Post on 22-Apr-2015
Programa de Planejamento Energético COPPE/UFRJ
Fontes Renováveis e Alternativas Energéticas – COG852
Profs. Maurício Cardoso Arouca
2o Período de 2005
Fermentação de Etanol
Etanol: Fermentação
HISTÓRICO
Histórico
6.000 a. C.: bebidas alcoólicas (cerveja e vinho) são
produzidas por sumérios e babilônios;
2.000 a.C.: panificação e bebidas fermentadas são
utilizadas por egípcios e grego;
1875 d. C.: Pasteur mostra que a fermentação é causada
por microrganismos;
1880-1910: surgimento da fermentação industrial (ácido
láctico, etanol, vinagre);
1910-1940: síntese de glicerol, acetona e ácido cítrico;
Etanol Produção
Existem essencialmente três processos de produção industrial de etanol:
A) Hidratação Direta do Etileno;
B) Hidratação Indireta do Etileno;
C) Fermentação.
Etanol Fermentação
Fermentação: processo mais antigo; Aplicação em escala verdadeiramente industrial
em torno de 1930; Há 30 séculos os chineses destilavam o etanol a
partir de licor fermentado de arroz; Fermentação é o processo industrial dominante
(90% da produção mundial).
Etanol Fermentação
Matérias-primas possíveis: Açúcares: melaço, cana de açúcar, beterraba; Amidos: milho, trigo, aveia, arroz, mandioca,
batata doce, ervilha, feijão; Celuloses: madeira, resíduos industriais ou
agrícolas.
Histórico Brasil - Recente
1975-1979 Etanol de melaço; destilarias anexas; introdução de misturas
1979-1985 Etanol do caldo de cana; destilarias autônomas; veículos E100;
1985-1989 Crise no setor; 1991 e 1999 Fim do controle governamental; 2003-hoje Veículos “Flex fuel”.
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP, 2005.
Etanol: Fermentação
Contexto Atual
Produção Etanol (Mundo)
1. Brazil 15.338 39% 14.428 43%
2. USA 13.950 35% 10.900 33%
3. China 3.650 9% 3.400 10%
4. India 2.000 5% 190 1%
5. France 830 2% 817 2%
6. Russia 760 2% 745 2%
7. Spain 420 1% 304 1%
8. South Africa 409 1% 404 1%
9. UK 400 1% 410 1%
10. Saudi Arabia 340 1% 350 1%
11. Ukraine 290 1% 284 1%
12. Thailand 280 1% 250 1%
13. Germany 270 1% 280 1%
14. Canada 245 1% 204 1%
15. Italy 210 1% 240 1%
TOTAIS 39.392 33.206
http://www.ethanol-crfa.ca/ethanol/world.htm
Source: F.O. Licht, World Ethanol & Biofuels Report, V2 N. 19 June 6, 2004.
Country 2004 2003
PRODUÇÃO DE ETANOL (milhões de litros)
Marcos Legais - Brasil
"Programa Nacional do Álcool - Proálcool“ instituído em pelo Decreto nº 76.593 de 14.11.1975;
OBJETIVOS BÁSICOS: Expansão da produção de etanol; Redução das disparidades regionais de renda; Aumento da renda interna e melhoria na
distribuição; Aproveitamento das principais matérias-primas e
a implementação de destilarias de álcool etílico.
Marcos Legais - Brasil
LEI nº 11593, de 04 de DEZEMBRO de 2003. (D.O.E. de 05.12.2003) Altera a Lei nº 6.374, de 01 de março de 1989 , que dispõe sobre a instituição do Imposto sobre Operações Relativas à Circulação de Mercadorias e sobre Prestação de Serviços de Transporte Interestadual e Intermunicipal e de Comunicação - ICMS.
Aproveitamento das principais matérias-primas e a implementação de destilarias de álcool etílico.
Produção Etanol
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP, 2005.
02 Dez 2004 P.Nastari Datagro @ MRE CD Unica Valor 8
Produçãode Etanolno Brasil(emmilhõesde litros)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000Anidro Hidratado
Fonte: Datagro
Uso Final Etanol (Hoje)
Misturas E22-E25 frota: 80% - vendas: 43% Veículos E100 frota: 15% - vendas: 2% Veículos “Flex Fuel” frota: 3% - vendas: 50% Produção de etanol no Brasil corresponde a cerca
de 275 mil barris óleo/dia Responde por 37% do combustível Ciclo Otto.
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP, 2005.
Uso Final Etanol
Fonte: Balanço Energético Nacional, Ministério das Minas e Energia, 2004
ESTRUTURA DO CONSUMO NO SETOR DE TRANSPORTES (% )
0
10
20
30
40
50
60
19
74
19
77
19
80
19
83
19
86
19
89
19
92
19
95
19
98
20
01
20
04
ÓLEO DIESEL
GASOLINA
ÁLCOOL
OUTROS
GÁS NATURAL
12,5%
Custos no Mundo
Alemanha (2)
Item
USA Milho
(EURO/hl) Trigo (EURO/hl)
Beterraba (EURO/hl)
Brasil Cana de açúcar
(EURO/hl)
Prédios 0,39 0,82 0,82 0,21
Equipamentos 3,40 5,30 5,30 1,15
Mão de obra 2,83 1,40 1,40 0,52
Seguro, Taxas e outros 0,61 1,02 1,02 0,48
Matéria prima 20,93 27,75 35,10 9,80
Outros custos operacionais 11,31 18,68 15,93 2,32
Custo de produção total 39,48 54,96 59,57 14,48
Venda de subprodutos -6,71 -6,80 -7,20 -
Subsídios federal e estadual 7,93 - - -
Custo de produção líquido 24,84 48,16 52,37 14,48
(1) 3 R$/US$ e 1,20 US$/EURO (2) 200ml/ano
Fonte: ETANOL COMBUSTÍVEL: uma oportunidade para o Brasil. Luís Cortez UNICAMP, 2005.
Custos Brasil
Forte intervenção do governo no setor (1975 – 85). Contou com subsídios e políticas de promoção do uso do etanol;
Intervenção eliminada durante a década de 90, e em 2000 o setor estava (no Centro-Sul) desregulamentado;
Estima-se custo de US$ 0,18/litro de etanol hidratado (1$ = 2,5 R$). O custo de produção de gasolina, com óleo a US$ 25/barril, US$ 0,21/litro. A equivalência técnica = 0,75.Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Custos Brasil
ÁLCOOL - preços de faturamento, sem impostos (PIS/COFINS e ICMS).
Fonte: Fonte: ESALQ /CEPEA - Estado de São Paulo
PREÇO MÉDIO DO ÁLCOOL (REF. SÃO PAULO)
R$ -
R$ 0,20
R$ 0,40
R$ 0,60
R$ 0,80
R$ 1,00
R$ 1,20
jan-
98m
ai-9
8se
t-98
jan-
99m
ai-9
9se
t-99
jan-
00m
ai-0
0se
t-00
jan-
01ju
n-01
out-0
1ja
n-02
jun-
02ou
t-02
fev-
03ju
n-03
out-0
3fe
v-04
Tempo [Meses]
Preç
o [R
$/l
itro
]
ANIDRO
HIDRATADO
Etanol: Fermentação
PERSPECTIVAS
Tópicos Importantes para Pesquisa
1. Melhoramento Genético de Cana: mapeamento genético; tecnologias produção em larga escala;
2. Produção de Cana: “agricultura de precisão”; sistemas de irrigação; plantio mecanizado, etc;
3. Processamento Industrial: Automação com controles operacionais “inteligentes”. Produção de energia adicional nas usinas: co-geração para energia elétrica; hidrólise para produção de etanol;
4. Ampliação dos Usos do Etanol. Reformadores de etanol. Motores “flexíveis” (FFV) para uso de misturas álcool/gasolina. Uso do etanol para bio-diesel.
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Tópicos Importantes para Pesquisa
Produção de etanol por hidrólise de lignocelulósicos;
Rotas mais conhecidas hidrólise ácida e enzimática; EUA estão investindo significativamente neste tipo
de tecnologia; Brasil também apresenta pesquisas nesta área; Biorefinarias “substituindo” refinarias de petróleo
(alguns autores citam tal fato).
Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Aspectos Ambientais e Sociais
Redução nas emissões de CO2 (quase 20% todo Brasil), aditivos à base de Pb, reduções em SOX e particulados, CO;
O uso de fertilizantes minerais é menor que nas culturas de milho e soja; O uso de pesticidas e herbicidas é relativamente baixo, mesmo em função dos programas de controle biológico;
Geração de empregos é um ponto forte (cerca de 1,5 milhões diretos e indiretos). Há fortes diferenças regionais.Fonte: Estado da arte e tendências tecnológicas para energia. Secretaria Técnica do Fundo Setorial de Energia. JAN/2003
Etanol: Fermentação
CADEIA ENERGÉTICA
Distribuição: Brasil
Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.
Distribuição: Brasil
Fonte: CUNHA, Fernando. A Logística Atual de Transporte das Distribuidoras e a Infra-estrutura para Exportação de Álcool. Seminário BNDES, Ago./2003.
Maior parte do etanol produzido no Brasil é consumido no setor de transportes. A seguir algumas alternativas de distribuição;
Consumo Final
Fonte: (SECEX - Secretaria de Comércio Exterior)
Mercado Brasileiro de Álcool: Produção, Exportação e Consumo entre 1996-2005
MERCADO DO ÁLCOOL NO BRASI L
0
2.000.000
4.000.000
6.000.000
8.000.000
10.000.000
12.000.000
14.000.000
16.000.000
18.000.000
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Tempo [Ano]
Vol
ume
[m3]
EXPORTAÇÃO
PRODUÇÃO
CONSUMO