11a-Etanol

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

ETANOL
(Álcool Combustível)
Prof. Paulo Cesar C. Pinheiro
Dept. Engenharia Mecânica da UFMG
Maio 2012
Histórico
 1925: Realizados testes utilizando álcool combustível adicionado à gasolina
 1938: Lei nº 737 – Obriga a adição de álcool à gasolina produzida no País
 1975: Lançamento do PROÁLCOOL
 1989: Brasil é o primeiro país a retirar o chumbo tetraetila da gasolina
 1993: Lei nº 8.723 establece o teor de mistura do álcool anidro à gasolina
entre 20 e 25%
 2000: Decreto nº 3.546 cria o Conselho Interministerial de Açúcar e Álcool
 2003: Lançamento dos veículos com tecnologia Flex Fuel
 2006: O teor de álcool na gasolina cai para 20%
Histórico
O uso de etanol em motores veiculares é tão
antigo quanto a própria industria automotiva.
Devido suas vantagens econômicas, sociais,
ambientais e estratégicas, tem aumentado
bastante o interesse em sua produção e
uso.
Henry Ford (1896)
carro a etanol puro
Histórico
Desde 1931 os automóveis brasileiros utilizam regularmente misturas de
gasolina e etanol. Diversos testes foram realizados com motores a
etanol puro.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
1925 1945 1965 1985 2005
% etanol
A partir de 1975, devido ao aumento do preço do petróleo, o uso do etanol
foi incrementado, inclusive promovendo o uso do etanol puro.
7 Milhões de ha (2008/09)
Mais de 50% em São Paulo
361 Unidades Processadoras
Mais de 550 milhões de ton.
colhidas (2008/09)
Produção de Cana-de-açúcar
Destino da Safra:
250 Milhões de ton:
- produção de açúcar = 27 milhões de ton
260 Milhões de ton
– produção de álcool = 27 bilhões de litros
50 Milhões de ton
– produção de cachaça e rapadura
Produção de Cana-de-açúcar no Brasil (em milhões de toneladas)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 9
7 0
1 9
7 2
1 9
7 4
1 9
7 6
1 9
7 8
1 9
8 0
1 9
8 2
1 9
8 4
1 9
8 6
1 9
8 8
1 9
9 0
1 9
9 2
1 9
9 4
1 9
9 6
1 9
9 8
2 0
0 0
2 0
0 2
2 0
0 4
2 0
0 6
Fonte: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2008 
Produção de Cana-de-açúcar
Produção de Cana-de-açúcar
Área
- 12% da área agricultada no Brasil (6 x 106 ha);
- 5° lugar entre as maiores culturas brasileiras
Brasil
- Maior produtor mundial de cana-de-açúcar (27% total mundial);
- 25% da área colhida no mundo;
- Maior produtor de açúcar centrifugado (11% produção mundial);
- Maior exportador (5 milhões de toneladas);
Geração de empregos
- 361 unidades agroindustriais
- 35% da população agrícola do Estado de São Paulo
- 1.100.000 empregos (diretos e indiretos).
- 500 empresas periféricas
Subprodutos
- Alimento para animais
- Produção de celulose
- Cogeração de energia elétrica (bagaço e palhiço)
- Cachaça
Estequiometria da Fermentação Álcoolica
Balanço Energético na Produção Etanol
(Urquinaga et al, 2005)Razão Etanol/Fóssil – 8,06
84 t/ha e 7.224 l/ha
Energia Fóssil
Máquinas e Eq. Agrícolas
Fertilizantes e Agroquímicos
Mudas
Equipamentos e Prédios
Insumos / Usina
5,62
7,23
0,48
6,03
6,03
0,62
Total 19,98
GJ
Energia Produzida no Etanol 161,10
12,4%
Corte da Cana de Açúcar
Corte da Cana de Açúcar
Corte Manual
Cana Queimada:
10-12 ton/dia
Corte Manual
Cana Crua:
1,2-2,5 ton/dia
Carregamento da Cana-de-Açúcar
Colheita Mecanizada Carregamento da Cana-de-Açúcar
Matéria Estranha Total (MET): Tudo que não é colmo industrializável.
Matéria Estranha Vegetal (MEV): Folhas verdes, palha, ponteiros, brotos, restos
Matéria Estranha Mineral (MEM): Terra
Materia-prima carregada
mecânicamente com 10% de MET
Materia-prima carregada
mecânicamente com 1,5% de MET
Produção de Etanol de Cana
O etanol brasileiro é produzido a partir da cana de açúcar, em plantas
integradas à fabricação de açúcar.
Esquema de um engenho para produção combinada de açúcar e etanol
Produção de Etanol de Cana
Destilaria de Etanol Produção de Açúcar e Etanol de Cana
Produtividade e Custo Produção Etanol Bagaço de Cana
A cada tonelada de cana moída, restam, em média 270 kg de
bagaço com 50% de umidade
40% = Uso p/ geração de Energia para uso próprio (108 kg)
Composição do Bagaço de Cana Palhiço
Resíduos da Colheita em cana sem queima
Material remanescente da colheita de cana-de-açúcar, que permanece
no campo, composto de:
•Folhas verdes
•Palha
•Ponteiros
•Colmos e suas frações
•Plantas daninhas
1 ha Canavial:
- 75 t Colmos
- 4 a 10 ton Palhiço (peso seco)
Composição da Palha de Cana Microdestilaria de Álcool
1. Infra-estrutura
- 50 hectares de terra, das quais 2 a 4 hectares para cana-de-
açúcar.
- Galpão com telhado, postes de luz, instalação elétrica e hidráulica,
material para manutenção, cercas, desníveis de solo.
Custo sem a terra: R$ 8.845,40
Microdestilaria de Álcool
2. Equipamentos
Produção de 50 l/dia
Moenda, tanque de diluição, dornas de fermentação, caldeira, coluna de
destilação, alambique e tambores de armazenagem.
 Investimento em equipamentos: R$ 51.506,00.
Microdestilaria de Álcool
Esquema da Instalação
Microdestilaria de Álcool
Tacho aquecido para rapadura
Coluna de destilação 
e alambique
Tanques de Fermentação
Microdestilaria de Álcool
3. Insumos
Lenha e água - sem custo
Bezerros, eletricidade, uréia, taxas e impostos
Custo anual estimado R$ 16.919,40
4. Produtos
Adubo orgânico...............R$ 23.040,00
Carne de gado em pé.....R$ 22.613,00
Etanol .............................R$ 9.030,33
Melaço.............................R$ 74,88
Rapadura.........................R$ 37,44
Eucalipto em pé...............R$ 5.780,00
Receita total anual estimada R$ 56.345,65
 Custos ............. R$ 47.228,71
5. Balanço Econômico (Produção de 50 litros/dia)
Vendas ............... R$ 56.345,65
Custos ................ R$ 47.228,71
 Saldo .................. R$ 9.116,95
 Relação Benefício / Custo = 0,193 (19,3%)
Processos de Hidrólise Processos DHR
• Processo para hidrólise de bagaço que combina pré-tratamento
organosolve hidrólise com ácidos diluídos;
• Características: dissolução total do bagaço, reação rápida num único reator
a pressão de 20-25 Bar e 180-200 ºC;
• Estagio atual: testado em laboratório e bancada por vários anos,
atualmente nos testes iniciais de uma unidade piloto que trata 1 tonelada
de biomassa seca por hora para produção de 5000 litros por dia de etanol;
• No estagio atual o processo esta previsto para aproveitar unicamente as
hexoses e operar anexo a destilaria, realizando a fermentação alcoólica
num mosto formulado com caldo, xarope ou mel e o licor hidrolítico
proveniente do DHR.
• Vantagens: licor hidrolítico comparativamente mais concentrado, alta taxa
de conversão do celulósico, formação de inibidores controlada, flexibilidade
para integração com tecnologia futuras (hidrólise enzimática)
Integração DHR Conceito de Biorefinaria
Conceito de Biorefinaria
Revista Brasileira de Engenharia Química, Outubro de 2006
Fluxograma conceitual da Biorefinaria:
aproveitamento integral da cana-de-açúcar pela rota química
Fluxograma de Produção de Áçúcar e Álcool
Fluxograma de Produção de Áçúcar e Álcool Fluxograma Geração e Consumo de Vapor