha
Componente Energia primária da cana 1 ton de colmos limpos Energia (MJ) 150 kg de açúcares 2 400 130 kg fibra no colmo 2 300 140 kg fibra nas folhas 2 500 TOTAL 7 200 (1.2 boe) 1 ha 85 t cana 610 GJ/ha (103 boe) 70 t cana/ano 504 GJ/ha/ano (85 boe)
Impactos do Uso da Palha na Redução de GEE Hipóteses Palha disponível: 140 kg/t colmos, bs Palha recolhida: 56 kg/t colmos, bs Bagaço: 275 kg/tc, umidade 50% Cana: 14,5 Pol%cana, 13,0 Fibra%cana Tecnologias Atual: TG de contrapressão (CP), 22 bar/300ºc Futura I: CEST, 90 bar/520ºc,só bagaço (safra) Futura II: CEST, 90 bar/520ºc, bagaço e palha Futura III: BIG/CC, bagaço e palha Futura IV: CEST, 65 bar/480ºc, hidrólise, bagaço e palha Nota: Consumo de vapor atual de 500 kg/tc e futuro de 340 kg/tc
Produção Energética das Alternativas Hoje Futuro I Futuro II Futuro III Futuro IV Condição do Vapor Pressão (bar) 22 90 90 90 65 Temperatura (ºC) 300 520 520 520 480 Processo (kg/tc) 500 340 340 340 340 Tecnologia CP CEST CEST BIG/CC CP/Hidról. Bagaço (% total) 95 100 100 100 100 Palha (% total) 0 0 40 40 40 Produção etanol (L/tc) 82 82 82 82 119 EE excedente (kwh/tc) 5 81 145 194 44 Fonte: Seabra, 2008
Balanço de Energia e LCA de GEE Hoje Futuro I Futuro II Futuro III Futuro IV Produção etanol (L/tc) 82 82 82 82 119 EE excedente (kwh/tc) 5 81 145 194 44 Energia dos produtos (PCS) Etanol (MJ/tc) 1919 1919 1919 1919 2785 EE excedente (MJ/tc) 18 292 522 698 158 Bagaço excedente (MJ/tc) 124 0 0 0 0 Total (MJ/tc) 2061 2211 2441 2617 2943 % energia primária da cana 28,6 30,7 33,9 36,3 40,9 GEE evitado (kgco 2 /tc) Etanol 173 173 173 173 251 EE média mundial 3 47 84 112 25 EE valor para MDL no Brasil 1 22 38 52 12 Bagaço 12 0 0 0 0 Total (média Brasil) 186 195 211 225 263 Fontes: Seabra, 2008;Macedo e Seabra, 2008; elaboração própria
Resultados Econômicos Hoje Futuro I Futuro II Futuro III Futuro IV Produção etanol (L/tc) 82 82 82 82 119 EE excedente (kwh/tc) 5 81 145 194 44 Redução de emissões GEE (kg CO2eq./tc) Faturamento sem CER (R$/tc) Faturamento com CER (R$/tc) 186 195 211 225 263 66,30 76,94 85,90 92,76 101,36 71,32 82,21 91,60 98,00 108,46 Nota: Etanol a R$0,80/L, EE a R$ 140,00/MWh e CER a R$ 27,00/t CO2eq.
Gargalos Tecnológicos Detalhamento e otimização das rotas de recolhimento de palha Maior conhecimento do reciclo de nutrientes Mecanismos de decomposição da palha Melhor quantificação da palha (variedades, período da safra, idade) Controle de pragas Processamento e armazenagem da palha Uso da palha em sistemas convencionais Otimização da quantidade a ser recolhida: reciclo de nutrientes, efeito herbicida, plantio direto, energia Efeitos da palha na produtividade (variedades, condições climáticas, operações agrícolas, fertilizantes, herbicidas) Efeito da palha na dinâmica de carbono no solo, emissões de N2O e CH4
Obrigado pela Atenção!