Usina Flex com alto rendimento

Experiência e tecnologia diferenciada,

usada nos EUA, permite produção de etanol a partir de milho e sorgo com maior eficiência em usinas de cana já existentes

* John Kwik

* Mariana Freitas

O aumento do consumo de etanol e as boas perspectivas dos preços para o combustível nos próximos anos, assim como a busca pelo aumento da utilização do parque industrial durante todos os dias do ano, tem levado algumas unidades sucroalcooleiras a flexibilizarem a sua indústria em busca da utilização de outras matérias-primas para produção de etanol durante a entressafra da cana. Tonar uma usina processadora de cana capaz de produzir etanol o ano todo é possível através das chamadas usinas flex, unidades adaptadas com tecnologias que permitem a moagem de milho e sorgo nas épocas em que não há cana.

O país dispõe de uma grande produção de milho e, diante deste mercado de oportunidades, a tendência é que a modalidade flex cresça, o que faz com que as tecnologias embarcadas precisem ser mais eficientes, garantindo maior rendimento em litros por tonelada e retorno financeiro.

Assim como o Brasil é líder mundial na produção de tecnologias e eficiência em moagem de cana, os Estados Unidos seguem como líder em tecnologias e processamento de milho e contam com mais de 200 usinas de milho/sorgo produzindo etanol. Quando comparamos as duas indústrias, certamente encontraremos similaridades. Ambas, de milho e cana, têm vivenciado, durante os últimos 30 anos, avanços tecnológicos consideráveis em rendimentos e melhoria no controle de custos.

EFICIÊNCIA EM ETANOL DE MILHO

Nos últimos 30 anos, a produção de milho nos EUA passaram por uma enorme evolução em termos de rendimento e eficiência. Hoje, com o uso de tecnologias como WFSTM(Wet Fractionation System)*, ou seja, sistema de fracionamento úmido de milho, as unidades norte-americanas conseguem produzir 23% a mais de etanol por t de milho com resultados de subprodutos ainda melhores (Tabela 1).

Além de aumentar a capacidade de fermentação para utilização total da destilação, o sistema remove a fibra do milho, permitindo com que se recupere o óleo de milho de alto valor antes do processo de fermentação, e proteína de alto valor, após a fermentação. Com o uso de tecnologias como esta, usinas norte-americanas conseguem obter até 460 l de etanol por t de milho.

Em uma usina de produção de etanol de milho o processo é pouco diferente de uma unidade sucroalcooleira. Assim como no caso da cana, a usina recebe o milho ou sorgo e faz a sua moagem. O produto obtido da moagem é uma farinha que vai para cozimento junto à adição de enzimas que facilitam a produção de açúcares fermentáveis. Após a fermentação, o etanol é destilado e se separa dos outros subprodutos.

Tanto o milho quanto no sorgo são compostos por 70% de amido, que pode ser convertido em açúcares fermentáveis para a produção de etanol. Os outros 30% da sua composição são utilizados para a produção de óleo de milho e DDG (fibra e proteína), vendido para produção de alimentação animal. A receita oriunda desses subprodutos do milho e sorgo pode variar de unidade para unidade, mas podem representar 50% do custo total do milho. No exemplo da Tabela 2, observa-se ainda que o custo de produção de 1 m3 de etanol hidratado a partir do milho chega a R$ 532.

Vale destacar que, além do custo de produção e da receita gerada com os subprodutos, o uso do milho ainda pode trazer outro benefício, a produção de CO2, recuperada durante o processo e que pode ser vendida para indústria de bebidas, por exemplo.

Diante disso, analisamos que a utilização do milho e sorgo, ou seja, fazer uma produção flex, faz todo o sentido para o mercado brasileiro porque:

– O custo de flexibilização é baixo devido ao aproveitamento dos equipamentos existentes: as usinas de cana já possuem caldeiras, tanques de fermentação, colunas de destilação, armazenagem de etanol, load out e infraestrutura de apoio que podem também ser utilizados para a produção de etanol a base de milho ou sorgo. O maior investimento para adaptar a moagem de milho é a separação da fibra, que com o uso da tecnologia de fracionamento úmido (WFSTM) é feita antes dos tanques de fermentação. Isso significa que pouco ou quase nenhum retrabalho é feito nos tanques de fermentação ou colunas de destilação existentes para acomodar milho em uma usina de cana;

– Não existe necessidade de mais mão de obra: os funcionários que operam a indústria de cana poderão atender a demanda. As novas áreas para moagem de milho (recepção, moagem, liquefação e separação da fibra) exigem apenas três pessoas por turno para operação, portanto o investimento em mão de obra é mínimo;

– A fonte de energia necessária para a seu funcionamento é o vapor proveniente do bagaço. Como as plantas de milho e sorgo nos EUA não dispõe de bagaço para geração de energia, eles precisam comprar combustíveis fósseis a um custo considerável. Isto fez com que buscassem grandes avanços na questão do consumo de vapor em suas unidades. Muito desse ganho veio com o alto grau de concentração de etanol na fermentação que foi elevado para 18% GL. Isso significa que uma usina de cana dispõe de bagaço suficiente para a produção de vapor necessária para produzir etanol de milho/sorgo na entressafra. Existem diversos métodos que podem ser utilizados para solucionar o problema do bagaço úmido durante a entressafra através das unidades flex;

– Não há produção de resíduos tóxicos. Uma planta típica de milho/sorgo por via seca não produz resíduos como a vinhaça. Isso, inclusive, deve ser avaliado ao escolher a tecnologia;

– Propicia maior oferta de etanol durante a entressafra e possibilita rentabilidade com a venda dos subprodutos do milho e sorgo.

USINAS QUE DEVEM CONSIDERAR ESSE INVESTIMENTO

Como o Brasil é um dos líderes mundiais na exportação de milho, existe excedente do grão no País. E as usinas de cana que estão localizadas próximas a unidades produtoras de milho e gado que estão longe dos portos, como é o caso de produtores de MS, MT e GO, terão vantagens maiores e por isso devem considerar a opção de usinas flex.

Independentemente de ter fazer ou não cogeração ou produzir açúcar ou não, qualquer uma delas pode adaptar de forma econômica uma unidade para produzir etanol a partir do milho/sorgo. E usinas com condições limitadas de se conectar a rede elétrica podem encontrar uma ótima alternativa para ganhar valor com essa tecnologia através dos subprodutos.

As primeiras plantas em funcionamento na América do Sul tendem a se concentrar apenas em operações durante a entressafra. Mas existe a possibilidade de processar milho não só na entressafra como também durante os dias chuvosos e dias em que o teor de ATR (Açúcares Totais Recuperáveis) da cana-de-açúcar está abaixo do ideal.

Duas pequenas mudanças na planta fazem com que a separação da fibra do milho fique semelhante à cana, o que permite com que as usinas façam um mix de cana e milho nos tanques de fermentação ou colunas de destilação, possibilitando que a usina produza durante os dias chuvosos e de baixo teor açúcar, o que hoje é uma dificuldade nas usinas a base de cana-de-açúcar.

As mais novas plantas de etanol nos EUA e nos Brasil não só vendem seus produtos como DDG, usados na nutrição animal, mas também separam a proteína do milho que pode ser vendido para a nutrição de aves, animais de estimação e peixes. Para este mercado, os resultados são ainda mais consideráveis, pois se gera uma receita ainda maior por tonelada do que se estivesse vendendo o DDG ou farelo de soja para nutrição de bovinos. Isso abre um novo cenário econômico para as indústrias flex.

Dependendo da região onde a usina está localizada, o payback de um projeto flex varia de 1,5 a 4 anos, o que torna o investimento em tecnologias para moagem de milho/sorgo uma opção para maior rentabilidade destas unidades durante a entressafra não só com o aumento e maior eficiência na produção do etanol, como também de seus subprodutos.

* John Kwik é presidente da Fluid-Quip Process Technologies

* Mariana Freitas é gestora comercial da Fluid-Quip Process Technologies no Brasil

*A WFS é produzida pela Fluid-Quip Process Technologies que, no Brasil, comercializa a tecnologia em parceria com a JW Equipamentos