O Brasil tem a cultura de cana-de-açúcar como principal fonte de biomassa para a produção de energia. Além do açúcar e do etanol, a cana possibilita a cogeração de energia elétrica através da queima do bagaço e, mais recentemente, da palha nas caldeiras.
A cana-de-açúcar produz em torno de 140 kg (base seca) de palha por tonelada de colmo. A região Centro-sul produziu 571 milhões de toneladas de cana-de-açúcar na safra 2014/2015, com 93,6% de colheita mecanizada, segundo dados da Unica. Isso corresponde a uma produção 80 milhões de toneladas de palha (base seca).
Parte da palha pode permanecer no campo, servindo de cobertura do solo que reduz sua erosão, conservando umidade e estrutura. Contudo, o acúmulo de palha no solo pode dificultar a brotação da soqueira, favorecer a proliferação de pragas e o risco de incêndio.
A outra parte da palha pode ser recolhida e utilizada na indústria para geração de eletricidade ou produção de etanol de 2ª geração, possibilitando o aumento de receita. Os principais sistemas de recolhimento de palha de cana-de-açúcar utilizados são o enfardamento e a colheita integral.
O enfardamento possibilita o recolhimento da palha com menor umidade e de forma adensada, o que facilita o transporte e o armazenamento. Entretanto, o tráfego de máquinas no campo aumenta, em função das operações de enleiramento, enfardamento e carregamento, elevando a compactação do solo e o risco de pisoteio das soqueiras, comprometendo a produtividade das safras seguintes.
Na colheita integral, a redução da velocidade dos ventiladores que possibilitam o recolhimento de quantidades variadas de palha diminui a perda de colmos e envolve um número menor de máquinas na operação. Entretanto, a redução da densidade de carga com a colheita integral é bastante criticada, pois aumenta os custos no transporte da cana.
A "Lei da Balança" - Resolução Nº 211, do Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) - limita o peso bruto total combinado (PBTC) a 74 toneladas. Com este limite, a redução de densidade de carga com a colheita integral passa a ser uma alternativa para o transporte, sem alterar as composições atualmente utilizadas.
Simulação computacional: avaliação do custo do recolhimento da palha
Cada sistema de recolhimento apresenta vantagens e desvantagens a serem consideradas de acordo com as condições específicas. A Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC), uma ferramenta de simulação desenvolvida pelo CTBE/CNPEM[1], avaliou o custo do recolhimento da palha para os dois sistemas de recolhimento (fardos e colheita integral).
Foram avaliadas três quantidades diferentes de recolhimento, aproximadamente 30%, 50% e 70% da palha disponível[2], totalizando seis cenários com recolhimento de palha, além de um cenário base (sem recolhimento). Os cálculos consideraram um raio médio de 35 km, produtividade média de 80 TC/ha e 140 kg palha (base seca) por tonelada de colmo.
Para determinar o custo da palha, nos cenários com fardos se considerou a diferença de custo entre o cenário Base (sem recolhimento) e os cenários com recolhimento. Para os cenários de recolhimento com colheita integral, a diferença de custo entre o cenário Base e os cenários com recolhimento foi dividida proporcionalmente às massas de palha (base úmida) e de colmo recolhidos a mais, em função da menor perda na colheita com a diminuição da velocidade do extrator da colhedora.
O sistema com fardos tem custo elevado para pequenas quantidades de palha recolhida em função da menor eficiência operacional das máquinas necessárias neste sistema. Na medida em que se aumenta a quantidade recolhida, o enfardamento apresenta redução no custo por tonelada de palha recolhida. O recolhimento da palha através da colheita integral tem custos menores. Mesmo para maiores quantidades de recolhimentos o custo não sofre alterações significativas, pois a perda de densidade de carga é compensada pelo melhor aproveitamento dos colmos, com a redução de perdas na colheita. Cabe lembrar que os colmos ainda representam o maior potencial de receita da usina.
A quantidade de palha recolhida e a distância de transporte são os parâmetros que mais influenciam os custos de recolhimento, respectivamente, para fardos e colheita integral (Figura 3). Para pequenas frações de recolhimento, a colheita integral apresenta custos menores, mesmo para longas distâncias de transporte (Figura 3a). O fardo passa a ter custos mais atrativos com maiores distâncias e taxas mais elevadas de recolhimento.
A colheita integral apresenta, na maioria dos casos, menores custos de recolhimento. Contudo, verifica-se que boa parte do setor utiliza o enfardamento.
A opção pelos fardos pode ser explicada, principalmente, pelos seguintes aspectos:
- Alto investimento necessário para a implantação da estação de limpeza a seco e a baixa eficiência de separação da palha quando se usa a colheita integral;
- Inexistência de um sistema de pagamento para a cana e palha com colheita integral, quando o sistema não é verticalizado, ou seja, quando a palha é recolhida por produtores independentes;
- Falta de dados consolidados relacionados à perda de produtividade em função do pisoteamento da soqueira e compactação do solo com o enfardamento;
- Ausência de uma avaliação que compare o aumento dos custos de transporte (em função da perda de densidade de carga) com os ganhos obtidos devido à redução de perda de colmos na colheita integral.
Os impactos da palha na usina, desde a recepção até os rendimentos industriais, variam de acordo com o sistema de recolhimento, a quantidade, a qualidade (umidade e impurezas minerais) do material. Desta forma, a comparação entre os sistemas de recolhimento e a avaliação de viabilidade econômica do uso da palha na indústria devem considerar a fase agrícola e a fase industrial integradas.
No Projeto SUCRE os dados necessários para uma avaliação em condições reais serão levantados, a partir de testes de campo, nas usinas parceiras do projeto: Usina Alta Mogiana, Usina da Pedra, Usina Quatá e em uma usina da Raízen a ser definida.
O Brasil tem a cultura de cana-de-açúcar como principal fonte de biomassa para a produção de energia. Além do açúcar e do etanol, a cana possibilita a cogeração de energia elétrica através da queima do bagaço e, mais recentemente, da palha nas caldeiras.
A cana-de-açúcar produz em torno de 140 kg (base seca) de palha por tonelada de colmo. A região Centro-sul produziu 571 milhões de toneladas de cana-de-açúcar na safra 2014/2015, com 93,6% de colheita mecanizada, segundo dados da Unica. Isso corresponde a uma produção 80 milhões de toneladas de palha (base seca).
Parte da palha pode permanecer no campo, servindo de cobertura do solo que reduz sua erosão, conservando umidade e estrutura. Contudo, o acúmulo de palha no solo pode dificultar a brotação da soqueira, favorecer a proliferação de pragas e o risco de incêndio.
A outra parte da palha pode ser recolhida e utilizada na indústria para geração de eletricidade ou produção de etanol de 2ª geração, possibilitando o aumento de receita. Os principais sistemas de recolhimento de palha de cana-de-açúcar utilizados são o enfardamento e a colheita integral.
O enfardamento possibilita o recolhimento da palha com menor umidade e de forma adensada, o que facilita o transporte e o armazenamento. Entretanto, o tráfego de máquinas no campo aumenta, em função das operações de enleiramento, enfardamento e carregamento, elevando a compactação do solo e o risco de pisoteio das soqueiras, comprometendo a produtividade das safras seguintes.
Na colheita integral, a redução da velocidade dos ventiladores que possibilitam o recolhimento de quantidades variadas de palha diminui a perda de colmos e envolve um número menor de máquinas na operação. Entretanto, a redução da densidade de carga com a colheita integral é bastante criticada, pois aumenta os custos no transporte da cana.
A "Lei da Balança" - Resolução Nº 211, do Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) - limita o peso bruto total combinado (PBTC) a 74 toneladas. Com este limite, a redução de densidade de carga com a colheita integral passa a ser uma alternativa para o transporte, sem alterar as composições atualmente utilizadas.
Simulação computacional: avaliação do custo do recolhimento da palha
Cada sistema de recolhimento apresenta vantagens e desvantagens a serem consideradas de acordo com as condições específicas. A Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC), uma ferramenta de simulação desenvolvida pelo CTBE/CNPEM[1], avaliou o custo do recolhimento da palha para os dois sistemas de recolhimento (fardos e colheita integral).
Foram avaliadas três quantidades diferentes de recolhimento, aproximadamente 30%, 50% e 70% da palha disponível[2], totalizando seis cenários com recolhimento de palha, além de um cenário base (sem recolhimento). Os cálculos consideraram um raio médio de 35 km, produtividade média de 80 TC/ha e 140 kg palha (base seca) por tonelada de colmo.
Para determinar o custo da palha, nos cenários com fardos se considerou a diferença de custo entre o cenário Base (sem recolhimento) e os cenários com recolhimento. Para os cenários de recolhimento com colheita integral, a diferença de custo entre o cenário Base e os cenários com recolhimento foi dividida proporcionalmente às massas de palha (base úmida) e de colmo recolhidos a mais, em função da menor perda na colheita com a diminuição da velocidade do extrator da colhedora.
O sistema com fardos tem custo elevado para pequenas quantidades de palha recolhida em função da menor eficiência operacional das máquinas necessárias neste sistema. Na medida em que se aumenta a quantidade recolhida, o enfardamento apresenta redução no custo por tonelada de palha recolhida. O recolhimento da palha através da colheita integral tem custos menores. Mesmo para maiores quantidades de recolhimentos o custo não sofre alterações significativas, pois a perda de densidade de carga é compensada pelo melhor aproveitamento dos colmos, com a redução de perdas na colheita. Cabe lembrar que os colmos ainda representam o maior potencial de receita da usina.
A quantidade de palha recolhida e a distância de transporte são os parâmetros que mais influenciam os custos de recolhimento, respectivamente, para fardos e colheita integral (Figura 3). Para pequenas frações de recolhimento, a colheita integral apresenta custos menores, mesmo para longas distâncias de transporte (Figura 3a). O fardo passa a ter custos mais atrativos com maiores distâncias e taxas mais elevadas de recolhimento.
A colheita integral apresenta, na maioria dos casos, menores custos de recolhimento. Contudo, verifica-se que boa parte do setor utiliza o enfardamento.
A opção pelos fardos pode ser explicada, principalmente, pelos seguintes aspectos:
- Alto investimento necessário para a implantação da estação de limpeza a seco e a baixa eficiência de separação da palha quando se usa a colheita integral;
- Inexistência de um sistema de pagamento para a cana e palha com colheita integral, quando o sistema não é verticalizado, ou seja, quando a palha é recolhida por produtores independentes;
- Falta de dados consolidados relacionados à perda de produtividade em função do pisoteamento da soqueira e compactação do solo com o enfardamento;
- Ausência de uma avaliação que compare o aumento dos custos de transporte (em função da perda de densidade de carga) com os ganhos obtidos devido à redução de perda de colmos na colheita integral.
Os impactos da palha na usina, desde a recepção até os rendimentos industriais, variam de acordo com o sistema de recolhimento, a quantidade, a qualidade (umidade e impurezas minerais) do material. Desta forma, a comparação entre os sistemas de recolhimento e a avaliação de viabilidade econômica do uso da palha na indústria devem considerar a fase agrícola e a fase industrial integradas.
No Projeto SUCRE os dados necessários para uma avaliação em condições reais serão levantados, a partir de testes de campo, nas usinas parceiras do projeto: Usina Alta Mogiana, Usina da Pedra, Usina Quatá e em uma usina da Raízen a ser definida.
