BASF

Custos de produção de cana e etanol e as novas tecnologias das usinas


O setor de etanol é um dos destaques na procura por financiamentos do BNDES. Em 2004, o banco desembolsou R$ 580 milhões. Em 2006, R$ 2,02 bilhões, alta de 248,27%. Sabe-se que hoje existem cerca de 100 novos projetos de usinas em execução ou em estudos, quase a totalidade na região Centro-Sul do país.

No entanto, para que os investimentos no setor possam ser devidamente aproveitados, com possibilidade de máxima rentabilidade a médio e longo prazos, faz-se necessário que a cadeia produtiva seja analisada como um todo; isso inclui, além do conhecimento tecnológico, os custos agregados a cada melhoria nas diversas etapas. Esta melhoria dos indicadores deve ser compatível com os requisitos da nova indústria de cana para energia.

Quantificação do impactos das melhorias

A quantificação dos impactos das melhorias tecnológicas pode ser analisada sob dois enfoques:

  • Em relação à redução do custo (%) de produção, que corresponde ao benefício bruto menos os custos associados, visando garantir a competitividade do etanol no longo prazo e,

  • Pelo aumento ou melhoria dos indicadores de sustentabilidade, propiciando que a produção se faça num ambiente melhor, com impactos menores.

As tabelas que seguem apresentam valores médios de custos para várias etapas da produção de etanol.

Custos médios da produção de cana

Fase Custo (R$/tc) Participação (%)
Formação do canavial 5,56 17
Trato da cana planta 1,07 3
Trato da soqueira 8,79 27
Colheita e transporte 11,10 33
Administração agrícola 1,33 4
Remuneração da terra 5,31 16
TOTAL: 33,16 100
Fonte: IDEA, 2005

Custos de industrialização da cana para produzir etanol

Item Destilaria Autônoma
(R$/m³)
Destilaria Anexa
(R$/m³)
Salários e encargos 28,86 31,80
Depreciações 26,50 31,46
Produtos químicos 21,63 22,06
Óleos lubrificantes 3,43 3,47
Materiais de manutenção 20,97 22,53
Serviços de terceiros 8,74 9,73
Outros 22,58 25,84
TOTAL 132,70 146,90

Fonte: IDEA, 2005

Custos administrativos na produção de etanol

Item Destilaria Autônoma
(R$/m³)
Destilaria Anexa
(R$/m³)
Salários e encargos 15,66 17,62
Serviços de terceiros 6,41 7,22
Outros 15,84 17,83
Assistência Social 8,96 10,08
TOTAL: 46,87 52,76
Fonte: IDEA, 2005

Um estudo publicado pela COPERSUCAR em 1989 tentou quantificar os impactos das melhorias tecnológicas, como porcentagem da redução de custo de produção, como exibido na próxima tabela.

No entanto, estes valores e respectivos impactos já se encontram ultrapassados, dado que foi observado um importante ganho de produtividade nestes últimos 15 anos. Faz-se necessário, hoje, um estudo semelhante que permita, a partir de um modelo global de cálculo de custo do etanol, se avaliar as melhores oportunidades de redução de custos.

Potencial de redução de custo com as melhorias tecnológicas

Setor Redução de custo (%)
Produção de cana (agricultura)
Seleção de variedades e manuseio 9,8
Aplicação de Calcário 1,6
Fertilizantes Líquidos 0,7
Uso de Vinhaça 1,0
Remoção de Ervas daninhas 2,1
Transporte 0,5
Planejamento operacional 3,4
Produção de bioetanol (indústria)
Moagem 1,3
Fermentação 3,3
Destilação 0,3
Energia 1,5
Total (%) 25,5
Custo de produção esperado com as reduções (US$/l de etanol) 0,20

Fonte: Goldemberg (2000)

A seguir, estão listados indicadores técnicos que de alguma maneira representam quantitativamente a saúde do setor sucroalcooleiro no Brasil. A fim de melhor compreender a questão global ao longo de toda a cadeia produtiva, dividiu-se este estudo por áreas, como feito anteriormente.

Evolução da tecnologia agrícola

Impactos expressivos deverão ocorrer na fase agrícola. Estudos revelam que a matéria-prima (cana-de-açúcar) é responsável por 60% a 70% dos custos de produção do etanol. Espera-se que, além da redução de custos para os anos de 2015 e 2025, a produtividade cresça em toneladas de colmos de cana-de-açúcar por hectare por ano advindo da introdução de novas variedades. Estima-se que a produtividade possa chegar a 90,18 e 99,92 tc/ha.ano para São Paulo, 86,78 e 99,47 tc/ha.ano para o Centro-Oeste e 72,41 e 88,27 tc/ha.ano para o Norte-Nordeste. A tabela apresenta indicadores de desempenho da tecnologia agrícola.

Indicadores de desempenho da tecnologia agrícola

Indicador de Desempenho Valor atual Meta
2025
Ações
Uso de ECT’s 0 100 Desenvolvimento de toda tecnologia de ECT
(Estrutura de tráfego controlado)
Uso de plantio direto < 5 % 100% Adequação dos processos de colheita e
transporte; eliminação de soqueira química ou
mecânica
Uso de mapas de produtividade
georeferenciados
0% 100% Quebra de paradigma
Teor de ART na cana-de-açúcar 159 kg ART/tc 176 kg ART/tc Investimento em novas variedades de cana,
colheita ocorrendo no tempo correto, eliminação
das queimadas, desenvolvimento de tecnologias
para evitar os efeitos de possíveis estiagens.
Pol 14,5 % 16%* Melhoramento genético; variedades transgênicas
Perdas totais na colheita (visíveis
e invisíveis)
5% 2% Eliminação de queimadas; colheita de cana crua
Pragas – Cigarrinha da raiz 7 insetos/m 3 insetos/m Controle biológico; retirada parcial do palhiço
Pragas – Broca 7 % de colmos
danificados
3,3 % Controle biológico
Consumo de fertilizantes N: 0,14 kg/tc
P2O5
: 0,70 kg/tc
K2O: 0,70 kg/tc
deve-se objetivar
a redução do
consumo, dados
não disponíveis
Adequação da adubação ao tipo de solo,
variedades e precipitação
Colheita de Cana Crua 20 % 100 % Adequação do processo de colheita
Teor de terra na cana 5 kg/tc 1 kg/tc Corte de base flutuante
Teor de terra na palha 50 kg/tc 3 kg/tc  
Recuperação da palha 0% 60% Desenvolvimento de sistema de coleta
Custo de recuperação da palha R$40 /t R$10/t Desenvolvimento de tecnologia de menor custo
Consumo de diesel na colheita
mecânica
0,9 l/tc 0,38 l/tc Adequação do processo de colheita
Consumo de diesel no transporte 0,98 l/tc 0,88 l/tc Otimização do uso do diesel e mudar sistemas
que empregam diesel
Consumo agrícola de diesel 3,5 l/tc 1,7 l/tc Redução do preparo do solo; Adequação do
processo de colheita
Longevidade do Canavial 5 anos 10 anos Redução de tráfego; melhoramento genético;
irrigação
Produtividade Agrícola 71,0 t/ha 85 t/ha** Melhoramento genético; variedades transgênicas;
otimização econômica do número de cortes
* ganho esperado de 0,5% ao ano no teor de sacarose; ** para a região Centro-Sul

Foram definidos três cenários básicos para a evolução tecnológica de produção de cana-de-açúcar, representando o estágio atual e as situações esperadas para o médio (2015) e longo (2025) prazos:

  • Cenário A: preparo do solo convencional, plantio manual com adubação sólida, colheita manual de cana queimada; utilização de equipamentos convencionais de bitola inferior a 2,00 m e tráfego moderado;

  • Cenário B: Preparo do solo reduzido com eliminação química de soqueiras, subsolagem e sulcação direta, plantio e colheita mecanizada de cana sem queimar e com recuperação parcial da palha; operações com a utilização de equipamentos convencionais de bitola inferior a 2,00 m e tráfego intenso;

  • Cenário C: Plantio direto com eliminação química de soqueiras; em todas as operações serão utilizadas estruturas de bitola extralarga com linhas definidas de tráfego, operando no esquema de agricultura de precisão, sem restrições de topografia; colheita simultânea de colmos e palha sem queimar, baixos níveis de perdas, sistema centralizado de manutenção e gerenciamento de frotas e de operações com dados captados, processados e realimentados via satélite.

Evolução da tecnologia industrial

Os indicadores e medidas de desempenho levantados neste estudo serão responsáveis pela caracterização e diagnóstico do processo produtivo nos diversos setores da indústria sucroalcooleira.

Com isto, procurou-se obter valores que expressam o melhor desempenho nas etapas mais relevantes da produção do etanol e consequente padronização de suas unidades. Tais dados terão o mérito de direcionar e subsidiar algumas decisões técnicas e políticas.

As melhorias esperadas até 2025 no desempenho de tais indicadores são mostradas na tabela seguinte.

Algumas tecnologias novas, mas não utilizadas ainda, foram analisadas e indicaram um excelente potencial de redução do consumo energético. Como por exemplo, na desidratação do etanol o consumo de vapor poderá ser reduzido dos atuais 1,75 kg/l de etanol na desidratação azeotrópica, praticada hoje, para 0,11 kg de vapor/l de etanol do sistema de pervaporação (membranas).

Indicadores de desempenho da tecnologia industrial

Indicador de
Desempenho
Valor atual Meta
2025
Ações
Perdas na lavagem de cana 0,47% 0% Eliminação da lavagem; limpeza a seco
Extração de açúcar 96,3% 97,5-98% Melhorias na moagem
Perdas na torta de filtro 0,54% 0,25% Melhoria operacional
Rendimento fermentativo 89,7% 91-92% Otimização da fermentação
Grau alcoólico do vinho ho 8,4ºGL 10-12ºGL Redução da temperatura de fermentação
Relação vinhaça/etanol 11,9 9,5 – 7,9 Aumento do grau alcoólico do vinho
Teor de álcool na vinhaça 0,036% 0,015% Introdução de sensores e automação
Produtividade de Álcool 83 l/tc 95 l/tc Trabalho de desenvolvimento tecnológico
Produção de álcool anidro e
hidratado*
Álcool anidro
7,8 milhões m³/ano
Total:
36,9 milhões m³/ano
Melhorias nas diversas etapas da produção
Álcool Hidratado
8,2 milhões m³/ano
Total:
16 milhões m³/ano
Eficiência Global 82,3% 89,5% Melhoria da eficiência no tratamento do
caldo e na destilação. Redução de perdas
indeterminadas.

Fonte: UNICA

Evolução da tecnologia energética

A indústria sucroalcooleira pode ser considerada bastante desenvolvida no que diz respeito à geração e consumo de energia elétrica. Praticamente todas as usinas de cana-de-açúcar do Brasil são autossuficientes, produzindo mais kWh do que consomem através de turbinas que utilizam o vapor gerado nas caldeiras, disponibilizando o excedente à rede elétrica.

Espera-se, no entanto, que um melhor rendimento das caldeiras e das turbinas, com a utilização da palha recuperada para queima, mesmo com o desenvolvimento do processo de hidrólise (que vai consumir parte da energia elétrica gerada), a produção de energia elétrica aumente gerando lucros significativos por sua venda, ao mesmo tempo em que continue a atender suas demandas atuais. É importante que se observe que, além do consumo adicional de eletricidade, a introdução da produção de etanol via hidrólise reduzirá a disponibilidade de biomassa para energia elétrica.

Em termos globais, a produção de álcool tenderá a um grande aumento, em virtude do advento da hidrólise. Com este aumento da produção, espera-se elevar as exportações e também a participação da cana na matriz energética nacional.

Indicadores de desempenho da tecnologia energética

Indicador de Desempenho Valor atual Meta
2025
Ações
Produtividade energética 7,5 tep/ha* 9,8 tep/ha** Melhoramento genético; Hidrólise ou
geração de energia elétrica a partir do
bagaço e da palha
Energia elétrica gerada 26,33 kWh/tc Até 159 kWh/tc Utilização da palha em caldeiras;
Recuperação da palha; Maior eficiência de
equipamentos; Aumento da pressão e da
temperatura do vapor gerado
Energia elétrica consumida 15,58 kWh/tc 12,00 kWh/tc Maior eficiência no uso da energia
elétrica;
Consumo de vapor 480 kg/tc 372 kg/tc Utilização da palha em caldeiras;
Recuperação da palha; Redução da
demanda de vapor do processo
Pressão de operação das caldeiras 22 bar 90 bar Investimentos em novas tecnologias do
setor; Aumento da escala de produção de
caldeiras mais eficientes e que operam a
maior pressão.
Bagaço excedente 8,6% 0% Hidrólise e geração de energia elétrica
usam todo bagaço
Cana – participação na Matriz
Energética
12% 14% Hidrólise do bagaço; Melhoria genética;
Na matriz energética brasileira há
dois aspectos a considerar: manter
a competitividade do bioetanol em
relação à gasolina, e gerar quanto
mais eletricidade possível; o bioetanol
exportado não é considerado na matriz

* considerando produtividade 71,5 t/ha para hoje e 85 t/ha (mais 60% de palha) para 2025

Evolução da tecnologia em termos de sustentabilidade

Atualmente, a produção agrícola da cana-de-açúcar em grande escala, e a produção agroindustrial de etanol e bioeletricidade em destilarias, apresentam um grande potencial de expansão de produção, trazendo como resultado:

  • Redução de emissão de gases de efeito estufa;

  • Diminuição do consumo de gasolina e outros combustíveis fósseis.

Entretanto, este aumento expressivo da produção de cana poderá trazer impactos ambientais, tais como:

  • Redução da biodiversidade, pelo uso de novas áreas em monocultura;

  • Perda de solos, tais como pela erosão;

  • Pressão sobre recursos hídricos e influência na qualidade da água; e

  • Resultantes do aumento do uso de defensivos e fertilizantes.

No entanto, com a evolução tecnológica, é esperada:

  • Redução da quantidade de fertilizantes químicos visto que o insumo chega a representar 35% do custo de produção, e apresenta uma média atual de utilização de 200 kg de NPK por hectare de cana (Embrapa 2006);

  • Utilização de técnicas mais avançadas de manejo da produção de cana-de-açúcar e de áreas de reservas ambientais, reduzindo a erosão quando comparada aos manejos de pastos ou de grãos;

  • Um programa de redução da captação de água, motivado por ações restritivas (inclusive cobrança pelo uso) e baseado essencialmente na otimização de processos e reutilização interna, buscando uma redução de 5 m³ para 1 m³ de água captada por tonelada de cana processada;

  • A diminuição das emissões dos GEE entre outras emissões gasosas presentes tanto na parte agrícola como industrial.

Indicadores de desempenho em sustentabilidade

Indicador de
Desempenho
Valor atual Meta
2025
Ações
Conservação dos solos
agrícolas
12,4 t de solo/ha/
ano
0,9 t de solo/ha/ano Zoneamento; licenciamento; fiscalização;
cobertura vegetal (palha).
Uso de fertilizantes 200 kg NPK/ha Redução para níveis
não estimados
Reciclo de resíduos de vinhoto e torta de
filtro; palha no campo e adequação da
adubação ao tipo de solo.
Herbicidas, pesticidas 4,5 kg herbicidas/
ha.
2% de colmos
danificados/m²
Controle biológico da broca e da cigarrinha;
variedades transgênicas resistentes (principais
predadores).
0,36 kg Pesticidas/
ha
5% de colmos
danificados/m²
3 insetos/m
7 insetos/m
Captação e uso da água 5 m³ água/tc
(processada)
1 m³ água/tc
(processada)
Otimização do processo; reutilização interna;
cobrança pelo uso; lavagem a seco.
Emissões de CO
2
4,7 kg CO
2
/tc
3,6 kg CO
2
/tc
Eliminação da queima da cana; Aumento do
rendimento fermentativo: Tecnologias de
gaseificação da biomassa e turbinas a gás.
Emissões de CH4
(Queima da cana)
0,9 kg CH4/ (m³ álcool) zero Eliminação da queima da cana;
Custo de produção e
competitividade
US$ 0,28/l álcool US$ 0,20/l álcool Implementação de tecnologias comerciais
(expansão do uso); Tecnologias novas
(agricultura de precisão, processos de
separação, automação industrial); energia
excedente (já iniciado); bioetanol de bagaço
e palha; modificações genéticas da cana-de
açúcar.

Considerações econômicas

É de fundamental importância que se definam melhorias nos indicadores considerados mais importantes para uma avaliação macro das diferentes etapas da produção de cana e etanol.

Não existe dúvida que um considerável esforço será necessário para melhorar os indicadores econômicos, ambientais, sociais, energéticos da produção de cana e etanol e de que isto se faz necessário, sobretudo neste momento que se vislumbra uma grande oportunidade de inserção do etanol brasileiro no mercado internacional de biocombustíveis que agora começa a nascer.

Aqui foram apresentadas estimativas e expectativas de melhorias nos indicadores mais importantes nas áreas da cadeia produtiva cana-etanol. No entanto, a quantificação dos impactos decorrentes da melhoria destes indicadores nos custos de produção ou outros ângulos de análise deverão ser objeto de um segundo estudo ou diagnóstico. A dificuldade de se quantificar os impactos dessas melhorias advém da falta de um modelo geral que contemple não somente os custos de produção, nas suas diferentes fases ou itens, como também suas inter-relações.

Por exemplo, sabe-se que a redução de custos da colheita da cana e recuperação da palha é um importante item no custo agrícola e merecedor de atenção no conjunto dos custos da matéria-prima, mas que isso deve ser feito observando-se os impactos sobre os custos da fermentação. Este cruzamento dos impactos pode e deve ser melhor avaliado dentro de uma perspectiva mais abrangente, mais global dos custos de produção.

Este argumento também pode ser aplicado para as questões energéticas e de sustentabilidade. Portanto, a construção de um modelo geral de toda a cadeia produtiva que considere as questões de custos agrícolas e industriais e as questões energéticas e de sustentabilidade, é cada vez mais necessária para uma adequada avaliação ou quantificação dos impactos das melhorias dos referidos indicadores já mencionados.

Finalmente, é importante salientar que como a implicação maior da produção de grandes volumes de etanol e bioeletricidade é amenizar o aquecimento global no planeta e tem como mérito aproveitar uma excelente oportunidade de desenvolvimento que se apresenta para o país, não se pode simplesmente replicar ou multiplicar o modo de produção existente hoje, que certamente não satisfaz as exigências da nova indústria que está nascendo, com foco na energia da biomassa.