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BIOENERGIA:
Cenários, Necessidades e Perspectivas
Foco Setor Sucroenergético
Aspecto Tecnológico
III WORKSHOP DO INFOSUCRO
Paulo Augusto [email protected]
Instituto de Economia / IE-UFRJ26 de Novembro de 2010
33
CONCEBER E DESENVOLVER
SOLUÇÕES
DEFINIR / ESPECIFICAR /
DETALHAR SOLUÇÕES
EXECUTAR
SOLUÇÕES
COMISSIONAR E GARANTIR
SOLUÇÕES
-TECNOLOGIA-ENGENHARIA DE PROCESSO
-ENGENHARIA BÁSICA-ENGENHARIA EQUIPAMENTOS-ENGENHARIA DE DETALHE
-FABRICAR-INSTALAR-MONTAR
-POSTA EM MARCHA-DESEMPENHO-ASSISTÊNCIA TÉCNICA
O SETOR SUCROENERGÉTICO BRASILEIRO DOMINA TODOS OS ESTÁGIOS DA TECNOLOGIA AGRICOLA E INDUSTRIAL DESDE A: PESQUISA, ENGENHARIA, PRODUÇÃO, OPERAÇÃO E COMERCIALIZAÇÂO.
4
• Desenvolvimento básico em parceria(escala laboratório);
• “Scale up” de laboratório para escala piloto;
• “Scale up” piloto para plantas demonstração/industriais;
• Transferência e absorção de tecnologias externas;
• Plantas de demonstração (semi-industriais);
• Engenharia de processo e básica;
• Engenharia de controle de processos;
• Engenharia de detalhamento;
• Estudos de Viabilidade;
• Partidas de Plantas;
• Assistência técnica.
5
• Projetos Completos (Green Field);
• Projetos Chave na Mão (Turn Key);
• Engenharia, Fabricação, Suprimentos e Construção (EPC);
• Fabricação de Equipamentos;
• Peças de Reposição;
• Assistência Pós – Venda;
• Desenvolvimento.
6
Projeto, fabricação e montagem de acordo com as necessidades do cliente
Padrões ISO e GMP – Boas Práticas de Engenharia para todos os clientes
7
Os atualizados princípios e valores da EMPRESA são as ferramentas que
possibilitam a implementação de práticas sustentáveis em todas as atividades
de nosso negócio, baseados em padrões internacionais como a ISO14000
(Norma Ambiental) e SA8000 (Responsabilidade Social).
Os principais pilares destas ações são:
Programa de apoio social;
Projetos de redução do consumo de água / energia / insumos;
Redução de efluentes: objetivo é “zero efluentes”;
Tecnologia atualizada em nossos produtos;
Mente aberta para tecnologias inovadoras e sustentáveis;
Visão de longo prazo nos negócios.
88
PASSADO: A tecnologia Brasileira atendeu com capacitação e competitividade às
necessidades das atividades agrícolas e industriais do setor sucroalcooleiro,
atingindo um nível de liderança tecnológica mundial, inclusive com a exportação de
produtos, bens e serviços para diversos países.
FUTURO (Médio a Longo Prazo): Para atender às demandas dos cenários
futuros, considerando que os biocombustíveis deverão ser utilizados em altas
proporções em substituição aos fósseis, teremos de investir em tecnologia e
engenharia, na qualidade e capacitação de pessoal e na ampliação / diversificação /
otimização do atual parque agroindustrial do setor sucroenergético.
PRESENTE E FUTURO PRÓXIMO: A industria nacional tem todas as
condições para atender às demandas do mercado interno, adotando altos níveis de
sustentabilidade sócio-ambiental e econômica na nova atividade sucroenergética.
Ao mesmo tempo, podemos assumir compromissos internacionais, garantindo o
abastecimento de programas de combustíveis renováveis de outros países sem
interferir com a geração de alimentos ou causar desmatamentos no nosso país.
ESTE É O NOSSO DESAFIO: CAPACITAR COM QUALIDADE
QUALIDADE = CONHECIMENTO + SEGURANÇA INSTITUCIONAL
99
Arabia Saudita¹ - Fóssil
• 264 bilhões de barris óleo
21% das reservas
mundiais
USA¹ - Fóssil
• 238 bilhões ton. carvão
29% das reservas
mundiais
Russia¹ - Fóssil
• 43 trilhões Nm³ gás natural
23% das reservas
mundiais
Brasil² - Renovável
• 355 milhões de ha. terra arável
25% das reservas
mundiais
Sources: 1 - BP – Statistical Review of Energy 2009 2 – UNICA/Brenco 2007
10
A VISÃO ENERGÉTICA DA CANA-DE-AÇÚCAR
2,54 x 106 kJ
2,50 x 106 kJ
2,14 x 106 kJ
7,18 x 106 kJ
1 T CANA LIMPA ≅ 1,2 T CANA INTEGRAL
AÇÚCARES
153 KG
BAGAÇO(50% UMIDADE)
276 KG
PALHIÇO (*)
(15% UMIDADE)
165 KG
NO CAMPO
7,18 x 106 kJ
1,2 BARRIS PETRÓLEO
1 BARRIL DE PETRÓLEO5,79 x 106 kJ
~=
CANA
DE
AÇÚCAR
É PURA
ENERGIA
ENERGIA LIMPA E RENOVÁVEL1/3 DO
BAGAÇO
1/3 DO
PALHIÇOENERGIA LIMPA E RENOVÁVEL
1/3 DO
CALDO DE
CANA
AÇÚCAR: O ALIMENTO (KCAL) MAIS BARATO DO MUNDO
BIOETANOL: ENERGIA LIMPA E RENOVÁVEL
(*) PALHIÇO = PONTAS, FOLHAS E PALHAS.
755.000 b/d
755.000 b/d
755.000 b/d
SAFRA 2010/11*
ENERGIA EQUIVALENTE - BARRIS ÓLEO/DIA
2.265.000 b/dTOTAL
*FONTE: DATAGRO, 4ª ESTIMATIVA, 22/04/2010 = 667 MM TCS
11
Anual Energy Outlook 2010 – U.S. Energy Information Administration –
DOE/EIA 0383 – April 2010
IMPONDERÁVEIS:
•Políticas Protecionistas;
•Políticas de Segurança;
•Variações Climáticas;
•Avanço Tecnológico.
12
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
110.000
120.000
130.000
140.000
150.000
160.000
2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025
Pro
du
ção
BR
asile
ira
de
Eta
no
l -M
ilhõ
es
litro
s /
safr
a
ANO
ESTIMATIVA DO MERCADO POTENCIAL DO ETANOL
Real Otimista Base Pessimista MAPA2010 UNICA2007 PDE2009
13
25,00
27,00
29,00
31,00
33,00
35,00
37,00
39,00
41,00
43,00
45,00
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022
Pro
du
ção
Bra
sile
ira
-m
ilhõ
es
ton
ela
das
Ano
ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO BRASILEIRA DE AÇÚCAR
Otimista Conservador
14
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022
Po
ten
cia
Inst
alad
a D
isp
on
ibili
zad
a -
MW
ANO
POTENCIAL ESTIMADO DE BIOELETRICIDADE PARA REDE
15
Aumento Percentual esperado da demanda nos próximos 10 anos:
Bioetanol: 130% ( de 27 para 65 bilhões de litros)
Bioaçúcar: 32% ( de 31 para 41 milhões de toneladas)
Bioeletricidade: 900% (de 1.100 para 11.000 MW) - Função da
expansão / modernização do parque
industrial e das políticas públicas.
MERCADO PROMISSOR E EM EXPANSÃO
16
FLUXO DO PRODUTO
FLUXO DO VAPOR VIVO (acionamento)
FLUXO VAPOR DE ESCAPE
GERAÇÃO DE
ELETRICIDADE(TURBOGERADOR)
CANA
RECEPÇÃO/
LIMPEZA/
PREPARO
EXTRAÇÃO
BAGAÇO EXCEDENTE
B
A
G
A
Ç
O
CALDOPROCESSO
AÇÚCARAÇÚCAR
MELAÇO
GERAÇÃO DE
VAPOR
(CALDEIRA)
Diagrama Típico do Processo até 1976
Incinerado
nas caldeiras
17
FLUXO DO PRODUTO
FLUXO DO VAPOR VIVO (acionamento)
FLUXO VAPOR DE ESCAPE
GERAÇÃO DE
ELETRICIDADE(TURBOGERADOR)
CANARECEPÇÃO/
LIMPEZA/
PREPARO
EXTRAÇÃO
BAGAÇO EXCEDENTE
B
A
G
A
Ç
O
CALDO PROCESSO
AÇÚCARAÇÚCAR
MELAÇO
GERAÇÃO DE
VAPOR
(CALDEIRA)
PROCESSO
ETANOL
Diagrama Típico do Processo até 2003
Incinerado
nas caldeiras
ETANOL
ELETRICIDADE
Uso PróprioZERO MWh
EXCEDENTE
Usina Auto-suficiente em energia
VINHAÇA
18
FLUXO DO PRODUTO
FLUXO DO VAPOR VIVO (acionamento)
FLUXO VAPOR DE ESCAPE
GERAÇÃO DE
ELETRICIDADE(TURBOGERADOR)
CANA
RECEPÇÃO/
LIMPEZA/
PREPARO
EXTRAÇÃO
BAGAÇO EXCEDENTE
B
A
G
A
Ç
O
CALDO PROCESSO
ETANOL
ALCOOL
GERAÇÃO DE
VAPOR
(CALDEIRA)
Diagrama Típico do Processo Destilaria Autônoma
Incinerado
nas caldeiras
ELETRICIDADE
Uso PróprioZERO MWh
EXCEDENTE
Auto-suficiente em energia
VINHAÇA
19
CALDO
C
A
L
D
O
B
A
G
A
Ç
O
BAGAÇO EXCEDENTE
BIOELETRICIDADE
CANA RECEPÇÃO/
PREPAROEXTRAÇÃO
FLUXO PRODUÇÃO
FLUXO VAPOR ALTA PRESSÃO
VAPOR BAIXA PRESSÃO (P/ USO TÉRMICO)
GERAÇÃO DE
ELETRICIDADE(TURBOGERADOR)
GERAÇÃO DE
VAPOR
(Alta Pressão)
BIOETANOL
VINHAÇA
AÇÚCAR
MELAÇO
PROCESSO
AÇÚCAR
PROCESSO
BIOETANOL
50,7 MW
EXCEDENTE
19
(*) REFERÊNCIA: 12.000 TCD ≅ 2 MM TCS
Diagrama Típico do Processo após 2003 até atual
Geração de energia para venda
20
CALDO
C
A
L
D
OB
A
G
A
Ç
O
BIOELETRICIDADE
CANA RECEPÇÃO/
PREPAROEXTRAÇÃO
FLUXO PRODUÇÃO
FLUXO VAPOR ALTA PRESSÃO
VAPOR BAIXA PRESSÃO (P/ USO TÉRMICO)
GERAÇÃO DE
ELETRICIDADE(TURBOGERADOR)
GERAÇÃO DE
VAPOR
(Alta Pressão)
BIOETANOL
VINHAÇA
AÇÚCAR
MELAÇO
PROCESSO
AÇÚCAR
PROCESSO
BIOETANOL
EXCEDENTE
20
(*) REFERÊNCIA: 12.000 TCD ≅ 2 MM TCS
Diagrama Típico do Processo em Futuro Próximo
BIODIGESTOR
BIOGÁS
100% palha: 112,1 MW
50% palha: 83,9 MW
PALHATECNOLOGIA EM
DESENVOLVIMENTO
Venda
PA
LH
A
21
(=) (-)
OBJETIVO:
MÁXIMAENERGIA
EXCEDENTE
MÁXIMA
UTILIZAÇÃO DA
ENERGIA
DISPONÍVEL NA
CANA/USINA
MÍNIMO
CONSUMO DE
ENERGIA NOS
PROCESSOS
INTERNOSDA USINA
MÁXIMAPRODUÇÃO DE ENERGIA EXCEDENTE
22
FORMAS DE OTIMIZAÇÃO
Máxima produção de bioetanol;
Máxima produção de bioeletricidade;
Produção balanceada bioaçúcar e bioetanol (50% / 50%);
Produção flexível bioaçúcar e bioetanol (70%/30% e vice versa);
Integrada com biodiesel de 1ª ou 2ª geração;
Minimização do consumo de água externa;
Redução do volume de vinhaça;
Produção de fertilizante organo-mineral aditivado ou não;
Redução de emissões de gases com efeito estufa – GEE.
PARA ATENDER ÀS NECESSIDADES DO CLIENTE
23
A
REVOLUÇÃO
DOS “6Bios”
24
25
Indicadores Unid. Início ProálcoolAtual
Tradicional
USD – 2008
COMERCIAL
USD – 2010
COMERCIAL
Capacidade Moagem – 6x78” TCD 5.500 12.000 14.000 15.000 (1)
Eficiência extração –6x78”-6 ternos % 93 96 97 (1) 98 (2)
Tempo de fermentação horas 16 a 24 6 a 8 6 a 8 8 a 12
Teor etanol no fermentado ºGL 6 a 7 7 a 9 9 a 11 12 a 16
Eficiência da Fermentação % 75 a 81 87 a 89 90 92 (3)
Eficiência na Destilação % 98 99 99,7 99,7
Conversão total etanol let/tc 66 85 86 87
Consumo total de Vapor usina* Kg/tc 600 400 380 320 (4)
Consumo vapor etanol combus. Kg/litr. 3,4 2,0 1,6 1,6 (5)
Consumo vapor desidrat. etanol Kg/litr. 4.5 2,7 2,0 1,8 (6)
Caldeira – Pressão operação bar 20 67 100 120 (7)
Caldeira – Temperatura vapor saturado superaquecido superaquecido superaquecido
Caldeira – eficiência PCI % 66 80 86 89 (7)
Sobra de bagaço % Até 8 Até 30 Até 45 Até 78
Vinhaça produzida ** Lv/let 15 11 8 Nulo (8)
Biogás da vinhaça Nm3/l nulo nulo 0,1 0,1
Fertilizante - BIOFON kg/tc nulo nulo nulo 50 a 60 (8)
Energia elétrica para venda kWh/tc nulo 55 75 90
Produção de biodiesel integra. Não Após 2006 Sim (9) Sim (9)
Captação água mananciais la/tc 2500 1800 1000 Exporta290(10)
Uso energético do palhiço nulo nulo nulo Iniciando (11)
29
Planta de
Biodiesel
Flex: rotas
metílica e
etílica
Matéria
Prima: Sebo
e óleos
vegetais
1ª Planta
Integrada no
mundo.
Partida em
novembro de
2006 Vila do Bugres / MT
Planta de Biodiesel
integrada a Usina
35
Como a USD contribuirá para a mitigação ou
redução das emissões de gases com efeito estufa?
36
O Etanol proporciona benefícios ambientais desde o momento em que a cana brota no campo, absorvendo a
maior parte do gás carbônico gerado em sua produção e consumoOs dados abaixo são relativos à emissão de CO2 para cada mil litros de etanol anidro produzido e consumido:
CICLO DE VIDA COMPLETO DO ETANOL
(1) Gás de Efeito Estufa.
(2) Considerando 50% colheita mecânica e 50%
colheita manual.
Bioeletricidade: O
uso do bagaço para
geração de bioeletricidade e
bioenergia excedente para
fornecer à rede evita as emissões na atmosfera.
Emissão evitada: 225 kg CO2
4)
Cultivo e Colheita(2): Tratores,
Colheitadeiras e insumos agrícolas
emitem gás carbônico (CO2). A
colheita manual precisa da queima da
palha de cana, que também gera emissões.
Emissão total: 2.961 kg CO2
1)Crescimento:
A cana é uma
“esponja” natural que
absorve grandes volumes
de CO2 enquanto cresce.Absorção:
7.650 kg CO2
2)
Motor dos Automóveis:
A queima do etanol gera
1.520 kg de CO2.
6)
Transporte:
O etanol é transportado
para os postos de
combustíveis em caminhões
movidos a óleo diesel.Emissão: 50 kg CO2
5)
Processamento:
Tanto a fermentação
quanto a queima do bagaço
para a geração de energia
para uso nos processos internos emitem CO2.
Emissão: 3.604 kg CO2
3)
Considerando um ciclo completo,a redução direta de emissões de CO2 pelo
uso de etanol substituindo a gasolina é de 2,02 kg CO2/litro et.
( 2,28 – 0,26) =
= 89%
Créditos de Carbono – redução direta de GEE1 pela captura/redução/ evitação da emissão de CO2 numa Usina Tradicional
Fonte: WebsiteÚNICA; Professor Isaias Macedo,
UNICAMP; Joaquim Seabra, Tese Doutorado
UNICAMP 2008.
BALANÇO FINAL
Emissões geradas:
Emissões reabsorvidas + evitadas:
Emissões geradas(-) reabsorvidas/evitadas
Emissões com uso equivalente de Gasolina:
8.135 kg CO2
7.875 kg CO2
260 kg CO2
2.280 kg CO2
(7.650 + 225):
(8.135 – 7.875):
(2.961 + 3.604 + 50 +
1.520):
Mitigação
GEE
37
O PRIMEIRO E ÚNICO BICARBONATO DE SÓDIO
“VERDE” DO MUNDO
Capacidade Instalada: 50.000 t/safra
Posta em marcha: março/2004
Proprietário da Planta e do
Processo: Raudi Indústria e
Comércio
Destilaria Coligada: Coopcana –
São Carlos do Ivaí – PR– Brasil
Fabricante da Planta/Fornecedor:
Dedini
(*) Fonte: Valor Econômico, 27/ago/07
PLANTA DE PRODUÇÃO DE BICARBONATO DE SÓDIO – NaHCO3
INTEGRADA A UMA USINA DE BIOETANOL
UTILIZA O CO2, GERADO NA FERMENTAÇÃO COMO MATÉRIA PRIMA PARA
PRODUZIR NaHCO3
METODOLOGIA DE CRÉDITOS DE CARBONO APROVADA PELA ONU (*)
CRÉDITOS DE CARBONO VENDIDOS SOB CONTRATO AO ABN AMRO LONDON(*)
38
Tecnologia Descrição Mitigação % Status
Tradicional Única –Macedo/Seabra 2008 89 Comercial
USD USD 2008 - integrada biodiesel 112 Comercial
USD Plus USD 2010+ 50% palhiço 132 Iniciando
USD Plus 2 USD 2010 + 100% palhiço 188 Fut. próximo
USD Plus 3 USD +captura CO2 fermentação 220 Potencial
USD Plus 4 USD+CO2 fermentação + ciclo combinado 241 Potencial
Percentuais de Mitigação de Gases com Efeito Estufa em relação Gasolina
39
Lastreada no PassadoVivendo o Presente
Construindo o Futuro
40
VISÃO DA DEDINI:
Futuro Sustentável.
Obrigado pela sua atenção!