“Workshop Tecnológico sobre VINHAÇA”

Projeto Programa de Pesquisa em Políticas Públicas

Painel 4:

Tratamento da Vinhaça: Concentração e outros

Palestrante : Mônica Albers Dedini S/A Ind. de Base monica.albers@dedini.com.br Debatedores: José Henrique de P. Eduardo – Conger Carlos Eduardo Vaz Rossell - UNICAMP Relator: Luis Augusto Barbosa Cortez – UNICAMP

Jaboticabal, 10/10/2007

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Workshop Tecnológico sobre Vinhaça

Tratamento da Vinhaça: Concentração e Outros

Mônica Albers

Dedini S/A Ind. de Base

Com o aumento da produção de etanol gera-se consequentemente uma maior produção

de vinhaça. Em média se produz de 10 a 15 Litros de vinhaça por Litro de etanol, dependendo

da configuração dos equipamentos da destilaria. A composição da vinhaça varia de acordo

como o mosto é composto, da mistura de caldo, mel e água.

Com esse aumento da produção de vinhaça, precisou-se pensar em alternativas de

utilização da mesma, para não jogar mais nos rios como era feito antigamente, o que

provocava a morte dos peixes. Começou-se a utilizar então a fertirrigação, o que se mostrou

uma ótima alternativa, uma vez que essa é utilizada para irrigar a cana, adubando ao mesmo

tempo e aumentando a produtividade.

A fertirrigação se tornou economicamente viável, e por isso foi a alternativa mais

utilizada para o destino da vinhaça, sendo utilizada pela maioria das usinas. Várias técnicas de

distribuição da vinhaça foram desenvolvidas, como por exemplo: o canhão hidráulico, o carretel

enrolador, a aspersão e a distribuição por caminhão em áreas mais distantes.

Juntamente com o aumento da produção de vinhaça, teve-se que aumentar o uso desta

no solo, e isso acabou gerando alguns problemas, tais como:

• O uso da vinhaça no solo, em regiões onde o lençol freático é próximo à superfície,

acabou sendo contaminado;

• Ao aumentar a capacidade da usina, torna-se necessário uma maior quantidade de

cana que nem sempre é da usina, e sim de fornecedores, diminuindo assim a área para

aplicação da vinhaça;

• Da mesma forma que se a usina comprar novas terras, ela pode ficar em regiões

descontínuas e mais distantes, inviabilizando o transporte por tubos ou mesmo pelo

caminhão, quando muito distantes;

• Pelas características da vinhaça, esta quando aplicada ao solo, acaba alterando as

qualidades do mesmo, principalmente quando utilizada em excesso, o que pode causar

saturação de alguns nutrientes, principalmente o potássio (K).

Para evitar a saturação do solo e garantir suas características naturais a Cetesb, em

2005 no estado de São Paulo, criou uma norma, a P4.231, que regulamenta o uso da vinhaça

no solo, como por exemplo a quantidade máxima de potássio (K) e como deve ser feito o

transporte da vinhaça pelos campos para não se ter problemas com vazamentos da tubulação.

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A primeira alternativa para esses problemas é a diminuição da produção de vinhaça.

Isso é conseguido dependendo de como é a configuração dos equipamentos da destilaria, com

isso pode-se reduzir de 15 para até 10 L de vinhaça por Litro de etanol.

Para se reduzir a quantidade de vinhaça, tem-se três possibilidades: o aquecimento

indireto da coluna de esgotamento, que recebe o vinho da fermentação, o esgotamento da

flegmaça e o aumento do teor alcoólico do vinho.

No aquecimento indireto o vapor utilizado para aquecer a coluna, é gerado pela sua própria

base, com o calor da fonte de vapor externa, não sendo incorporado o condensado deste vapor

na vinhaça. Hoje o que é comumente usado é o refervedor para quando se tem o vapor de

escape, de onde se aproveita o condensado para retornar à caldeira da usina. Já com o vapor

vegetal até pouco tempo atrás ele era utilizado como aquecimento direto e incorporado à base

da coluna, já que a temperatura dele é menor que a do escape não sendo eficiente o

refervedor. Para isso, tem-se a alternativa apresentada recentemente, que é o Falling Film,

(tecnologia Vogelbusch, oferecido pela Dedini S/A Ind. de Base) que aceita diferença de

temperaturas menores. Com essa solução já se reduz o volume da vinhaça em 2 a 4 Litros por

Litro de etanol.

Para reduzir a quantidade de vinhaça é comum separar a flegmaça, isso é feito quando se

tem uma coluna para esgotá-la, para que não se perca etanol na base da coluna de retificação.

Com essa coluna a mais não se retorna o flegma semi-exaurido para a coluna de esgotamento

do vinho. Existem várias utilidades para a flegmaça retirada desta coluna, uma vez que sua

composição é basicamente água quente e limpa, podendo ser aproveitada para lavagem dos

fermentadores e de trocadores de calor. Com essa tecnologia já se reduz o volume da vinhaça

em 2 a 2,5 Litros por Litro de etanol.

O teor alcoólico do vinho influencia na quantidade de retirada da vinhaça da coluna, pois

um vinho com teor alcoólico mais baixo significa uma quantidade maior de água e vice-versa.

Para se obter um vinho com grau maior é necessário melhorar a fermentação.

Outra alternativa para esses problemas da fertirrigação com vinhaça é a concentração por

evaporação, que reduz seu volume consideravelmente, pode ser usada para ração animal,

aumenta seu poder fertilizante, pode ser queimada em caldeiras especiais gerando energia, e

diminui a captação de água da usina, se o condensado retirado da evaporação for tratado e

reutilizado no processo. Essa alternativa é de tecnologia da Vogelbusch vendido pela Dedini

S/A Ind. de Base.

Para a concentração de vinhaça são utilizados evaporadores tipo Falling Film que

apresentam economia de energia elétrica, ele suporta vinhaça até no máximo de 25°Brix, para

não incrustar, e ele requer hidrociclones para remoção do lodo, ele requer uma limpeza mais

freqüente.

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Outros evaporadores utilizados na concentração de vinhaça são os de expansão, que

não apresentam incrustação devido a uma maior recirculação, por isso sua limpeza é mais

rara, porém ele consome mais energia elétrica para essa recirculação.

Para uma planta de concentração de vinhaça, que é o mesmo que uma planta de

evaporação em múltiplo efeito, alguns pontos relevantes precisam ser levados em

consideração ao se fazer um projeto. Essa planta é integrada ao processo industrial, portanto

precisa de utilidades como vapor (escape ou vegetal), água e energia elétrica. Uma das mais

importantes utilidades é o vapor, que junto com a quantia do investimento inicial indicará como

será a planta de concentração de vinhaça. Por exemplo: se a quantidade de vapor é maior,

pode-se ter uma menor quantidade de efeitos, consequentemente um menor investimento

inicial. Ou o inverso, se pelo balanço da usina, não se tem vapor, é necessário aumentar o

número de efeitos, aumentando o investimento inicial.

A água também é importante no processo de concentração de vinhaça. A quantidade de

água de recirculação da torre também depende do número de efeitos, se tiver menos efeitos,

maior a água de recirculação, com mais efeitos, menor a quantidade necessária para recircular.

O mesmo ocorre com energia elétrica. Se há uma quantidade menor de energia elétrica

excedente, pode-se utilizar os evaporadores Falling Film, nos primeiros efeitos, mas que

acarretarão em maior consumo de insumos para limpeza CIP e numa maior mão de obra. Caso

tenha mais energia elétrica, pode-se utilizar para todos os efeitos evaporadores de Expansão,

e consequentemente a planta terá menos paradas para limpeza e menos gastos com insumos

de limpeza CIP.

A Usina Santa Elisa adquiriu em 1978 um concentrador de vinhaça com tecnologia da

Vogelbusch na época com parceria na época com a Conger. Esta é uma planta que está em

funcionamento até os dias hoje, e não foi feita para concentrar toda a vinhaça produzida e sim

somente a quantidade da vinhaça que era levada por caminhão para regiões mais distantes.

Como mostrado anteriormente, em 1987, a utilização como fertilizante não era viável, já

que tinha um alto consumo energético e ela só foi viabilizada depois com a cogeração. Porém,

existe outra solução com tecnologia da Vogelbusch com parceria da Dedini S/A Ind. de Base,

que é a concentração de vinhaça com integração energética com a destilaria. Neste caso, o

vapor alcoólico do topo da coluna de retificação irá condensar no corpo do primeiro efeito da

evaporação da vinhaça e retornará ao processo de destilação normal para garantir as

qualidades do etanol hidratado produzido. Utilizando essa solução não há consumo de vapor

extra nenhum para concentrar a vinhaça e não concentra 100% da vinhaça, e sim cerca de

55%, o que é muito interessante uma vez que não é preciso para as condições das usinas que

temos hoje aqui no Brasil concentrar toda a vinhaça, mas somente uma parte. Esta se

apresenta por um ponto de vista energético mais viável. Para essa solução, o consumo de

vapor da destilaria continua o mesmo, e sugere-se que se tenha o aquecimento indireto e o

esgotamento da flegmaça, para se produzir a menor quantidade de vinhaça possível.

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Como é retirada uma alta quantidade de água da vinhaça, quando se faz a evaporação,

o que é chamado de condensado, este pode ser reaproveitado no processo da usina,

reduzindo-se a captação de água dos rios. Esse condensado pode-se retornar à diluição do

mel na fermentação, à embebição da moenda e para outros fins dependendo do tratamento

biológico realizado.

Faltam pesquisas básicas e/ou estudos de viabilidad e técnica/econômica/ambiental para

caracterizar os impactos e/ou direcionar os modos d e utilização da vinhaça?

A Dedini S/A Ind. de Base já contatou consultores da área agrícola de usinas para fazer

pesquisas sobre viabilidade econômica, pay-back, de uma planta de concentração de vinhaça,

pois são muitos parâmetros que têm que ser levados em consideração para saber o real poder

fertilizante, o que realmente acontece no solo quando aplicada a vinhaça concentrada,

exatamente qual o raio econômico da vinhaça diluída e a partir de quantos quilômetros de

distância da usina já compensa concentrar.

Outro estudo a ser feito é o de combustão da vinhaça concentrada em caldeiras. Hoje existe

uma no mundo funcionando que é na Tailândia, porém o custo dessa caldeira é super elevado.

Por poucos estudos realizados, a caldeira para vinhaça concentrada se assemelha bastante ao

licor negro das fábricas de papel e celulose. E não se sabe ao certo o poder calorífico da

vinhaça, pois existem teses que defendem que o calor gerado nessa caldeira é suficiente para

suprir a necessidade da destilaria. Já se tem alguns estudos sendo feitos nesse sentido na

UNIFEI – Itajubá em Minas, porém é preciso depois do estudo feito, ter esses queimadores na

caldeira.

Quais são os usos potenciais e os gargalos tecnológ icos para sua adoção?

O uso potencial para a vinhaça é: ela diluída em regiões próxima à usina (fertirrigação), e em

áreas mais afastadas, utilizar a concentração, sendo considerada como fertilizante, e

reaproveitando seu condensado para diminuir a captação de água dos rios. Os gargalos para

sua adoção ainda são seu alto custo, já que seus equipamentos apresentam grandes áreas e

são todos construídos em aço inox.