UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
EDIVALDO CORRÊA DE OLIVEIRA
BALANÇO ENERGÉTICO NA PRODUÇÃO DE
ÁLCOOL DA CANA-DE-AÇÚCAR: COMPARATIVO
COM A PRODUÇÃO NORTE AMERICANA DE
ETANOL POR MEIO DA UTILIZAÇÃO DE MILHO.
DOURADOS, MS
2010
EDIVALDO CORRÊA DE OLIVEIRA
BALANÇO ENERGÉTICO NA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL DA CANA-DE-AÇÚCAR:
COMPARATIVO COM A PRODUÇÃO NORTE AMERICANA DE ETANOL POR
MEIO DA UTILIZAÇÃO DE MILHO.
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como requisito parcial
para a obtenção do grau de
Licenciado no Curso de Física com
Ênfase em Física Ambiental
oferecido na Universidade Estadual
de Mato Grosso do Sul, orientado
pelo Profº Me. Nilson Oliveira da
Silva.
DOURADOS, MS
2010
EDIVALDO CORRÊA DE OLIVEIRA
COMISSÃO JULGADORA
BALANÇO ENERGÉTICO NA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL DA CANA-DE-AÇÚCAR:
COMPARATIVO COM A PRODUÇÃO NORTE AMERICANA DE ETANOL POR
MEIO DA UTILIZAÇÃO DE MILHO.
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como requisito parcial
para a obtenção do grau de
Licenciado no Curso de Física com
Ênfase em Física Ambiental
oferecido na Universidade Estadual
de Mato Grosso do Sul, orientado
pelo Profº Me. Nilson Oliveira da
Silva.
___________________________
Prof. Me. Nilson Oliveira da Silva
___________________________
Prof. Adriano Manoel dos Santos
____________________________
Prof. Tellio Mitsudi Ohira
DOURADOS – MS, 22 de Novembro de 2010.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao principal responsável pela execução deste trabalho,
DEUS, pois sem ele eu não teria forças para realizar este. Agradeço também aos meus
pais, Valci e Evanir, pelo apoio oferecido desde o ingresso no curso, aos amigos e
familiares que tanto me apoiaram e me deram animo na longa caminhada até o término
do curso, evito citar nomes, pois TODOS com os quais convivi durante todos os anos
foram muito importantes para mim.
Faço aqui um agradecimento especial aos professores que tanto me apoiaram e
também fizeram de suas aulas um verdadeiro espetáculo de conhecimento. Ao
orientador, Professor Nilson, que acreditou no trabalho desenvolvido, e com muita
paciência conseguiu fazer com que o mesmo fosse concretizado.
Um agradecimento mais do que especial faço à minha esposa, Elizabete. Ela me
apoiou em todos os momentos mais difíceis durante praticamente todo o curso e por
isso digo que sem ela nada sou, mas com ela tudo posso. Te amo!!
"Conhecer não é demonstrar nem
explicar, é aceder à visão."
Antoine de Saint-Exupéry
RESUMO
O balanço energético é o parâmetro que possibilita a verificação da quantidade
de energia fóssil investida e a energia produzida através dos processos de produção do
etanol. Para a realização do cálculo do balanço energético é necessário levantar todos os
parâmetros envolvidos desde o cultivo até o processamento final do biocombustível.
Através deste cálculo, e dos levantamentos de produtividade da cana-de-açúcar e do
milho obtemos como resultado o balanço energético positivo para a cana e negativo
para o milho, sendo que a proporção do balanço de energia para a cana é de 8,3, ou seja,
para cada unidade de energia empregada na produção do etanol, mais de oito unidades
são produzidas. Já para o milho a relação ficou em média em 1,4. Isso demonstra que o
etanol produzido no Brasil é mais eficiente energicamente em comparação com o etanol
obtido através do milho, tendo como o principal produtor os Estados Unidos.
Palavras chaves: Balanço energético, cana-de-açúcar, milho, etanol.
ABSTRACT
The energy balance is the parameter that allows the verification of the amount of
fossil energy invested and the energy produced through processes of ethanol production.
To perform the calculation of the energy balance is necessary to raise all the parameters
involved from cultivation to final processing of the biofuel. Through this calculation,
and surveys of productivity cane sugar and corn as a result we get positive energy
balance for sugarcane and negative for maize, with the proportion of the energy balance
for sugarcane is 8.3, ie for every unit of energy used in ethanol production, more than
eight units are produced. As for corn ratio has averaged at 1.4. This demonstrates that
the ethanol produced in Brazil is more efficient energetically in comparison with
ethanol made from corn, and as the main producer of the United States.
Key words: energy balance, sugar cane, corn, ethanol.
LISTA DE FIGURAS
1 - Rotas tecnológicas para produção de etanol.........................................................
25
2 - Estrutura típica da cana-de-açúcar........................................................................
29
3 - Usinas de Açúcar e Álcool no Brasil....................................................................... 35
4 - Diagrama do fluxo de produção de açúcar e etanol de cana................................
5 - Estrutura típica do milho.....................................................................................
36
42
6 - Diagrama de fluxo do processo de moagem (via úmida e via seca,
respectivamente)...................................................................................................
45
LISTA DE GRÁFICOS
1 - Produtividade média do etanol por área para diferentes........................................
26
2 - Produção Mundial de Etanol em 2006...................................................................
27
3 - Principais países produtores de cana-de-açúcar em 2005.....................................
28
4 - Distribuição do cultivo da cana-de-açúcar (safra 2010/2011)................................
30
5 - Distribuição mundial da produção do milho (safra de 2006)..................................
43
6 - Emissão de GEE na produção e combustão de biocombustíveis (comparativo
com gasolina e diesel) (g CO2/MJ) .....................................................................
53
LISTA DE TABELAS
1 - Nível de utilização de fertilizantes na cana-de-açúcar: Austrália e Brasil,
kg/ha......................................................................................................................
20
2 - Quadro geral dos Biocombustíveis........................................................................
21
3 - Desempenho vegetal para os ciclos fotossintéticos................................................
25
4 - Comparativo de Área, Produtividade e Produção (Safra 2009/10 e 2010/11).......
31
5 - Principais parâmetros agrícolas da cana..............................................................
32
6 - Perspectivas da oferta de Etanol para 2017............................................................
33
7 - Variação dos produtos derivados do processamento cana (2008/2009).................
39
8 - Demanda de Energia no Processamento da cana...................................................
40
9 - Perdas ou rendimentos das usinas de cana...........................................................
41
10 - Demanda de fertilizantes e defensivos na produção do milho nos EUA ...............
44
11 - Rendimentos dos produtos obtidos por via úmida...............................................
45
12 - Dados das Usinas pós 2001..................................................................................
48
13 - Resumo do Balanço Energético da Usina.............................................................
49
14 - Balanço de energia na produção do etanol da cana (MJ/tc)....................................
50
15 - Emissão na produção de etanol da cana (kg CO2 eq/m3)....................................
50
16 - Emissões líquidas na produção e no uso do etanol da cana (kg CO2 eq/m3).........
51
17 - Balanço de energia e Emissões de GEE para o etanol do milho nos EUA.............
18 - Comparação entre a produção do etanol de milho e de cana...................................
19 - Balanço Energético médio total ..............................................................................
51
52
53
LISTA DE SIGLAS
BNDES: Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social.
EPE: Empresa de Pesquisa Energética.
BEN: Balanço Energético Nacional.
CONAB: Companhia Nacional de Abastecimento.
CGEE: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos.
MAPA: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.
N: Nitrogênio.
P2O5: Pentóxido do fósforo.
K2O: Óxido de potássio.
CO2: Dióxido de carbono.
GEE: Gases do Efeito Estufa.
tc: tonelada de cana.
DDGS: Distillers Dried Grains with Solubles.
W: Watt
J: Joule
°GL: graus Gay-Lussac.
C2H5OH: Etanol.
M: Mega.
k: quilo.
g: grama.
C3: Ciclo de Calvin
C4: Ciclo de Hatch-Slack
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO
13
2
BALANÇO ENERGÉGICO
15
2.1 – Definição ................................................................................................ 15
2.2 – O Balanço energético na Agricultura .................................................... 16
2.3 – Produção de biocombustíveis .............................................................. 20
3
PRODUÇÃO DE ETANOL
22
3.1 – Sistemas de Produção de Etanol através da cana-de-açúcar ..................27
3.2 – Sistemas de Produção de Etanol através do milho .................................41
4
BALANÇO ENERGÉTICO DA CANA VERSUS O MILHO
47
5
CONSIDERAÇÕES FINAIS
54
6
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
55