G IVING EACH MEMBER THE FREEDOM OF NO BOUNDARIES

O uso de simuladores de plantas químicas como o AspenHysys, permite além da análise da viabilidade técnica de rotas tecnológicas, a sua avaliação econômica. Esta análise é feita através dos cálculos de balanço de massa e energia, que a partir do dimensionamento dos equipamentos efetuado pelo AspenHysys no flowsheet final preparado para uma rota específica, fornece os cálculos de custos de capital e de operação do processo.Esse procedimento permite decidir se a rota tecnológica estudada preenche as especificações técnicas requeridas e pode representar um projeto de implantação industrial viável [157].

Como uma abordagem preliminar para essa análise é interessante verificar se a rota analisada apresenta um balanço energético favorável.

4.7.1 Avaliação Energética da rota R2C2.

O Balanço de energia permite a análise em termos de economia de energia de cada um dos setores que compõem o processo químico representado pelo flowsheet da rota analisada. Ele permite verificar a geração, transformação e consumo dos recursos energéticos, de forma sistemática e com alto nível de detalhe [158]_{. Esses dados energéticos podem servir como uma importante base de dados} para determinar estratégias de gestão de energia, no sentido de otimizar os recursos energéticos.

A idéia básica do balanço de energia é a aplicação da primeira lei da termodinâmica, segundo a qual a energia envolvida em qualquer sistema se conserva. Embora a energia de um sistema não possa se perder ou ser aniquilada, ela pode se dissipar durante o percurso entre a entrada e a saída do sistema. Desse modo, a energia obtida na saída do sistema não apresenta o mesmo potencial para o desempenho físico que a energia introduzida na entrada do sistema [158][159][160].

4.7.2 Avaliação Econômica da rota R2C2.

A avaliação econômica de um processo químico consiste na construção de uma métrica de avaliação do seu desempenho econômico. Esse procedimento deve indicar se o processo é economicamente viável e se sua implantação é possível, no sentido de se tornar um empreendimento rentável. Além disso, a análise econômica do processo fornece argumentos para a otimização do processo do ponto de vista econômico [161].

Nesse trabalho, utilizaram-se três cenários para a análise de viabilidade econômica da rota proposta. O primeiro cenário, menos favorável do ponto de vista econômico, leva em conta o funcionamento da planta tal como representada no

flowsheet da Figura 34. O segundo cenário leva em conta a possibilidade não registrada no flowsheet, de reciclagem da corrente proveniente do efluente do reator UASB para o fotobiorreator e para produção de fertilizantes. O reator UASB possui uma alta eficiência de degradação de matéria orgânica, com alta taxa de redução de DQO (Demanda Química de Oxigênio) do efluente de alimentação, no entanto deixa o efluente de descarga do reator com níveis ainda altos de fósforo e nitrogênio inorgânicos[84]_{. Pode-se aproveitar, desse modo dois componentes importantes do} ponto de vista econômico para o processo: a água e os nutrientes contidos no efluente. O terceiro cenário leva em conta a obtenção de créditos de carbono proveniente dos fundos internacionais para a mitigação de CO2.

O procedimento adotado para a análise inclui o cálculo dos parâmetros econômicos básicos, quais sejam: volume de investimento necessário, custo de produção, preço de venda do produto e a rentabilidade do processo [162].

Os custos de um processo químico podem ser divididos em custos de capital e custos de operação.

Os custos de capital são despesas cujo montante têm um valor fixo, independente do nível de desembolso. Custos de capital incluem as despesas de bens tangíveis, tais como a compra de equipamentos e máquinas, bem como as despesas com ativos intangíveis, como marcas e desenvolvimento de software.

Os custos de operação são as despesas relacionadas com a operação da planta, e incluem os custos de instalação e manutenção de equipamentos. Eles são os custos dos recursos utilizados para manter a planta química em funcionamento.

Os custos operacionais se dividem em duas grandes categorias:

 Custos fixos, que independem da capacidade de produção da planta. Os custos fixos incluem itens com aluguel do prédio e impostos, e têm de ser pagos independentemente de qual estado de funcionamento a planta esteja.

 Custos variáveis, que podem variar dependendo da taxa de produção. Os custos variáveis incluem custos como serviços de telecomunicações, consumo de eletricidade, manutenção das instalações e equipamentos, materiais de consumo, pagamento de pessoal, consumo de utilidades e tratamento ou descarte de resíduos.

Um estudo de viabilidade econômica de um processo químico é geralmente conduzido em quatro etapas: (a) levantamento de dados; (b) seleção de critérios de avaliação; (c) escolha da metodologia de cálculo e (d) determinação dos parâmetros econômicos básicos.

a) Levantamento de dados.

Inicialmente é necessário se fazer um levantamento detalhado dos vários aspectos que compõem a atividade produtiva envolvida. Esse levantamento deve incluir informações, tais como: taxa de produção da planta química; quantidade, natureza e preço das matérias primas, insumos e utilidades empregadas; número e função dos operários necessários para operar e administrar a produção; especificação (potência, capacidade de produção, material de fabricação, etc.) e quantidade dos equipamentos requeridos para se atingir a produção planejada; necessidade de manutenção dos equipamentos e instalações da planta; necessidade de tratamento e descarte de efluentes indesejáveis para minimizar os impactos ambientais; necessidade de instalação de dispositivos de segurança e malhas de controle para a operação segura e automatizada da planta; custos e exigências oriundos da legislação tais como impostos e registros fiscais; mercado consumidor e logística de distribuição do produto.

Após a etapa de coleta de dados é necessário a escolha de critérios para avaliar a economia do processo [163]_{. Dentre os critérios mais usados para esse fim,} estão a taxa de retorno do investimento (Rate of Investment Return – RIR) e o tempo de retorno do investimento (Pay Back Time – PBT).

A RIR avalia o lucro obtido da comercialização do produto, após um período fixado de operação da planta.

O PBT avalia o período de retorno do investimento, isto é, o tempo requerido, após o início de operação da planta industrial, para recuperar o capital investido.

Nesse trabalho optou-se pelo critério de avaliação baseado no PBT.

c) Escolha da metodologia de cálculo.

O próximo passo para a avaliação econômica é a escolha da metodologia adequada para o cálculo dos itens básicos que constituem a análise de viabilidade do processo químico.

As metodologias tradicionalmente utilizadas para esse fim utilizam abordagens empíricas para a estimativa de custos fixos e operacionais, além dos investimentos, tais com a modelagem econômica com base em correlações [163][164] para a estimativa de custos de equipamentos instalados no processo. Essas correlações permitem a atualização dos valores calculados com respeito à variação inflacionária de preços de bens e de energia utilizados, bem como das utilidades empregadas em geral.

O uso de simuladores como o AspenHysys permite uma abordagem mais exata e flexível para a realização dos cálculos de viabilidade econômica de processos químicos. O Aspen Economic Evaluator (AEE) é uma ferramenta disponível no AspenHysys que permite a avaliação de forma rápida e confiável, fornecendo projeções de custos mais precisas e detalhadas para as iniciativas propostas.

A tecnologia Aspen Icarus(Icarus Process Evaluator – IPE) é a base do AEE[182], constituindo-se um padrão para avaliação de projetos industriais. Essa tecnologia segue uma abordagem única em que cada equipamento, é representado por modelos de instalação que permitem avalições econômicas abrangentes do processo com um todo.

Nesse trabalho foi realizada uma avaliação preliminar de viabilidade econômica da rota selecionada, usando correlações empíricas, comumente empregadas na análise econômica de processos biotecnológicos, segundo o procedimento descrito por Petrides [163].

d) Cálculo dos parâmetros econômicos básicos.

O cálculo dos parâmetros econômicos básicos envolve a determinação dos itens envolvidos na análise de viabilidade do processo, quais sejam: custo de capital, custo de operação, receita obtida com os produtos e custo total de investimento.