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Processo de produção de açúcar e etanol.
Tipologia: Teses (TCC)
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Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, como parte dos requisitos para obtenção do título de mestre em Hidráulica e Saneamento.
ORIENTADOR: Prof. Dr. Luiz Antonio Daniel
São Carlos 2002
i
Ao meu esposo José Carlos e minha filha Sofia
iii
LISTA DE FIGURAS........................................................................................... ix
LISTA DE TABELAS.......................................................................................... x
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS........................................................... xii
RESUMO.............................................................................................................. xiv
ABSTRACT.......................................................................................................... xv
3.3 ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS............................................... 9
3.4 COBRANÇA PELO USO DA ÁGUA........................................................... 12
3.5 REUSO, RECICLO E MINIMIZAÇÃO........................................................ 14
3.5.1 REUSO E RECICLO................................................................................... 14
3.5.2 MINIMIZAÇÃO.......................................................................................... 16
3.6 GESTÃO AMBIENTAL................................................................................ 17
iv
vi
vii
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Sistema de gerenciamento de águas em Maidstone, antes da implantação do projeto efluente zero......................................
Sistema de gerenciamento de águas em Maidstone, após a implantação do projeto efluente zero......................................
FIGURA 03^ Torre de resfriamento atmosférica, alimentada por nebulização (circulação natural).............................................
Torre de resfriamento atmosférica, alimentada por nebulização, (circulação com enchimento).............................^51 FIGURA 05 Torre de tiragem mecânica, com tiragem forçada.................. 52 FIGURA 06 Torre de refrigeração de tiragem mecânica induzida, em contracorrente.........................................................................
Torre de refrigeração de tiragem mecânica induzida, em fluxo cruzado..........................................................................
Fluxograma da área de recebimento e processamento de matéria-prima (cana-de-açúcar)..............................................
FIGURA 09 Fluxograma da área de produção de açúcar – parte 01........... 81 FIGURA 10 Fluxograma da área de produção de açúcar – parte 02........... 82 FIGURA 11 Fluxograma da área de produção de açúcar – parte 03........... 83 FIGURA 12 Fluxograma da área de produção de álcool – parte 01........... 84 FIGURA 13 Fluxograma da área de produção de álcool – parte 02........... 85 FIGURA 14 Fluxograma da área de utilidades........................................... 86 FIGURA 15 Torre de refrigeração de fluxo cruzado, de entrada dupla...... 111
x
TABELA 01 Usos da água no setor sucroalcooleiro.................................... 02 TABELA 02 Produção média de efluentes e utilização de água bruta na indústria Maidstone................................................................
TABELA 03 Padrões requeridos por diferentes países para efluentes lançados em corpos de água públicos.....................................
TABELA 04 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e temperatura dos efluentes líquidos de indústrias, conforme estudo realizado pela COPERSUCAR em 1985................................
TABELA 05 Composição da vinhaça – principal efluente líquido da produção de álcool..................................................................
TABELA 06 Captação de água e forma de determinação da vazão............ 60 TABELA 07 Principais requisitos de qualidade para o açúcar produzido na Unidade Industrial, para mercado interno..........................
TABELA 08 Especificações para produção de álcool................................. 88 TABELA 09 Especificações para a produção de levedura seca................... 89 TABELA 10 Pontos de captação de água da unidade industrial sucroalcooleira em estudo.......................................................^90 TABELA 11 Caracterização físico-química das águas utilizadas na indústria, água superficial captada, água dos circuitos fechados, efluentes gerados e água do corpo receptor após todos os lançamentos da industria..........................................
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AAR – Atividade ambientalmente relevante ANA – Agência Nacional de Águas ARPCC – Análise de riscos e pontos críticos de controle BPF – Boas práticas de fabricação CBH-PCJ – Comitê das Bacias Hidrográficas dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí CEEIJAPI – Comitê Executivo de Estudos Integrados das Bacias dos Rios Jaguari e Piracicaba CEF01 – Circuito fechado 01 CEF 02 – Circuito fechado 02 CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente COPERSUCAR – Cooperativa dos produtores de açúcar e álcool do estado de São Paulo CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz DAEE – Departamento de águas e energia elétrica DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio DPA – Departamento de Proteção Ambiental DQO – Demanda Química de Oxigênio E.T.A. – Estação de Tratamento de Água E.U.A. – Estados Unidos da América ISO – International Standards Organization LPCTS - Laboratório de Pagamento de Cana por Teor de Sacarose N - Nitrogênio
xiii
O.D. – Oxigênio dissolvido
ONGs – Organizações não governamentais
PPR – Plano de participação em resultados
SFT – Sólidos Fixos Totais
SGA – Sistema de Gestão Ambiental
SIGRH – Sistema Integrado de Gerenciamento dos Recursos Hídricos
SMA – SP – Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo
SMA-SP – Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo
SS – Sólidos Suspensos
Ssed – Sólidos Sedimentáveis
SSF – Sólidos Suspensos Fixos
SST – Sólidos Suspensos Totais
SSV – Sólidos Suspensos Voláteis
ST – Sólidos totais
STF – Sólidos Totais Fixos
STV – Sólidos Totais Voláteis
Temp. - Temperatura
USEPA – United States Environmental Protection Agency
xv
Kesserlingh, S.M. “Minimization and reuse of water in Sugar and Ethanol industries: a case study”. São Carlos, 2002, 125 p. Dissertation (M.Sc.) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
It is a fact that the Sugar and Ethanol industry in Brazil has a high level of water consumption and consequent production of effluents, with a negative impact to the environment. Also, the environmental legislation indicates a continuous raise in the charge for the usage of water from natural sources. As a consequence of the present situation, this work brings up several alternatives for the minimization and reuse of water at Sugar and Ethanol industries, aiming the reduction of pollutants at their source and the minimization of water uptake from the available supplies, by reusing the effluents inside the production process itself. It is also presented the results from a case study carried out in an industry where the production process was analyzed in the point-of-view of water usage and effluent generation. Alternatives for water uptake and effluent generation minimization are therefore proposed.
Key-words: Sugar and Ethanol industry; minimization and reuse of water, liquid effluents, zero effluent.
1
Segundo HSIEH (1995), a água contida na cana-de-açúcar é mais que suficiente para o processamento industrial da mesma, sendo que por reciclagem e reuso, o consumo de água externa pode ser minimizado.
LIMA et al (2001) informam que uma tonelada de cana-de-açúcar moída produz em média 850 litros de caldo, do qual entre 78-86% é água, de 10 à 20% é sacarose, de 0,1 à 2% é açúcares redutores, 0,3 à 0,5 % é cinzas e entre 0,5 e 1,0% são compostos nitrogenados.
SAPKAL et al (2001) relata que para a produção de açúcar a água é utilizada para resfriamento de equipamentos, limpezas diárias e mensais, uso doméstico e reposição para o processo. A quantidade de água captada e efluentes gerados, segundo SAPKAL et al (2001), podem ser consideravelmente reduzidos se águas de resfriamento de equipamentos forem recirculadas, água proveniente de vapor condensado for reutilizada e se boas práticas de fabricação foram adotadas no gerenciamento da indústria.
Segundo a COOPERATIVA DOS PRODUTORES DE AÇÚCAR E ÁLCOOL DO ESTADO DE SÃO PAULO - COPERSUCAR (SEMINÁRIO INDUSTRIAL, 1.996), o setor sucroalcooleiro é responsável pela captação de aproximadamente 13 % do total de água superficial captada no Estado de São Paulo.
De acordo com a COPERSUCAR (1996), o setor sucroalcooleiro representa 42% da demanda de água superficial para utilização industrial no Estado de São Paulo, apesar de representarem somente 4% das indústrias.
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4
Realizar um estudo de caso em uma indústria sucroalcooleira, caracterizando o processo industrial, de forma a possibilitar o estudo de alternativas para redução do consumo de água superficial e a geração de efluentes, minimizando ou eliminando impactos ambientais.
