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OBJETO
Usinas para produção de etanol a partir do amido da batata inglesa, batata doce,
mandioca, inhame, milho, farináceos e outras fontes. O etanol (álcool etílico) obtido com graduações de 94o a 98o GL, será destinado para produção de bebidas destiladas e
para química fina, com demandas no mercado brasileiro e
internacional ou para o mercado de álcool carburante.
O processo permite utilizar a torta protéica do principal efluente
(vinhoto), como componente de ração
animal, industrialização de complemento alimentar humano, ou a compostagem
como fertilizante da própria área de plantio.
VANTAGENS DA IMPLANTAÇÃO DO PROJETO
Gerar resultados econômicos para o investidor e promover o desenvolvimento sustentado
regional.
1) Relativamente à produção agrícola
* Possibilidade de duas safras alternadas.
* Aproveitamento de praticamente 100% em razão do uso de tubérculos não classificados.
* Assistência técnica de alto nível oferecida
atualmente.
2) Relativamente aos aspectos econômicos
* Para produtores integrados a garantia de compra da produção
é um fator de tranquilidade.
* Se a produção for própria, o cultivo é de fácil
manejo e com boa tecnologia disponível.
3) Relativamente aos aspectos sociais
* Geração de renda e empregos diretos e indiretos, tanto
na área de plantio como na industrial.
4) Relativamente aos aspectos de desenvolvimento local
* Geração de impostos.
FABRICAÇÃO INTEGRADA DE AMIDO E ÁLCOOL
O processo industrial prevê:
1) Fabricação integrada de etanol
e amido puro.
2) Matéria semi-processada
para formação de estoque regulador.
3) Amido puro extraído na
fecularia anexa terá destinação comercial.
CONCEITO DO PROCESSO
O processo utilizado é o da conversão do amido gelatinizado em
açúcares fermentáveis pela sacarificação enzimática. Em
razão do uso de enzimas de última geração o processo de
conversão é rápido e eficiente, com menor risco de infecção
devido à temperatura e ao pH, permitindo a maior produtividade
em álcool através da menor perda de amido residual no fluxo
industrial.
Para a fermentação dos açúcares obtidos na conversão do
amido são utilizadas leveduras de primeira linha, que geram
mostos mais eficientes na produção do etanol.
Na unidade de destilação as colunas são de alta eficiência,
produzindo ótimo rendimento em álcool de qualidade apropriada
em seu sabor e aroma, tanto para uso como bebida ou para
química fina.
PRODUTOS, CO-PRODUTOS E SUB-PRODUTOS
PRODUTO PRINCIPAL
Álcool etílico (etanol), graduações de 94o a 98o GL, para produção de bebidas destiladas (vodca,
shochu,
bebidas ices, etc.), para a química fina (farmácia,
perfumaria e biotecnologias) ou para uso como biocombustível
veicular.
APROVEITAMENTO ECONÔMICO DE COMPONENTES
DO
PROCESSO
1) Vinhaça (Vinhoto)
Ração animal a partir da produção do composto nutrimental a 20% de umidade
da torta para animais de pequeno e médio portes.
Em razão do seu alto teor protéico, a torta do vinhoto,
devidamente industrializada também pode ser utilizada para
fabricação de complementos para alimentação humana.
Fertilizante natural pelo tratamento biológico e compostagem, ecológico, com forte presença de nitrogênio e
potássio. Com adição de fósforo permite-se obter os fatores NPK necessários na fertilização do solo da própria
plantação.
Parte da vinhaça poderá também ser lançada diretamente na área de plantio como complemento de adubação do solo.
2) Anidrido Carbônico (Gás Carbônico)
O gás carbônico (CO2) produzido na fase de fermentação poderá ser
recolhido e processado para uso em fábricas de
refrigerantes, bicarbonato de sódio, cargas de extintores de
incêndio, gelo seco ou outros fins.
3) Ramas
As ramas de batata inglesa, batata doce ou de mandioca,
devidamente processadas podem fornecer o amido contido em suas
massas, como também ser aproveitadas como fertilizantes ou
combustível da caldeira da unidade industrial.
INFRA-ESTRUTURA NECESSÁRIA E FATORES SOCIAIS
TERRENO E LOCALIDADE
Terreno com área compatível, preferencialmente com topografia ligeiramente inclinada para uso da gravidade no transporte físico
das massas no processo industrial.
ÁGUA
O terreno deverá localizar-se junto a um curso de água (córrego ou rio) capaz de suprir o volume necessário para a planta
industrial. Pode-se também obter água de poços perfurados junto
à unidade industrial.
OUTROS FATORES
INDISPENSÁVEIS
1) Estradas ou ruas de acesso para transporte da matéria prima e escoamento da produção diária da usina.
2) Comunicação disponível (telefone, internet, etc).
3) Energia elétrica:
* Em alta tensão proveniente da Concessionária local.
* Co-geração com venda da energia excedente no MAE (Mercado Aberto de Energia), se viável.
* Geração própria para utilização interna, também
analisada à luz da viabilidade.
EMPREGOS DIRETOS
E INDIRETOS
Recursos humanos nas áreas de gerência,
administração, laboratório, comércio exterior, vendas internas, informática, automação industrial, manutenção
industrial elétrica e mecânica, e produção fabril. Além dos empregos diretos a implantação de
uma unidade propiciará crescimento sustentado da região e gerará empregos indiretos pela necessidade de serviços e
produtos para suprir a empresa.
PRODUTIVIDADE
Em média, tanto a mandioca como a batata inglesa, com teor de amido em base seca de 25% a 28% produzem entre 120 a 150 litros
de álcool por tonelada de tubérculo. Relativamente à batata doce, em razão de seu teor de açúcares, é possível ter uma
produtividade ainda maior, podendo atingir até 170 litros de álcool por tonelada de
raiz. Outra grande vantagem da
batata doce é o nível de produtividade agrícola que se consegue em algumas regiões do Brasil. Pesquisas recentes permitem
produtividades de até 50 t/ha por safra. Já se fala em produtividade de
60 t/ha, o que é um feito extraordinário e
contribue para tornar este tubérculo como a mais promissora matéria prima do etanol fino.
CONSUMO MÉDIO DE MATÉRIA PRIMA
Exemplo de um módulo industrial, capacidade 10.000 litros de álcool por dia, aproximadamente 3.300.000 litros por
330 dias:
|
MATÉRIA
PRIMA |
CONSUMO
DIÁRIO
(t) |
CONSUMO
MENSAL
(t) |
|
Batata Inglesa |
83 - 87 |
2.490 - 2.610 |
|
Mandioca |
72 - 84 |
2.160 - 2.520 |
|
Batata Doce |
56 - 67 |
1.680 -
2.010 |
|
Farináceos |
36 - 40 |
1.080 -
1.200 |
|
Amido |
17 - 20 |
510 - 600 |
TECNOLOGIA E VIABILIDADE ECONÔMICA
A instalação será desenvolvida com tecnologia mundialmente consagrada, tendo como processo central a hidrólise e sacarificação
enzimáticas do amido de batata inglesa, batata doce, mandioca
(farináceos nas entressafras), com produção durante 330
dias no ano.
Viabilidade econômica comprovada pela venda simultânea da produção de álcool, de amido e
torta protéica. Todos os produtos e co-produtos têm demanda nos mercados interno e internacional.
Uma unidade para produção de 50.000 litros diários tem retorno do investimento em aproximadamente 30 meses, cerca de 2 anos
e meio.
UNIDADES QUE COMPÕEM UMA DESTILARIA
RECEBIMENTO E ALIMENTAÇÃO
DE MATÉRIA PRIMA
(RAÍZES)
1) Pesagem e controle de entrada de matéria prima
2) Recebimento e transferência
3) Lavagem
4) Moagem (Cominuição)
HIDRÓLISE E SACARIFICAÇÃO
1) Homogeneização
2) Cozimento (tratamento térmico)
3) Sacarificação
FERMENTAÇÃO
1) Multiplicação de leveduras
2) Pré-fermentação e fermentação
3) Recuperação do álcool arrastado no gás
carbônico
4) Separação de sólidos no vinho (opcional)
DESTILAÇÃO
1) Coluna de destilação
2) Coluna de retificação
3) Coluna de desidratação (opcional para
produção de álcool anidro)
TANCAGEM
1) Estocagem de álcool hidratado
2) Estocagem de álcool de segunda
3) Estocagem de outros líquidos
4) Plataforma de carregamento
UTILIDADES
1) Geração e distribuição de vapor
2) Abastecimento, reservação, tratamento e
distribuição de água
3) Sistema de resfriamento de água
4) Produção, reservação, tratamento e
distribuição de ar comprimido
5) Subestação de medição, rebaixamento e
distribuição de energia elétrica
LABORATÓRIO
1) Análise de tubérculos
2) Análise físico-química de álcool (opcional)
3) Controle e garantia da qualidade (opcional)
TRATAMENTO (ÁGUA
E EFLUENTES)
1) Tratamento de água para Caldeira
2) Desidratação do vinhoto (alternativa retirada
da torta protéica)
3) Tratamento dos efluentes
SEGURANÇA INDUSTRIAL
1) Sistema de proteção e combate a incêndio
(hidrantes, sprinklers e sistema fixo de espuma)
2) Extintores de incêndio
ADMINISTRAÇÃO, MATERIAIS
E MANUTENÇÃO
1) Escritório central
2) Refeitório
3) Vestiários e banheiros
4) Ambulatório
5) Almoxarifado de materiais e insumos
6) Oficina de manutenção (mecânica, elétrica e
construção civil)
MEIO AMBIENTE
Pela concepção do projeto sob o conceito SMS (Segurança, Meio Ambiente e
Saúde), que atende a legislação (federal e
estaduais), o empreendimento não exercerá impacto ao meio
ambiente da região. Com o aproveitamento racional do principal efluente, a vinhaça, e
o reaproveitamento das águas residuárias, a
planta lançará de volta no curso hídrico apenas um despejo tratado e compatível com a diluição prevista em lei.
Outra característica importante da planta é que os efluentes não contêm metal pesado e não são corrosivos. Além disso, na
disposição final por lagoas, estas serão construídas dentro de padrões de engenharia, com mantas protetoras para evitar
percolação, erosão e contaminação do lençol freático.
O gás carbônico será aproveitado em
engarrafadoras de refrigerantes, fabricação de bicarbonatos, cargas de extintores de incêndio, produção de gelo seco, entre outros fins.
Assim, a usina não contribuirá para o agravamento do efeito
estufa na atmosfera porque o anidrido carbônico não será
lançado no meio ambiente.
EFLUENTES RESULTANTES DO PROCESSO INDUSTRIAL
O processo industrial de extração do amido de tubérculos, tanto em uma simples fecularia como para a produção de álcool, resulta
em grande quantidade de águas residuárias.
ÁGUAS RESIDUÁRIAS
E EFLUENTES
Em razão do alto teor em água contido nos tubérculos (mandioca,
batatas, etc.), o processo industrial produz grande quantidade de
águas residuárias: água da prensagem, água de lavagem da massa, e
água de pré-lavagem das raízes. Essas águas residuárias somadas
são conhecidas como água vegetal. Nosso projeto
prevê a reciclagem da
água vegetal, o que permite reduzir o consumo geral de água utilizada
no processo industrial como um todo.
1) Água Vegetal
Cerca de 60% da massa contida nas raízes é água, conhecida como água
vegetal. No processo de
cominuição e prensagem parte dessa água é extraída levando
consigo algum teor em amido (amido residual), fibras, resíduos e
minerais.
A água vegetal
contém minerais como fósforo e potássio, importantes na
adubação agrícola. A sua aplicação no solo deve ser
feita com acompanhamento especializado para evitar implicações
indesejáveis nas características do solo ou, pela infiltração,
gerar impactos no
lençol freático do local.
Outro uso possível é a biodigestão do açúcar presente no amido residual, contido
na água vegetal, para produzir o gás metano, que devidamente
manipulado pode servir de fonte energética para a própria unidade
industrial como combustível das caldeiras de vapor ou de secadores.
Essa alternativa, entretanto exige um projeto mais bem elaborado e
deve ter sua viabilidade econômica estudada cuidadosamente.
Uma terceira aplicação da água vegetal é o aproveitamento do
amido residual que é perdido na prensagem, destinando-o para a produção de etanol. Essa
alternativa é feita sempre que seja possível contrabalançar a viabilidade técnica e econômica.
2) Águas de Lavagem de Raízes e da Massa
Essas águas carregam quantidades razoáveis de
nutrientes que podem ser reutilizados em fertirrigação. No caso da
água de lavagem das raízes, sua reutilização deve ser feita pelo
retorno ao processo de lavagem, após o tratamento adequado para
retirada de resíduos (pedriscos, talos, etc.). Já a água de
lavagem da massa deve ter seu reuso estudado caso a caso nas
unidades industriais.
VINHOTO (VINHAÇA,
VINHOTE,
RESTILO,
TIBORNA)
Como na fabricação do etanol a partir da cana-de-açúcar, também
na produção a partir dos amiláceos o vinhoto é o principal
efluente. O vinhoto é o resíduo da destilação do vinho
fermentado, cuja quantidade varia entre 10 a 14 litros por litro de
álcool produzido na unidade industrial quando se usa vapor direto
na coluna de destilação.
Com o uso de trocador de calor na coluna de destilação,
processo conhecido como vapor indireto, o volume de vinhaça é
muito menor.
A carga poluente do vinhoto
(DBO
e outros materiais) é muito alta (cerca de 20.000 a 40.000
mg/l), portanto não pode ser lançado diretamente nos cursos de
água. Nas usinas de álcool de cana a principal utilização do vinhoto hoje em dia é
sua aplicação direta nas plantações da cana-de-açúcar.
Esse processo é conhecido como fertirrigação. Nas
destilarias de álcool a partir de mandioca, batata
inglesa, batata doce ou inhame, esse procedimento
pode também ser adotado.
REAPROVEITAMENTO DO VINHOTO
NO PROCESSO INDUSTRIAL
1) Nosso projeto permite o retorno de parte do vinhoto
diretamente para o processo, na operação de homogeneização
para a hidrólise. Normalmente a recirculação é de
20 a 30% do total retirado da coluna, fato que contribui para a
redução do volume na etapa final do processo.
2) Retorno, após ser neutralizado para um pH mínimo de 6, para
a unidade de alimentação diretamente no cominuidor de raízes.
3) Retorno para substituir parte da água de lavagem.
Vantagens: (1) Redução do volume de água necessário no
processo e (2) redução do volume de vinhoto a ser tratado no
final.
INDUSTRIALIZAÇÃO DA TORTA DO VINHOTO COMO
FONTE DE PROTEÍNA
Em razão do alto teor protéico contido no vinhoto, este pode
ser uma fonte de renda no faturamento da unidade industrial,
inclusive como um dos produtos principais.
Devidamente concentrado em processo
de desidratação, com a torta resultante pode-se produzir desde
ração animal até complemento para alimentação humana.
RESUMO TÉCNICO
Exemplo de módulo industrial, capacidade 10.000 litros de álcool por dia, aproximadamente 3.300.000 litros por
330 dias:
|
DESCRIÇÃO |
UNIDADE |
QUANT |
OBSERVAÇÃO |
|
Descarregamento |
t/h |
8,25 |
Operação de 8 horas por dia |
|
Lavagem |
t/h |
2,75 |
Operação de 24 horas por dia |
|
Moagem
(Cominuição) |
t/h |
2,71 |
Operação de 24 horas por dia |
|
Homogeneização |
m3 |
50 |
2 tanques de 25 m3 |
|
Cozimento |
m3/carga |
11 |
2
cozedores de 5,5 m3 |
|
Hidrólise/Sacarificação |
m3/carga |
11 |
2 sacarificadores |
|
Pré-Fermentação |
m3 |
30 |
2 dornas de 15 m3 |
|
Fermentação |
m3 |
498 |
6 dornas de 83 m3 |
|
Destilação |
l/d |
10.055 |
Álcool hidratado a 96,4o
GL |
|
|
l/d |
540 |
Álcool de segunda
(consumo na unidade) |
|
|
kgf/d |
15 |
Óleo fúsel (álcool
isoamílico p/acetatos) |
|
Torta de
vinhoto |
kgf/d |
22.500 |
Com 20% de sólidos (alto
teor protéico) |
|
Anidrido Carbônico |
kgf/d |
7.500 |
Bicarbonatos, gelo seco,
extintores, etc. |
|
Energia
elétrica |
kVA |
225 |
Capacidade instalada
(FP=95%) |
|
Consumo médio
de energia |
kWh/d |
2.400 |
Utilização de 24 horas por dia |
|
Vapor saturado |
kgf/h |
2.600 |
Caldeira 3 t/h, p=9 bar (manométrica) |
|
Água fria |
m3/h |
11 |
Consumo efetivo sem retorno |
|
Água
recirculada |
m3/h |
113 |
Circuito fechado |
|
Tancagem
principal |
m3 |
350 |
Álcool |
|
Tancagem
secundária |
m3 |
15 |
Álcool de segunda e
outros |
| |
