autor: andré elia neto - asociación de técnicos ... · uso y reutilización de agua en la...

Uso y reutilización de agua en la industria de la caña de azúcar en Brasil

Autor: André Elia Neto

Uso y reutilización de agua en la industria de la caña de azúcar en Brasil

Guatemala, 08/08/2017

Agradecimientos:

- Ing. Omar Enrique Escobar Solís Presidente ATAGUA- Licda. María Estela Brán de López Admin. ATAGUA- Joel Morales

Contenidos:

Flujograma de agua de proceso

Agua utilizada en el proceso industrial

Uso y reutilización de agua en el sector de la caña

Usinas y cuencas hidrográficas

Efluentes industriales

Tratamiento de los efluentes

Vinaza

Avances tecnológicos

Introducción

Engº André Elia Neto

Coordenador Técnico da Publicação

CTC - CENTRO DE TECNOLOGIA CANAVIEIRA

São Paulo, SP 02/12/2009

Descargar: www.ctcanavieira.com.br (em publicações)

Manual de Conservación y Reuso de Agua en la Agroindustria

Sucroenergética

5

Proceso IndustrialFuente: folleto de la Usina Santa Elisa

Recepción, Preparación y

Extracción

Producción

de Energía

Preparación del Caldo

Fábrica de Azúcar

Destilación

del Etanol

Fermentación

6

Usos Medios de AguaSector Finalidad Uso Específico Uso medio

[m3/t.caña] [%]

Alimentación,

preparación y

extracción

(moliendas y

difusores)

Lavado de caña 2,200 m3/t.caña.total 2,200 9,9

Embebido de la molienda 0,250 m3/t.caña.total 0,250 1,1

Enfriamiento de las moliendas 0,035 m3/t.cana.total 0,035 0,2

Enfriamiento del aceite de la molienda 0,130 m3/t.cana.total 0,130 0,6

Subtotal 2,615 11,8

Tratamiento

de caldo

Enfriamiento de la columna de

sulfitación (*1)

0,100 m3/t.cana.azucar 0,050 0,2

Preparación de leche de cal 0,030 m3/t.caña.total 0,030 0,1

Preparación de polímero (*1) 0,015 m3/t.caña.azucar 0,008 0,0

Calentamiento

del caldo

p/ azucar (*1) 160 kg.vapor/t.caña.azucar 0,080 0,4

p/ etanol (*2) e (*4) 50 kg.vapor/t.caña.etanol 0,025 0,1

Lavado de la torta de filtro rotativo 0,030 m3/ t.caña.total 0,030 0,1

Condensadores de los filtros 0,30 0 a 0,350 m3/t.caña.total 0,350 1,6

Subtotal 0,573 2,6

(* 1) elementos que no participan en el proceso del etanol;(* 2) los que no participan en el proceso de azúcar;(* 3) los que participan sólo en el caso de producción de energía excedente no se computan en las sumas;(* 4) recuperándose el calor del caldo para mosto.

Fuente: Elia Neto et all “Manual da Conservação e Reúso de Água na Agroindústria Sucroenergética, 2009.

7

Usos Medios de Agua

Sector Finalidad Uso Específico Uso medio

[m3/t.caña] [%]

Fábrica de

açúcar (*1)

Vapor para la evaporación 0,414 t/t.caña.azucar 0,207 0,9

Condensadores / multijatos

evaporación

4 a 5 m3/t.caña.azucar 2,250 10,2

Vapor para cocción 0,170 t/t. caña.azucar 0,085 0,4

Condensadores / multijatos

cocción

8 a 15 m3/t.caña.azucar 5,750 26,0

Dilución de meles y magmas 0,050 m3/t.caña.azucar 0,030 0,1

Retraso de la cocción 0,020 m3/t.caña.azucar 0,010 0,0

Lavado de azúcar (1/3 de agua y

2/3 de vapor)

0,030 m3/t.caña.azucar 0,015 0,1

Retención de polvo de azúcar 0,040 m3/t.caña.azucar 0,020 0,1

Subtotal 8,367 37,8



8

Usos Medios de Agua


[m3/t.caña] [%]

Fermentación (*2) Preparación del mosto 0 a 10 m3/m3 etanol.residual 0,100 0,5

Resfriamento do Caldo 30 m3/m3etanol 1,250 5,6

Preparación del pie de cuba 0,010 m3/m3etanol 0,001 0,0

Lavado de gases CO2 de la

fermentación

1,5 a 3,6 m3/m3etanol 0,015 0,1

Enfriamiento de dornas 60 a 80 m3/m3etanol 3,000 13,6

Subtotal 4,366 19,7

Destilaria (*2) Calentamiento del caldo (c/ vapor) 3,5 a 5 kg/m3etanol 0,360 1,6

Enfriamiento de los

condensadores de etanol

80 a 120 m3/m3etanol 3,500 15,8

Subtotal 3,860 17,4



9

Usos Medios de Agua


[m3/t.caña] [%]

Geração de

Energia

Producción de vapor directo 400 a 600 kg/t.caña.total 0,500 2,3

Des sobrecalentamiento 0,030 l/kg.vapor 0,015 0,1

Lavado de gases de la caldera 2,0 m3/t.vapor 1,000 4,5

Limpieza de los ceniceros 0,500 m3/t.vapor 0,250 1,1

Enfriamiento de los

turbogeneradores

15 l/kW 0,500 2,3

Agua torres de condensación (*3) 38 m3/t.vapor 6,0 (*3) 27,1

Subtotal 2,265 10,2

Otros Limpieza de pisos y equipos 0,050 m3/t.caña.total 0,050 0,2

Uso potable 70 l/empleado.día 0,030 0,1

Subtotal 0,080 0,4

Total 22,126 100



10

Usos medios de agua en los sectores

Distribuição Média dos Usos Setoriais de Água na

Indústria Sucroenergética

Generación

de Energía;

10%

Otros; 0%

Fermentación

; 20%

Fábrica de

azúcar; 38%

Tratamiento

de caldo; 3%

Destilería;

17%

Alimentação,

preparo e

extração; 12%

• Usinas con destilería adjunta

utiliza cerca de 22 m3 / t.cana

• "Mix" de producción de

alrededor del 50% de caña

para azúcar y el 50% para la

producción del alcohol.

• Los volúmenes de agua

utilizados para el alcohol y el

azúcar se equivalen (~ 38%)


11

Distribución de los Usos y Reusos del Agua

Directrices: captación mínima y lanzamiento cero

• Práctica de reducción y reutilización de agua

• Circuitos cerrados

• Aguas residuales para la agricultura

Metas para la gestión de aguas para el sector

Captura (m3/t.caña) 1,0

Consumo (m3/t.caña) 1,0

Lanzamiento (m3/t.caña) zero

Uso medio = 22 m3/t.canaExisten usinas que captan agua con

tasas menores aún (hasta 0,5 m3 / t caña)

Distribuição Média dos Usos Pontuais de

Água na Indústria Sucroenergética

Lavagem de

Gases

Caldeira

5%

Demais

14%

Resfriament

o de Dornas

e Caldo

19%

Condensador

es/Multijatos

Cozedores

26%

Condensador

es/Multijatos

Evaporação

10%

Lavagem de

Cana

10%

Resfriament

o dos

Condensador

es

16%


12

DISMINUCIÓN DE LA CAPTURA DE AGUA

Curva de Tendência da Taxa de Captação de Água na

Indústria Canavieira

02

468

10

12141618

2022

1970 1980 1990 2000 2010 2020

Taxa d

e C

ap

tação

[m

3/t

.can

a]


Protocolo

Agroambiental, SP

Meta = 1 m3/t cana

CONSUMO DE AGUA EN LAS USINAS DE CANA DE AZÚCAR

Fuente: Protocolo Agroambiental e UNICA.

5

1,52 1,45 1,26 1,18 1,12 1 0,91

0

1

2

3

4

5

6

Anos 90 2010/11 2011/12 2012/13 2013/14 2014/15 2015/16 2016/17

m3/t

ca

na

pro

ce

ssa

da

Índice de cierre de circuitos con reutilización de agua:> 90%

Gestión de recursos hidricos por

las plantas de caña de azúcar

• Cierre de circuitos de agua para

reutilización

• Mejora de los procesos

industriales con reducción de

captación de agua

• Avance de la cosecha mecánica

que eliminó el lavado de caña.

safras

meta

Captación

Média = 2 m3/t.cana

Meta = 1 m3/t.cana

Agua en la caña

Média = 0,7 m3/t.cana

Lanzamiento

Média = 0 a 1,8 m3;t cana

Meta = 0 m3/t.cana

Reúso Agronômico


Meta = 0,8 m3/t.cana

Perdidas


Meta = 0,9 m3/t.cana

Uso e reúso

22 m3/t.cana

Índice de reúso:

91% (meta 95%)

23 L/L

12 L/L

16 L/kg

8 L/kg

~ 18 L/kWh

14

BALANCE DE AGUA

Balance medio global de agua en las plantas sucroenergéticas.

Fuente: Elia Neto et all “Manual da Conservação e Reúso de Água na Agroindústria Sucroenergética, 2009. Versão revisada

http://www.unica.com.br/noticias/show.asp?nwsCode=A18EE8B2-48DE-4DA0-97B0-4B4698C01B2F

http://www.unica.com.br/noticias/show.asp?nwsCode=A18EE8B2-48DE-4DA0-97B0-4B4698C01B2F

15

Brasil: Usinas y Destilerías

Regiones

Brasileñas

%Producción

de caña

Norte 0,2

Sur 8,2

Centro-Oeste 10,3

Nordeste 12,4

Sudeste 68,9

Unidades en Brasil

281 Centro-Sur

75 Norte-Nordeste

Fonte: UNICA, 2008

Fuente: UNICA, 2009

Cerca de 430 unidades (en 2011)


16

São Paulo: Usinas y Destilerías

São Paulo

196 unidades industriales

22,1% del territorio (caña)


AREAS DE CANA POR CUENCA

17

ZONEAMENTO AGROAMBIENTAL DEL CULTIVO DE LA CAÑA DE

AZÚCAR EN EL ESTADO DE SÃO PAULO

Aptitud Agroambiental

Adecuada

Adecuada con limitaciones ambientales

Adecuada con restricciones ambientales

Inadecuada

1 m3 / t cañaLímite máximo

0,7 m3 / t caña Áreas con Restricciones

Ambientales

Resolución SMA 88 (19/12/2008): establece directrices para la concesión de licencias ambientales de nuevos emprendimientos del sector en el Est. SP

19

Generación de Efluentes Líquidos

• Agua para lavar la caña

• Agua de los multijatos de la fábrica (evaporación y cocción)

• Agua de enfriamiento de la fermentación (intercambiador de calor y dornas)

• Agua de los condensadores de etanol

• Agua de lavado de los gases de la chimenea de las calderas

• Aguas residuales diversas (purgas, lavado de pisos y equipos)

• Vinaza

20

Tratamiento de los Efluentes

• Control externo (correctivo)

Decantación del agua de lavado de caña

Lagunas de estabilización del agua de lavado de caña (circuito abierto)

Torres de enfriamiento

Tanques aspersores

Decantador / flotador de agua de lavado de gases de la chimenea

Objetivo tratar y devolver el efluente, reciclándolo al proceso

21

Sistemas: Tratamiento de Agua de Lavado de Caña

Decantador circular de agua de

lavado de caña

Cajas de arena para agua

de lavado de caña

22

Tratamiento: Efluente de Lavado de Caña

Limpeza de cana a seco – separação de impurezas

minerais da palha e trituração da palhaMesa de lavado y recepción de caña entera.

Limpieza de caña en seco

23

• Aguas de los multijatos y condensadores barométricos

• Despeje originado en los evaporadores y cocedores del sector de concentración y cocción

• Con un bajo potencial contaminante (10 a 40 mg / DBO5) y alta temperatura (~ 50 ° C).

• El tratamiento consiste en tanques aspersores (o no convencional, torres para enfriamiento), con las aguas frías recirculando al proceso.

Tratamiento de Agua de la Fábrica de Azúcar

24

Tratamiento de Agua de Enfriamiento de la Destilería

• Aguas de enfriamiento de dereas de fermentación y de condensadores de etanol

• Sin potencial contaminante en términos de materia orgánica, pero con alta temperatura (~ 50 ° C).

• El tratamiento para disminuir la temperatura consiste en torres de enfriamiento (o no convencional tanques aspersores) para retorno (circuito cerrado).

25

Tratamientos: Enfriamiento de Agua de la Fábrica y

Destilería

Torres de enfriamiento de aguas

Aspersores para enfriamiento de aguas de los multijatos

Enfriamiento evaporativoCalor latente de vaporización del agua (a 100ºC)

Lv = 540cal / g

Calor específico (cal / g. ° C) = 1

Evaporación (45 a 30ºC) = 15/540 = 2,7%

26

Tratamiento de los Efluentes del Lavado de

Gases de la Chimenea de la Caldera

Decantadores/Flotadores

Agua del circuito de lavado de gases y cenizas de las calderas

Bajo potencial contaminante en términos de materia orgánica (100 a

150mg / L de DBO5), alta concentración de sólidos y alta temperatura

(80 ° C).

El tratamiento consiste en decantación / flotación y el reuso del tratado

se da por la recirculación.

El residuo formado por el lodo es enviado a la agricultura (aplicación

con el residuo del filtro rotativo)

Retenedores Vía Húmeda

Operam por lavagem com água

Vazão de água 0,7 a 1,0 litro/Nm³

Pressão de água 1,5 kgf/cm²

27

Sistema: Tratamiento de los efluentes del

Lavado de Chimenea

Decantador/ /flotador de cenizasLavadoras de humos e cenizas de

las calderas

28

Aguas Residuales

Constituidas por los efluentes diversos de la usina como: lavado de piso y

equipos, purgas de los circuitos cerrados o semi-cerrados.

Cantidad: depende del índice de reutilización en la planta, pudiendo

llegar con los cierres de los principales circuitos, alrededor de 1 m3 de

agua captada / t.cana.

Una aplicación de vinaza en el cultivo de la caña, con una lámina de

agua pequeña (15 a 30 mm / año) puede ser aumentada a 80 a 120

mm / año, con la mezcla con el agua residuaria.

Caracterización: con medio a alto contenido de materia orgánica y

sólidos. Pueden contener grasas, en el caso de las aguas de talleres y

de las moliendas no pasar por tratamiento (cajas de grasa).

Reúso: en la fertirrigación conjunta con la vinaza, o irrigación de

salvamento

Tratamiento de las aguas residuales

29

Aguas Residuales: Caracterización Media

Composición físico-química media de los efluentes industriales (para la agricultura).

Parámetros

Aguas Residuales Vinaza

CTC, 1995 CTC, 2007 CTC, 1995 CTC, 2007

Temperatura (oC) 40 – 89,16 –

pH 4,0 5,86 4,15 4,2

DBO5 (mg/l) 1.000 – 1.500 5.162 16.949 11.331,1

DQO (mg/l) 2.000 – 3.000 10.805 28.450 31.504,6

Sólidos Totais (mg/l) 8.000 6.327,8 25.155 28.602,00

Fósforo Total (mg/l P) 8,0 10,0 60,41 32,0

Nitrogenio Total (mg/l N) 20 – 40 66,38 356,63 300,8

Óleos y Graxas(mg/l) 9 – 10 – – –

Potássio (mg/l K) 7 – 42 127,14 2.034,9 2.604,0

Fuentes: CTC – Centro de Tecnologia Copersucar, 1995, por Elia Neto e Nakahodo, 1995.

CTC – Centro de Tecnologia Canavieira, 2007, por Elia Neto e Zotelli, 2008

30

(*) Fonte: Rosenfeld, U. Irrigação e Fertirrigação nas Sub regiões de SP e CO. Palestra; Simpósio de Tecnologia de Produção de Cana-de-Açúcar, GAPE/FEALQ, Piracicaba, 04/07/2003

Deficiencia de agua - irrigación de salvamento (*):

Para cana planta 80 a 120 mm (4º a 8º día en 2 aplicaciones)

Para cana soca 40 a 60 mm (15 días después de la corte en aplicación única)

Sistema: Irrigação e Fertirrigação

Ganhos médios de productividad (*):

Caña planta de 12 a 20%

Caña soca de 6 a 12%

Reuso: disminución de necesidades de nuevas captaciones para irrigación.

31

Vinaza

• Definição

• Vinaza: residuo de la destilación de una solución alcohólica denominada vino, obtenida por el proceso de

fermentación del caldo de caña de azúcar, de la melaza o de la mezcla de los dos.

• Conocida conforme a la región brasileña como:

• Vinhaça, vinhoto, restilo, garapão... (vinaza)

• Residuo Sólido Clase II-A, no peligroso y no inerte (Norma ABNT 10.004): por no tener

tratamiento convencional que posibilite su lanzamiento en cuerpos de agua.

32

Vinaza: Potencial Contaminante

• Residuo con alto potencial contaminante

• Alto contenido de materia orgánica, imposibilitando el tratamiento y lanzamiento en cuerpos de agua

• Altas concentraciones de sales (potasio, nitrógeno y otros) que pueden ser lixiviados y contaminar las aguas subterráneas

• Olor objetable en el almacenamiento y disposición en el suelo (materia orgánica y azufre, formando mercaptanas)

• El efecto contaminante de la viña producida por una usina media (500 m3 alcohol / día) equivale a la contaminación de una ciudad con 1.700.000 habitantes.

• Solución: Uso en la Fertirrigación de la Cultiva de Caña

• Sustitución de parte de la fertilización química (potasio)

• Ganancias agronómicas (suelo y cultivo)

• Reciclaje parcial de recursos naturales (N, K y micronutrientes)

33

Vinaza: Origen Orgánica

Matéria prima:

Caldo, melo, melaza,

jarabe, agua

Tratamiento de

levadura:

ácido sulfúrico

Productos auxiliares:

Desinfectantes, nutrientes,

anti-espumantes

Vino:

p/ destilacion

34

Vinaza: Origen Orgánica

ciclo-hexano

A B

35

Cuantificación de Vinaza

Fonte: CTC - Elia Neto, A & Nakahodo, T (1995).

Tasa de producción de vinaza pura (sin flegmaza)

Variação da taxa de produção de vinhaça• De 7 litros / litro alcohol (pura, fermentación con alto grado alcohólico)

• Hasta 15 litros / litros de alcohol (con vapor incorporado y bajo grado en la fermentación)

• La flegmaça también puede ser incorporada a la vinaza, aumentando en cerca de 2 l / litro

Se obtiene la tasa de generación de vinaza con un balance de

masa en la columna (A) de destilación:

• Teor alcohólico del vino ……………….... de 7 a 11 ° GL

• Consumo de vapor …… ……………..... de 2 a 2,5 kg / L etanol

• Producción de alcohol de 2a. ………..... de 5 a 7%

• Contenido alcohólico del “flegma” ......... 50 ° GL

• Contenido alcohólico del alcohol de 2a. ... 88 a 92 ° GL

36

Cuantificación de VinazaCuantificación

• El volumen varía básicamente según el grado alcohólico del vino y el vapor directo utilizado (en promedio de 11 a 12 litro / litro de etanol)

Relação Vinhaça/Álcool - Processo Álcool

(Controle Mútuo Industrial - Centro-Sul - Anual 2008/2009, CTC)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Tax

a d

e P

rod

uçã

o d

e V

inh

aça

[L/L

.álc

oo

l]

M. Ponderada

Máximo

Mínimo

Linear (M. Ponderada)

Fuente: CTC – Centro de Tecnologia Canavieira, 2010

37Fontes: Elia Neto & Nakahodo, 1995; Elia Neto e Zotelli, 2008 e Cetesb, 1982, in: Elia Neto et all “Manual da Conservação e Reúso de Água na Agroindústria Sucroenergética, 2009.

Caracterización Física Química de la VinazaParâmetros CTC CETESB, 1982 Composición Final

1995 2008 Caldo Mezcla Media Intervalo

pH 4,15 4,8 3,7 - 4,6 4,4 - 4,6 4,3 3,5 - 4,9

Temperatura (°C) 89 80 - 100 80 - 100 90 65 - 110,5

DBO5 (mg/L O2) 16.950 11.331 6.000 - 16.500 19.800 14.833 5.879 - 75.330

DQO (mg/L O2) 28.450 31.505 15.000 - 33.000 45.000 23.801 9.200 - 97.400

DQO/DBO5 1,7 2,8 2,5 - 2,0 2,1 1,6 1,6 - 2,8

ST (mg/L) 22.386,9 29.596 23.700 52.700 32.132 10.780 - 56.780

SVT (mg/L) 15.504,5 21.905,4 20.000 40.000 24.352 628 – 45.225

SFT (mg/L) 6.873,9 7.845,5 3.700 12.700 7.780 1.509 - 45.630

Nitrogênio (mg/L N) 357 353 150 - 700 480 - 710 433 81 - 1.215

Fósforo (mg/L P) 60,41 32,0 2,1 - 44,1 1,89 - 42 34 2,1 - 188

Potássio (mg/L K) 2.035 2.667 991 - 1.735 2.759 2.206 814 - 7.612

Cálcio (mg/L Ca) 286,2 479,5 72,2 - 854,7 738,2 - 2.536,4 832 39,4 - 1.451,2

Magnési0(mg/L Mg) 135,4 321 120 - 294 348 - 420 262 97 - 1.112,9

Sulfato (mg/L S) 1.538 861 300 - 380 1.850 - 1.865 1.149 92 - 3.364

38

Caracterização media da Vinaza

• PH 4

• Temperatura (sin recuperación de calor) 90 ° C

• Flujo de vinaza 12 L / L etanol

• DBO5 14.833 mg / L

• DQO 23.801 mg / L

• Relación DBO5 / DQO ~ 60%

• Sólidos totales 3,2%

• Potasio 2,2 kg.K / m3

• Carga orgánica 285 g DQO / L etanol


39

Historia de la Fertirrigación con Vinaza

• Problema inmediato: contaminación hídrica por el lanzamiento

• No hay solución técnica y económica para el tratamiento convencional de la vinaza:

• Solución: Uso en la Fertirrigación en la Cultiva de Caña

• Inicialmente: disposición del residuo en el suelo, en áreas de infiltración (áreas de sacrificio del área agricola). Resolviendo el problema inmediato de contaminación hídrica superficial (antes de los años 70)

• Posteriormente: Uso racional del vinaza:

• Con dosificaciones controladas que traen beneficios en la sustitución de parte de la fertilización mineral;

• Disminución del peligro de contaminación de las aguas subterráneas.

• Actualmente: Aplicación altamente tecnificada:

• Con mayores beneficios agronómicos (productividad);

• Sustitución de parte de la fertilización química (potasio)

• Reciclaje parcial de recursos naturales (N, K y micronutrientes)

40

Historia de la Fertirrigación con Vinaza

Evolución del manejo del vinaza:• Solución: Uso racional para la fertirrigación del cultivo de caña

Lanzamiento en Rios

Áreas de Sacrifício

Fertirrigación

Uso Racional (fertilizante)

Futuro (fertilizante,

energía y agua)

41

Impactos del almacenamiento y aplicación de la

Vinaza

• Impactos negativos:

• Contaminación de las aguas superficiales por accidentes (accidentes con represas y transporte)

• Peligro de contaminación de las aguas subterráneas (en el almacenamiento)

• Olores objetables

• Proliferación de insectos

• Saturación del suelo (desperdicio de potasio)

• Impactos positivos:

• Control inmediato de la contaminación hídrica

• Reducción del uso de fertilizantes minerales

• Buen acondicionamiento de suelo (incorporación de materia orgánica -micro fauna y flora - mayor retención de agua)

• Aumento de la productividad agrícola (fertirrigación e irrigación de salvamento de las soqueiras con agua residual)

DESAFÍO: EXPANSIÓN DE LA FERTIRRACIÓN

Tecnologías actuales de la fertirrigación:• Alto costo en la aplicación (equipos y

distancias)

• Impactos ambientales

• Normas de aplicación en SP, MG, MS ...

(evitar la saturación del suelo)

Travesías de ríos (APP)

Enfriamiento e impermeabilización

de tanques de vinaza

Transporte

Aplicación - Aspersión

(hidro-roll)

Canales - impermeabilizaciones

Travesías de carreteras

43

Costos de la Aplicación de Vinaza

Fuente: Elia Neto et all. Estudo da Distância Econômica da Aplicação Agrícola da Vinhaça Natural e Concentrada por

Evaporação. CTC – Centro de Tecnologia Canavieira, Piracicaba, 2008

Estudo da Distância Econômica da Fertirrigação

com Vinhaça Natural

(CTC - Abril/2008)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72

Distância de Aplicação (km)

R$/h

a.a

no

o

Vinhaça in natura

Adubo mineral

Dose de Vinhaça: 150 kg.K2O/ha + 164 Kg/ha de uréia

Concentração de k2O: 2 kg/m 3 de vinhaça

Aplicação: Rodotrem (60m 3) com Rolão

Adubo Mineral: 500 Kg/ha 20 - 05 - 20 (soqueira)

Vinaza: Distancia Económica

Estudio de la Distancia Económica de la

Fertirrigación con Vinaza Natural

(CTC - Abril / 2008)Vinaza natural

Fertilizante mineral

Distancia de Aplicación (km)

44

Dificultades Actuales del Sistema de Vinaza

• Vedada a disposición en áreas de sacrificio

• Vedadas altas dosis en la aplicación

• A pesar de los beneficios todavía se trata como problema (descarte)

• Aumento de las restricciones en la aplicación

• Alto costo del transporte, alcanzando solamente áreas cercanas a los cañaverales

45

Vinaza: Normas Técnicas de Aplicación

• Disminución de los peligros de la fertirrigación

• Uso racional con dosificaciones menores

• Empleo de Normas Técnicas (Cetesb / SP, COPAM / MG,

IMASUL / MS)

• Impermeabilización (tanque y canales);

• Monitoreo: plan anual de aplicación; Análisis de suelo y

vinaza; distanciamientos, ...

46

onde:

• 0,05 = 5% de la CTC

• CTC = Capacidad de Cambio Catiónico, expresada en cmolc / dm³

a pH 7,0, dada por el análisis de fertilidad del suelo.

• Ks = Concentración de potasio en el suelo, expresado en cmolc /

dm³, a la profundidad de 0,80 metros, dada por el análisis de

fertilidad del suelo.

• 3744 = Constante para transformar los resultados del análisis de

fertilidad para kg de potasio en un volumen de una hectárea por

0,80 metros de profundidad.

• 185 = kg de K2O extraído por la cultura por ha, por corte.

• Kvi = Concentración de potasio en la vinaza expresada en kg de

K2O / m³.

Vinaza: NT CETESB P4.231-Dosificación de K2O

Critérios e Procedimentos para Aplicação no Solo Agrícola

m³ de vinaza/ha = [(0,05 x CTC - ks) x 3744 + 185] / kvi

47

Vinaza: Balance de Potasio

Balance de Potasio na Caña

Independientemente del tipo de mosto (caldo, melaza o mezcla), destilería autónoma o anexa (siempre que se procese toda la miel y melaza), se espera:

• De 1 a 1,6 kg K2O / t.cana (media de 1,32 kg K2O / t caña)

Así se pueden estimar las posibilidades de fertirrigación con los dados de molienda total de caña.

Ejemplo (en caso de reposición media del potasio)

1 ha

de caña

85 t

de caña112,2 kg

de K2O

Extracción: 185

kg.K2O/ha

0,606 ha

Fertirrigado

Tasa

1,32 kg

K2O/t

Potencial de

fertirrigación

60% del suelo

agrícola

En el caso de la paja en el campo, la dosificación de vinaza puede reducirse aún

más aumentando el reciclaje de los nutrientes

48

Vinaza: Aplicación Tecnificada

Formas de transporte:

• Camiones

• Canales

• Bombeo

Formas de aplicación

• Gravedad

• Camión Tanque Convencional

• Aspersión

• Goteo (experimentos)

FORMA DE APLICAÇÃO PARTICIPAÇÃO (%)

Caminhão-Tanque Convencional 6

Aspersão (canal + montagem direta) 10

Aspersão (canal + rolão) 53

Aspersão (caminhão + rolão) 31

Fonte: CTC - Sousa, .S.A.V. Relatório Interno Centro de Tecnologia Canavieira

49

• Innovaciones Tecnológicas para la Vinaza

50

Innovaciones Tecnológicas para la Vinaza

• Motivacion

• Mejorar el "status" de la vinaza

• Utilizar el biogás para energía.

• Reducir el impacto ambiental

• Promover la vinaza a fertilizante

• Concentración de los nutrientes

• Compostaje con demasiados residuos

• Solución integrada

• Reuso - Biodigestión - Pre-concentración - Concentración

• Convivencia con el sistema actual para áreas próximas

• Mejorar la sostenibilidad del sector

• Mayor reciclaje de nutrientes

• Producción de energía renovable

• Disminución de los impactos (en el agua subterránea, el odr y la

atracción de insectos)

Reprodução Proibida

Sin perjuicio de la fertirrigación - Biodigestión y Concentración

(Producción de: Fertilizante concentrado, energía renovable y agua limpia)

Biodigestión

Anaerobia

(processo

mesofílico)

Pré

Tratamiento

(Decantación y

Filtración)

Concentración

(Evaporación /

Osmosis

Reversa)

Vinnaza

Concentrada

Agua

limpia

Generación de

E.E. (Moto

generadores de

biogás)

Biogás

Energia

electrica

Pre-

tratamiento

(enfriamiento,

corrección de

pH, ...)

V

Vinaza 1ªG Vinaza

Bruta

Vinaza

Bruta

Vinaza

Bruta/

Biodigerida

Sludge

(levadura)

BiometanoPurificación y

compresión.

Vinaza1ªG +

Vinaza2ªG

Vinaza

Outras

“vinazas”

Modelo tecnológico para utilización creciente de las vinazas

52

Potencial de Producción de Biogás de la Vinaza

• Potencial del biogás en la generación extra de energía correspondiente al 10% de la energía del alcohol producido

• El potencial de generación de energía eléctrica con la biodigestión de la vinaza es significativo:

• 5,5 TW/ano (1,1% del consumo brasileño); ou

• 1,8 bilhões Nm3/año (4,8% da produccion de gas natural)

Restricciones

• Costo elevado, con la tecnología actual.

• Necesidad de incentivos / desarrollo tecnológico para mejorar el atractivo como negocio.

El biogás de la vinaza

proporciona una generación

extra de energía

correspondiente al 10% de la

energía del etanol producido

Vinaza: Biodigestión y Producción de Energía

Rutas Potenciales de Producción de Bioelectricidad y

Biometano de la Biodigestión de la VinazaRuta 1 - Producción de bioelectricidad (motogenerador)

Biogás/ m³ etanol

114 Nm³ (60% CH4)

40% eficiência

10% autoconsumo

EE liq. =735 MJ (204 kWh)

Producción de Bioeletricidad

5,5 TWh por año

Produccion de

Etanol (m3/cosecha

2016/17):

Brasil 27,2 millones

de m3

12 m³ vinaza/ m³ etanol

285 kg DQO/m³ etanol

178 kg DBO5/m³ etanol

Produccion de Biometano

1,8 billones Nm3/año (Brasil)

Biometano/ m³ etanol

Teórico: 68,4 Nm³ (100% CH4)

Perdas 5%

Biometano (98%) = 66,3 Nm3

Consumo Eléctrico (2016):

520 TWh/ano (Brasil)(1)

Energia do

biogás da

vinaza:

1,1% do

consumo

Nacional

Produccion de Gás Natural 2016(1)

37,6 bmil millones de N m3 por año

(Brasil)1

Ruta 2 - Producción de biometano con la purificación del

biogás

Produccion de

biometano da

vinaza:

4,8% da

produção

Brasileira

(1) Produção de gás natural no Brasil de 37.610 tep (Balanço Energético Nacional BEN 2017 – Relatório Síntese)

Equivalente

1,5 residencia/mes

Reator Anaeróbio UASB (Destilaria Indiana).

Reator Anaérobio (UASB)

Moto-geradores a biogás da Brasmetano.

DESAFÍO:

DESARROLLO DE LAS TECNOLOGÍAS DE BIODIGESTIÓN DE VINAZA

Biodigestor Usina JB/CETREL Recife 2012

Usina São Martinho – SP

• Objetivo:

Aumentar el potencial de viñador como fuente de fertilizante, promover

el reuso del agua contenida en la vinaza, visando la seguridad

ambiental del uso en la fertirrigación y mayor sostenibilidad ambiental

del sector..

Benefícios económicos:

Optimizar la aplicación (transporte y distribución) de la vinaza en el

área agrícola.

Benefícios ambientales:

Eliminación / disminución de los impactos ambientales referentes a:

Potencial de contaminação de lençol freático,

Proliferação de vetores;

Odores objetáveis;

Fomento a:

Reutilización del agua de la caña;

Mayor reciclaje de nutrientes (K); y

Mayor seguridad en la aplicación (menores volúmenes aplicados)

TECNOLOGÍA: CONCENTRACIÓN DE VINAZA

CONCENTRACIÓN DE VINAZA - EVAPORACIÓN

Tecnologías de concentración de vinaza por evaporación (múltiple efecto)

"Falling film" (Dedini-Volgelbush),

Niebla turbulenta (Citrotec, TASTE, ..).

Concentraciones hasta 10 veces (Brix del 20%)

Concentrador de vinhaça na

U. Cerradinho - Potirendaba

Aplicação de vinhaça concentrada na U. Cerradinho

57

TECNOLOGIA: CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS

• Las membranas se utilizan con éxito en la India (vinaza

de melaza)

• Estudio Piloto de concentración de vinaza por membrana

(en Brasil).

• Se probó la osmosis reversa con vistas a la pre-

concentración de la vinaza (del 50% al 75%), buscando la

viabilidad económica en la aplicación;

• También una combinación con la posterior evaporación

térmica (menor costo de implantación menor gasto de

energía -vapor).

Fonte: Elia Neto, A; Zotelli, L.C. & Hassuani, S.J. Unidade Piloto de Concentração de Vinhaça por

Membranas. CTC – Centro de Tecnologia Canavieira, Piracicaba, SP, 2008

Tecnologías utilizadas

comercialmente en la Indiavinaza biogás

fertilizante

biodigerida

concentrada

agua p/ torres de enfriamiento,

jardinería, ..

CONCENTRACIÓN VINAZA - MEMBRANAS

Fonte: Elia Neto, A., Viagem técnica à usinas da India, 2010

[email protected]

[email protected]

Ing. André Elia NetoConsultor de Medio Ambiente y Recursos Hídricos

Muchas gracias por la

atención

mailto:[email protected]

autor: andré elia neto - asociación de técnicos ... · uso y reutilización de agua en la...

Documents