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OBJETO
Usinas de etanol a partir de mandioca in natura, da matéria semi-processada (farináceos) ou de
fécula produzida em unidade integrada.
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. A unidade
permite também o aproveitamento dos resíduos sólidos (vinhoto
e outros) como matéria prima para produção de torta
protéica.
VANTAGENS DA IMPLANTAÇÃO DO PROJETO
1) Uso intensivo e destino certo da produção agrícola.
2) Aproveitamento de 100 %, inclusive de tubérculos não classificados rejeitados na
colheita.
3) Garantia de compra da produção.
4) Geração de empregos.
5) Efeito econômico direto local.
FABRICAÇÃO INTEGRADA DE FÉCULA E ÁLCOOL
Unidade integrada para produção de álcool e fécula para fins comerciais.
CONCEITO DO PROCESSO
O processo utilizado é o da conversão enzimática do amido gelatinizado em
açúcares fermentecíveis.
PRODUTOS, CO-PRODUTOS E SUB-PRODUTOS
PRODUTO PRINCIPAL
Álcool etílico (etanol), graduações de 94o a 98o
GL.
APROVEITAMENTO ECONÔMICO
DE COMPONENTES
DO
PROCESSO
1) Vinhaça (Vinhoto)
* Produção de farelo com alto conteúdo protéico para
complemento de alimentação humana.
* Ração animal a partir do vinhoto concentrado (torta
protéica).
* Fertilizante natural (fertirrigação) ou
processado.
2) Gás Carbônico
* Carga de extintores de incêndio.
* Gaseificação de refrigerantes.
* Fabricação de bicarbonatos.
* Gelo seco.
3) Ramas
As ramas são fonte de amido que pode ser convertido em
álcool. Também podem ser aproveitadas como fertilizantes ou
combustível da caldeira da unidade industrial.
INFRA-ESTRUTURA NECESSÁRIA E FATORES SOCIAIS
TERRENO E LOCALIDADE
Terreno com área compatível, de preferência com inclinação.
ÁGUA
Curso de água ou poço subterrâneo.
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
Pessoal qualificado em química e administração. Pessoal
técnico operacional treinado.
PRODUTIVIDADE
Em
média a mandioca com teor de fécula em base seca de 25% a 28%
produz cerca de 150 litros de álcool por tonelada de tubérculo.
Com o uso de leveduras modificadas o processo permite aumentar
ainda mais a produtividade da conversão em até 20%, isto é a
até 180 litros de álcool por tonelada de raiz. A produtividade média brasileira é de aproximadamente 45 t/ha por
safra. Com essa produtividade a mandioca torna-se competitiva na
produção do álcool frente à cana de açúcar. É preciso
destacar, entretanto, que a destinação mais apropriada do
álcool da mandioca é para a química fina ou para bebidas.
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:
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MATÉRIA
PRIMA |
CONSUMO
DIÁRIO
(t) |
CONSUMO
MENSAL
(t) |
|
Mandioca |
72 - 84 |
2.160 - 2.520 |
|
Farináceos |
36 - 40 |
1.080 -
1.200 |
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Amido Puro |
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
do conteúdo
protéico resultante da torta de vinhoto. Todos os produtos têm demanda nos mercados interno e internacional.
Uma unidade para produção de 50.000 litros diários tem seu retorno de 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
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.) e da lama. 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 da mandioca 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 da mandioca 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 cerca de
20 a 30% do total retirado da coluna, fato que contribui para a
redução do volume da vinhaça 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 da
mandioca.
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 |
| |
