vi-004 - aproveitamento dos subprodutos de destilarias de

XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
O potencial de produção de metano pode ser estimado a partir dos dados no Quadro um. Admitindo-se uma
eficiência de remoção da DQO de 90 % (o que é conservador) e admitindo-se ainda que 10% do material orgânico
se converta em lodo, e considerando-se uma massa de material orgânico de 500 kg de DQO por m 3 de álcool, tem-se
que uma quantidade de 0,8*500 = 400 kgDQO é digerida em uma massa de 0,1*500 = 50 kg DQO é transformada
em lodo. Pela estequiometria pode-se mostrar que a digestão anaeróbia de 400 kg de DQO resulta na produção de
100 kg CH4 (van Haandel e Lettinga, 1993). A conversão de 50 kg de DQO em lodo anaeróbio pode gerar até
50/1,5 = 33 kg de lodo, mas levando-se em consideração perdas junto com o efluente, estima-se uma acumulação de
25 kg por m 3 de álcool (Van Haandel e Lettinga 1993) e este calculo corresponde bem aos valores obtidos na prática
na prática (Carneiro, 1990).
Como a digestão anaeróbia é um processo que só se desenvolve na fase líquida com um pH perto do ponto neutro,
será necessário adicionar alcalinizante ao vinhoto, na prática geralmente cal. O uso de cal pode ser reduzido
drasticamente pela introdução de uma recirculação do efluente misturando-o com o afluente antes da adição de cal
(Van Haandel 1995). Baseando-se em relações estequiométricas, Van Haandel e Catunda (1994) estimaram uma
demanda de aproximadamente 1 kg de cal por m 3 , e trabalho em escala real mostrou, que esta demanda de fato pode
ser esperada na prática.
Para se ter uma idéia do tamanho do digestor UASB para a digestão de vinhoto adota-se uma carga de 20
kgDQO.m -3 .d -1 (Carneiro, 1990), de modo que para 500 kgDQO/d no vinhoto (correspondente a 1 m 3 .d -1 de álcool)
necessita-se de um digestor de 500/20 = 25 m 3 . Assim sendo para uma destilaria de porte média (tipicamente de
120.000 l.d -1 de álcool) o volume do digestor seria 120*25 = 3000 m 3 . Neste digestor haveria então produção de
100*120 = 12.000 kgCH4.d -1 . Como o metano a 25 o C tem uma densidade de aproximadamente 0,67 kg.m -3 , o
volume de metano seria de 18.000 m 3 /d. Admitindo-se uma composição de 60 % metano e 40 % dióxido de
carbono, calcula-se uma vazão de biogás de 18.000/0,6 = 30.000 m 3 .d -1 ou ainda: 10 m 3 biogás por m 3 de reator e
por dia.
Na digestão anaeróbia produz se uma fase gasosa, uma fase líquida (o vinhoto digerido) e uma fase sólida (o lodo
biológico). Todos as três fases têm utilidade e podem ser aproveitadas para aumentar a rentabilidade das usinas.
Entre outras aplicações, o aproveitamento do biogás para geração de energia é particularmente atraente, tendo-se em
vista a possibilidade de uso na própria indústria e a venda para a rede pública do excedente. Os geradores de energia
mais simples usam o biogás em motores para acionar turbinas que por sua vez geram energia. A eficiência de
conversão de energia nestes geradores é na faixa de 30 a 40 %. As turbinas de gás têm um rendimento mais
elevado, chegando a 50 %. No caso de usinas o uso de biogás para geração de energia se torna ainda mais
interessante, porque existe a possibilidade de se usar o calor residual da combustão no gerador para a produção de
vapor, que por sua vez tem aplicação ampla e imediata na usina. Nos geradores de acoplamento de força e calor usase
o biogás tanto para geração de energia elétrica como para geração de vapor. Esta opção é somente interessante
quando se tem um uso econômico para bagaço que normalmente é usado para geração de vapor. O potencial de
energia pode ser calculado, sabendo-se que valor de combustão de metano é 12.000 kCal ou 50,4 kJ ou kWs por kg
CH4. Assim calcula-se para uma produção de 1 kgCH4/d:
Pel = Rel*1 kgCH4d -1 *50.400kWs.kg -1 CH4/(86.400 s.d -1 ) ≈ 0,2 kW/(kgCH4/d) (1)
onde:
Pel = Potência elétrica que pode ser gerado por kgCH4/d produzido.
= Eficiência de conversão de energia química em energia elétrica ≈ 0,35
Rel
Portanto numa destilaria de porte média com potencial de produção de metano de 12.000 kgCH4/d, o potencial de
produção de energia elétrica é de 12.000*0,2 = 2.400 kW. Admitindo-se uma demanda de 240 kWh por m 3 de
álcool produzido, ou seja, uma demanda de 1200 kW para manter uma produção de 120.000 l/d de álcool, concluise
que metade da produção de energia teria de ser usada na própria produção de álcool e a outra metade poderia ser
comercializada. Considerando que no Brasil se produz em torno de 13*10 9 l/ano de álcool, o potencial de energia
elétrica é aproximadamente 600 a 700 MW durante o ano inteiro, sendo metade para atender a demanda das
próprias usinas e outra metade disponível para venda. Estimando-se ainda uma demanda de energia de 240 kWh
por mês e por família ou 1/3 kWh/h, então se tem um potencial para atender a 3*(600 a 700)/2, ou seja, em torno de
1.000.000 de famílias ou 4.000.000 de pessoas na zona rural. A vantagem desta geração seria que é difusa em um
grande número de estados podendo atender uma área enorme sem a necessidade de transporte. Este potencial
poderá ter grande utilidade, principalmente no Nordeste do Brasil, onde a capacidade de geração de mais energia
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental
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