Cadeia produtiva do álcool combustível

O álcool hidratado tem dois destinos: o nacional (85%) e a exportação (15%) (MAPA, 2007). O maior volume do álcool produzido pelo estado de São Paulo é consumido pelo mercado interno. Assim, apesar do crescente aumento das exportações devido, principalmente, às pressões por combustíveis mais limpos que têm aumentado nos países desenvolvidos, decidiu-se estudar o ciclo de vida do produto utilizado no mercado interno.

Esta cadeia produtiva inclui: produção agrícola, transporte da propriedade agrícola até a usina, processamento do álcool, armazenagem do álcool, transporte até o distribuidor, estoque, transporte até o posto de venda e consumo via utilização em automóveis, conforme apresentado na Figura 29.

A produção de cana-de-açúcar ocupa 3,6 milhões de hectares no estado de São Paulo sendo caracterizada pelo uso intensivo de insumos, equipamentos e energia. As práticas agrícolas da cana, cujo ciclo de produção é de 5 a 7 anos, incluem as operações de preparo do solo, plantio (manual ou mecanizado), fertilização (pela adição de fertilizantes químicos e dos subprodutos das usinas sucroalcooleiras), controle de pragas (via aplicação de agrotóxicos) e colheita (IAC, 1994). A Figura 30 apresenta o diagrama típico de uma fazenda produtora de cana-de-açúcar e será utilizado como base para a análise emergética desta etapa do processo.

A colheita é uma etapa importante da fase agrícola de produção da cana-de-açúcar. Pode ser manual, quando é muito intensiva no emprego de mão-de-obra, ou mecânica. No caso da colheita manual, tradicionalmente é feita a queima do canavial com o objetivo de facilitar esta operação, aumentando o rendimento do corte e evitando problemas com animais peçonhentos. Entretanto, tal procedimento resulta em liberação de grandes

quantidades de CO2 e CH4. A adoção de colheita mecanizada elimina a necessidade de

queima, porém resulta em grande diminuição de uso de mão-de-obra resultando em desemprego e, devido à declividade do terreno, está limitada a certas regiões produtoras. Outros benefícios da colheita da cana crua são o aumento da cobertura vegetal do solo, diminuindo a erosão e aumentando a infiltração de água (Furlani Neto et al., 1997).

tra ns p

Figura 30: Diagrama da etapa agrícola da produção da cana-de-açúcar.

O transporte da cana até a usina é feito a granel por caminhões do tipo Romeu e Julieta, caminhão plataforma acoplado a um reboque com capacidade de 25 toneladas; treminhão, caminhão plataforma acoplado a dois reboques com capacidade de 35 toneladas; e Rodotrem, formado por um cavalo mecânico, um semi-reboque e um reboque, com capacidade 50 toneladas. A distância entre a unidade produtora e a usina não, em geral, é superior a 50 km sendo em média 40km (Farina e Zylbersztajn, 1998; BNDES, 2003).

As operações industriais que acontecem na usina foram agrupadas em três subgrupos: extração do caldo, produção de álcool, e geração de vapor e energia. Para a realização do presente estudo foi considerada uma usina autônoma, ou seja, que processa a cana para produção exclusiva de álcool Os subprodutos da etapa industrial são reciclados pela etapa agrícola, através da fertilização da lavoura, conforme apresentado na Figura 31.

Figura 31: Diagrama resumido das etapas agrícola e da destilaria de álcool.

A primeira etapa do processamento a extração do caldo, apresentada na Figura 32,

inclui o recebimento, quando são coletadas amostras para análise de ATR5, que

determinará o preço a ser pago pela cana, pesagem e descarregamento dos caminhões, lavagem, e a extração propriamente dita, composta por desintegração, desfribração e esmagamento. Os produtos desta etapa são: o caldo misto, o bagaço utilizado na geração de vapor e de energia elétrica, água suja, argila, e resíduos que retornam ao campo para a fertilização.

O segundo sub-sistema da usina é o da produção de álcool, conforme apresentado na Figura 33, e é composto pelas seguintes etapas: 1) tratamento do caldo; 2) preparação do mosto com a adição de produtos químicos, mel ou xarope e água; 3) fermentação do caldo quando são adicionados levedura e aditivos e é produzido vinho com aproximadamente 9,5% de álcool; 4) centrifugação do vinho para a separação do fermento (leveduras); e 5) destilação do vinho para a produção do álcool. Os produtos desta etapa são o álcool, a vinhaça e a torta de filtro também utilizadas para a fertilização das lavouras de cana-de-açúcar. A levedura é recuperada e a água quente passa por

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resfriamento para ser novamente utilizada na etapa de fermentação.

CQ

Cana de

Açúcar Desintegração Desfibração Esmagamento

Caldo misto Água Equipa- mentos Energia Elétrica Caldo de embebição Preparação Pesagem e separação Lavagem Vapor

Extração do Caldo - Diagrama Detalhado

Insumos água de lavagem Bagaço Água suja Argila, Areia Palha, Pedra

Figura 32: Diagrama detalhado da etapa de extração do caldo

Preparação Fermentação Destilação

Levedura

Água Mel

Xarope Equipa-mentos

Energia Elétrica Vapor CO2 torta de filtro Caldo misto Insumo Resfriamento Água Vinhaça água morna

Fabricação do Álcool - Diagrama Detalhado

Preparação

Mosto Centrifugação ÁLCOOL

O terceiro e último sub-sistema da usina é o de geração de vapor e de energia elétrica, conforme apresentado na Figura 34. Nesta etapa o bagaço proveniente da extração do caldo é queimado gerando vapor de alta pressão que será utilizado nas etapas de processamento, e também na geração de energia elétrica, que resulta em vapor de escape, de menor pressão, igualmente utilizado nas etapas produtivas da usina.

O álcool produzido é estocado em tanques na própria usina que o fornece para as distribuidoras de combustível. O álcool é enviado tanto para bases coletoras primárias como secundárias e, a partir deste momento, a sua distribuição segue a logística de distribuição de combustível (gasolina e diesel): de bases primárias o combustível é transferido às bases secundárias e das bases secundárias é entregue aos postos combustíveis. Na primeira etapa, até as bases primárias, o transporte é feito via transporte ferroviário ou rodoviário, sendo que para o álcool este último representa 70% do fornecimento. No estado de São Paulo esta distância é, em média, de 150 km e o transporte é feito utilizando-se caminhões tanques com capacidade de 35.000 litros (Ometto, 2005; Figueiredo, 2006).

Figura 34: Diagrama detalhado da etapa de geração de vapor e energia elétrica.

As transferências para as bases secundárias são feitas para manter os estoques próximos aos mercados consumidores sendo que aproximadamente 33% do álcool produzido é consumido fora de seu estado produtor. Assim, esta etapa corresponde, via de regra, a grandes distâncias. As transferências são feitas por uma combinação de

modais que inclui transporte ferroviário, rodoviário, via alcoolduto e, também, por transporte fluvial (Cunha, 2003; Figueiredo, 2006). No momento a logística de distribuição de álcool é o gargalo da cadeia e a incorporação de alcoodutos, integrados aos outros modais, diminuiria até 40% no custo de transporte, porém depende de investimentos em dutos, estações de bombeamento e tancagem para estocagem (Andrade, 2007).

Partindo das bases de distribuição, as entregas aos postos são 100% rodoviárias e de curta distância, sendo que aproximadamente 80% delas tem percurso inferior à 200 km (Cunha, 2003; Figueiredo, 2006).

6.2. Materiais e Métodos

Os dados necessários para a realização da análise emergética e de ciclo de vida, incluindo equipamentos, mão de obra e taxas e impostos, foram obtidos através de entrevistas com profissionais da área, fabricantes de equipamentos, insumos e embalagens e da literatura. A Tabela 17 apresenta os dados de cada etapa e as fontes de informação utilizadas nos cálculos. Os dados considerados foram relativos à safra 2005/2006.

A produtividade anual do canavial varia bastante dependendo do corte. No presente estudo foi considerada a produtividade média da área considerando 6 cortes. Para a safra 2005/2006 diferentes valores de produtividade média foram encontrados na literatura, 74 t/ha (IBGE, 2007) e 77 t/ha (Agrianual, 2006), 85 t/ha (MAPA, 2007). Assim, o valor observado na visita a campo, 80 por hectare por ano e 6 cortes, foi o utilizado no estudo.

Considerou-se o manejo convencional do canavial sendo a fertilização feita com os subprodutos de usinas, vinhaça e torta de fitro, e complementada com fertilizantes químicos. Nesta etapa também foram considerados os fluxos emergéticos, materiais e serviços, relativos ao transporte dos fertilizantes e dos subprodutos.

A colheita foi considerada como 85% manual com queima do canavial e 15% mecanizada, conforme condição encontrada na visita a campo. Nesta etapa foram incluídos os fluxos relativos ao transporte de mão-de-obra para a colheita.

Tabela 17: Dados utilizados na análise emergética da cadeia produtiva de álcool

Etapa Características Fonte de informações

utilizadas

Agrícola No de cortes: 6 cortes

Produção média: 80 t /ha Manejo: convencional

Fertilização: vinhaça, torta de filtro e fertilizantes químicos Transporte dos subprodutos: incluído

Colheita: 85% manual 15% mecânica

Dados: Visita a campo Literatura

Transporte da cana

Distância média: 40 km Capacidade por viagem: 60 t

Entrevistas - produtores Fabricante caminhões e pneus

Usina de

açúcar e

álcool

Capacidade: 8100 t /dia

Produção: 100% da cana para álcool

• 82 l de álcool/TC

• 270 kg bagaço/ TC

• 35 kg de torta de filtro

• 10 l de vinhaça por l de álcool

• 190 kg de outros subprodutos/ TC • 450 m3 de águas residuárias/h Visita a Usina Fornecedores de equipamentos Entrevistas - Técnicos Literatura Distribuição SP

Transporte até Base Primária:

• Distância: 150 km

• Caminhão tanque

• Capacidade: 30 000 litros

Distribuição até Posto Combustível

• Distância média: 100 km

• Capacidade: 26.000 litros

Entrevista: transportadoras e técnicos da área

Fabricante de caminhão e pneus Agência Nacional de Transportes Literatura

Distribuição MT

Transporte até Base Primária:

• Distância: 150 km

• Caminhão tanque

• Capacidade: 30 000 litros

Transferência até Base secundária

• Distância: 1500 km

• Caminhão tanque

• Capacidade: 60 000 litros

Distribuição até Posto Combustível

• Distância média: 100 km

Capacidade: 26.000 litros

Entrevista: transportadoras e técnicos da área

Fabricante de caminhão e pneus Agência Nacional de Transportes Literatura

Foi considerada uma usina autônoma com capacidade de esmagamento de 8200 toneladas/dia e com produtividade de 82 litros de álcool por tonelada processada. A produtividade utilizada corresponde à média apresentada no Balanço Nacional da Cana- de-Açúcar e de Bioenergia (MAPA, 2007). Valores semelhantes foram encontrados na literatura, 80 l/TC (Lamonica, 2005), 85 e 87 l/TC (Macedo e Koller, 1997), bem como na usina visitada (80 l/TC).

A energia elétrica e a geração de vapor foram consideradas como geradas a partir de bagaço da cana, proveniente da extração do caldo, conforme apresentado na Figura 34, portanto, foram considerados como reciclagem dentro do sistema não aparecendo como fluxo deste sub-sistema. Da mesma forma, a vinhaça e a torta de filtro são

totalmente recicladas para a etapa agrícola, conforme apresentado na Figura 31.

A etapa de ditribuição do álcool foi estudada considerando-se dois cenários: consumo final no estado de São Paulo e consumo final no estado do Mato Grosso. No primeiro caso foram consideradas somente a etapas de transferência até a base primária e a entrega ao posto distribuidor, ambas rodoviárias, porém utilizando caminhões tanques com capacidades diferentes, 35 e 26 mil litros respectivamente.

No caso de consumo no estado do Mato Grosso, além destas duas etapas, também foi incluída no cálculo a etapa de transferência entre a base primária e a secundária, Também esta etapa foi considerada rodoviária, porém utilizando rodotrem com capacidade de 60 mil litros por viagem (Guerra, 2006)

O Fluxograma completo do processamento industrial de álcool é apresentado no Apêndice 2 onde também são listados os equipamentos utilizados nestas operações.