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Análise técnico-econômica da produção de álcool a partir do bagaço de cana-de-açúcar (2009)

  • Authors:
  • USP affiliated author: KRONEMBERGER, ALEXANDRE FUSCO - EP
  • School: EP
  • Sigla do Departamento: PME
  • Subjects: CANA-DE-AÇÚCAR; BAGAÇOS; HIDRÓLISE; CELULOSE; ETANOL
  • Language: Português
  • Abstract: O presente trabalho de formatura estuda a viabilidade técnico-econômica de destinar parte do bagaço de cana-de-açúcar para o aumento da produção de etanol através de um processo de hidrólise da celulose, ao invés de sua utilização de forma integral como combustível em geradores de vapor de ciclos Rankine de cogeração que fornecem potência mecânica para usina e energia elétrica para a rede. Esta avaliação foi realizada mais detalhadamente através de um estudo de caso de um processo de hidrólise ácida que utiliza ácido sulfúrico à baixa concentração combinado com um solvente orgânico, no caso o próprio etanol, para facilitar a retirada dos açúcares contidos na celulose e hemicelulose do bagaço da cana-deaçúcar. Foi obtido como resultado principal o aumento de produtividade de quase 14%, passando de atuais 92,5 l etanol/ton cana para 104,9 l etanol/ton cana. Tal aumento, provou-se ser ainda baixo, porém já satisfatório, frente ao potencial que pequenos incrementos de tecnologia possam alcançar. Em termos energéticos o aumento da demanda de vapor de mostrou-se um parâmetro crítico, tendo atingido acréscimos de mais de 110% em comparação ao utilizado para os processos de produção tradicional. Este valor além de restritivo é bastante preocupante pois compromete a quantidade de excesso de bagaço remanescente na usina, reduzindo drasticamente a parcela que pode ser destinada à sofrer a hidrólise. Tal aumento na demanda de vapor se deveu principalmente à necessidade de se elevar a temperatura da mistura que chega ao reator e secundariamente à necessidade de se recuperar o etanol utilizado como solvente para ser realimentado no processo nas colunas de destilação. Em termos de exergia o principal responsável pelas irreversibilidades nos processos foi a fermentação, como era de se esperar, sendoresponsável por quase 76% da exergia destruída, seguido pelo trocador de calor, tanque de recuperação de etanol e válvula de expansão. Em termos de custo, foram levantados os custos de produção em base exergética e em seguida realizou-se a conversão para base mássica, obtendo valores de custo de produção para a totalidade do etanol de 0,4009 USD/l etanol total, valores estes não muito diferentes dos obtidos de acordo com pesquisas de processos de produção que utilizam como cultura a cana-de-açúcar (0,25 - 0,37 USD/l etanol). Porém através da suposição que o custo é composto linearmente pela parcela de produção tradicional e a parcela de produção por hidrólise pode-se obter, através de uma proporcionalidade entre os volumes de cada rota, o real valor do custo do etanol de hidrólise. Assim, chegou-se a valores de 1,114 USD/l etanol. Também foi feita uma análise em busca do preço de venda que equilibrasse a receita entre a produção tradicional e a alternativa com hidrólise e chegou-se a um preço de venda de "break-even" de 1,08 USD/l etanol. Assim, o custo associado apenas a parcela de produção via hidrólise remete a valores impraticáveis em termos de mercado e demanda nacional, principalmente no eixo dos principais produtores de etanol do país, fato este confirmado pelo elevado valor do ponto de equilíbrio entre a alternativa e ao já praticado. Porém, quando analisado o custo global da solução e o correspondente incremento de rendimento por tonelada de cana-de-açúcar processada, a alternativa pode representar uma maior flexibilização da capacidade de produção e venda de etanol. Já para hidrólise enzimática, limitações, principalmente em termos tecnológicos, ainda limitam o desenvolvimento da alternativa mesmo que em caráter laboratorial.
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    • ABNT

      KRONEMBERGER, Alexandre Fusco. Análise técnico-econômica da produção de álcool a partir do bagaço de cana-de-açúcar. 2009. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/717e4e1a-f71c-4e44-942f-e620c741a9ea/ALEXANDRE%20FUSCO%20KRONEMBERGER%20PME09.pdf. Acesso em: 29 mar. 2024.
    • APA

      Kronemberger, A. F. (2009). Análise técnico-econômica da produção de álcool a partir do bagaço de cana-de-açúcar (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/717e4e1a-f71c-4e44-942f-e620c741a9ea/ALEXANDRE%20FUSCO%20KRONEMBERGER%20PME09.pdf
    • NLM

      Kronemberger AF. Análise técnico-econômica da produção de álcool a partir do bagaço de cana-de-açúcar [Internet]. 2009 ;[citado 2024 mar. 29 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/717e4e1a-f71c-4e44-942f-e620c741a9ea/ALEXANDRE%20FUSCO%20KRONEMBERGER%20PME09.pdf
    • Vancouver

      Kronemberger AF. Análise técnico-econômica da produção de álcool a partir do bagaço de cana-de-açúcar [Internet]. 2009 ;[citado 2024 mar. 29 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/717e4e1a-f71c-4e44-942f-e620c741a9ea/ALEXANDRE%20FUSCO%20KRONEMBERGER%20PME09.pdf

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