LER 244 RECURSOS ENERGTICOS E AMBIENTE DEPARTAMENTO DE

LER 244 – RECURSOS ENERGÉTICOS E AMBIENTE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL Edição: 2006 Prof. Tomaz Caetano Cannavam Ripoli

É toda matéria orgânica, excetuando-se os combustíveis fósseis, ou seja, todo material proveniente de colheitas agrícolas e florestais, produtos animais, massa de células microbianas, resíduos e produtos renováveis em bases anuais (Hiler & Stout, 1985)

(fotossíntese) CO 2 + + H 2 O + ENERGIA LUMINOSA CARBOHIDRATOS (AÇÚCARES E AMIDO) (a combustão de O 2 e Carboidratos = “respiração”)

FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DE COMBUSTÍVEIS A PARTIR DE BIOMASSA (HILER & STOUT, 1985)

(DE CONVERSÃO DE BIOMASSA EM OUTRAS FORMAS DE ENERGIA) COMBUSTÃO DIRETA: QUEIMA PARA PRODUÇÃO DE CALOR (AQUECIMENTO OU ACIONAMENTO DE TURBINAS ELÉTRICAS) PIRÓLISE: DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DE RESÍDUOS, SOB ALTAS TEMPERATURAS (500 A 9000 C) EM ATMOSFERA POBRE EM O 2, PRODUZINDO UM GÁS OU LÍQUIDO DE BAIXO PODER CALORÍFICO. PROCESSOS BIOQUÍMICOS: DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS ORG NICOS, EM ATMOSFERA POBRE EM O 2, COM PRODUÇÃO DE METANO; OU FERMENTAÇÃO CONTROLADA PARA OBTENÇÃO DE ÁLCOOL.

CONVERSÃO DE BIOMASSA EM COMBUSTÍVEIS COMERCIAIS (HINRICHS, 2003)

SUPERIOR = “É O NÚMERO DE UNIDADES DE CALOR LIBERADO, PELA COMBUSTÃO DE UMA UNIDADE DE MASSA DE UMA SUBST NCIA, EM BOMBA CALORIMÉTRICA, EM ATMOSFERA DE OXIGÊNIO, A VOLUME CONSTANTE E SOB CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE MODO QUE, TODA ÁGUA PROVENIENTE DA COMBUSTÃO, ESTEJA NO ESTADO LÍQUIDO” (ABNT NBR 8633 (1984). OU SEJA, OBTIDO EM LABORATÓRIO E CONSIDERA O MATERIAL COM BASE EM PESO SECO!

INFERIOR e ÚTIL: OBTIDOS ANALITICAMENTE PCI = PCS – 600. 9 H / 100 PCU = PCI [(100 – U) / 100] – 6 H Sendo: PCI (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO INFERIOR BASE PESO SECO PCU (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO ÚTIL À UMIDADE U DO MATERIAL PCS (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO SUPERIOR (BOMBA CALORIMÉT. ) H (%) = TEOR DE HIDROGÊNIO NO MATERIAL 600 (kcal) = VALOR MÉDIO ENERGIA ABSORVIDA/kg DE ÁGUA PARA ATINGIR TEMPERATURA DE EVAPORAÇÃO. 9 = MÚLTIPLO DO PESO DO H 2, CONTIDO NO MATERIAL, QUE FORNECE O PESO DA ÁGUA FORMADA DURANTE A COMBUSTÃO U (%) = UMIDADE DO MATERIAL, BASE PESO ÚMIDO. 6 = FATOR DE CONVERSÃO REFERENTE A ENERGIA PARA A EVAPORAÇÃO DA ÁGUA DE FORMAÇÃO.

U C P EVA O E L É U E Q A T S ES M S O E S C I R E PO DE T N A, DA I I E S M U S U Q MA A O IO , U ! S M B I O A S A D S A A UM NT IMA E E O D U C Q EM RÁ OBVIAMENTE O PCU É SEMPRE MENOR SE QUE O PCI E ESTE, É MENOR QUE O PCS!

EXERCÍCIO: CALCULE O PODER CALORÍFICO ÚTIL DE PALHA DE CEREAL, QUE CONTÉM 8, 4 % DE HIDROGÊNIO, ESTANDO EM UMA UMIDADE DE 10 % E POSSUI UM PCS = 4, 445 Mcal/t.

100000 ha 5000 ha 2500 ha 1000 ha

PROCESSO (SIMPLIFICADO) PARA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL E AÇÚCAR MATÉRIA-PRIMA (CANA-DE-AÇÚCAR) COM E SEM LAVAGEM CRISTALIZAÇÃO TRATAMENTO DO CALDO EM FUNÇÃO DO SISTEMA DE COLHEITA FERMENTAÇÃO DESTILAÇÃO AÇÚCAR ÁLCOOL

REPRODUÇÃO DE DESENHO A BICO DE PENA DE PERCY LAU DE USINA DE 1940

DESTILARIA DE ÁLCOOL NO TRI NGULO MINEIRO, 2007 (CORURIPE, FILIAL ITURAMA)

MUNDO MATRIZ ENERGÉTICA BRASIL

(DIVERSOS AUTORES)

ENERGIA EXTRAÍVEL DE 1 ha DE CANAVIAL % ETANOL % PALHIÇO % BAGAÇO MOLINA JÚNIOR, 1991

PALHIÇO? “MATERIAL REMANESCENTE SOBRE A SUPERFÍCIE DO TALHÃO, APÓS A COLHEITA, PRINCIPALMENTE A MECANIZADA, CONSTITUÍDO DE FOLHAS VERDES, PALHAS, PONTEIROS; COLMOS, RAÍZES, ERVAS DANINHAS E/OU RESPECTIVAS FRAÇÕES E PARTÍCULAS DE TERRA A ELES ADERIDA”, (RIPOLI, 1988)

APÓS 15 DIAS M. L. C. RIPOLI (2004)

Humidity (%) APÓS 15 DIAS M. L. C. RIPOLI (2004)

ENERGIA NO PALHIÇO (EBP/ha) APÓS 15 DIAS M. L. C. RIPOLI (2004)

QUEIMA DE PRÉ-COLHEITA NO 2 CO CO 2 NO OUTROS GASES TÓXICOS 9000 C E O QUE SE PERDE DE ENERGIA?

1 t PALHIÇO = 1, 2 Equivalente Barril de Petróleo 1 ha = 8, 4 EBP 50% recolhido = 4, 2 EBP 50% fica, fins agronômicos 1 ha CANAVIAL: 75 t COLMOS 4 A 10 t PALHIÇO (peso seco) 50% área canavieira = 2, 7 x 106 ha 18, 9 X 106 EBP/SAFRA! 1 BARRIL DE PETRÓLEO = US$60. . .

MAS A QUEIMA CONTINUA COM BASE EM LEI DO DR. GERALDO ALKMIM (MÉDICO. . . )

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE SISTEMAS (EES) DE RECOLHIMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA EES(%) = [1 -(ECC/ECP)]. 100 SENDO, (em Kcal/kg): ECC = ENERGIA CONSUMIDA NA FORMA DE ÓLEO DIESEL EM TODAS OPERAÇÕES (ENLEIRAMENTO, RECOLHIMENTO, TRANSPORTE, DESCARREGAMENTO, PREPARO). ECP = ENERGIA EXISTENTE NA BIOMASSA

COGERAÇÃO: ESTIMATIVA DE RIPOLI et al (2000). BIOMASSAS Pu (MJ/t) PALHIÇO 13551 CANA A (%) 50 Ac (ha/ano) 2, 7 x 106 Qt (t/ha) 11, 26 Pd (pessoas/ano) 9, 85 x 106 BAGAÇO CANA 7868 30 2, 7 x 106 18, 20 5, 55 x 106 PALHA ARROZ 15401 80 1, 8 x 106 0, 257 0, 26 x 106 Pu= poder calorífico; A = % da área de produção; Ac = área de produção; Qt = produtividade; Pd = no. pessoas, de baixa renda, atendidas/ano.

Exercício: DETERMINE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UM SISTEMA DE RECOLHIMENTO, TRANSPORTE E DESCARREGAMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA. DADOS: PODER CALORÍFICO DA BIOMASSA: 1700 Mcal/t CONSUMO DE ÓLEO DIESEL NAS OPERAÇÕES: 95 Mcal/t EES(%) = [1 -(ECC/ECP)]. 100 EES (%) = [1 -(125 / 1500)]. 100 EES = 94, 4 % (DE CADA 100 UNIDADES DE ENERGIA POSTA NA UNIDADE CONSUMIU-SE, APENAS 5, 6 UNIDADES EM DIESEL)

ASPECTOS NEGATIVOS: - POLUIÇÃO AMBIENTAL (carvãozinho e gases tóxicos) - DESPERDÍCIO ENERGÉTICO (palhiço) -PERDAS DE CALDO (sacarose)

ASPÉCTOS NEGATIVOS A QUEIMA LEVA A EXSUDAÇÃO DO COLMO

TEMPERATURAS

PERDAS DECORRENTES DA EXSUDAÇÃO (ESTIMATIVA ESTADO SÃO PAULO. ATUALIZADO DE RIPOLI et al, 1998) ÁREA: 6 X 10 6 ha PERDAS ÁLCOOL ABSOLUTO: de 5 a 130 L/ha PERDAS ECONÔMICAS: de US$1, 19/ha a US$30, 93/ha São Paulo: de US$ 7. 100. 000/ANO a US$185. 600. 000/ANO

DI S A E C NT I G ZA Ó L ILI O I RT B O FE R IC OS M E O D US D A NT UM D I E EH V I M T TA D A I O A VE Ã X I Ç A RO A B P RM A A C O O I F F I A N DO G E I S TAN L U FIC

VARIEDADES: RB 806043 RB 72454 SP 80 -1842 COLMOS COM PALHA 2 a 3% PERDAS INVISÍVEIS COLHEITA MEC NICA (NEVES, 2. 003) COLMOS SEM PALHA 2, 1 a 5, 4% DEPENDEM: VARIEDADE (MENOR TEOR DE FIBRA, MAIORES PERDAS) PORTE DO CANAVIAL (MAIS DEITADO, MAIORES PERDAS) ÓRGÃOS ATIVOS DE CORTE (CORTE BASAL, PICADORES, EXTRATOR PRIMÁRIO- rpm)

HOLANDA, VIA U. E. , ESTÁ CRIANDO UM PADRÃO PARA COMBUSTÍVEIS RENOVÁVEIS VARIÁVEIS EM CONSIDERAÇÃO: - PREÇO - QUALIDADE/PADRONIZAÇÃO - PRESERVAÇÃO AMBIENTAL (ÁGUA DE LAVAGEM SEM POLUIÇÃO, AUSÊNCIA DE QUEIMADAS, PRESERVAÇÃO FLORESTAL) - RESPONSABILIDADE SOCIAL (TRABALHO ESCRAVO, DE MENORES ETC)

OPÇÕES (RIPOLI & RIPOLI, (2004)

PALHIÇO ENLEIRADO (60%) CONSTITUIÇÃO E UMIDADE(%) NO MOMENTO DA COLHEITA: PONTEIROS (85), PALHAS (8), FOLHAS VERDES(80), FRAÇÕES DE COLMOS(90), PLANTAS DANINHAS. UMIDADE 15 DIAS APÓS: 10 A 20% (DEPENDENDO DE CONDIÇÕES CLIMÁTICAS)

A GRANEL, MÁQUINA TRACIONADA A GRANEL, MÁQUINA AUTO PROPELIDA TIPOS DE RECOLHIMENTO ENFARDAMENTO CILÍNDRICO ENFARDAMENTO PRISMÁTICO

FONTE: M. L. C. RIPOLI, 2002

CARREGAMENTO

DESCARREGAMENTO, A GRANEL, NO PÁTIO DA USINA BAIXA DENSIDADE ALTO CUSTO TRANSPORTE

MELHOR SISTEMA DE RECOLHIMENTO DO PALHIÇO COLHEITA INTEGRAL (SISTEMAS DE LIMPEZA DESLIGADOS) SEPARAÇÃO DE REBOLOS DE COLMO E PALHIÇO NA USINA

TOTAL DE VARIÁVEIS ANALISADAS 151 derivadas PARA SE CHEGAR À (COMPROVAÇÃO DAS HIPÓTESES) R$/EBP EFICIÊNCIA ENERGÉTICA (NO PÁTIO DA USINA) ÍNDICE DE TERRA

(RIPOLI, et al, 2003) SIGNIFICATIVO A 1% 1% SIGNIFIC NCIA

(RIPOLI, et al, 2003) SIGNIFICATIVO A 1%

CUSTOS EFETIVOS PALHIÇO POSTO USINA Considerando aumento de custo de colheita (RIPOLI, et al, 2003)

OS CUSTOS DA COLHEITA INTEGRAL SERÃO MENORES, AINDA, QUANDO: COLHEDORAS DE MENOR VALOR FUNÇÃO DE: MOTORES COM MENOR POTÊNCIA MENOS MOTORES HIDRÁULICOS E MANGUEIRAS MENOR CONSUMO (DIESEL E HIDRÁULICO), MANUTENÇÃO MAIS BARATA ETC. TAIS MÁQUINAS PODERÃO CUSTAR 30 A 40 % MENOS DO QUE O PREÇO ATUAL.

DEMAIS VANTAGENS DA COLHEITA INTEGRAL NÃO AUMENTAM AS NECESSIDADES DE: NOVOS INVESTIMENTOS EM EQUIPAMENTOS (RECOLHEDORA, ENFARDADORA, TRANSPORTE ) NOVAS EQUIPES DE MANUTENÇÃO E ABASTECIMENTO MENORES ATIVIDADES GERENCIAIS MENOR TRÁFEGO SOBRE TALHÃO E SOQUEIRA (MENOS ESMAGAMENTO SOQUEIRAS) INVESTIMENTO: EXIGIRÁ ESTAÇÃO DE PRÉ LIMPEZA (CONSUMIRÁ ENERGIA GERADA PELO BAGAÇO + PALHIÇO) PEQUENO AUMENTO DE VEÍCULOS PARA CANA

RESULTADO: OS CUSTOS DA COLHEITA INTEGRAL SERÃO MENORES DOS AQUI APRESENTADOS ESTIMA-SE QUE O CUSTO DA ESTAÇÃO DE LIMPEZA, PODE SER AMORTIZADO EM 10 meses

POR RAZÕES ECONÔMICAS DERIVADAS DE POLÍTICAS PÚBLICAS INEXPLICÁVEIS! OU MUITO EXPLICÁVEIS. . .

VALORES ECONÔMICOS E PISOS CORRESPONDENTES ÀS TECNOLOGIAS ESPECÍFICAS POR FONTE – PROINFA, março/2004. TIPO DA CENTRAL GERADORA MÁXIMO (R$/MWh) MÍNIMO (R$/MWh) PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS 117, 02 EÓLICA 204, 35 150, 45 BAGAÇO 93, 77 83, 58 CASCA DE ARROZ 103, 20 83, 58 MADEIRA 101, 35 83, 58 BIOGÁS DE ATERRO 169, 08 83, 58 BIOMASSA: PARA GERAR ANO TODO USINA PRECISA: RECEBER R$130, 00/MWh (ESTÁ RECEBENDO R $93, 77) REDUZIR DE 500 PARA 300 kgf O CONSUMO VAPOR/t CANA MOIDA

“NÃO ESTOU PREOCUPADO COM NENHUM DOS PROBLEMAS. ESTOU MUITO OCUPADO COM A SOLUCÃO DE CADA UM DELES”. PROF. A. P. COBRA, ESALQ.

REFERÊNCIAS: RIPOLI, T. C. C. & RIPOLI, M. L. C. Biomassa de cana-de-açúcar: colheita, energia e ambiente. 2ª. ed. Piracicaba: autores. 2005. 302 p. RIPOLI, T. C. C. ; RIPOLI, M. L. C. ; CASAGRANDI, D. V. ; IDE, B. Y. Plantio de cana-de-açúcar: Estado da arte. Piracicaba: T. C. C. Ripoli. 2006. 216 p. RIPOLI, T. C. C. ; MOLINA JÚNIOR, W. F. ; RIPOLI, M. L. C. Manual prático do agricultor: Máquinas agrícolas. v. 1. Piracicaba: T. C. C. Ripoli. 2005. 187 p.

ESPECIALISTA É AQUELE QUE SABE MAIS SOBRE MENOS, PORÉM ACABA SABENDO TUDO SOBRE NADA! GENERALISTA É AQUELE QUE SABE MENOS SOBRE MAIS PORÉM ACABA SABENDO NADA SOBRE TUDO!

POR DO SOL NA ESALQ. . .