Dugleikar utan forståing

As unidades de produção de etanol são destilarias autônomas. A Figura 5 apresenta os principais processos na produção de etanol.

Figura 5. Processo de produção de etanol (álcool). Fonte: Adaptado (Centro de Gestão e Estudos Estratégicos Ciência, Tecnologia e Inovação – CGEE-CTI, 2009, p. 103). Vinhaça ou vinhoto.

Recepção, limpeza e preparo da cana-de-açúcar

A cana é recebida e descarregada nas mesas alimentadoras e submetida, preferencialmente, a um processo de limpeza a seco. Em algumas regiões, é feita a limpeza com água se a cana for inteira, utilizando-se, no máximo, 2,5 m3 de água por tonelada de cana. Nesse caso específico, o circuito é fechado, possibilitando a

recirculação da água, e esta água recebe tratamento. Há somente um consumo equivalente a 10% do total empregado. O despejo de água e matéria em suspensão (terra e biomassa vegetal) é feito na lavoura.

A cana picada, resultante do corte e limpeza mecanizada, é descarregada diretamente nas mesas e transferidas para as esteiras de transporte que conduzem a cana para o setor de preparo. O processo de limpeza em mesas é à seco, ou com recirculação de água de arrasto. Assim como o de recepção de cana picada, podem ser considerados como procedimentos-padrão nas condições atuais. A limpeza pneumática (à seco), em via de implantação, aparece como uma alternativa que reduz substancialmente o consumo de água.

A cana é submetida ao procedimento convencional de nivelamento em picadores. Seu desfibramento e abertura de suas células ocorre em desfibradores de martelos oscilantes. Esses processos se encontram suficientemente otimizados, tendo atingido alto grau de eficiência, e são considerados padrão para o modelo de produção de etanol.

Extração (moagem), tratamento do caldo e pré-evaporação

A extração do caldo é via moendas, com rolos de pressão e de alimentação, e desviado para tratamento específico para fabricação álcool. Este tratamento consiste em aquecer o caldo a 105ºC sem adição de produtos químicos e, após isto, decantá-lo. Depois da decantação, o caldo clarificado irá para a pré-evaporação e o lodo para novo tratamento.

Na pré-evaporação o caldo é aquecido a 115ºC, a água é evaporada e ele atinge a concentração de 20ºBrix. Este aquecimento favorece a fermentação por fazer uma "esterilização" das bactérias e leveduras selvagens que concorreriam com a levedura do processo de fermentação.

Preparo do mostro

O mostro é o material fermentescível previamente preparado, geralmente composto de caldo clarificado, melaço e água. O caldo quente que vem do pré- evaporador é resfriado a 30ºC em trocadores de calor tipo placas, e enviado às dornas de fermentação. No preparo do mostro, definem-se as condições gerais de trabalho para a condução da fermentação como, regulagem da vazão, teor de açúcares e temperatura.

Fermentação

A fermentação é contínua e agitada, consistindo de 4 estágios em série, composto de três dornas no primeiro estágio, duas dornas no segundo, uma dorna no terceiro e uma dorna no quarto estágio. Com exceção do primeiro estágio, o restante tem agitador mecânico. As dornas tem capacidade volumétrica de 400.000 litros cada, todas são fechadas e com recuperação de álcool do gás carbônico.

É na fermentação que ocorre a transformação dos açúcares em etanol, ou seja, do açúcar em álcool. Utiliza-se uma levedura especial para fermentação alcoólica, a

Saccharomyces Uvarum. No processo de transformação dos açúcares em etanol, há

desprendimento de gás carbônico e calor, portanto, é necessário que as dornas sejam fechadas para recuperar o álcool arrastado pelo gás carbônico e o uso de trocadores de calor para manter a temperatura nas condições ideais para as leveduras. A fermentação é regulada entre 28ºC e 3OºC. O mosto fermentado é chamado de vinho. Esse vinho contém cerca de 9,5% de álcool. O tempo de fermentação é de 6 a 8 horas. Após a fermentação, a levedura é recuperada do processo por centrifugação, em separadores que separam o fermento do vinho. O vinho delevedurado segue para os aparelhos de destilação onde o álcool é separado, concentrado e purificado. O fermento, com uma concentração de aproximadamente 60%, é enviado às cubas de tratamento.

Tratamento do Fermento

A levedura se "desgasta" após passar pelo processo de fermentação, uma vez que fica exposta a teores alcoólicos elevados. Após a separação do fermento do vinho, o fermento a 60% é diluído a 25% com adição de água. Regula-se o pH em torno de 2,8 a 3,0, adicionando-se ácido sulfúrico, que também tem efeito desfloculante e bacteriostático. O tratamento é contínuo e tem um tempo de retenção de, aproximadamente, uma hora. O fermento tratado volta ao primeiro estágio para começar um novo ciclo fermentativo; eventualmente é usado bactericida para controle da população contaminante. Nenhum nutriente é usado em condições normais.

Destilação

O vinho com 9,5% de álcool é enviado aos aparelhos de destilação, o resultado desse processo é o etanol hidratado que, posteriormente, é armazenado no reservatório. O etanol hidratado, quando passa pelo processo de desidratação resulta no etanol anidro.

Da destilação do vinho resulta o subproduto vinhoto, que é rico em água, matéria orgânica, nitrogênio, potássio e fósforo, ele é utilizado na lavoura para irrigação da cana por meio da fertirrigação.

Todas as etapas do processo são monitoradas através de análises laboratoriais de modo a assegurar a qualidade final dos produtos.

5.1.1 Usinas com Destilarias Anexas (Unidades Processadoras de Açúcar e Etanol)

Nas usinas com destilarias anexas, a cana-de-açúcar pode ter dois destinos: produção de açúcar ou de etanol. A Figura 6 mostra o processamento da cana, tanto para a fabricação de açúcar quanto para etanol.

Figura 6. Processamento da cana para a produção conjunta de açúcar e etanol (álcool). Fonte: (Lins e Saavedra, 2007, p. 22).

Para a produção de açúcar, a cana passa pelos seguintes processos:  lavagem da cana;

 preparo para moagem ou difusão;  extração do caldo: moagem ou difusão;

 purificação do caldo: peneiragem e clarificação;  evaporação do caldo;

 cozimento;

 cristalização da sacarose;

 centrifugação: separação entre cristais e massa cozida;  secagem e estocagem do açúcar.

O processo de fabricação de açúcar não será descrito porque não é o foco deste estudo. O processo de fabricação do etanol já foi descrito no item 3.1.1.

Apesar de inúmeras críticas feitas ao setor de etanol e à produção de cana-de- açúcar, não se pode negar a expectativa a respeito do futuro da produção de combustíveis de segunda geração. A partir da próxima década, o etanol deverá ser produzido a partir de bagaço, da celulose e de outras matérias orgânicas, desse modo a produtividade poderá ser aumentada entre 40% e 50%. Assim, os problemas causados pelo uso da terra e os conflitos de interesse ligados à produção de biocombustíveis poderão ser minimizados, assegurando-se tanto o trabalho de pequenos agricultores como a biodiversidade (SACHS, 2005).

5.2 Gestão Ambiental nas Usinas com Destilarias Anexas (etanol e açúcar)