Avaliação dos efluentes para reúso

No terceiro passo, as correntes que apresentam algum potencial de reúso dentro da usina foram identificadas, as que podendo ser usadas diretamente ou através de um tratamento adequado, ajudam a suprir parte do consumo global de água da usina.

5.4.1. Etanol de primeira geração

A Figura 5.6 apresenta as correntes de reúso na destilaria autônoma, onde é observado que os condensados do vapor vegetal do processo de concentração do caldo respondem pela maior parte do total de reúso com um 68% dos 332 L/t cana disponíveis.

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Os condensados podem ser recuperados e utilizados em processos que requerem uma demanda de água com temperaturas da ordem de 50 °C a 80 °C como água para embebição e na etapa do tratamento do caldo. A origem deles deriva principalmente da água adicionada durante a embibição bem como da água contida na cana-de-açúcar.

Figura 5.6: Potenciais efluentes para reúso na produção de etanol de primeira geração

5.4.2. Etanol de primeira e segunda geração

No processo de segunda geração, novos efluentes decorrentes do uso da lavagem de bagaço pré-tratado e da hidrólise do bagaço se apresentam como oportunidades para o reúso dentro da usina considerando tratamentos adequados para sua reutilização.

Concentração do licor de glicose a través do sistema de evaporação de múltiplo efeito

Visando entender a relação e o comportamento dos fluxos imersos na produção do licor de glicose a partir do bagaço de cana-de-açúcar, foi desenhada em base aos dados do caso EV5 a Figura 5.7, a qual apresenta os fluxos separados nas suas duas fases líquida (água) e sólida, de tal forma de conhecer principalmente o destino da água após atravessar cada um dos processos produtivos.

O bagaço excedente do sistema de cogeração com uma umidade de 50% é pré-tratado através da explosão a vapor, num processo, onde uma fração do vapor em fase líquida acompanha ao bagaço pré-tratado, enquanto a outra é recuperada como vapor flash. Para a remoção de xiloses é adicionada água, a qual pode ser recuperada no licor de pentoses.

Na etapa da hidrólise, o licor de glicose produzido está acompanhado fundamentalmente pela água adicionada no reator de hidrólise para atingir a concentração de sólidos insolúveis desejada. Aquela água pode ser recuperada mais a frente com os condensados durante a concentração do licor de glicose.

A B C D 55 55 - 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 60 - 889 - - 4 26 - 917 16 742 - 62 25 90 57 61 41 741 20 661 - 80 20 Líquido Sólido A: Pré-tratamento do bagaço B: Lavagem do bagaço pré-tratado C: Hidrólise enzimática

D: Concentração do licor de glicose

1 . Bagaço para hidrólise

2 . Dióxido de enxofre (SO2)

3 . Vapor para pré-tratamento 4 . Vapor flash do pré-tratamento 5 . Bagaço pré-tratado

6 . Água para lavagem do bagaço pré-tratado 7 . Licor de pentoses

8. Celulignina 9. Enzimas

10. Água para hidrólise enzimática 11. Torta de lignina

12. Licor de glicose diluído 13. Condensados

14. Licor de glicose concentrado Obs. 1. Fluxos em kg por tonelada de cana

Obs. 2. Na concentração do licor de glicose não são mostradas as correntes de vapor para preaquecé-lo

Figura 5.7: Distribuição da água dentro dos principais fluxos na produção de etanol de segunda geração

Portanto, o fluxo do licor de pentoses se apresenta como um potencial fluxo disponível para reúso dentro da usina, devido a que carrega um alto conteúdo de água, considerando previamente a produção de biogás decorrente da sua composição orgânica. O licor de pentoses responde por 45%, 57% e 63% do potencial total de reúso, para os casos EV5, EV8 e EV10 respectivamente (Figura 5.8). Uma segunda corrente deriva dos condensados de vapor vegetal do licor de glicose (24%), os quais carregam a água adicionada no reator de hidrólise enzimática.

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Do mesmo modo, outro efluente para reúso está formado pelos condensados da concentração do caldo (11%), representando essas três correntes quase 90% do potencial total para reúso. Além desse fluxo, o vapor flash do pré-tratamento, pode ser condensado e aproveitado, mas tratado previamente devido a que carrega uma serie de compostos químicos tóxicos formados no pré-tratamento.

Por outro lado, como a torta de lignina, é considerada como combustível na caldeira, ela é levada a um processo de desaguamento através de prensas. A água obtida nesse processo pode ser reutilizada também sob um tratamento de purificação adequado. Na Tabela A.5 do Apêndice A são mostrados os valores detalhados dos fluxos mássicos para os casos avaliados.

Figura 5.8: Potenciais fluxos de água para reúso na produção de etanol de segunda geração Concentração do licor de glicose a través do sistema de separação por membranas

Ao igual que no caso de concentração do licor de glicose por sistema de evaporação, o licor de pentoses representa um grande potencial dentro do volume total de correntes disponíveis para reúso, respondendo por um 50%, 60% e 65% dos potenciais totais dos casos ME5, ME8 e ME10, respectivamente (Figura 5.8).

O permeado do processo de membranas se apresenta também como uma segunda corrente disponível com uma média de 26% do volume total. Dentro das correntes restantes, os condensados da evaporação do caldo com um 8% do potencial total são os maiores fluxos disponíveis dentro desse grupo. Maiores detalhes dos valores desagregados da Figura 5.8 são apresentados na Tabela A.6 do Apêndice A.

5.4.3. O potencial da vinhaça

Embora a concentração da vinhaça seja uma prática utilizada em algumas usinas, a fim de reduzir os custos de transporte para transportá-la aos campos e se beneficiar da água reusada, não é atualmente considerada uma pratica comum. Assim, a água contida na vinhaça não foi medida neste trabalho seguindo essa tendência, mas a modo de exemplo de como seria o impacto de reutilizar a água de vinhaça, foram adicionados aos volumes dos efluentes considerados para reúso, os volumes de vinhaça gerados em cada caso (Figura 5.9). Assim, se forem considerados aque les volumes totais para reúso, pode se obter valores, inclusive, negativos na captação global de água (Tabela 5.6), que representariam excedentes de água na produção de etanol. Este achado faz correspondência ao modelo da usina exportadora de água da empresa de equipamentos DEDINI (OLIVEIRO et al., 2010; MANTELATTO et al.; 2011). Porém, o principal limitante na escolha dessa estratégia de operação é o custo de investimento para essa classe de empreendimentos.

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Tabela 5.6: Captação de água quando considerado o reúso da água total contida na vinhaça

Caso Captação água

(L/t cana) Base -113 EV5 80 EV8 9 EV10 -27 ME5 -149 ME8 -158 ME10 -163