[pt] POTENCIAL DO APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE SUBPRODUTOS DO CULTIVO DE CANA DE AÇÚCAR: UMA ANÁLISE TÉCNICO-AMBIENTAL

[en] POTENTIAL FOR ENERGY UTILIZATION FROM BY-PRODUCTS OF SUGARCANE CULTIVATION: A TECHNICAL-ENVIRONMENTAL ANALYSIS

[pt] ENERGIA

[pt] ANALISE DE METRICAS

[pt] DADOS DE REFERENCIA

[pt] SUBPRODUTO

[pt] GERACAO DE CENARIOS

[pt] ETANOL

[pt] CANA DE ACUCAR

[en] ENERGY

[en] METRICS ANALYSIS

[en] REFERENCE DATA

[en] BY-PRODUCT

[en] SCENARIO GENERATION

[en] ETHANOL

[en] SUGARCANE

[pt] A cana-de-açúcar desempenha um papel fundamental na economia brasileira, sendo uma matéria-prima versátil, que impulsiona diversos setores. Além de ser a base para a produção de açúcar, um importante produto de exportação, a cana é essencial na fabricação de etanol e energia elétrica, contribuindo significativamente para a matriz energética do país. O desafio atual no setor está em expandir a produção das usinas de maneira ecologicamente responsável e sustentável, A gestão eficiente dos subprodutos provenientes da produção de etanol emerge como uma prioridade crucial. Esses subprodutos incluem bagaço, palha, vinhaça e torta filtro. Os dois primeiros resíduos podem ser aproveitados para a produção de energia nos sistemas de cogeração, biogás nos sistemas de biodigestão anaeróbica e podem também ser utilizados para gerar etanol de 2ª geração. Para esse último sistema, ainda é possível obter mais dois subprodutos, a torta de lignina e licor de pentoses. Com o intuito de maximizar as gerações energéticas, evitando o descarte indevido de rejeitos e reduzindo os impactos ambientais associados, o presente estudo se propôs a desenvolver uma análise técnico-ambiental, a partir de pesquisas bibliográficas dos possíveis rendimentos e utilizações de cada subproduto, e a partir desses dados gerar análises de diferentes cenários, compostos por combinações dos subprodutos das usinas de cana de açúcar (para o caso base, cenário 1, 2 e 3, o bagaço foi a principal biomassa utilizada; para os cenários 4, 5 e 6, a palha foi a principal biomassa utilizada; nos cenários 1 ao 6, a torta filtro e vinhaça foram utilizadas para biodigestão; nos cenários 3 e 6 houve a utilização da torta de lignina e licor de pentoses), e desenvolver cálculos de métricas energéticas e impactos ambientais a fim de se chegar a um cenário ótimo de aproveitamento desses materiais. Ao final concluímos que os cenários 1 e 3, quando comparados ao caso base, apresentaram os melhores resultados, com destaque para o cenário 3, com valores da razão entre a energia extraída na planta sobre os insumos energéticos iguais a 0,951 (0,717 para o caso base), uma geração de energia elétrica excedente de 234.012 MJ (113.309 MJ para o caso base), emitindo 193.797 kg CO2 (163.893 para o caso base), assim, apresentando um impacto líquido de 0,168 kg CO2/MJ etanol (0,167 kg CO2/MJ etanol).

[en] Sugarcane plays a fundamental role in the Brazilian economy, serving as a versatile raw material that drives various sectors. In addition to being the foundation for sugar production, a significant export product, sugarcane is essential for ethanol and electricity generation, contributing significantly to the country s energy matrix. The current challenge in the sector is to expand refinery production in an ecologically responsible and sustainable manner. Efficient management of by-products from ethanol production emerges as a crucial priority. These by-products include bagasse, straw, vinasse, and filter cake. The first two residues can be utilized for energy production in cogeneration systems, biogas in anaerobic biodigestion systems, and can also be used to generate second-generation ethanol. For this latter system, it is still possible to obtain two more by-products, lignin cake, and pentose liquor. In order to maximize energy generation, avoid improper waste disposal, and reduce associated environmental impacts, this study aimed to develop a technicalenvironmental analysis based on bibliographic research on the possible yields and uses of each by-product (for the base case, scenarios 1, 2, and 3, bagasse was the main biomass used; for scenarios 4, 5, and 6, straw was the main biomass used; in scenarios 1 to 6, filter cake and vinasse were used for biodigestion; in scenarios 3 and 6, lignin cake and pentose liquor were used.). Using this data, different scenarios were analyzed, consisting of combinations of sugarcane refinery byproducts, and calculations of energy metrics and environmental impacts were conducted to determine an optimal scenario for utilizing these materials. In conclusion, scenarios 1 and 3, when compared to the base case, yielded the best results, with scenario 3 standing out. It demonstrated a ratio between the energy extracted at the plant and energy inputs equal to 0.951 (0.717 for the base case), surplus electricity generation of 234,012 MJ (113,309 MJ for the base case), emitting 193,797 kg of CO2 (163,893 for the base case). Therefore, it presented a net impact of 0,168 kg CO2/MJ of ethanol (0,167 kg CO2/MJ of ethanol).

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

SERGIO LUIZ PINTO CASTINEIRAS FILHO

2023-12-20

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65651