USO DA ÁGUA NO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÁLCOOL

USO DA ÁGUA NO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÁLCOOL:
ESTUDO DE CASO.
Gisele Lúcio de Freitas 1
Osmar Mendes Ferreira 2
Universidade Católica de Goiás – Departamento de Engenharia – Engenharia Ambiental
AV. Universitária, Nº 1440 – Setor Universitário – Fone (62)3946-1351.
CEP: 74605-010 – Goiânia - GO.
RESUMO
A agroindústria canavieira está em fase de expansão frente à demanda mundial por um
combustível mais limpo e renovável. No seu processo industrial são utilizadas grandes vazões
de água, principalmente na lavagem da cana. Em conseqüência gera-se volume significativo
de águas residuárias que em sua maioria podem ser utilizadas na fertirrigação. A vinhaça, um
dos efluentes gerado na produção de açúcar e álcool e utilizado para a fertirrigação,
proporciona ao solo um significativo beneficiamento na sua composição química. Para efeito
de estudo foi utilizado como base de pesquisa a indústria Centroálcool Ltda, situada no
município de Inhumas-GO. A destilaria usa como fonte principal de abastecimento o Rio
Meia Ponte, manancial de extrema importância no que se refere ao abastecimento público das
cidades do centro-oeste goiano, fato que justifica a importância deste estudo, que por sua vez
tem como objetivo avaliar o uso racional da água no processo de produção do álcool. Através
de visitas de campo, de realização de entrevistas com os colaboradores observou-se que a
destilaria apresenta uma taxa razoável de captação de água do rio, se enquadrando na média
nacional. No entanto, por meio de técnicas de reaproveitamento da água gerada no processo
industrial é possível que se controle o uso excessivo dos recursos hídricos.
Palavras-chave: cana-de-açúcar, água, águas residuárias, fertirrigação.
ABSTRACT
The sugar cane agribusiness is in expansion phase freights the world demand for a cleaner and
renewable fuel. In his industrial process, great flows of water are used, mainly in the cane
wash. Consequently a significant volume of wastewater is generated, which can be used, is its
majority, for fertirrigação. Vinhaça, one of the effluents generated in the production of sugar
and alcohol, which is also used in fertirrigação, provides to the soil a significant improvement
in its chemical composition. For study effect it was used as research base the industry
Centroálcool Ltda, located in the municipal district of Inhumas-GO. The distillery uses as
main source of provisioning Meia Ponte River, spring of extreme importance in the public
provisioning of the center-west cities in Goiás, fact that justifies the importance of this study,
that has as objective to evaluate the rational use of water in the process of alcohol production.
Through field visits and interviews with the collaborators, it was observed that the distillery
presents a reasonable rate of water reception from the river, framing in the national average.
However, through techniques reusing the water generated in the industrial process it’s
possible to control the excessive use of heroics resources.
Key- words: sugar canes, water, wastewater, fertirrigação.
Goiânia, 2006/2
1
2
Acadêmica do curso de Engª Ambiental da Universidade Católica de Goiás. ([email protected])
Profº do Dep. de Engª da Universidade Católica de Goiás - UCG ([email protected])
2
1 INTRODUÇÃO
A agricultura apresenta hoje duas vertentes a serem consideradas quando se refere
aos sistemas de produção, de um lado temos sistemas agrícolas mais primitivos que
consomem muitos recursos naturais para a obtenção dos devidos produtos, e de outro lado
temos sistemas de produção altamente intensificados, consumindo menos recursos, porém
introduzindo no meio ambiente novos elementos e produtos causadores de desequilíbrios
(inseticidas, pesticidas, fertilizantes, sais, etc.).
A cana-de-açúcar é originária da Ásia e desenvolveu bem nos territórios
brasileiros, pois ela é uma cultura que se adapta bem sob estação quente e longa com
incidência de radiação alta e umidade relativa adequada, seguida de período seco, ensolarado
e mediamente frio, porém sem geadas, durante a maturação e a colheita. Com 5,63 milhões de
hectares plantados, a cana-de-açúcar ficou em terceiro lugar entre as principais culturas
cultivadas no Brasil.
A indústria sucroalcooleira é do tipo úmido necessitando de consideráveis
quantidades de água em seus processos e operações, e por esse motivo suas instalações são
próximas à mananciais de água. Isso levanta uma grande preocupação com a existência ou
não de disponibilidade hídrica para abastecimento das 300 usinas em funcionamento no País
somadas as 89 que, nos cálculos do setor, serão instaladas até 2010.
No processo industrial utiliza-se um grande volume de água, principalmente no
processo de lavagem da cana onde é utilizado em média 2.000 a 7.000 litros de água por
tonelada de cana. Nos outros processos como: lavagem de pisos e equipamentos; resfriamento
dos aparelhos da destilaria; colunas barométricas; descarga de caldeiras; etc., também é
utilizado um volume considerável de água, porém a grande maioria pode ser reaproveitada.
A vinhaça apresenta alguns aspectos negativos como DBO e temperaturas altas, e
pH baixo, no entanto, se essa for disposta em condições adequadas, proporcionará um
significativo beneficiamento na composição química do solo, por apresentar alto teor de
potássio. Esse beneficiamento é facilmente notado quando se faz as colheitas de lavouras que
receberam a fertirrigação, pois apresentam maior rendimento em números de colheitas que as
lavouras não irrigadas.
As agroindústrias de cana-de-açúcar que se encontram no estado de Goiás
desenvolvem importantes projetos na área de preservação ambiental, além de gerarem
riquezas, empregos e renda. Alguns desses projetos são: recuperação do bioma cerrado,
proteção de mananciais de água, reserva de matas nativas, cultivo de cana orgânica, manejo
3
biológico de pragas, reaproveitamento de resíduos sólidos e líquidos, fertirrigação e cogeração de energia elétrica apartir do bagaço da cana.
Portanto, o objetivo deste estudo é analisar o uso da água na produção de álcool,
particularmente da indústria de álcool Centroálcool Ltda., localizada no município de
Inhumas-GO e referir a destinação final das águas residuárias. Isso para que se tenha a real
avaliação do uso racional da água captada do rio Meia Ponte, manancial que abastece a
destilaria e cidades do centro-oeste goiano com altos índices populacionais.
A indústria está localizada na GO-222 distante aproximadamente 4 km do
perímetro urbano da cidade de Inhumas, e acerca de 50 km de Goiânia. Esta iniciou suas
atividades no ano de 1981 com uma área industrial de 17,7 ha.
O avanço desordenado da mancha da ocupação populacional sobre áreas próximas
ao rio Meia Ponte; a crescente utilização dos recursos hídricos por setores como a
agroindústria; e a necessidade de recuperação da margem do mesmo, que abastece inúmeras
cidades do centro-oeste goiano, justifica plenamente a importância deste estudo.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
De acordo com Doorenbos (1994), apud Santos (2005), a cana-de-açúcar
originou-se na Ásia. A maior parte da cana-de-açúcar comercial (de sequeiro e sob irrigação)
é produzida entre as latitudes 35ºN e 35ºS do Equador. Beauclair (1991), apud Teramoto
(2003) relata que assim como toda cultura agrícola, a produção da cana-de-açúcar é
influenciada por um grande número de fatores ambientais. Alguns desses não são passíveis de
manejo, como o clima, enquanto outros, como o solo e a disponibilidade de água, podem ser
manejados para permitir o melhor desempenho da cultura. A busca por altos rendimentos a
baixo custo implica em conhecer mais detalhadamente o ambiente no qual a cultura está
inserida, com o objetivo de racionalizar as relações entre os diferentes fatores de produção
visando o máximo de desempenho.
A cana-de-açúcar, em função do seu ciclo perene, sofre a influência das variações
climáticas durante todo o ano. Para atingir alta produção de sacarose, a planta precisa
encontrar épocas com condições de temperatura e umidade adequadas para permitir o máximo
crescimento na fase vegetativa, seguida de um período com restrição hídrica ou térmica para
favorecer o acúmulo de sacarose no colmo na época do corte. Alfonsi et al., apud Teramoto
(2003). Portanto a cultura desenvolve-se bem, segundo Doorenbos (1994) apud Santos
4
(2005), sob estação quente e longa com incidência de radiação alta e umidade relativa
adequada, seguida de período seco, ensolarado e medianamente frio durante a maturação e a
colheita. No que se refere à temperatura basal para a cana, de acordo com (BARBIERI e
VILLA NOVA, 1977) apud Teramoto (2003), o ideal se encontra em torno de 20°C. A
temperatura ótima situa-se entre 22 a 30°C, sendo que nestas condições a cultura apresenta
seu máximo crescimento.
2.1 Produção regional da cana-de-açúcar
Agrianual (2005) apud Santos (2005), relata que o Brasil encontra-se em 1º lugar
no ranking mundial da produção de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), atualmente com uma
produção anual da ordem de 400.000.000 de toneladas (cana colhida). Segundo Vasconcelos
et al. (2006), a soja ficou em primeiro lugar entre as principais culturas cultivadas no Brasil
(21,54 milhões de hectares), o milho em segundo com 12,34 milhões de hectares e a cana-deaçúcar ficou em terceiro lugar com 5,63 milhões de hectares plantados. Com essa produção,
de acordo com Santos (2005), a cultura da cana demonstra ser de grande importância na
economia brasileira.
Vasconcelos et al. (2006), relata que em 2010, de acordo com estudos a produção
brasileira no campo será de 535 milhões de toneladas de cana, isso se dará principalmente
pela contribuição produtiva das possíveis 89 destilarias que serão inauguradas no Brasil até
esta data. Para a safra de 2013-2014 seriam 670 milhões, mas já para a safra de 2006-2007
deverão ser colhidos 420 milhões para produzir 17 bilhões de litros de álcool e quase 29
milhões de toneladas de açúcar.
Álcool, energia de biomassa, oriunda da intensa disponibilidade de energia solar
no Brasil, vem se impondo, no país, pelo crescimento do mercado dos veículos Flexíveis –
FLEX (Álcool ou gasolina, ou mistura). O mercado mundial está interessado na importação
do álcool, como demonstrou o recente protocolo de (maio/2005), assinado pelo governo
brasileiro e japonês e as empresas Petrobrás, Vale do Rio Doce e Mitsui (Japão) (FAW,
2005).
Em Goiás a estimativa da área plantada com cana-de-açúcar, da safra 2005-2006,
pode ser demonstrada no Quadro 1. Segundo Enerverde (2005), do total de açúcar (16,36
milhões de sacas) a ser produzido, 207 mil toneladas serão destinadas à exportação e 60 mil
metros cúbicos de álcool anidro também terão o mesmo destino. As estimativas de
exportações dos produtos açúcar e álcool do estado são demonstradas no Quadro 2. A
previsão é que o setor sucroalcooleiro gere, neste ano, R$ 150 milhões de ICMS e garanta
emprego a 70 mil trabalhadores de forma direta e indireta.
5
Quadro 1: Estimativa da área plantada com cana-de-açúcar - safra 2005/06- Goiás
ESTIMATIVA DA ÁREA PLANTADA COM CANA-DE-AÇUCAR
SAFRA 2005/2006 - GOIÁS
PLANTADA (ha)
207.409
CORTE (ha)
185.688
Fonte: SIFAEG (2005), apud Enerverde (2005)
Quadro 2: Estimativa de exportações – safra 2005/06
ESTIMATIVAS DE EXPORTAÇÕES
SAFRA 2005/06
PRODUTO
CENTRO-SUL
GOIÁS
Açúcar (ton.)
14.700.000
207.000
Álcool (m³)
1.800.000
60.000
Fonte: SIFAEG (2005), apud Enerverde (2005)
De acordo com Boldrin et al (2006), pode-se observar que os cuidados ambientais
praticados por uma empresa, atualmente podem significar maior competitividade à mesma,
seja para atrair a atenção dos consumidores internos que se demonstram cada vez mais
conscientes; seja para adequar-se às especificações de mercados com maiores exigências
ambientais, tendo em vista o mercado interno e principalmente o mercado externo.
As agroindústrias de cana-de-açúcar instaladas no Estado de Goiás, além de
gerarem riquezas, empregos e renda, desenvolvem importantes projetos na área de
preservação ambiental. Destaca-se o projeto de recuperação do bioma cerrado, proteção de
mananciais de água, reserva de matas nativas, cultivo de cana orgânica, manejo biológico de
pragas, reaproveitamento de resíduos sólidos e líquidos, fertirrigação e co-geração de energia
elétrica (a partir do bagaço de cana), que contribuem para o desenvolvimento sustentável
(ENERVERDE, 2005).
2.2 Bacia do Rio Meia Ponte
A indústria açucareira é do tipo úmido necessitando de consideráveis quantidades
de água em seus processos e operações. Como tal, sua localização mais apropriada é nas
cercanias de um manancial de água, rio ou lago. Também é desejável que esteja perto das
fontes de matéria-prima: os canaviais (BRAILE et al., 1993).
A destilaria de álcool Centroálcool localiza-se na cidade de Inhumas-GO,
próximo às margens do rio Meia Ponte, manancial pelo qual a indústria utiliza como fonte de
6
abastecimento. Segundo Pasqualetto et al. (2004), o rio Meia Ponte nasce nas proximidades
de Itauçú e Taquaral de Goiás (a 60 Km de Goiânia) e percorre 471,6 Km até atingir o rio
Paranaíba, abaixo da cidade de Cachoeira Dourada (a 232 Km da capital), na divisa com o
estado de Minas Gerais.
O Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Meia Ponte (2003), relata que a bacia do
rio Meia Ponte é composta por 37 municípios mostrado na Figura 1, nos quais habitam 2,5
milhões de goianos. Segundo IBGE (2000) a bacia representa 3,56% da área do território do
Estado, com mais de 50% da população do estado inserida nesta região (Figura 2).
De acordo com Leite e Manoel (2004), historicamente, os 37 municípios inseridos
na bacia apresentam uma economia voltada à exploração de suas áreas rurais pela prática da
agricultura e pecuária. Mais recentemente, os municípios próximos de Goiânia, têm buscado
incentivar a industrialização. Assim, nos últimos anos, o desenvolvimento industrial e o
crescimento populacional das regiões adjacente ao rio Meia Ponte afetaram negativamente a
quantidade e qualidade de suas águas.
Figura 1 e 2: Distribuição Geográfica dos Municípios da Bacia do Rio Meia Ponte
Fonte: DBO Engenharia (1997), apud Tibiriçá Resende et al. (2004).
7
A região da Sub-Bacia do Alto Meia Ponte insere os seguintes municípios: Itauçú;
Damolândia; Inhumas; Ouro Verde de Goiás; Brazabrantes; Nova Veneza; Nerópolis;
Goianira; Anápolis; Santo Antônio de Goiás; Terezópolis de Goiás Goianápolis, e Goiânia.
(TIBIRIÇÁ RESENDE et al., 2004).
Segundo Morais (2000), apud Morais e Vieira (2004), a vegetação natural salvo
em pequenas áreas pontuais, cede espaço para o desenvolvimento das atividades
agropecuárias. Resultado de um desenvolvimento histórico de uso da terra calcado na
modernização da agricultura (Revolução Verde) e na monocultura em grandes extensões de
áreas mostrado na Figura 3. Este padrão de desenvolvimento gerou, e continuam gerando,
problemas de natureza sócio-ambiental pela exclusão de pequenos produtores e enormes
danos ao meio ambiente.
Figura 3: Área agrícola terraceada, dentro de APP, entre Inhumas e Damolândia.
Fonte: SANEAGO (1999), apud Morais & Vieira (2004).
2.3 Recursos Hídricos e Legislação
De acordo com Minervino e Assunção (2004), no Brasil, há uma série de
instrumentos legais aprovados que disciplinam os diferentes usos dos recursos hídricos. Entre
eles: a Lei nº 6.662/79, da Política Nacional de Irrigação, que tem como objetivo (conforme o
art. 1º) “o aproveitamento racional de recursos da água e dos solos para a implantação e
desenvolvimento da agricultura irrigada.”; a Lei nº 6.938/81, da Política Nacional do Meio
Ambiente (art. 2º, inciso II), que coloca como uma das condições para cumprimento de seus
objetivos “a racionalização do uso do solo, do sub-solo, da água e do ar.”; e a Lei nº 8.171/91,
8
da Política Agrícola, (art.19, inciso II e art.20), que prevê o disciplinamento e a fiscalização
do uso racional da água e, ainda, considera a bacia hidrográfica como unidade básica de
planejamento do uso, da conservação e da recuperação dos recursos naturais.
O crescimento econômico de uma região é determinado por uma rede complexa
de relações que envolvem aspectos econômicos, sociais, políticos e geoambientais. Esta visão,
que pretende combinar o crescimento econômico com a conservação da natureza, por meio do
uso racional dos seus recursos, é denominada “desenvolvimento sustentável” (MINERVINO e
ASSUNÇÃO, 2004).
Ainda de acordo com Minervino e Assunção (2004), a consonância com as
estratégias de sustentabilidade do desenvolvimento, a Política Nacional dos Recursos
Hídricos, aprovada pela Lei 9.433, de janeiro de 1997, estabeleceu como objetivo: “assegurar
à atual e às futuras gerações a necessária disponibilidade de água, em padrões de qualidade
adequados aos respectivos usos; e a utilização racional e integrada dos recursos hídricos,
incluindo o transporte aquaviário, com vistas ao desenvolvimento sustentável.” (art. 2º,
incisos I e II).
Segundo Azevedo (2000), apud Minervino e Assunção (2004), a utilização
racional da água e a integração do planejamento de seu uso com outras políticas setoriais
também fazem parte do elenco de princípios da Política Nacional de Irrigação, aprovada pela
Lei 6.662/79. Tal preocupação com o uso da água deve-se ao fato de que a agricultura é, de
longe, mundialmente falando, o maior usuário de água, representando, em média, 69% da
demanda, contra 23% da indústria e 8% do abastecimento humano. Em países em
desenvolvimento, a parcela utilizada pelo setor agrícola é ainda maior, alcançando os 80%,
em parte por causa do alto consumo inerente à atividade, mas também, em conseqüência do
emprego predominante de técnicas ineficientes de irrigação.
2.4 A cana-de-açúcar e os benefícios da fertirrigação
Com o aumento da população torna-se necessário utilizar cada vez mais, a maior
quantidade possível de solo agricultável, procurando corrigir a distribuição natural das
chuvas, impulsionando a irrigação. Estima-se que a agricultura irrigada brasileira seja
responsável por 1,4 milhão de empregos diretos e 2,8 milhões de indiretos, implicando que
cada hectare irrigado gera 1,5 emprego. Como o Brasil tem potencial para irrigar 16,1 milhões
de hectare, a irrigação tem capacidade de empregar cerca de 24 milhões de pessoas no país.
Atualmente, mais de 50% da população mundial depende de produtos irrigados. (TIBIRIÇÁ-
9
RESENDE et al., 2004). A relação da taxa de crescimento da área irrigada no Brasil está
apresentada na Tabela 1.
De acordo com Christofidis (1999), apud Minervino e Assunção (2004), de 1950
até 2000, as áreas irrigadas no Brasil chegaram a 3.000.000 de hectares. Cerca de 1.154.400
hectares eram irrigadas pelo método de aspersão, de eficiência média, correspondendo a 37%
da área total irrigada, enquanto a irrigação de superfície, um método reconhecidamente não
tão eficiente, era adotado na maior parte. Os métodos de superfície englobam a irrigação, com
uso do controle de drenagem agrícola, e subirrigação, que tem um diferente trato no manejo
dos recursos hídricos, principalmente, na gestão.
1998
2870
4,14
1997
2756
3,77
1996
2656
2,15
1995
2600
-7,14
1994
2800
0,91
1990
2700
5,15
1985
2100
5,59
1980
1600
6,68
7,87
11,23
17,81
17,11
-
Taxa de
Crescimento
(% aa)
Fonte: Freitas (1999), apud Tibiriçá-Resende (2004).
7,78
1975
1100
1970
796
1965
545
1960
320
1955
141
Área
Irrigada (10³
ha)
64
Ano
1950
Tabela 1: Relação da Taxa de Crescimento da Área Irrigada no Brasil.
Segundo Santos (2005), algumas pesquisas foram conduzidas no Brasil visando
detectar os benefícios na cana-de-açúcar irrigada, comparativamente a não irrigada. Tais
pesquisas, em geral, apresentaram como resultados altos índices de produção, evidenciando os
benefícios da irrigação. Todavia, há grande variação nos resultados, o que indica a
importância das condições locais de clima, solo, manejo da cultura e da própria irrigação.
Portanto Enerverde (2005) concluiu que, a aplicação racional dos efluentes
líquidos industriais em áreas agrícolas tem o objetivo de suprir as necessidades nutricionais e
hídricas da cultura da cana-de-açúcar, atualmente em complemento a adubação química e
proporcionando comprovadamente aumento da produtividade da lavoura, constituindo em
importante medida mitigadora de riscos de poluição ambiental.
a) Água de lavagem da cana
A cana-de-açúcar, geralmente, é lavada antes de ser processada. Esta operação
destina-se a retirar os resíduos sólidos que são carreados durante a operação de corte,
transporte e recepção na usina. Para a lavagem da cana-de-açúcar, utiliza-se uma quantidade
10
significativa de água. Os fabricantes de equipamentos de usinas de açúcar e álcool
recomendam, para o caso de carregamento mecanizado, a utilização de 6000 litros de água
por tonelada de cana. Entretanto, a utilização é bastante variável nas usinas, indo de 2000 até
7000 litros de água por tonelada de cana, de acordo com a quantidade de água disponível. A
água utilizada para a lavagem, tanto pode ser proveniente de um manancial qualquer ou ser da
própria água utilizada nas colunas barométricas (BRAILE et al., 1993).
De acordo com Braile et al. (1993), as águas que saem do processo de lavagem da
cana deverão passar por um gradeamento, de preferência de remoção mecânica, a fim de
retirar os materiais sobrenadantes e outros sólidos separáveis. Após o gradeamento, essas
águas deverão passar por um sistema de decantação, a fim de que sejam removidos os sólidos
decantáveis. Após esse tratamento as águas poderão ser utilizadas na fertirrigação da lavoura
juntamente com a vinhaça, evitando-se o lançamento desta diretamente ao corpo receptor.
Esse é um processo adotado em várias usinas açucareiras do estado de São Paulo e Goiás.
b) Águas condensadas dos evaporadores ou amoniacais
O caldo clarificado é uma solução diluída de sacarose e outras substâncias. Antes
que a cristalização da sacarose possa se efetuar, a maior parte da água deve ser removida. Esta
remoção é feita em dois estágios, utilizando evaporadores aquecidos a vapor. Durante a
evaporação do suco clarificado nos evaporadores, são retirados e condensados cerca de 500 a
550 litros de água por tonelada de cana. As águas condensadas por evaporadores devem ser
reutilizadas no processamento industrial (BRAILE et al., 1993).
c) Águas das colunas barométricas ou dos multijatos
Os vapores que saem da câmara de caldo do último vaso vão ao condensador.
Esses vapores vêm acompanhados de gases incondensáveis e, como há necessidade de
condensação intensa e de retirada dos mesmos, o condensador deve ser de grande potência e
dotado de dispositivo que permitam sua retirada. Os condensadores gastam 35 litros de água
para condensar 1 kg de vapor, porém, como os gases são em parte incondensáveis, a bomba
de água, por medida de segurança, deve fornecer de 40 a 50 litros de água, correspondendo a
12000 litros de água por tonelada de cana (BRAILE et al., 1993).
d) Vinhaça
As destilarias de álcool ou aguardente produzem, como principal efluente, a
vinhaça. Este material recebe diversas denominações regionais (restilo, vinhoto, caldos,
vinhote, tiborna, coxixi ou garapão), tem sido a longo tempo, uma constante preocupação dos
11
órgãos responsáveis pelo controle da poluição (BRAILE et al., 1993).
Segundo Braile et al. (1993), a composição da vinhaça depende de vários fatores,
sendo que os mais importantes são: a natureza e composição de matéria-prima, e o tipo de
condução do aparelho de destilação. Os primeiros dados da composição da vinhaça foram
obtidos da fermentação do melaço final e apresentados por Almeida (1952). Naquela
oportunidade, ficou evidenciado tratar-se de um material que continha, em média, mais de
93% de água; sendo que 74,85% dos constituintes sólidos que o compunham eram substâncias
orgânicas. Trata-se, pois, de um efluente líquido (suspensão), com predominância, nos seus
sólidos, de substâncias orgânicas e, consequentemente, poderíamos defini-lo como um
efluente orgânico. De seus constituintes minerais (25,15% dos sólidos) 63,47% correspondem
a potássio. O Quadro 3 mostra as características qualitativas do restilo.
Quadro 3: Características qualitativas do restilo.
Elemento
Unidade
Melaço
Misto
pH
4,2-4,4
3,6-4,4
Nitrogênio (N)
Kg/m³
0,57-0,79
0,33-0,48
Fósforo (P2O5)
Kg/m³
0,10-0,34
0,09-0,61
Potássio (K2O)
Kg/m³
3,95-7,59
2,18-3,34
Cálcio (CaO)
Kg/m³
1,85-2,41
0,57-1,46
Magnésio (MgO)
Kg/m³
0,84-1,40
0,33-0,58
Sulfato (SO4)
Kg/m³
1,05
1,60
Mat. Orgânicos
Kg/m³
37,03-56,90
19,10-45,10
Ferro (Fé)
Ppm
52-120
47-130
Cobre (Cu)
Ppm
3-9
2-57
Zinco (Zn)
Ppm
3-4
3-50
Manganês (Mn)
Ppm
6-11
5-6
Cloro (NaCl)
Kg/m³
3,0
2,0
Carbono (C)
Kg/m³
18,2
12,1
Sólidos Totais
Kg/m³
81,5
52,7
Sólidos Voláteis
Kg/m³
60,0
40,0
Sólidos Fixos
Kg/m³
21,5
12,7
DBO
Kg/m³
25,0
19,8
DQO
Kg/m³
65,0
45,0
Temperatura
ºC
80-100
80-100
Fonte: Adaptado de ORLANDO F° e LEME (1984) apud CETESB (1985)
Caldo
3,5-3,7
0,25-0,35
0,09-0,35
1,15-1,94
0,13-0,76
0,21-0,41
2,03
15,3-34,7
45-110
1-18
2-3
5-10
1,0
3,7
23,7
20,0
3,7
16,4
33,0
80-100
A vinhaça disposta na cultura cumpre duas finalidades: irrigação e fertilização.
Tem por objetivo melhorar as propriedades físicas e químicas do solo, elevar o seu pH
concorrendo para sua neutralização ou alcalinização, aumentar o poder de retenção de água e
sais minerais, restaurar, conservar ou aumentar a fertilidade, aumentar a microflora e produzir
condições ideais para o cultivo de cana (CETESB, 1985).
As taxas ótimas de aplicação são em funções do tipo de solo, de sua fertilidade e
da origem do vinhoto, conforme este provenha de mosto de melaço, de caldo ou misto.
12
Atualmente a taxa aceitável tem sido até 300m³/ha. Taxas elevadas conduzem a efeitos
indesejáveis, citando-se: comprometimento da qualidade da cana para produção de açúcar,
poluição do lençol freático, salinização do solo, etc. O potássio é o único elemento que tem se
demonstrado causar efeito na cana, pois aumenta o teor de umidade na cana (CETESB, 1985).
De acordo com CETESB (1985), a aplicação de vinhaça deverá ser feita só após
uma avaliação cuidadosa e supervisionada por especialistas habilitados, mesmo porque é
considerada um material desequilibrado em relação aos macronutrientes, como teores
elevados de potássio, médios de nitrogênio e baixos de fósforo, além de suas aplicações
causarem odores e moscas.
e) Água da lavagem de pisos e equipamentos
Segundo Braile et al. (1993), a quantidade de água utilizada para a lavagem dos
pisos e equipamentos varia; entretanto, podemos considerar que o volume total de água de
limpeza situa-se em torno de 200 a 300 m³ por lavagem de equipamentos e igual volume por
lavagem dos pisos. As características das águas dessas lavagens são, também, bastante
variáveis, tendo pH, às vezes, desde extremamente ácidos até extremamente alcalinos, de
acordo com as substâncias químicas utilizadas. Portanto concluiu-se que em indústrias que
produzem álcool, as águas de lavagem de pisos devem ser enviadas à caixa receptora da
vinhaça, pois é interessante fazer-se a diluição da mesma. Logo após, estes efluentes devem
ser recalcados à lavoura para irrigação.
f) Outros despejos em usinas de açúcar e álcool
Água de resfriamento dos aparelhos da destilaria: este efluente praticamente
não causa problemas, pois não entra em contato direto com qualquer poluente. O único
inconveniente, porém de fácil solução, é o aumento da temperatura que pode causar poluição
térmica. A temperatura média desta água é de ordem de 40ºC (BRAILE et al., 1993).
Água da descarga das caldeiras: a DBO dessas descargas é bastante baixa,
porém a concentração de lama inorgânica e sólidos solúveis é alta. O resíduo pode ser isolado,
ou pode ser incorporado à caixa receptora da vinhaça para a irrigação da lavoura (BRAILE et
al., 1993).
Esgoto doméstico: as águas residuárias oriundas dos esgotos domésticos da
indústria devem ser tratadas separadamente e seu efluente pode ser utilizado na lagoa de
estabilização (BRAILE et al., 1993).
13
3 METODOLOGIA
As informações necessárias para a realização desse trabalho, se deram por meio de
estudos dos processos industriais de indústria sucroalcooleira que se encontram implantadas
por diversos estados do Brasil. Nas informações levantadas, o aspecto considerado mais
relevante foi a grande vazão de água utilizada por estas nos processos produtivos, além deste
dado foram verificados o volume de vinhaça resultante de cada litro de álcool fabricado e a
destinação das águas residuárias produzidas nas indústrias.
Este estudo foi desenvolvido junto à indústria Centroálcool Ltda., localizada no
município de Inhumas-GO, onde foram levantadas todas as características de produção, a
quantificação e utilização da água fornecida pelo rio Meia Ponte. Nesse trabalho foi
desenvolvida na ordem:
•
caracterização da região estudada;
•
importância ambiental e social do rio Meia Ponte;
•
realização de levantamentos "in loco" para o diagnóstico socioambiental;
•
realização de entrevistas e aplicação de questionário aos colaboradores da
Centroálcool, e;
•
propostas sugestivas para medidas de controle do uso excessivo dos recursos
hídricos.
Nas visitas realizadas nas lavouras de cana-de-açúcar do entorno do
empreendimento e que são irrigadas pelas águas residuárias produzidas na destilaria, foram
analisados o volume aspergido por hectare e a técnica utilizada na fertirrigação.
A aplicação de questionários aos colaboradores da indústria foi de extrema
importância para o levantamento de informações sobre as características da produção local.
Para a coleta dessas informações foram abordados aspectos como:
•
área total da indústria, discriminando os hectares de cana-de-açúcar plantados;
•
fonte de abastecimento de água e vazão captada para todas as atividades da
indústria;
•
a produção anual de cana-de-açúcar, álcool, e vinhaça;
•
área fertirrigada e taxa de aplicação de vinhaça por hectare de plantação de
cana;
•
diferença entre o rendimento das lavouras fertirrigadas e as não fertirrigadas;
dentre outros fatores.
14
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na área onde está instalada a indústria Centroálcool Ltda., foi encontrado um tipo
de solo litológico vermelho-escuro distrófico e relevo plano suave ondulado. A região possui
lençol freático com profundidades variáveis, em função da alternância dos regimes climáticos
da região em dois períodos bem distintos (chuvoso e seco). O clima é tropical com
temperatura média entre 20 e 22°C. As chuvas concentram-se nos meses de verão variando
entre 1.500 e 2.000 mm/ano e a umidade relativa anual é de aproximadamente 72%.
A região do entorno da indústria tem ocupação para uso do solo tipicamente rural
e industrial, com predomínio de plantações de cana-de-açúcar para uso próprio da indústria. A
cana a ser processada tende a ser um dos produtos agrícolas de maior retorno para a economia
brasileira. Isso faz com que a região de Inhumas tenha benefícios sociais significativos, como
geração de renda e emprego para a população.
Segundo Oliveira & Guidastre (2006), o sistema agroindustrial da cana-de-açúcar
se divide em três subsistemas: agrícola (cultivo da cana-de-açúcar); industrial (produção de
açúcar e álcool); e transporte (consumo de álcool combustível). A Centroálcool fabrica álcool
anidro com 99% de pureza e álcool hidratado com 93% de pureza. Estes são armazenados a
granel em tanques metálicos verticais (FIGURA, 4), localizados na área industrial. Em 2005 a
destilaria processou 854.639 toneladas de cana apresentando um rendimento de 91,46 litros de
álcool por tonelada de cana. Também nesse ano produziu-se 280 toneladas de bagaço por
tonelada de cana, onde deste foi vendido cerca de 30% e queimado pela indústria cerca de
70% para a geração de energia. Essa queima é feita em caldeiras com capacidade para 100 mil
quilos de bagaço. Atendendo assim a toda necessidade energética da indústria.
Já neste ano de 2006 foram plantados 2.900 hectares e arrendados 15.000 ha, com
isso a estimativa de processamento é de 942.000 toneladas de cana, sendo 842.000 ton.
plantadas pela indústria e 100.000 ton. compradas da destilaria de Anicuns.
Para abastecimento hídrico da indústria, que possui capacidade de captação de
3.000 m³/hora, é utilizada a vazão do rio Meia Ponte, que se localiza próximo à destilaria.
Como a água provém diretamente do rio esta antes de ser encaminhada à produção passa por
uma análise de pH e se necessário é destinada à um processo de tratamento onde se é usado
cal para a devida clarificação da água. Esse procedimento é comum na destilaria, visto que
para um produto final de excelente qualidade, a água usada na produção deve estar tratada.
15
Figura 4: Tanques metálicos de armazenamento do álcool
Parte da vazão captada do rio é utilizada para a lavagem da cana (FIGURA 5) e de
pisos e equipamentos. No período de safra, que ocorre entre os meses de abril a outubro, em
média são processadas por dia 5.000 toneladas de cana. Para a lavagem desta são utilizados
4,3 m³/ton, resultando em uma utilização diária de cerca de 21.500 m³ de água. Após realizada
a lavagem da cana, a água é encaminhada à um processo de gradeamento e decantação
(FIGURA 6), onde parte retorna para o processo de lavagem e parte é encaminhada à lagoa de
vinhaça onde será usada no processo de fertirrigação.
Figura 5 e 6: Lavagem da cana e caixas de lodo (águas de lavagem da cana).
A água utilizada para abastecimento interno (escritórios, refeitórios, sanitários,
etc.), é captada de um poço artesiano existente no local e a destinação final desta é feita por
16
meio de uma fossa séptica que recebe todo esgoto doméstico da indústria.
No processo industrial da Centroálcool são produzidos em média 12 litros de
vinhaça por litro de álcool. Essa é encaminhada ao laboratório da destilaria a fim de se
detectar falhas no processo, pois a presença de álcool indica a ocorrência de desperdício e
consequentemente de prejuízos à empresa. Assim que sai do processo esta é encaminhada à
lagoas de vinhaça (FIGURA7), que recebem também as águas descartadas da lavagem da
cana, estas então são enviadas às lavouras de cana para o processo de fertirrigação.
Para a fertirrigação a taxa de aplicação usada pela destilaria é de 350 m³/ha.ano.
Nas lavouras próximas à destilaria, a vinhaça é conduzida por gravidade em um canal
(FIGURA 8), cerca de 2 km, onde após atingir o local de irrigação esta é bombeada e disposta
nas lavouras por meio do método da aspersão tradicional (FIGURA 9). As lavouras
fertirrigadas que estão próximas à destilaria apresentam uma área de 390 ha. e as lavouras
distantes apresentam área de 800 ha., que são fertirrigadas após a condução do restilo ao local
por meio de caminhões. Já as lavouras que se encontram muito distantes da indústria não
recebem fertirrigação pelo fato deste procedimento se tornar inviável, porém quando
necessário estas são irrigadas com águas de mananciais que se encontram próximos aos local
por meio de caminhões.
Figura 7 e 8: Lagoas de vinhaça e canal para encaminhamento da vinhaça até o ponto de irrigação.
Os solos das lavouras de cana-de-açúcar são analisados antes do plantio e ao final
de três cortes da cultura. O que se concluiu pelos colaboradores da indústria é que as lavouras
fertirrigadas apresentaram um rendimento de até 50% maior que as não fertirrigadas. Nas
lavouras não fertirrigadas, pela necessidade nutricional que o solo apresentou, foi-se
17
necessário utilizar adubo NPK, e assim a área permitiu uma produção de 5 a 7
colheitas/longevidade do canavial. Já nas lavouras com fertirrigação o beneficiamento
contribuiu para uma maior longevidade do canavial chegando a um rendimento de 14
colheitas/longevidade do canavial.
Figura 9: Irrigação com vinhaça pelo método da aspersão
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Uma das visões estratégicas da Centroálcool é a conscientização ambiental para a
busca da economia sustentável, pois como já tratado anteriormente, em relação ao aumento da
competitividade e da consciência ecológica, ela tem ciência de que se não houver adequação a
esses novos conceitos, estará reduzindo o seu potencial competitivo e conseqüentemente
limitando o seu crescimento estratégico de ação junto à comunidade.
A demanda nacional e mundial por álcool (combustível limpo e renovável), vem
crescendo em larga escala, principalmente devido ao aumento da comercialização de
automóveis bicombustíveis. Em conseqüência aumenta-se as destilarias, as plantações de
cana-de-açúcar e o uso excessivo de recursos hídricos. Surge, no entanto, a preocupação do
processo de minimização dos impactos no meio ambiente. Essas adequações já vêm mudando
a rotina das indústrias, que buscam por meio de modernizações minimizar os danos causados
por suas atividades. É o caso da destilaria Centroálcool, que vem à cada ano se adequando à
legislação por meio de um projeto que visa à compra de máquinas colheitadeiras, visto que a
partir de 2018, um decreto do governo federal proíbe a queima dos canaviais, e um decreto
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estadual proíbe essa queima a partir de 2028.
Embora a vazão utilizada pela Centroálcool para a lavagem da cana (4,3 m³/ton.)
esteja dentro dos parâmetros recomendáveis (até 7 m³/ton.), a capacidade de captação da
indústria de 3.000 m³/hora da água do rio Meia Ponte é bastante significativa. Esse é um
motivo preocupante pelo fato deste manancial ser de tamanha importância no abastecimento
público de cidades como Aparecida de Goiânia e Goiânia (capital do estado).
Para que se tenha um aproveitamento adequado dos recursos hídricos uma das
medidas seria o reaproveitamento das águas originadas da produção do álcool. As águas
condensadas dos evaporadores; das colunas barométricas e de lavagem de pisos e
equipamentos poderão ser incluídas ao ciclo de lavagem da cana. Outra medida é fazer uma
aplicação homogênia das águas residuárias nas lavouras de cana-de-açúcar, para que estas
necessitem o quanto menos de irrigação.
No processo produtivo de uma destilaria de álcool grande parte da água retirada
dos mananciais é em seu final reutilizada, como exemplo a vinhaça. Porém é necessário que a
destilaria revise a taxa de aplicação dessas nas lavouras (350 m³/ha. ano), visto que a taxa
recomendada como já vimos é de até 300 m³/ha. ano.
Para controle da qualidade da água do rio Meia Ponte é necessário que se tome
algumas medidas preventivas como: a construção de terraços nos limites das áreas
agricultáveis e entre o primeiro obstáculo e o curso d’ água, para oferecer total garantia contra
o escoamento de efluentes da lavoura; evitar o desperdício de água, monitorando o
equipamento de bombeamento da água do rio; e proibir o uso de agrotóxico nas faixas de
segurança.
Como os dados levantados na pesquisa foram comparados a parâmetros
levantados no estado de São Paulo pela CETESB, seria recomendável:
•
pesquisas referentes à caracterização regional e à taxa adequada de aplicação
de vinhaça no estado de Goiás;
•
um constante monitoramento do processo de reutilização das águas residuárias
e revisão dos procedimentos realizados pela indústria, para que estes não
tragam danos aos solos e aos mananciais ligados a esta; e,
•
constantes estudos a cerca da qualidade do solo das lavouras, analisando sua
composição química e deficiência nutricional.
19
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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