Necessidades de P&D na área industrial de Vinhaça Apresentação para a disciplina de Tecnologia de Produção de Etanol - UFABC Contato: rodrigo.silva92@aluno.ufabc.edu.br

1. Universidade Federal do ABC
Tecnologia de Produção de Etanol
Necessidades de P&D na Área
Industrial em Vinhaça
Tatiane de Jesus Silva
Rodrigo Thiago Passos Silva
29 de março de 2012

2. Vinhaça
• Vinhaça (vinhoto): resíduo líquido
proveniente da destilação do caldo de cana,
para obtenção de álcool.
• Para cada litro de álcool são produzidos 10 a
15 litros de vinhaça.
• Alta demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
• Rica em potássio e enxofre.
– Quantidades consideráveis: Fósforo, nitrogênio,
cálcio, magnésio.

3. Vinhoto na produção de Etanol
Evolução da produção de álcool e vinhaça ao longo das safras

4. Problemática
Evolução da produção de álcool e vinhaça ao longo das safras
• Elevado poder de poluição (cem vezes mais que o
esgoto doméstico)

5. O que fazer com a vinhaça?
• Jogar no rio
– Morte de peixes e proibição em 1967
• Áreas de sacrifício
– 20% do gerado
• Aplicação no solo de cana
– Fertirrigação

6. Vinhaça como fertilizante
• Melhora a produtividade da cana
– Aumenta disponibilidade de nutrientes
– Melhora atividade biológica
– Aumenta retenção de água
– Promove maior número de pequenos animais
• Representa economia
• Mais ganhos ambientais que prejuízos

7. Vinhaça como fertilizante
• Cuidado em solos arenosos e com lençol
freático
– Portaria da Cetesb determina doses máximas a
serem utilizadas
• Não é um fertilizante completo, deve ser
complementado com nitrogênio
• Dose aplicada é recomendada por meio da
análise do solo para K e do teor da vinhaça
– Quantidade determinada por equação da Cetesb

8. Necessidades de P&D para reduzir o
volume de vinhaça
• Amenizar impactos ambientais e econômicos
pela grande produção de vinhaça
• Alguns avanços foram conquistados...

9. Uso da refrigeração de temperatura
na fermentação
• Temperatura influencia na tolerância das
leveduras ao álcool
– Maior temperatura, menor tolerância
– Menor temperatura, maior tolerância (desejável)
• Aumenta a produção de etanol e diminui a de
vinhaça
• Deve estar entre 12 ºC e 28 ºC
• Resfriamento das dornas com água do rio
– Pouco eficiente nas regiões mais quentes e no verão

10. Uso da refrigeração de temperatura
na fermentação
• Sistema de refrigeração
– Alto custo energético
• Empresa Thermax em associação com a
Procknor: sistema de resfriamento de dornas
– Pode utilizar várias fontes de calor para
acionamento: vinhaça, vapor com temperatura
abaixo de 100ºC

11. Sistema de Fermentação com
extração contínua através do vácuo
• Emprego de vácuo para extrair o etanol assim
que ele é produzido.
• Solução de teor alcoólico de 50 ºGL
• Fermentação a 5% de etanol, pouco inibitório às
leveduras
• Utilização de evaporador tipo flash
– Aquecimento
– Funciona com diferença de pressão (despressurização
rápida)
– Etanol e água evaporam, sobre o caldo (equilíbrio)
– Caldo retorna ao fermentador
• Emprego de energia na bomba a vácuo

12. Instrumentação do sistema
Tanque Flash (acima) e
bomba de vácuo (direita)
ATALA, D. Montagem, instrumentação, controle
e desenvolvimento experimental de um processo
fermentativo extrativo de produção de etanol. 2004.

13. Revista Pesquisa FAPESP 186. Ago/2011

14. • Desenvolvido pela Algae
• Vinhaça é meio de cultivo para microalgas
• Microalgas se multiplicam
– Necessita de CO2, que pode ser obtido da usina
• Óleo é extraído da biomassa
• Centrifugação: separa biomassa e lipídeos
• Secador e extração
• Lipídeo passa por transesterificação

16. • Pesquisas para determinar espécie que
produz biomassa com lipídeos

17. Métodos de tratamento da vinhaça -
Biodigestão
• Biodigestão anaeróbica : eficiente no tratamento
de efluentes líquidos com baixo teor de sólidos
• Vantagens:
- menor consumo de energia;
-redução do lodo (bactérias);
-taxas maiores de matéria orgânica
-metano: combustível
-efluente do tratamento da vinhaça: fertilizante

18. UASB (Upflow Anaerobic Sludge
Blanket Reactor)

19. Métodos de tratamento da vinhaça –
Combustão ou incineração
• Vantagem:
– Eliminação definitiva do potencial poluidor da
vinhaça
– Recuperação do potássio (sal) e aplicação em
fertilizantes
– Custo reduzido do transporte
• Desvantagem
– Poder calorífico baixo ( devido à grande quantidade
de água)
– Para aumentar o poder calorífico, vinhaça deve apresentar teor
de sólidos de 60%

20. Métodos de queima para vinhaça
• Atomização: Queima de combustíveis líquidos
- Boa atomização e combustão comprometida
devido à grande quantidade sólidos
- Efluentes pastosos requerem contato térmico
muito eficiente para a queima da vinhaça

21. Concentração da vinhaça
• Retirada da água
– Evaporação por meio de adição de calor
• Osmose reversa: Aplicação de pressão mecânica
superior à pressão osmótica.
-Custo elevado

22. Perspectivas para P&D
• Necessidade de desenvolver uma tecnologia de
disposição in situ para a vinhaça.
• Sugestão de pesquisas:
– Resfriamento de dornas de destilação
– Combustão da vinhaça
– Remoção do potássio
– Integração energética da concentração com a destilação
– Produção de proteína animal
– Biodigestão
– Determinação do custo do biogás
– Etc.