Tonon Bioenergia

História da Produção de Álcool e Etanol no Brasil

A cana-de-açúcar é cultivada em duas regiões principais do Brasil: no sudeste e no centro-oeste, abrangendo as regiões sul, sudeste e centro-oeste, incluindo os estados do Paraná, São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Mato Grosso do Sul e Goiás; e nas regiões norte e nordeste, que incluem os estados de Alagoas, Pernambuco, Paraíba, Sergipe, Rio Grande do Norte e Bahia.

Há dois períodos de colheita no Brasil, um em cada região, e a terra em que a cana-de-açúcar é cultivada representa cerca de 1% de toda a terra fértil do Brasil, ou aproximadamente 9,5 milhões de hectares, de acordo com a CONAB. Nas regiões sudeste e centro-oeste e norte, o período de colheita é de abril a dezembro, enquanto na região nordeste, esse período vai de agosto a março. As regiões sudeste e centro-oeste foram responsáveis por aproximadamente 90% da produção total de açúcar e etanol no Brasil.

Historicamente, devido ao solo e condições climáticas e econômicas, a produção de açúcar e etanol tem se concentrado nas regiões sudeste e centro-oeste do Brasil. O vasto território brasileiro com clima favorável permite uma grande oferta de terra disponível para a produção de cana-de-açúcar. As condições favoráveis no Brasil permitem que a cana-de-açúcar seja cultivada cinco a seis vezes antes que o replantio seja necessário. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar.

As usinas de cana-de-açúcar brasileiras também são alimentadas pelo bagaço e as folhas, os subprodutos da cana-de-açúcar que, ao serem queimados nas caldeiras, geram vapor e eletricidade. Uma grande parte das usinas brasileiras é autossuficiente em termos de energia. Sendo assim o açúcar e etanol brasileiros têm um dos menores custos de produção do mundo.

Produção de Açúcar no Brasil

O Brasil é um dos produtores de açúcar com menor custo no mundo devido ao clima favorável e ao desenvolvimento de tecnologia agrícola e industrial ligada à produção de cana-de-açúcar, açúcar e etanol nos últimos 30 anos.

Os desenvolvimentos tecnológicos do Brasil resultaram em ciclos de plantio mais longos, maior produção de cana-de-açúcar por hectare, maior teor de açúcar (ATR) na moagem da cana-de-açúcar e menores perdas durante a produção de açúcar e etanol, gerando um maior rendimento de açúcar.

Os custos de produção para o açúcar bruto no sudeste e centro-oeste do Brasil são menores do que nas regiões norte e nordeste devido à topografia e ao clima mais favoráveis, à infraestrutura de transporte mais desenvolvida e à maior proximidade das usinas de cana-de-açúcar nas regiões sudeste e centro-oeste aos portos e principais centros consumidores do Brasil. A privatização de diversas estradas, instalações portuárias e ferrovias melhorou o transporte e a infraestrutura de exportação no Brasil, levando à redução de custos do açúcar e tempos de entrega mais curtos para mercados mundiais.

Processos

Da cana-de-açúcar ao etanol

O processo de industrialização da cana-de-açúcar para a produção de etanol consiste basicamente no recebimento e processamento da matéria prima, extração do caldo da cana-de-açúcar, que é rico em sacarose, tratando-o para remover impurezas e utilizando-o para a produção de etanol.

A matéria prima chega à fábrica de caminhão e depois a cana-de-açúcar é pesada e é feita a análise do teor de açúcar. Após o processo de limpeza, a cana-de-açúcar triturada passa por vários moinhos, o que permite que o caldo, que é rico em açúcar, seja separado da parte fibrosa, conhecida como bagaço.

O caldo da cana-de-açúcar que sai dos moinhos é tratado por meio de processos de aquecimento, clareamento e filtragem e, depois de ter sido misturado com o melaço residual da fábrica de açúcar, a mosto é obtido. Em seguida, essa mistura rica em açúcar é fermentada e então destilada para obter o etanol. O processo de fermentação é essencialmente conduzido em três estágios. Primeiramente, ocorre a separação e recuperação do leite de levedura do mosto fermentado (vinho bruto) na centrífuga. A seguir, o leite de levedura é preparado e tratado com água e ácido sulfúrico. Por fim, o mosto é misturado com o leite de levedura e a fermentação começa. Depois de aproximadamente oito horas, quase todo o açúcar do mosto é transformado em etanol. Quando essa transformação ocorre, o dióxido de carbono é liberado junto com energia na forma de calor.

Na fase de separação do leite de levedura, também se obtém o vinho centrifugado, que tem um conteúdo de 7% a 12% de etanol. Esse produto é enviado para as colunas de desidratação e destilação para a obtenção do etanol hidratado e anidro.

Da cana-de-açúcar ao açúcar

A produção de açúcar passa pelos mesmos primeiros passos da produção de etanol. O processo de industrialização da cana-de-açúcar para a produção de açúcar consiste no recebimento e processamento da matéria prima, extraindo o caldo da cana-de-açúcar, que é rico em sacarose, tratando-o e utilizando-o para a produção de açúcar.

O tratamento do caldo da cana-de-açúcar para a produção de açúcar consiste essencialmente de seis estágios: pré-aquecimento, sulfitação, decantação, aquecimento, clareamento e evaporação. A fase de evaporação basicamente consiste na remoção da água presente no caldo até a obtenção de um concentrado de sacarose chamado de xarope. O próximo passo envolve a produção de cristais de sacarose por meio de um processo de evaporação-cristalização (cuja matéria prima é o xarope), separando os cristais com a centrífuga e posteriormente secando-os. Após esses processos, o açúcar é empacotado e armazenado antes de ser enviado ao consumidor. O resíduo do processo de produção do açúcar, conhecido como melaço residual, é utilizado na produção de etanol.

Da cana-de-açúcar à energia

Nas unidades de processamento da Tonon Bioenergia existem Usinas Termelétricas (TPPs) que basicamente consistem em caldeiras, geradores-turbo e sistemas de tratamento de água. Uma TPP é uma instalação utilizada para a conversão de energia gerada para a queima de combustível transformando-o em eletricidade. O objetivo básico da TPP dentro de uma usina é suprir as necessidades elétricas da unidade de produção de açúcar e etanol. No entanto, há a possibilidade de maximizar a capacidade de geração e o combustível disponível é utilizado para gerar excedente de energia que será disponibilizado para os distribuidores de eletricidade.

Nas unidades da Tonon Bioenergia, o resíduo fibroso de celulose (bagaço) obtido após a extração do caldo de cana-de-açúcar (moagem) é enviado para as caldeiras em esteiras e utilizado como combustível para os geradores-turbo que transformam a energia térmica em energia mecânica e, posteriormente, em eletricidade. Parte da energia é então utilizada na própria usina e o excedente é comercializado e disponibilizado através do Sistema Interconectado Nacional (SIN).

O vapor utilizado na usina e na TPP se classifica em vapor direto, vapor de extração e vapor de exaustão. O vapor direto, de alta temperatura e pressão, é utilizado para alimentar os geradores-turbo. O vapor de extração, de temperatura e pressão intermediárias, é removido da cobertura da turbina. Quando o vapor direto é enviado para uma turbina a contrapressão, gera vapor de exaustão, cuja pressão e temperatura são baixas Tanto o vapor de extração como o vapor de exaustão são utilizados no processo de produção do açúcar e do etanol. O vapor direto também pode ser enviado para uma turbina de condensação e, neste caso, é resfriado e sai da máquina como água condensada, que será reutilizada para a geração de vapor.