Descrição de uma destilaria modelo que incorpora, de modo otimizado, as tecnologias de primeira geração mais atuais, procurando-se estimar o investimento total, assim como a incidência dos fatores envolvidos na formação do custo do etanol. Usada no estudo de ampliação da produção de etanol (2.000.000 de toneladas de cana por safra).
Descrição de uma destilaria modelo que incorpora, de modo otimizado, as tecnologias de primeira geração mais atuais, procurando-se estimar o investimento total, assim como a incidência dos fatores envolvidos na formação do custo do etanol. Usada no estudo de ampliação da produção de etanol (2.000.000 de toneladas de cana por safra).
A unidade considerada é uma destilaria autônoma que produz etanol e energia elétrica para comercialização na rede. As melhorias incorporadas no modelo adotado são:
- Eliminação da lavagem de cana;
- Extração próxima a 98%;
- Tratamento de caldo específico para atender uma fermentação estável, sem contaminações, visando a uma remoção eficiente da matéria em suspensão;
- Pré-concentração de uma parte do caldo em cinco efeitos para operar com um mosto para fermentação com alto grau alcoólico no vinho final;
- Esterilização do mosto;
- Fermentação contínua em três estágios, com reciclo de fermento;
- Dupla centrifugação de fermento e tratamento do pé para alta porcentagem de viabilidade celular;
- Fermentação à temperatura abaixo de 34ºC (28 – 32), vinho final acima de 12ºGL (12 – 14) e rendimento fermentativo próximo de 92%;
- Destilação e retificação otimizada operando em coluna única e desidratação com peneiras moleculares;
- Automação completa da destilaria;
- Concentração do vinhoto em evaporadores de múltiplos efeitos a 50% do volume de vinhoto in natura;
- Máxima produção de energia elétrica, empregando, pré-secagem de bagaço, geração de vapor a 65 bar e turbogeradores de alta eficiência;
- Otimização energética das correntes de processo empregando tecnologia pinch.
A estimativa do custo dos equipamentos instalados, que atinge um montante de R$ 103 milhões, apresenta uma distribuição diferente daquela do módulo da destilaria convencional. O conjunto de geração de vapor em alta pressão e turbogeradores de alta eficiência respondem pelo maior custo, representando 32,7% do total em equipamentos instalados; a fermentação, agora incluindo pré-concentração do mosto, aumento das áreas de resfriamento, dupla centrifugação, dornas com agitação e reformuladas para controle da reinfecção e um tratamento do pé de cuba mais apurado, aumenta sua participação para 24,7%.
Estimativa dos investimentos envolvidos em uma usina padrão otimizada (destilaria modelo)
| Equipamentos instalados | Investimento (R$ milhão)* | Participação |
|---|---|---|
| Descarregamento, limpeza, preparo e extração | 17,4 | 16,9% |
| Tratamento do caldo e preparo do mosto | 9,3 | 9,0% |
| Fermentação alcoólica | 25,4 | 24,7% |
| Destilação retificação desidratação | 15,4 | 15,0% |
| Geração de vapor e energia elétrica | 33,7 | 32,7% |
| Outras utilidades | 1,8 | 1,7% |
| Total | 103,0 | 100% |
| Prédios e terrenos para o recinto industrial | 39,5 | |
| Outros | 35,6 | |
| Capital fixo | 178,1 | |
| Capital de trabalho | 26,7 | |
| Investimento total | 204,8 |
Na destilação, o emprego de peneiras moleculares e a concentração térmica do vinhoto também levam a aumentos expressivos na composição do investimento. Note-se que, necessariamente, a passagem para unidades de destilação em múltiplos efeitos provoca um novo incremento nos investimentos em equipamentos. A unidade de descarregamento, limpeza, preparo e extração, que na destilaria convencional representa o investimento mais expressivo, agora perde significação comparando com as outras seções da destilaria.
O investimento total está dentro dos valores esperados, considerando que para uma usina com destilaria anexa, incluindo parte industrial (destilaria e fábrica de açúcar) e agrícola está estimado em R$ 280 milhões, distribuídos em R$ 205 milhões para a área industrial e R$ 75 milhões para a área agrícola. Informações obtidas junto ao setor sucroalcooleiro sinalizam investimentos de US$ 50,00 por tonelada de cana por ano, para implantação de novas usinas com destilaria anexa e o valor aqui estimado é de US$ 49,20 por tonelada de cana por ano, exclusivamente para a área industrial de uma destilaria autônoma. As estimativas anteriores foram realizadas para uma usina com destilaria anexa que envolve investimentos para a fábrica de açúcar, enquanto que o anteprojeto aqui analisado considera apenas uma destilaria que envolve investimentos menores, quando realizados segundo a tecnologia convencional. O aumento dos investimentos é atribuído ao custo das inovações tecnológicas incorporadas na fermentação, na destilação, concentração do vinhoto e na unidade de geração de vapor e energia elétrica.
Analisando a formação do custo anual para produção de etanol e energia elétrica, nota-se a forte incidência do preço da matéria-prima. Os investimentos em equipamentos participam com aproximadamente 13% na formação do custo, o que, comparado com a matéria-prima, representa um fator de segunda ordem. Isto sinaliza que investimentos em equipamentos, cujo resultado se traduza em aumento da eficiência global de recuperação do açúcar redutor total contido na cana e transformação em etanol, seguramente têm um impacto positivo na taxa interna de retorno.
Custo anual da produção de bioetanol e energia elétrica
| Item | Custo (R$ milhão)* | Participação |
|---|---|---|
| Custos fixos | 16,7 | 10,2% |
| Custo da cana-de-açúcar | 116,1 | 71,2% |
| Outros insumos | 2,0 | 1,2% |
| Equipamentos | 21,1 | 12,9% |
| Obras civis | 7,3 | 4,5% |
| Total | 163,2 | 100% |
Os custos fixos, que englobam diversos fatores, tais como mão de obra, custos administrativos, taxas e impostos e manutenção, também pesam comparativamente pouco na formação do custo, e se analisados separadamente, pode ser que a atuação sobre os mesmos não tenha grandes efeitos na redução do custo total. Pode-se concluir que a otimização do processo e redução de custos estão associados principalmente a:
- Riqueza em ART da cana (aumento do ART na matéria-prima se traduz em menor custo de processamento);
- Eficiência de recuperação do ART a etanol (mudanças nas etapas do processo e investimentos em equipamentos para melhorar a eficiência têm um impacto favorável na redução do custo).
Esta análise preliminar reforça as propostas de inovações tecnológicas, para os horizontes de 2015 e 2025, abordadas no funcionamento de uma usina (destilaria) de etanol. Considerando que as propostas estão orientadas fundamentalmente para ganhos de eficiência, a relação custo/benefício é favorável à implantação.
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