Alternativas no Tratamento de Caldo

Nas discussões com clientes que estão planejando a implantação de novas unidades industriais para a produção de etanol, têm surgido algumas alternativas que merecem ser consideradas e discutidas. Nosso objetivo hoje é mencionar duas delas e discutir os prós e os contras de cada uma. Vamos discutir plantas para a produção exclusiva de etanol e de energia, sem produção de açúcar em princípio.

Uma primeira alternativa que surge: vamos produzir um pouco de xarope para atender a fermentação durante as interrupções da moagem?

Na época do Pró-Álcool, as plantas chave na mão que Dedini e Zanini ofereciam tinham uma evaporação em miniatura, de três efeitos, para garantir a produção de um pouco de xarope. Era uma providência que fazia muito sentido naquela época, quando a confiabilidade era pequena tanto na garantia de suprimento de cana durante 24 h quanto na garantia da disponibilidade mecânica dos equipamentos. A evaporação em miniatura garantia um pequeno estoque de xarope para permitir que a fermentação operasse de forma contínua quando houvesse falta de cana ou problemas com os equipamentos de preparo e de extração.

A maioria das plantas mais modernas e de maior capacidade que foram implantadas recentemente não contempla esta possibilidade. Existe frequentemente um tanque de caldo decantado de maior capacidade para garantir um mínimo estoque de ART para paradas pequenas, mas hoje em dia confia-se muito mais em um suprimento estável de cana e em uma alta disponibilidade mecânica dos equipamentos.

Porém, estão entrando em cena fatores novos que podem alterar este quadro: palha e turbo geradores de condensação. Palha significa combustível adicional, e turbo geradores de condensação são equipamentos que podem operar 365 dias por ano.

Numa safra típica temos cerca de 5.000 h calendário e cerca de 4.300 h efetivas. Podemos, portanto, pensar em operar com xarope como fonte de ART durante cerca de 700 h. É razoável supor que a fermentação, o tratamento de levedura e a destilação possam operar sem interrupções, desde que haja uma manutenção preventiva eficaz.

Naturalmente não vamos providenciar um estoque de xarope para 700 h de operação. O estoque mínimo deve levar em conta o tempo máximo que se espera que a planta esteja parada por falta de cana em períodos de chuva. Normalmente seria de três dias, ou seja, de 72 h. Se operamos a planta nestas condições, digamos, com 50% da capacidade nominal, temos que pensar em 36 h de estoque de xarope.

Para determinar a capacidade extra de processamento de cana e a capacidade da evaporação, visando estocar xarope, é preciso estimar qual seria o período de dias entre duas grandes paradas por chuva. Se tivermos uma sobre capacidade de moagem de 5%, poderemos produzir 36 h de estoque de xarope em 30 dias (36/24×0,05). Se a sobre capacidade for de 10%, serão 15 dias. A escolha desta capacidade extra e o volume de xarope armazenado deverão definir o balanço de massa e de energia da planta e a capacidade dos equipamentos respectivos.

A produção de xarope poderá ser interessante também no caso de se buscar vinho com teor alcoólico mais alto, com 12% ou mais em volume, permitindo a operação ininterrupta da fermentação. Naturalmente, caso a planta esteja planejada para iniciar a produção de açúcar em uma segunda fase, vale a pena adiar a instalação da evaporação e dimensionar a mesma em função da produção prevista de açúcar. Neste caso, temos que estocar mel final, equivalente em ART, às 36 h de xarope.

Uma segunda alternativa: usando difusor, por que não eliminar a clarificação do caldo e a filtração do lodo?

O caldo misto proveniente de difusor apresenta muito menos impurezas em suspensão. Temos notado que o volume de lodo produzido no clarificador de caldo com difusor fica na faixa de 25% a 35% do volume de lodo produzido com moenda. E sabemos que existe pelo menos uma planta que já opera no Brasil há algum tempo nestas condições.

Particularmente consideramos a clarificação do caldo indispensável para o sistema de fermentação praticado no Brasil, com teor alcoólico elevado no vinho e com recuperação de levedura. Teor alcoólico elevado exige evaporação de caldo. Caldo não clarificado sem dúvida vai criar problemas adicionais de limpeza nos evaporadores. Recuperação de levedura exige operação eficiente na estação de centrífugas. Da mesma maneira, caldo não clarificado vai ocasionar entupimentos, limpezas mais freqüentes e bicos desgastados, com perda de levedura.

A fermentação deve operar sempre com matéria prima da melhor qualidade. A clarificação nos parece indispensável, bem como uma boa remoção do bagacilho fino. A melhor opção tem sido equipamentos do tipo turbo filtro, e como segunda opção as peneiras rotativas com projeto e construção adequados. Peneiras estáticas estão sendo praticamente abandonadas, pelas dificuldades de limpeza, de manutenção e pela sua performance inferior.

Se mantivermos o clarificador, é preciso definir o destino do lodo. Na África do Sul é prática comum retornar o lodo para o leito de difusor, com a justificativa de se economizar nos investimentos em equipamentos de filtração e nos custos de manutenção correspondentes.

Esta é uma prática que vale a pena discutir para as condições específicas do Brasil. Da mesma maneira que notamos uma redução sensível do volume de lodo proveniente de caldo de difusor, notamos também um aumento significativo do volume de lodo produzido na estação de tratamento de água de lavador de gases (ETALG) das caldeiras. O que é perfeitamente lógico. As impurezas que chegam com a cana têm que sair do processo de alguma maneira. Se enviarmos o lodo do clarificador de caldo para o leito de cana do difusor, as impurezas ali retidas que não forem queimadas na caldeira vão ser retidas no lavador de gases. E o lodo produzido no clarificador da ETALG terá também que passar também por um filtro rotativo ou por um filtro prensa.

As questões importantes são duas. Vale a pena fazer passar mais impurezas pelas caldeiras? Vale a pena fazer voltar para o difusor uma parcela de açúcar que poderia ser enviada logo para a fermentação, simplesmente após passar por um filtro prensa, que normalmente produz caldo filtrado com excelente nível de turbidez?

Nossa recomendação tem sido agrupar em uma mesma estrutura o(s) filtro(s) prensa para o lodo do clarificador de caldo e o(s) filtro(s) prensa para o lodo do clarificador da ETALG, procurando enviar os resíduos sólidos para uma mesma moega, para se ter um carregamento único para os caminhões. O peso da torta da prensa de caldo é determinado por meio de uma balança de fluxo no transportador de correia correspondente.

O arranjo físico ideal é aquele no qual o lodo do caldo percorre tubulações com mínimo comprimento, para evitar contaminações e degradação de açúcar. Já para o lodo da ETALG, percorrer caminhos maiores não traz maiores inconvenientes.

Partindo-se do pressuposto de que as impurezas têm que passar por algum sistema de filtração, se os equipamentos forem corretamente dimensionados, não haverá investimento adicional na filtração do lodo proveniente do caldo.

Por outro lado, adotando-se filtros prensa, o uso de bagacilho fino para a filtração do lodo de caldo é muito reduzido e muitas vezes dispensável. Desta maneira, o bagacilho fino correspondente pode ser enviado para as caldeiras, sendo uma fonte adicional de combustível.

Resumo da ópera: produção de xarope com turbo gerador de condensação e palha pode ser uma boa alternativa, mas operar difusor sem decantador e sem filtro prensa pode trazer mais desvantagens do que vantagens, principalmente quando aumentar a parcela de cana verde, cada vez com mais impurezas.