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How to cite this paperAn. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006
Paradigma tecnico e co-geração de energia com bagaço de cana de açúcar em Goiás
Prof. Dr. Josias Manoel Alves
Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás - Coord. Saneamento Ambiental
RESUMO
Este artigo mostra, através de elementos técnicos, a experiência da produção de energia elétrica gerada em algumas usinas açucareiras do Estado de Goiás, a partir da queima do bagaço em caldeiras. Esta produção tem sido fornecida às concessionárias estatais mas, o fornecimento vem declinando nos últimos anos, em decorrência de diversos problemas, de ordem econômica, técnica e política. No entanto, há esforços por parte do governo goiano em reativar este fornecimento, através de mudanças na política energética.
Palavras Chave: indústria sucroalcooleira, co-geração de energia e política energética
ABSTRACT
The article shows, through technical elements, the experience of producing electrical energy, generated in some sugar industrial plants of Goiás State, by burning sugar cane husks in boilers. This production has supplied the state concessionaries, but the supply has declined in the past years, due to several issues, of economic, technical and political order. Despite of this, Government has done some effort in reactivating the supply, by modifying the energy politics.
Key words: alcohol industry, cogeneration of energy end energy policy
1. Introdução
O parque industrial sucroalcooleiro nacional, composto por aproximadamente 153 destilarias autônomas de álcool e 213 usinas de açúcar, durante a safra 2004/2004, produziu em 10,7 milhões de hectares, cerca de 750 milhões de toneladas de cana-de-açúcar. Destas, 81% foram consumidas nas regiões Centro-Sul e 19% nas regiões Norte-Nordeste do país, para uma produção nacional de 21,2 milhões de toneladas de açúcar (38% da cana-de-açúcar) e 23,2 bilhões de litros de álcool (62% da cana-de-açúcar), gerando 900 mil empregos e um faturamento de R$ 15,5 bilhões através do álcool combustível e R$ 3,5 bilhões através do açúcar.
Se a indústria sucroalcooleiro tem obtido ganhos de produtividade na ordem de 4% a.a. na produção industrial, nunca houve preocupação em se racionalizar a economia gerada com o bagaço, utilizado apenas como combustível para caldeiras. Até a segunda metade dos anos 1980, manter o equilíbrio energético da indústria, não gerando excedentes nem faltas, foi o objetivo da grande maioria das usinas.
Porém, desde o ano de 1997, no Estado de Goiás, algumas usinas açucareiras têm comercializado o excedente da produção de energia elétrica, à partir da queima do bagaço em caldeiras, para a Companhia Energética de Goiás - CELG. Em 2005, a co-geração de energia com bagaço de cana de açúcar em Goiás pode gerar conjuntamente, um excedente de 143,05 MWh/ano.
Neste quadro, cabe destaque para o uso, nos últimos anos, do bagaço de cana para fins elétricos. A partir do final dos anos de 1990, algumas usinas e destilarias passam por uma fase de transição. Essa fase é acompanhada por uma redução no consumo de energia térmica nos processos. As razões indicadas pelas usinas são os aumentos do preço da energia vendida pelo governo, que incitaram as usinas à auto-suficiência, mas também, a valorização do bagaço para a venda e para outros fins (BALBO, 1990). No ano de 1998, cinco unidades aderiram à política de co-geração de energia elétrica a partir da queima do bagaço nas caldeiras, gerando 49.2 MWh/ano.
Uma peculiaridade em relação à co-geração de energia é que o fornecimento do excedente, no Estado de Goiás, ocorre durante o período de entressafra da produção sucroalcooleira, que corresponde aos meses de seca, o que aumenta o valor dado à atividade. No entanto, em 1999, segundo a Secretaria de Energia do Estado de Goiás, somente duas usinas estavam fornecendo energia elétrica à CELG.
O objetivo deste artigo é analisar a experiência da utilização do bagaço de cana-de-açúcar, enquanto produto comercializável, principalmente na co-geração de energia elétrica, mostrar as dificuldades para a difusão e perspectivas para os próximos anos.
2. Paradigma técnico e co-geração
A moagem de uma tonelada de cana, para qualquer finalidade, produz em média duzentos e cinqüenta quilos de bagaço como subproduto. Para a produção de 1 MWh de energia, através do sistema de co-geração, é necessária a queima de 6,5 toneladas de bagaço. A geração de energia elétrica na agroindústria sucroalcooleira, a partir da queima de bagaço, é uma prática antiga. As empresas reutilizam o bagaço em suas próprias caldeiras, em substituição à energia paga para as concessionárias.
Estudos técnicos apontam que, em 1993, cerca de 90% da energia consumida pela indústria canavieira era de origem da queima do bagaço, correspondente a 0,9% de toda produção energética nacional (Relatório interno de uma usina açucareira analisada).
Na fabricação de açúcar e álcool, cerca de 70% do consumo de energia ocorre na forma térmica, sendo os 30% restantes, responsáveis pelo acionamento elétrico e mecânico de equipamentos e geradores, mais perdas ocorridas no trajeto.
A energia gerada por co-geração, produção simultânea de energia térmica, mecânica e elétrica, proveniente da queima do bagaço em caldeiras, permite um aproveitamento de cerca de 15% da energia total do bagaço.
O vapor, fonte de energia térmica, alcança as turbinas, de simples ou múltiplos estágios, transformando-se em energia mecânica para movimentar as moendas de cana. E, ao passar pelos geradores, a energia mecânica transforma-se em energia elétrica. O vapor de alta pressão (2,2 kg vapor por kg de bagaço), produzido pela queima de bagaço em caldeiras (em média 270 kg por tonelada de cana), é expandido até cerca de 1,5 kgf/cm2 em turbinas, para conversão termomecânica. Parte das turbinas movimentam equipamentos como turbo bombas, preparo e moagem de cana, e outra parte, movimenta geradores, produzindo energia elétrica (consome-se 13 KgV para a produção de 1 kWh em turbinas de múltiplo estágio). O vapor de baixa pressão, por sua vez, é utilizado em processos térmicos na produção de álcool e açúcar (400 a 500 KgV/TC).
Os investimentos necessários à implantação dessa produção de energia, são comparados por um diretor de usina durante entrevista, com o investimento para a produção de energia através do sistema hidráulico. Segundo ele, o investimento adicional no setor hidráulico é atualmente de US$ 2 milhões por MW, enquanto que pelo sistema de co-geração, é estimado pela Copersucar em US$ 1 milhão por MW. No Estado de São Paulo, isto poderia significar até US$ 500 milhões em economia.
Ele cita outras vantagens. A possibilidade da usina tornar-se auto-suficiente em energia e vender o excedente. A produção de energia na região Centro-Oeste é vendida durante a entressafra, no período de seca, quando a capacidade de fornecimento das usinas hidroelétricas diminui. Em 1990, a tecnologia nacional desenvolvida para a co-geração de energia já existia no mercado brasileiro, sendo produzida, pela Dedini e Zanini (DZ) e Codistil.
Este diretor de usina, explica porque o governo deveria aceitar uma mudança na política energética, aumentando-se a participação da cana-de-açúcar na matriz energética nacional: 1. a necessidade da descentralização física para a produção de energia elétrica; 2 o crescimento natural do consumo energético associado à nossa necessidade de desenvolvimento; 3. a falta de recursos financeiros para o investimento no Brasil. A produção de energia consome 40% dos investimentos públicos, e ela é a grande responsável pelo endividamento externo do país; 4. a necessidade de utilizar novas fontes de energia para não continuar vulnerável às crises mundiais de energia.
Em dezembro de 1999, a Companhia Energética de Goiás - CELG - fornecia uma energia elétrica com 90% de origem hidráulica, 8% de origem térmica e 2% à partir da produção das usinas açucareiras.
A partir o início dos anos 2000, a co-geração de energia proveniente das nove usinas açucareiras, em termos de kWh/mês passou a ser suficiente para suprir durante um mês uma cidade de duzentos mil habitantes. Essas usinas são as que constam na tabela 01.
Em 2001, o governo do Estado de Goiás organiza uma Comissão de governo para discutir alternativas para a geração de energia, com a presença do Governador e diversos proprietários de usinas e destilarias. Entre as diversas propostas apresentadas, notou-se o aumento na participação do álcool combustível e do gás natural, menos poluentes, a co-geração de energia a partir da queima do bagaço e a exploração de pequenas e médias usinas hidroelétricas pela indústria privada. Durante os trabalhos desta Comissão, foi formado um grupo de estudos para a preparação de um projeto de revisão da matriz energética estadual. Na composição desse grupo, nota-se a forte presença de usineiros, três de um total de sete pessoas integrante dessa Comissão.
No final de 2001, organiza-se o Fórum Goiano de Desenvolvimento, do qual são formuladas propostas concretas de revisão da matriz energética, com possibilidades de aumento na participação da energia produzida a partir da cana-de-açúcar. As dificuldades apontadas pelos proprietários concentraram-se na necessidade do governo aceitar aumentar o preço do kWh fornecido pelas usinas. O preço pago que era de US$ 17 em 2001, passa a ser de US$ 26, mas muito abaixo da reivindicação de US$ 40 apresentada pelo Presidente do Sindicato Estadual das Indústrias de álcool. Conforme afirmou o Presidente: todos os usineiros goianos estavam interessados em participar do programa desde que o preço do kWh fosse de US$ 40.
Nesse entremeio, o Centro Tecnológico da Copersucar de São Paulo vem acelerando estudos sobre a otimização do aproveitamento energético de algumas usinas e destilarias cooperadas. Para permitir total aproveitamento do bagaço da cana, foram propostos três estágios de atualização tecnológica: a) auto-suficiência energética, através da melhoria do sistema de geração do vapor, utilização de turbo - geradores de maior eficiência (turbinas múltiplos estágios); b) substituição das caldeiras obsoletas, por caldeiras maiores, com pressão de 62 Kgf/cm2. Os estudos de consultoria realizados pela Copersucar em Goiás apontam que a potência instalada adicional poderia alcançar algo próximo de 540 MW, ou seja, 8% da potência instalada, permitindo uma redução líquida em cerca de US$ 900 milhões em investimento para o Estado; c) substituição total das atuais caldeiras pelas mais modernas, de 62 Kgf/cm2. A potência instalada adicional poderia se elevar até o máximo de 1.600 MW em Goiás, representando 15,5% da atual capacidade instalada no setor hidroelétrico. Neste caso, os investimentos para essa mudança no sistema energético estadual foi estimado em US$ 300 milhões.
Resultados de pesquisas apresentadas na Revista Instec (1990; 1991) mostram diversos usos para o bagaço, em escala comercial, destacando-se: a) uso do bagaço hidrolizado (NaOH) para ração animal bovino; b) a secagem e prensagem do bagaço a ser utilizado, em indústrias, como combustível; c) humidificação do bagaço para uso como adubo orgânico; produção de celulose, papel jornal e de embalagem, processo bastante difundido, notadamente no México, Cuba, Índia e Argentina. Este estudo, mostra que, na safra 2004/2005, o excedente de bagaço comercializado pelas usinas do Estado de Goiás estava em 1,85 milhão de toneladas, vendida a US$ 8 a tonelada, para os seguintes ramos industrias: 60% para a indústria de beneficiamento da soja, 12% para a indústria da celulose, 12% para a indústria de óleos, 10% para a indústria química e 6% para outros fins.
Para a difusão da co-geração de energia a partir da queima do bagaço, um problema apontado pelos proprietários de usinas diz respeito à questão econômica. Por um lado, a CELG exige que a potência mínima do co-gerador seja de 2 MW, dificultando, assim a entrada de muitas usinas que não efetuam investimentos em tecnologia, por outro lado, argumenta-se que o preço pago aos produtores não são compensatórios.
Para o aumento da capacidade de produção energética da usina, diversos investimentos em equipamentos são necessários, tais como, turbinas, geradores e secadores de bagaço. O valor pago pela CELG aos produtores, R$ 19 para contratos de 10 anos e R$ 11 para contratos de menos de 10 anos, parecem não compensar os investimentos. De acordo com a CELG, torna-se inviável um preço pago acima dos valores estabelecidos. Do mesmo modo, para as usinas integradas ao programa, a venda do excedente energético, não corresponde sequer a 3% do faturamento da usina.
3. Perspectivas para o uso do bagaço
Algumas usinas do Estado de Goiás apresentam projetos para outros usos do bagaço, em parceria com empresas do ramo agroindustrial. Está prevista a implantação de uma usina para produção de carvão vegetal para uso no processo produtivo agroindustrial, a partir do bagaço. O investimento seria de US$ 2 milhões. O diretor entrevista de uma usina afirma que o custo de produção poderá ser 60% menor que o custo do carvão mineral. Nesta mesma usina, considerada entre as cinco maiores do Estado, em volume de cana moída, cerca de 4,5 milhões de toneladas por safra, havia ainda dois outros projetos para a utilização do bagaço: o biocarvão para substituição do bagaço in natura e a fabricação de celulose à partir do bagaço.
O primeiro projeto, prever investimento de US$ 1,8 milhão, e consiste em tornar a fibra mais concentrada, através de um sistema similar à paletização. O uso seria uma alternativa a mais para substituição do óleo combustível para as caldeiras. Enquanto que o segundo projeto, de maior envergadura, prevê a produção de celulose a partir do bagaço, em associação com empresas do ramo de celulose, com tecnologia já disponível no mercado e usada em diversos países, a exemplo de Cuba. O custo total para implantação desta usina está em cerca de US$ 15 milhões. A partir da celulose, pretende-se produzir papel de qualidade inferior, sem haver necessidade de se cortar árvores. Um diretor que foi entrevistado explica que com esse mesmo processo de fabricação é possível a produção de aglomerados, como material para a construção de casas populares.
Uma dificuldade técnica para a difusão da co-geração de energia a partir da queima do bagaço pode aparecer se, a implantação de algumas refinarias de açúcar funcionando em usinas, durante a entressafra, vir a tornar-se uma tendência, portanto sem sobras para a co-geração.
Uma outra, de ordem econômica, está associada à seguinte questão: um aumento de sobras de bagaço significa antes, decidir sobre aumentos na produção de açúcar e/ou álcool, para uma venda adicional desses produtos.
De fato, uma das maiores usinas açucareiras do mundo em volume de cana moída anualmente, cerca de sete milhões de toneladas, possui para uso próprio, uma refinaria e uma usina para a geração de energia com a queima do bagaço, durante safra e entressafra, ultrapassando 90% do total de energia necessária durante o ano inteiro, comprando os 10% restante, da CPFL.
Por outro lado, a reativação da co-geração de energia elétrica fornecida por usinas, parece ser uma preocupação do atual governo paulista. De fato, a capacidade de investimento público vem se reduzindo anualmente, principalmente em função da dívida pública. Por exemplo, o Estado de São Paulo tem uma dívida de aproximadamente US$70 bilhões, sendo que US$18 bilhões pertencem às empresas do setor elétrico. Em suma, o governo encontra-se diante do seguinte problema: há um descompasso atual entre a oferta e a demanda de energia elétrica e, ao mesmo tempo, há uma escassez de recursos financeiros para investimentos em energia.
Do período de 1979 a 1995, em nível nacional, a participação da oferta interna de energia não renovável passou de 46% para 39,8%, correspondendo a um maior consumo de energia renovável (60,2% em 1995). Neste período, a oferta relativa de energia elétrica (25,1% para 37,9%) cresceu proporcionalmente à queda da lenha (22,3% para. 10,5%). Assim, o RECITEC, Recife, 2 (1): 48-57, 1998 53 crescimento registrado de 54% para 60,2%, foi função do crescimento relativo da cana-de-açúcar (5,9% para 10,4%), energia de impacto ambiental positivo. Para os não renováveis, houve aumento do consumo de gás natural (0,7% para 2,4%) e do carvão (3,9% para 5,4%), enquanto que para o petróleo houve queda proporcional ao da lenha (tabela 1, em anexo).
Quanto ao consumo de energia no Estado de São Paulo (tabela 2, em anexo), durante o período 1981/94, verifica-se uma redução significativa no consumo de petróleo (63,7% para 56,2%), enquanto ocorre um aumento ainda maior no consumo de energia gerada a partir da cana-de-açúcar açúcar (17,5% para 26,2%). Pode-se observar, comparando as tabelas 1 e 2, que nesta unidade da federação, a participação da cana-de-açúcar é realmente expressiva.
4. Conclusão
Com a tendência de aumento dos preços internacionais do petróleo, em função dos sucessivos conflitos nas áreas de maior produção, a escassez de recursos públicos para investimento em hidrelétricas e baixo potencial do gás natural, uma alternativa viável, poderá ser a co-geração de energia elétrica pelas indústrias sucroalcooleiras, colocando-se em evidência a importância da biomassa. Além do potencial energético, contam a favor da biomassa energética, questões ambientais, manutenção de empregos e projeção de vida limitada para o petróleo, estimada em 30 a 50 anos.
No entanto, seria recomendável que o governo obtenha garantias concretas quanto ao fornecimento de energia elétrica pelas usinas, durante o ano inteiro, independentemente das oscilações no preço internacional do açúcar e do preço interno do álcool carburante. Ou seja, as usinas pressionam, mais uma vez, para obtenção de novos financiamentos subsidiados para instalação das novas tecnologias para a co-geração e, para conseguir aumentos no preço do KWh pago pelo governo, mas, até agora, ainda não ofereceram uma contrapartida adequada para justificar uma mudança na matriz energética, seja nacional ou paulista.
5. Bibliografia
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6. Anexos
