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REPORTAGEM

Efeito da concentração do peróxido de hidrogênio no pré-tratamento do bagaço de sorgo sacarino Emmanuel Dutra*; Pedro Alves; Alexandre Reis; Rômulo Menezes; Fernando Santos Universidade Estadual do Rio Grande do Sul – Centro de Estudos em Biorrefinaria *emadutra86@hotmail.com

A Dra. Suani Teixeira Coelho

Aldemir Batista - Editora Exceuni Ltda exceuni@uol.com.br | (41) 3657-2864

Luis Felipe de D.B. Colturato | Cláudio H. F. da Silva | Luiz C. de Souza | Luziene Dantas Macedo | Emmanuel Dutra | Pedro Alves; Alexandre Reis | Rômulo Menezes; Fernando Santos | Haroldo José Torres da Silva | André Felipe Danelon | Carlos Eduardo Osório Xavier2 | Alberto Pereira de Souza | Prof. Dr. Álvaro Nogueira de Souza

(42) 3086.8588

produção de etanol através do sorgo sa- tratamento anterior à hidrólise enzimática. O carino é alvo de vários estudos, pois esta uso do peróxido de hidrogênio alcalino descultura já se mostrou uma potencial fonte de ponta como uma alternativa viável de procesbiomassa com menor exigência de água. O sor- so com menor exigência de energia, pois seu go sacarino produz em média entre 3 a 7 t ha- alto poder oxidante permite seu uso em tem1 de grãos e entre 54 a 69 t ha-1 de colmos, de- peraturas amenas (25 °C) com períodos de pendendo das condições de cultivo. A utiliza- tempo reduzidos (1h). Neste contexto, o objeção do caldo extraído do colmo do sorgo sa- tivo do trabalho foi avaliar a etapa de pré-tracarino vem se mostrando uma fonte viável de tamento com peróxido de hidrogênio alcalietanol, porém a extração do caldo gera um no com diferentes concentrações e sua influsubproduto, o bagaço. A utilização do bagaço ência na hidrólise enzimática do bagaço do do sorgo sacarino para a produção de etanol sorgo sacarino para a produção de etanol ceé uma maneira de aumentar o aproveitamen- lulósico e determinar a melhor concentração a ser utilizada por aplicações que não se limito energético por unidade de área. O bagaço do sorgo sacarino é um material tem a escala laboratorial. lignocelulósico composto, principalmente, MATERIAIS E MÉTODOS por celulose, hemiceluloses e lignina. Para que os carboidratos presentes no bagaço do sorgo Caracterização do Bagaço de Sorgo Sacarino O bagaço de sorgo sacarino utilizado neste sejam convertidos em etanol celulósico, a biomassa precisa passar por um (1) pré-trata- experimento foi oriundo de experimento de mento, que visa alterar ou remover a lignina campo de avaliação de cultivares de sorgo sae as hemiceluloses, aumentancarino para produção de etaEssa matriz do a área superficial, e diminuir nol celulósico, cultivados na amorfa age como o grau de polimerização e criscidade de Itambé, Zona da uma barreira talinidade da celulose; (2) pelo Mata Norte de Pernambuco. O processo de hidrólise, para obbagaço foi gerado após a extranatural ao ataque tenção dos açúcares a partir da ção do caldo em sistema de de microrganismo celulose e hemiceluloses; e (3) moenda de um terno. Antes e/ou enzimas em seguida a conversão desses de iniciar a etapa de pré-tratornando esses açúcares em etanol via fermentamento, o bagaço de sorgo samateriais tação. Porém, a dificuldade de carino foi caracterizado, quanestruturalmente converter a biomassa lignocetificando a proporção de lignirígidos e pouco lulósica em biocombustível é na, celulose, hemiceluloses e atribuída à sua recalcitrância, cinzas na sua composição pelo reativos. pois são constituídas de fibras método de Van Soest. (1963). de celulose envolvidas em uma matriz amorfa de hemiceluloses e lignina. Essa matriz amorPré- Tratamento com H2O2 fa age como uma barreira natural ao ataque O pré-tratamento foi realizado com peróde microrganismo e/ou enzimas tornando es- xido de Hidrogênio conduzido em erlenmeyers ses materiais estruturalmente rígidos e pouco de 250 mL de volume total, onde foi adicionareativos. Portanto, é necessário que o bagaço do o bagaço de sorgo na razão de 4% de sólide sorgo sacarino passe por uma etapa de pré-


REPORTAGEM

4 dos totais com a solução de peróxido de hidrogênio. O ajuste do pH foi realizado com hidróxido de sódio até o valor de 11,5. Os erlenmeyers foram incubados em mesa agitadora orbital com agitação de 150 rpm a 25 °C por 1h. A fim de verificar a influência da concentração de H2O2 na etapa de pré-tratamento o bagaço de sorgo sacarino foi submetido a concentrações de H2O2 entre 2,5%, 3,75%, 5% e 7,5%. Os experiA reação de mentos foram conhidrólise duzidos em triplienzimática foi cata. Após o térmiconduzida com no da reação, as dose de 10 FPU/ duas frações oriundas do pré-tratag de biomassa mento foram sepadurante 48 horas radas em fração lísendo as quida e sólida. A amostras fração líquida foi coletadas em 0h, descartada e a só24h e 48h lida foi lavada várias vezes com o intuito de remover sólidos solúveis em água. Nesta etapa foi possível quantificar a perda de sólidos durante a etapa de pré-tratamento relacionando a massa inicial e a massa final de bagaço. Hidrólise Enzimática Em sequência ao pré-tratamento com o peróxido de hidrogênio, foi realizada a hidrólise enzimática utilizando um complexo enzimático com celulases Celluclast 1.5 L. A hidrólise foi realizada em meio constituído por uma solução tampão de citrato de sódio 0,05 M pH 4,8, sob agitação de 150 rpm, temperatura ambiente e 2% de sólidos totais. A reação de hidrólise enzimática foi conduzida com dose de 10 FPU/g de biomassa durante 48 horas sendo as amostras coletadas em 0h, 24h e 48h. Os experimentos foram produzidos em triplicata. A eficiência da hidrólise enzimática foi expressa de acordo com a Equação 1. EH (%) =

C1 X 100 M x W x 1,11

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Onde EH: eficiência de hidrólise enzimática; C1: concentração de glicose no hidrolisado; M: massa de bagaço seco; W: teor de celu-

lose no bagaço pré-tratado; e 1,11 fator de conversão de celulose em glicose. Amostras dos hidrolisados foram coletadas para a determinação da concentração de glicose utilizando o método da glicose liquiform. As amostras foram diluídas em uma proporção 1/10(v/v) e foi utilizado 1 mL do reagente glicose oxidase que catalisa a reação de oxidação da glicose. A leitura das amostras foi realizada em espectofotômetro no comprimento de onda de 505 nm. As concentrações de glicose foram obtidas após interpolação das leituras a 505 nm em curva de calibração previamente construida nas mesmas condições de reação das amostras. Resultados e discussão A composição química da biomassa de sorgo sacarino in natura e após a etapa de prétratamento estão ilustrados na Tabela 1. Tabela 1. Composição química do sorgo sacarino Biomassa

constituídas pela celulose e hemiceluloses. A diminuição mássica da lignina e das hemiceluloses provocou um aumento na concentração de celulose, o que será importante para a etapa posterior de hidrolise enzimática. Um importante fator a ser avaliado durante o pré-tratamento é a perda de massa. Foi observado o aumento da perda de massa com o aumento da concentração de H2O2 (Figura 1). Trata-se de um resultado esperado, pois como o peróxido de hidrogênio é um forte agente oxidante, o seu ataque à estrutura da biomassa lignocelulósica, principalmente a lignina e as microfibrilas constituídas pelas hemiceluloses, aumenta com a sua concentração, aumentando assim a quantidade de massa desagregada a estrutura, a qual é perdida durante a retirada da fase líquida. Os resultados obtidos nesta etapa indicam não haver diferenças no teor de celulose, hemiceluloses, lignina e na perda de massa para as concen-

Celulose (%)

Hemiceluloses (%)

LDA (%)

Cinzas (%)

Sorgo in natura

48,75 ± 0,48

34,69 ± 1,46

2,53 ± 0,3

3,5 ± 0,20

2,5 % H2O2

65,99 ± 3,43

25,02 ± 2,61

2,09 ± 0,2

2,70 ± 0,18

3,75 % H2O2

66,64 ± 2,99

24,87 ± 2,57

1,62 ± 0,15

2,73 ± 0,20

5 % H2O2

70,16 ±4,98

20,13 ± 3,15

1,29 ± 0,3

2,35 ± 0,23

7,5 % H2O2

70,91 ± 1,83

21,54 ± 1,25

1,13 ±0,14

2,58 ± 0,21

A biomassa de sorgo in natura apresentou 48,75 % de celulose, 34,69 % hemiceluloses, 2,53 % lignina em detergente ácido. Aumentos nos teores de celulose foram observados para todas as concentrações de H2O2 utilizadas. As concentrações de 2,5% (m/v), 3,75% (m/v), 5% (m/v), 7,5% (m/v) geraram aumentos na concentração de celulose de 35,36%, 36,69%, 43,92% e 45,46% respectivamente em relação ao bagaço in natura. Normalmente, hidrólises enzimáticas possuem um rendimento de açúcar menor que 20%, enquanto que, se uma etapa de pré-tratamento for utilizada, o rendimento pode alcançar até >90%. A adição do peróxido de hidrogênio em meio alcalino, um forte agente oxidante, provocou um ataque às ligações químicas da lignina, aumentando a deslignificação, além da desestruturação das microfibrilas

trações 5% H2O2 (m/v) e 7,5% H2O2(m/v) como pode ser visto na Figura 1.

Figura 1: Perda de massa da biomassa de sorgo sacarino durante a etapa de pré-tratamento em função da concentração de H2O2

Após a etapa de hidrólise enzimática da celulose para os bagaços pré-tratados com as diferentes concentrações de H2O2 alcalino, os hidrolisados apresentaram teores de glicose


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REPORTAGEM (Figura 2) entre 5 e 7,5 g/L no tempo de 24 h e 6,32 e 9,22 g/L no tempo de 48 h. O bagaço de sorgo sacarino in natura apresentou teor de glicose de 1,3 e 1,2 g/L para os tempos de 24 h e 48 h, respectivamente.

Figura 2: Concentração de glicose nos hidrolisados em função da concentração de H2O2 usada na etapa de pré-tratamento do bagaço de sorgo sacarino

Além da concentração de glicose nos hidrolisados, é importante determinar a eficiência de conversão de celulose em glicose (EH). Os valores observados para a EH variaram entre 32% a 47% no tempo de 24 h e 44% a 58% para o tempo de 48 h. De forma semelhante à con-

centração de glicose nos hidrolisados, a eficiência de conversão de celulose em glicose aumentou com o aumento da concentração de H2O2 no pré-tratamento do bagaço de sorgo sacarino (Figura 3). A EH depende da com-

Figura 3: Eficiência de conversão de celulose em glicose em função da concentração de H2O2 usada na etapa de prétratamento do bagaço de sorgo sacarino

posição química do substrato lignocelulósico, do tipo de pré-tratamento utilizado, da carga de sólidos usados na hidrólise, da dose e do tipo de enzima, do tempo de hidrólise, bem como da metodologia de cálculo da eficiência.

CONCLUSÕES Diante das condições em que o presente trabalho foi conduzido, conclui-se que: - O pré-tratamento com peróxido de hidrogênio em meio alcalino apresenta-se como uma opção com potencial para a produção de etanol celulósico a partir do bagaço do sorgo sacarino. - Um importante fator associado à dificuldade do prétratamento em estudo é o custo do peróxido de hidrogênio. - A concentração de 5% de peróxido de hidrogênio apresentou-se como a alternativa mais interessante, pois não apresentou perdas significativas na liberação de glicose em comparação com uma concentração superior de H2O2. REFERÊNCIAS Cao, W.; Sun, C.; Liu, R.; Yin, R.; Wu, X. 2012. Comparison of the effects of five pretreatment methods on enhancing the enzymatic digestibility and ethanol production from sweet sorghum bagasse. Bioresource Technology, 111, 215-221. Fengel, D.; Wegener, G. Wood chemistry ultrastructure reactions. Berlín: Walter de Gruyter, 610 p, 1989. Santos, F. A; Queiroz, J. H.; Colodette, J.; Souza, C. J. A.; Gomes, F. J. B. Produção de etanol celulósico a partir da cana-de-açúcar. In: Santos, F. A.; Queiroz, J. H.; Colodette, J. (Ed.). Bioenergia & Biorrefinaria: Cana-de-Açúcar & Espécies Florestais. Viçosa, UFV, 2013. P. 131-166. Modenbach, A.A.; Nokes, S.E. Enzymatic Hydrolysis of biomass at high-solids loadings – A review. 2013. Biomass and Bioenergy, 56, 526-544. Ogeda, T.L.; Petri, D.F.S. 2010. Hidrólise Enzimática da biomassa. Química Nova, 33, 1549-1558. Rabelo, S.C.; Amezquita, N.A.; Andrade, R.R, Maciel Filho, R.; Costa, A.C. 2011. Ethanol production from enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated with lime and alkaline hydrogen peroxide. Biomass and Bioenergy, 35, 2600-2607. Sipos, B.; Réczey, J.; Samorai, Z.; Kádar, Z.; Diones, D.; Réczey, K. 2009. Sweet sorghum as feedstock for ethanol production: enzymatic hydrolysis of steam-pretreated bagasse. Applied Biochemistry Biotechnology, 153, 151-162. Zhang, J.; Ma, X.; Yu, J.; Zhang, X.; Tan, T. 2011. The effects of four pretreatments on enzymatic hydrolysis of sweet sorghum bagasse. Bioresource Technology, 102, 4585-4589.


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ARTIGO

Avaliação econômica do processamento da vinhaça RESUMO vinho, que é o resultado da fermentação do A vinhaça é o principal resíduo da produ- caldo da cana-de-açúcar ou do melaço no proção de etanol de cana-de-açúcar e, no Brasil, cesso de fabricação deste álcool. As destilarisão gerados aproximadamente 250 milhões de as brasileiras produzem entre 7 a 15 litros de m3 de vinhaça por safra. Atualmente, este eflu- vinhaça por litro de etanol dependendo do ente é usado para fertirrigação dos canaviais porte da instalação e tecnologia empregada em sua forma in natura, ou seja, sem tratamen- (ANA,2009). to prévio. Devido a sua grande quantidade de O uso da vinhaça para fertirrigar os canavimatéria orgânica e de sais, a disposição ina- ais tem sido a solução empregada para destidequada no meio ambiente pode ser causa nar o enorme volume produzido. Assim, pode tanto de impactos no solo e na água, como de ser aproveitado seu importante conteúdo em emissões de gases de efeito estufa. O objetivo potássio e outros nutrientes, o que incremendeste estudo é comparar as diferentes alter- ta a produção de cana por hectare e reduz o nativas de processamento da viconsumo de fertilizantes. nhaça para mitigar estes potenciPor outro lado, esta prátiA partir do ano ais impactos, em busca daquela 2006, no Estado de ca pode causar salinização que tenha viabilidade econômica. do solo e contaminação de São Paulo, a Para esta finalidade, foram confiaquíferos subterrâneos Companhia de gurados cinco cenários que repre(LYRA et al., 2003, SILVA et Tecnologia de sentam as tecnologias mais estual., 2007, e outros). A partir dadas atualmente. Como cenário do ano 2006, no Estado de Saneamento de referência, foi estabelecido a ferSão Paulo, a Companhia de Ambiental tirrigação com vinhaça in natura e, Tecnologia de Saneamento (CETESB) como suas alternativas, consideraAmbiental (CETESB) recorecomenda a ram-se: 1.concentração, 2.biodimenda a aplicação de viaplicação de gestão e 3.incineração com produnhaça no solo por meio da ção de energia elétrica, bem como Norma P4.231, que inclui vinhaça no solo 4.combinação da biodigestão com uma metodologia para depor meio da a concentração e com o uso veicuterminação do volume máNorma P4.231... lar do biogás. Uma vez feita esta ximo de vinhaça aplicado avaliação, concluiu-se que todas as alternati- ao solo e que prevê a sobreacumulação de vas melhoram o desempenho ambiental da potássio nos solos e a contaminação do lengestão do resíduo, entretanto, o sistema de çol freático. O problema da dispersão do concentração é a única opção que se mostra potássio presente na vinhaça vem sendo viável economicamente na situação atual. contornado com o emprego de concentraPara ser atrativo o investimento nas demais dores, os quais reduzem o volume de vitecnologias seria necessária a introdução de nhaça e permitem ampliar o raio econômico medidas que premiem monetariamente os ser- de transporte. viços ambientais, tais como a mitigação de A fertirrigação com vinhaça possui um alto emissões de gases de efeito estufa, a redução potencial para a emissão de metano (CH4) redo consumo de água e a produção de energia conhecido Gás de Efeito Estufa (GEE). Essas a partir de fontes renováveis. emissões são produzidas porque a vinhaça é microbiologicamente ativa por seu importanINTRODUÇÃO A vinhaça é o principal subproduto da pro- te conteúdo em matéria orgânica e nitrogêdução de etanol, resultante da destilação do nio. Como possível solução a estas emissões

Me. Manuel Moreno Ruiz Poveda. CENBIO/ IEE/USP

Profa. Dra. Suani Teixeira Coelho. CENBIO/IEE/USP

encontra-se a biodigestão anaeróbia da vinhaça que reduz significativamente a carga orgânica e possibilita a captura e o uso do biogás, mitigando as emissões de CH4 para a atmosfera. Também se considera a possibilidade de incinerar a vinhaça, por permitir solucionar os problemas importantes de sua disposição. Por um lado, elimina-se o enorme volume e os problemas atrelados a seu transporte; e por outro, a elevada carga orgânica é aproveitada para a geração de energia térmica e elétrica. Com a incineração, são evitadas tanto as emissões de CH4 como as que são produzidas no transporte da vinhaça provenientes do diesel. Como único resíduo sólido remanescente obtêm-se as cinzas com grande concentração de potássio, utilizáveis como fertilizante. Outra possibilidade é integrar a biodigestão anaeróbia com a posterior concentração, para utilizar o biogás como substituto de diesel na frota da usina ou para fornecer parte da energia necessária na concentração da vinhaça. Em definitivo, a valorização energética da vinhaça, em um contexto de aumento da demanda e preço da energia e de uma crescente dependência de fontes não renováveis na matriz energética brasileira, pode ser uma alternativa interessante. Neste contexto, este trabalho tenta de elucidar se alguma destas tecnologias de processamento da vinhaça com aproveitamento energético é viável do ponto de vista econômico. METODOLOGIA Com a intenção de facilitar a comparação entre cenários é tomada como referência uma usina mista de produção de açúcar e álco-


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c) Cenário 2, Biodigestão anaeróbia + gera- (GN). O calor é utilizando para a geração de ol de características médias no Estado de ção de eletricidade: Considera-se tratar a vi- vapor e energia elétrica utilizada nas cargas nhaça por meio de um biodigestor anaeróbio internas e cujos excedentes são exportados ao São Paulo, mostrados na Tabela 1: Tabela 1. Características da usina média no Estado de São Paulo na safra com captura do SIN. (ver figura 4 na página 10) biogás produzi2009-2010. do, como mostra e) Cenário 4, Biodigestão + Concentração + Variável Unidade Magnitude a Figura 3. O Uso veicular: Neste cenário representado na Dias corridos de atividade na safra por unidade Dias 242 Média de moagem diária por unidade (t/dia) 8.867 efluente do bio- Figura 5, realiza-se a biodigestão para depois Produção de litros de vinhaça por litro de álcool etílico (l/l) 10,85 digestor é utiliza- concentrar o efluente tratado até alcançar Quantidade de vinhaça por ano (m³) 960.000 do como fertili- 20ºBx, sendo distribuída a vinhaça biodigeriFonte: CONAB (2012). zante na lavou- da e concentrada no canavial utilizando caOs distintos cenários considerados são des- ra, sendo distribuído da mesma forma que no minhões-tanque. Substitui-se parcialmente o Cenário de Referência. O biogás é utilizado diesel consumido nas operações de campo necritos a seguir: a) Cenário 0 ou de Referência, Fertirrigação: A Figura 1 mostra este cenário que consiste no armazenamento temporário da vinhaça em lagoas, com posterior transporte e distribuição mediante canais e caminhões para ser aplicada no canavial diretamente ou por aspersão. Existe uma infinidade de configurações para o sistema de lagoas e canais, pelo que neste modelo foi adotada uma lagoa de armazenamento única, onde os caminhões Figura 3 – Esquema do Cenário 2: Biodigestão anaeróbia + geração de eletricidade. são carregados com o 29% do volume de vinhaça produzido e o restante é transportada como combustível em motogeradores para cessárias para a produção de cana utilizando produzir eletricidade, sendo esta consumida o biometano procedente da vinhaça. (ver fipor um único canal até o canavial. gura 5 na página 10)

Figura 1 – Esquema do Cenário 0 ou de Referência: fertirrigação.

b) Cenário 1, Concentração evaporativa: Este nas cargas internas do biodigestor e o excecenário é representado na Figura 2. O volume dente exportado ao SIN. d) Cenário 3, Incineração + geração de elede vinhaça que é transportado em caminhão no Cenário de Referência (29%), passa previa- tricidade: Como mostra a Figura 4, primeiramente por um processo de concentração. A vi- mente, a vinhaça é concentrada até atingir nhaça “in natura” é concentrada até alcançar 65ºBx, a qual tem suficiente poder calorífico 20ºBx utilizando um evaporador de múltiplo para ser incinerada na caldeira junto com um efeito, para ser posteriormente transportada combustível auxiliar, neste caso gás natural e aplicada com caminhões-tanque diretamente no canavial. Neste cenário, a energia térmica (vapor de processo) consumida pelo concentrador é proveniente de energia residual da usina, enquanto a eletricidade considera-se que deixa de ser exportada pelo sistema de cogeração com bagaço da usina ao Sistema Figura 2 – Esquema do Cenário 1: Concentração evaporativa. Interligado Nacional (SIN).

A viabilidade econômica dos distintos cenários foi avaliada tendo em vista o custo da fertirrigação, os custos de instalação, de operação e manutenção das diferentes tecnologias alternativas, o preço de venda da energia elétrica, assim como do diesel e do gás natural. Desta forma, pretendeu-se responder à questão de se o processamento da vinhaça com aproveitamento energético é um investimento atrativo nas condições atuais. No caso de haver obtido uma resposta negativa, foi feita uma análise incluindo a mitigação de impactos ambientais tais como o consumo de água e as emissões de GEEs, com o intuito de observar como afetaria a bonificação desta re-


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ARTIGO este sistema oferece os benefícios da redução de volume sem elevados custos operacionais, sempre e quando o calor necessário para a evaporação não dependa do consumo adicional de vapor em grandes quantidades.

Figura 4 – Esquema do Cenário 3: Incineração + geração de eletricidade.

Figura 5 – Esquema do Cenário 4: Biodigestão + Concentração + Uso veicular.

dução na viabilidade econômica dos cenários. Finalmente, em cada caso será determinado o preço que deveria ter a energia e qual seria o pagamento pela redução de impactos que fariam os investimentos serem interessantes para o setor. Os indicadores calculados para a avaliação econômica de cada cenário são o Valor Presente Líquido (VLP), o PayBack descontado e a Taxa Interna de Retorno (TIR). Para o cálculo dos indicadores foi utilizada uma taxa de desconto de 15% e uma vida útil do projeto de 18 anos, sendo que, após esse período, os equipamentos não teriam valor residual. O levantamento do preço dos equipamentos, assim como seus custos de operação e manutenção, foi realizado mediante uma revisão bibliográfica e junto fabricantes e fornecedores. RESULTADOS E DISCUÇÃO Como mostram os resultados recolhidos na Tabela 2, a o único cenário viável economicamente, nas condições atuais, é o cenário da concentração. Para serem atrativos os demais casos, seriam necessárias bonificações pela Redução Certificada de Emissões (RCE) e da captação de água, como também seriam indispensáveis preços regulados da eletricidade e do diesel. Esta pode ser a explicação de que a tecnologia da concentração é a que vem sen-

Os valores de Investimento inicial, Custo anual de O&M e VPL, mostrados na Tabela 2, são representados na Figura 6 (ver abaixo). Em termos de produção e venda de energia elétrica, a biodigestão se mostrou pouco viável quando não são incorporadas medidas de eficiência na produção de biogás a partir da vinhaça. Em um cenário otimista, utilizando dados dos fabricantes de equipamentos, chegou-se ao custo de produção de R$240/ MWhe, pouco competitivo para entrar no mercado. Para obter um investimento com uma TIR = 21%, seria necessário que o preço da eletricidade atingisse R$240/ MWhe e que o valor RCE estivesse em torno

do instalada nas usinas do país, enquanto as outras opções permanecem inviáveis. O investiTabela 2. Resultados da avaliação econômica. mento inicial 1. Concentração 2. Biodigestão 3. Incineração 4. Biodigestão varia muito + Eletricidade + Eletricidade +Concentração +Uso veicular entre as alR$ 3.200.000 R$ 16.690.000 R$ 22.000.000 R$ 28.500.000 ternativas, com Investimento inicial R$ 207.000/ano R$ 803.136/ano R$ 2.716.000/ano R$ 914.020/ano destaque para Custo anual de O&M Diminuição do custo em fertirrigação R$ 904.000/ano R$ 0/ano R$ 3.840.000/ano R$ 904.000/ano o cenário da Diminuição da captação de água R$ 0/ano R$0/ano R$ 913.536/ano R$ 226.000/ano biodigestão Taxa de desconto 15% 15% 15% 15% com concen- TIR 21% 21% 21% 21% tração e uso Preço do diesel e eletricidade 0 R$240/MW R$ 190/MW R$ 2,86/l veicular do bi- Preço da RCE R$ 0/tCO eq R$ 60/tCO eq R$ 40/tCO eq R$ 80/tCO eq VPL R$ 1.071.192 R$ 6.872.708 R$ 7.258.165 R$ 9.402.336 ogás, pois, 9 anos 9 anos 9 anos 9 anos além de ser Payback descontado Fonte: Valores calculados com dados dos fornecedores de equipa,mentos.. uma combinação que requer numerosos equipamentos, de R$60/tCO2eq. A incineração só apresenta inclui também uma conversão e uma renova- vantagens frente à biodigestão quando conção parcial da frota para bicombustível. Com tabilizada a redução de despesas na fertirrirelação aos custos de operação e manutenção, gação e na captação de água. Embutindo esos custos anuais da incineração são importan- tes ganhos, a incineração seria viável com pretes, por incluir um concentrador de alta capa- ços da eletricidade de R$190/MWe e com o RCE cidade e uma caldeira com queimadores es- vendido a R$40/tCO2eq, valores bem inferiopeciais adaptados para a operação com um res aos requeridos pela biodigestão. Na situação atual, a opção da produção de combustível de baixo poder calorífico e de alto teor de cinzas.A incineração elimina totalmen- combustível veicular para abastecimento da te as despesas com a fertirrigação, mas os cus- própria frota aparece longe da viabilidade. Foi calculado um custo de produção do “litro de tos da operação são elevados. A alternativa seria a concentração com pos- diesel equivalente” com biogás de R$2,79/l, terior uso fertilizante da vinhaça, dado que superior ao encontrado atualmente na bome

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ARTIGO

tão, a incineração com produção de eletricidade, e o uso veicular do biogás de vinhaça, estão atualmente próximos da viabilidade econômica, sem chegar a atingi-la. Para ser atrativo o investimento nestas tecnologias, seria necessária a introdução de medidas que valorizem os serviços ambientais, tais como a mitigação de emissões de gases de efeito estufa, a redução do consumo de água e a produção de energia a partir de fontes renováveis. Porém, com o elevado número de variáveis e de considerações incluídas na avaliação, estas afirmações devem ser revistas em cada caso particular. REFERENCIAS ANA - AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Manual de conservação e reúso de água na agroindústria sucroenergética. Ministério do Meio Ambiente. Brasília, 2009. Figura 6 - Investimento inicial, Custo anual O&M e VPL (TIR = 21%) nos diferentes cenários. LYRA, M. R. C. C., ROLIM, M. M., & SILVA, J. A. ba para o diesel derivado do petróleo. Somente incorporando os be- A., Toposseqüência de solos fertigados com vinhaça: contribuição para nefícios econômicos da concentração e o pagamento pela redução de a qualidade das águas do lençol freático. Rev. bras. eng. agríc. ambiemissões de GEEs, que esta tecnologia poderia ser atrativa para o setor. ent, vol.7, no.3, Campina Grande Sept./Dec.2003. SILVA, M. A. S.; GRIEBELER, N. P.; BORGES, L. C. Uso de vinhaça e CONCLUSÕES impactos nas propriedades do solo e lençol freático. Rev. bras. eng. A concentração é viável e atrativa economicamente na situação atu- agríc. ambient., vol.11, no.1, Campina Grande, Jan./Feb., 2007. al, sempre e quando se aproveite o calor residual do processo da usiCETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do na e não dependa de consumo de vapor adicional. Estado de São Paulo, Norma P4.231 / VINHAÇA – CRITÉRIOS E PROCECom os valores assumidos neste estudo, verifica-se que a biodiges- DIMENTOS, São Paulo, dez/2006.

FECONATI 2015

Feira da Construção Sustentável gera sua própria energia Uma feira que apresenta ao mercado inovações e soluções para a construção sustentável deve não só exibir produtos e novidades do setor como também fazer parte deste processo. E, pensando assim, nós da FECONATI em parceria com o expositor Águia, empresa que oferece soluções em sistemas fotovoltaicos, iremos construir na Estação Atibaia – local do evento, uma mini usina para a captação da energia solar e, portanto, gerar nossa própria energia consumida durante os quatro dias de evento. Todo consumo da feira virá desta usina que estará exposta para demonstração técnica para o público. Nossa mini usina funcionará com as placas instaladas na área externa que irá captar a luz solar e a transformará em energia limpa e totalmente renovável.

O Jornal Brasileiro de Biomassa além de apoiador do evento, estará participando com stand. Será distribuída uma grande tiragem da publicação a todos os visitantes, expositores da FECONATI.

Desta forma estaremos diminuindo o consumo de energia da concessionária e assim, fazemos nossa parte. Para controlar o gasto será instalado um relógio que informará os visitantes o quanto estamos economizando de energia. Com isso apresentaremos de forma eficaz ao público que visitará a feira as possibilidades na prática sobre as soluções encontradas nos sistemas de energia alternativa.

SERVIÇOS Segunda Edição FECONTI – Feira de Construção Sustentável Data: De 28 a 31 de maio de 2015 Horário: de 28 a 30 - das 10h às 20h | dia 31 - das 10h às 18h Local: Estação Atibaia Endereço: Avenida Jerônimo de Camargo, 6308 - Atibaia - SP, 12944-000 A Entrada para A FECONATI é gratuita basta realizar o credenciamento diretamente no site www.feconati.com.br


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ESTRUTURA ATUAL DA MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA LUZIENE DANTAS DE MACEDO1

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Brasil é líder mundial na produção de eletricidade a partir de fontes renováveis. Consequentemente, apresenta posição privilegiada quando se discute a mudança da matriz elétrica dos demais países do globo, porque no caso do Brasil a diversificação da matriz elétrica surge da possibilidade de encontrarmos outras fontes renováveis disponíveis no país para complementar a energia hidroelétrica existente. Ou seja, enquanto os países desenvolvidos são obrigados a aumentar a participação de fontes renováveis para reduzir a emissão de gás carbônico de efeito estufa, no Brasil a amplitude da diversificação de fontes renováveis apresenta uma conotação diferente; como a nossa matriz elétrica já apresenta um percentual significativo de fontes de renováveis, a diversificação dessas fontes vem fazer face a dois objetivos importantes: complementar nossa matriz elétrica e aproveitar a potencialidade dos recursos naturais que dispomos abundantemente, tais como o vento e o sol (CASTRO et al, 2010). Se analisarmos, conforme os dados do Fifteenth inventory (2013 Edition), a produção de energia convencional, renovável, nos anos 2002 e 2012, pode-se observar, conforme os dados da tabela 1, que a participação do Brasil na produção mundial de energia elétrica a partir de fonte convencional e renovável foi de 0,5% e 9,8%, respectivamente, no ano de 2012, com taxa de crescimento anual relativamente superior para a produção de energia convencional (7,0%), enquanto que a produção de energia renovável cresceu a uma taxa de 4,5%, no período 2002-2012. Considerando a participação de fontes re-

nováveis na geração de eletricidade no Brasil e no mundo, os dados da figura 1 revelam que, enquanto no mundo a participação de renováveis na geração de eletricidade em 2012 foi 20,8%, no Brasil esse percentual foi de 82,7%. Outra informação importante que a figura em tela revela é que no mundo a participação de fontes renováveis aumentou de 18,3%, em 2002, para 20,8%, em 2012, ao passo que as fontes convencionais reduziram sua participação na geração mundial de eletricidade de 81,7%, em 2002, para 79,2%, em 2012. No Brasil o percentual das fontes renováveis na geração de eletricidade sofreu redução de três pontos percentuais, passando de 85,7%, em 2002, para 82,7%, em 2012, enquanto que a fonte convencional apresentou aumento de participação no mesmo período, de 14,3%, em 2002, para 17,3%, em 2012, assim não acontecendo no mundo, como já destacado.

De forma sintética, a estrutura da matriz elétrica brasileira, em 2013, pode ser entendida conforme os dados da figura 2, que mostra uma maior participação da energia gerada por fonte hidráulica na Oferta Interna de Energia Elétrica (OIEE), sendo seguida pelo gás natural, biomassa, derivados de petróleo, carvão e derivados, nuclear e eólica. O Brasil é o segundo país no ranking mundial que tem na energia hidráulica sua principal fonte de geração de energia elétrica, atrás da Noruega, cuja participação na geração de hidroeletricidade foi de 96,7%2, em 2012. Para efeitos comparativos, convém assinalar que a participação da fonte eólica na OIEE atingiu 1,1%, em 2013, contra 0,2%, em 2009, ao passo que a participação da energia hidráulica sofreu uma redução percentual de participação, já que, em 2005, sua participação na OIEE era de 74,6% (EPE, 2006), e, em 2013, essa mesma participação foi de 70,6% (EPE, 2014).

Figura 1 – Participação de fontes renováveis na geração de eletricidade no Brasil e no mundo. Fonte: elaboração própria a partir de Fifteenth inventory (2013 Edition)

Tabela 1 – Brasil - Produção de eletricidade – 2002 e 2012, em TWh

Produção de eletricidade Produção de energia convencional Produção de energia renovável Fonte: Fifteenth inventory (2013 Edition)

2002

2012

Var. (%) 2012/2002

345,7 49,3 296,4

558,9 96,7 462,2

61,7 96,1 55,9

Taxa de crescimento anual (%) 4,9 7,0 4,5

Participação (%) no total mundial em 2012 2,5 0,5 9,8

Se tomarmos os dados de 2009 e 2013, é possível perceber, conforme destaca a figura 2, aumento de participação da eólica, biomassa e do gás natural e redução de participação da


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fonte hidráulica. Ou seja, em 2009 e 2013 a poderá vir representar uma participação im- tróleo também aumentaram sua participação participação da geração de energia hidráulica portante nos próximos anos. Esse aumento de na geração de eletricidade em 2013, assim reduziu de 76,9%, em 2009, para 70,6%, em participação do gás natural na OIEE ocorre em como o carvão e derivados. A participação de 2013, em virtude de alguns fatores, tais como virtude do aumento da geração térmica, que fontes alternativas poderá ser importante na o potencial de recursos hídricos a ser aprovei- passou de 24,9%, em 2011, para 40,0%, em medida em que for possível reduzir ao longo tado encontrar-se concentrado em áreas que 2013 (EPE, 2012 e 2014). As demais fontes que do tempo o uso dessas fontes na geração de demandam soluções ambientais e socioeco- formaram a estrutura da geração termelétrica energia elétrica. nômicas (região Norte do país), restrições am- no país em 2013 são: biomassa (26,9%), nuEm termos de potência instalada, o país bientais para a construção de hidrelétricas de clear (8,5%), derivados de petróleo (15,4%) e possuía, em 22/03/2015, 143.411 MW, o que grande porte e esgotamento progressivo da carvão e derivados (9,2%) (EPE, 2014). equivale a 1.163 usinas hidrelétricas, 125 usifonte hidráulica. As termelétricas movidas a derivados de peNesse contexto, faz-se necessário diversificar a matriz elétrica nacional, com o que já é possível constatar aumento de participação de outras fontes renováveis, como a eólica, cuja participação aumentou de, 0,2%, em 2009, para 1,1%, em 2013, assim como da biomassa, cuja participação em 2013 foi de 7,6%, contra 5,4%, em 2009. A participação do gás natural foi significativa de 11,3%%, 2 – Oferta Interna de Energia Elétrica – participação (%) por fonte em 2013, contra 2,6%, em 2009, Figura Notas: * Inclui importação. ** Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações. ***Inclui gás de coqueria. razão pelo qual o gás natural Fonte: EPE (2010, 2014)


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Tabela 2 – Matriz Elétrica Brasileira – dados de potência instalada – usinas em operação nas térmicas movidas a gás natural, 1.243 a base deriTipo Número de usinas Capacidade instalada em MW % do total vados de petróleo, 23 a Hidro 1.163 89.631 62,5 base de carvão mineral, 2 Gás Natural 125 12.872 9,0 usinas nucleares, 258 usiBiomassa Agroindustrial 401 9.999 7,0 nas eólicas, 401 usinas de Petróleo 1.243 8.942 6,2 biomassa, conforme mostra Eólica 258 5.643 3,9 os dados da tabela 2. As Carvão mineral 23 3.614 2,5 maiores participações vêm Floresta 79 2.305 1,6 da hidroeletricidade Solar 317 15 0,01 (62,5%), gás natural (9,0%), Outros fósseis 1 147 0,1 biomassa (7,0%), totalizanBiocombustíveis líquidos 3 19 0,01 do 3.637 empreendimenResíduos animais 12 2 0,001 tos. Resíduos sólidos urbanos 10 62 0,04 Interessante notar que, Nucelar 2 1.990 1,4 em termos de capacidade Importação 8.170 5,7 instalada, a eólica já supeTotal 3.637 143.411 100 ra a energia nuclear, sendo Fonte: Banco de Informações de Geração (ANEEL, 22/03/2015) esta uma tendência que vem se confirmando Em suma, percebe-se a importância que a triz elétrica nacional reduzir o uso de combusna elaboração dos planos decenais, com o que matriz elétrica do país vem sinalizando com o tíveis fósseis; razão pelo qual a intensificação se poderão elaborar projetos que possam aprovei- aumento de participação de outras fontes re- da expansão continuada dessas fontes na OIEE tar a potencialidade importante dos ventos na nováveis para efeito de geração de eletricida- vem permitindo que o Brasil continue se desgeração de eletricidade e no desenvolvimen- de. Com isso, a elaboração do planejamento tacando no mundo nesse quesito, em que uma to regional dos espaços onde estão sendo im- setorial e a implementação de políticas de es- matriz elétrica limpa é condição primordial plantados os parques eólicos. truturação do setor elétrico nacional versam para a sustentabilidade econômica com reduOs dados desagregados mostram que o Bra- sobre a possibilidade de se aumentar o grau ção de gases poluentes. sil possuía, em Tabela 3 – Brasil - Capacidade de geração por tipo* 2 2 /0 3 /2 0 1 5 , Total parcial Tipo Em operação Em construção Outorgados construção e 135.242 MW de outorgados Quantidade Potência Potência Potência capacidade fiscafiscalizada (%) Quantidade Outorgada (%) Quantidade Outorgada (%) Potência lizada de geração MW MW MW MW % elétrica em opeCGH 489 315 0,2 1 1 0,0 42 28 0,2 29 0,1 EOL 258 5.643 4,2 114 3.009 13,8 280 6.736 46,8 9.745 26,9 ração no país, o PCH 473 4.771 3,5 39 429 2,0 132 1.904 13,2 2.333 6,4 que equivale UFV 317 15 0,0 0 0 0,0 4 69 0,5 69 0,2 3.637 projetos UHE 201 84.545 62,5 11 15.269 69,9 4 447 3,1 15.716 43,3 UTE 1.897 37.963 28,1 26 1.801 8,2 128 5.212 36,2 7.013 19,3 em operação (taUTN 2 1.990 1,5 1 1.350 6,2 0 0 0,0 1.350 3,7 bela 2). Em terCGU 0 0 0,0 0 0 0,0 1 0 0,0 0 0,0 mos de projetos Total 3.637 135.242 100 192 21.859 100 591 14.396 100 36.255 100 * CGH: Central Geradora Hidrelétrica; CGU: Central Geradora Undi-Elétrica; EOL: Central Geradora Eólica; PCH: Pequena Central Hidrelétrica; UFV: Central Geradora Solar Fotovoltaica; UHE: Usina em construção e Hidrelétrica; UTE: Usina Termelétrica; UTN: Usina Termonuclear. Fonte: Banco de Informações de Geração (ANEEL, 22/03/2015) outorgados, os REFERÊNCIAS dados da referida tabela mostram que o país de confiabilidade do suprimento de eletrici- ANGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Banco de Informações de Geração (BIG). Capacidade de Geração no Brasil. Disponível em: http:// possuía 192 projetos em construção e 591 proje- dade a partir da diversificação de fontes que www.aneel.gov.br/. Acesso em: 22/03/2015. CASTRO N. J. de; DANTAS, G. de A.; LEITE, A. L. da S; GOODWARD, J. Perspectivas para a energia eólica no Brasil. Rio de Janeiro: GESEL-UFRJ, Março de ofereçam maior grau de certeza no momento tos outorgados. 2010. (Texto de Discussão do Setor Elétrico n° 18). DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Balanço Nacional de Energia 2006 Esses dados permitem destacar ainda que atual, quando o parque gerador nacional vem EMPRESA (Ano-base 2005). Rio de Janeiro: EPE, 2006. __________ Balanço Energético Nacional 2014: ano base 2013. Rio de Janeiro: o total parcial revela uma participação de apresentando redução de participação da hiEPE, Maio de 2014 (Relatório Final). __________. Balanço Energético Nacional 2014: ano base 2013. Rio de Janeiro: 43,3% de usina hidrelétrica, 26,9% de usina eó- droeletricidade. EPE, Maio de 2014 (Relatório Síntese). __________.__________. Balanço Energético Nacional 2012: ano base 2011. Rio de Janeiro: EPE, 2012 (Síntese do Relatório Final). Logo, convém destacar que tanto a fonte __________. lica e 19,3% de usinas termelétricas. Em termos Balanço Energético Nacional 2010: ano base 2009. Rio de Janeiro: EPE, 2010 (Relatório Final). de projetos em construção, a maior participação é eólica e a solar, como a biomassa, PCH’s e gás FIFTEENTH INVENTORY - EDITION 2013. Worldwide electricity production from renewable energy sources - Stats and figures series. Disponível em: http:// das UHE’s (69,9%), sendo seguida pelas usinas eóli- natural, oferecem capacidade de garantir uma www.energies-renouvelables.org. Acesso em: 27/01/2014. IEA. Key World Energy Statistics. IEA, 2014. Disponível em: www.iea.org/statistics. Acesso em 22/03/2015. cas (13,8%); em se tratando dos projetos outorga- maior confiabilidade do sistema elétrico e dos, destaca-se maior participação das usinas qualidade da energia elétrica gerada, poden- (Footnotes) Docente do Departamento de Economia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte do, portanto, sua inserção progressiva na maeólicas (46,8%) e das UTE’s (36,2%). Informações da Key World Energy Statistics (IEA, 2014). 1 2


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Biomassa Florestal

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Brasil se destaca em energias renováveis por possuir uma matriz energética mais limpa que a maioria dos países, uma vez que a participação de fontes de energia renováveis no país é maior que as fontes não renováveis. Segundo os dados do Balanço Energético Nacional, o Brasil manteve vantagens comparativas com o resto do mundo em termos de utilização de fontes renováveis de energia. No Brasil, a geração e produção de energia de biomassa deverá ser uma das principais alternativas para a substituição do petróleo e seus derivados, com ênfase para a biomassa florestal destinada ao atendimento das demandas residenciais urbanas, rurais, do setor industrial, em especial a siderurgia, ressaltando a dependência da população de baixa renda do país por essa fonte de energia. A biomassa de origem florestal, é uma forma de energia limpa, renovável, equilibrada com o meio ambiente rural e urbano, geradora de empregos e criadora de tecnologia própria. Além disso, permite a sua utilização como fonte alternativa de energia, seja pela queima de madeira, como o carvão, briquetes e pellets. O uso da biomassa florestal para a geração

de energia apresenta algumas vantagens como redução da biodiversidade de árvores entre oubaixo custo de aquisição, não emite dióxido de tros. Atualmente, o reflorestamento tem-se torenxofre, as cinzas são menos agressivas ao meio nado uma alternativa viável, com as florestas ambiente que as provenientes dos combustíveis plantadas cuja finalidade é a produção desta fósseis, menor corrosão dos equipamentos, me- matéria prima para os diversos setores que denor risco ambiental e é um recurso renovável. pendem da mesma para a geração de energia. Apresenta também, quando utilizadas em uso Outro ponto a ser destacado é que as espécies direto tradicional, algumas desvantagens como para a sua produção de energia, como os eucaliptos, a seringueira, podem menor poder calorífico, O setor residencial é ser cultivados em áreas degraquando relacionadas com um importante dadas ou considerados imprócombustíveis à base de petróconsumidor de lenha prias para o cultivo de outras leo, maior possibilidade de espécies. geração de material particupara geração de energia O plantio de mudas para lado para a atmosfera, maior no Brasil. Nesse setor, cultivo de florestas nas áreas custo de investimento em a madeira é fortemente impróprias é viável porque utiequipamentos para remoção lizam pouca quantidade de de material particulado e enusada para cocção de água e absorvem uma boa contra dificuldade no estoalimentos e, em menor quantidade de CO2 (dióxido que e armazenamento. escala, para de carbono) da atmosfera conOutra questão relevante tribuindo para minimizar o diz respeito à disponibilidade aquecimento efeito estufa e ainda podem de terras para o cultivo da bidomiciliar. ganhar financeiramente receomassa florestal, pois em alguns casos a origem provém do desmatamento bendo créditos de carbono no mercado nacional de florestas nativas, o que provoca grandes pre- ou internacional. juízos ao meio ambiente como desertificação,


20 Atualmente, a importância da lenha diminuiu muito nos países industrializados em virtude do seu baixo poder calorífico e, sobretudo pela devastação que causa nas florestas. Entretanto, ainda tem sido utilizada, principalmente na indústria, em substituição aos derivados do petróleo. Isso é feito através do aperfeiçoamento da tecnologia de gaseificação da madeira, ou seja, usa-se o gás em vez de combustão direta da lenha, que gera uma queima estável e limpa. O setor residencial é um importante consumidor de lenha para geração de energia no Brasil. Nesse setor, a madeira é fortemente usada para cocção de alimentos e, em menor escala, para aquecimento domiciliar. Destacamse outros setores: o industrial e o comercial, que também a utiliza como fonte de energia para o uso no ramo do cimento químico, papel e celulose, cerâmica e o setor agrícola para secagem de grãos. Os produtos tradicionais da bio-

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massa florestal para geração de calor podem ser substituídos por produtos com maior rendimento energético por meio da técnica de densificação da biomassa. A densificação da biomassa permite a obtenção de produtos como os briquetes e os pellets de madeira. Esses produtos possuem como principais vantagens a possibilidade de utilização de resíduos agroflorestais e da indústria moveleira, como marava-

lhas, costaneiras, aparas, pó de serra e etc., e resíduos sólidos urbanos. A utilização desses materiais tem como principal objetivo aumentar a densidade energética, gerando assim mais energia em um menor volume facilitando o armazenamento e transporte desses materiais. A densidade energética do briquete é cerca de sete vezes maior que a da madeira , e consequentemente maior poder calorífico, o que

representa uma maior geração de energia por massa do produto. O teor de umidade é um parâmetro importante porque afeta diretamente no balanço energético da densificação, pois quanto menor o teor de umidade maior será a produção de calor por unidade de massa. Dessa maneira é recomendado um teor de umidade de no máximo 20% para a queima, visto que os valores superiores reduzem o valor do calor de combustão, a temperatura da câmara de queima e a temperatura dos gases de escape. O processo de produção de briquetes é chamado de briquetagem , que consiste na densificação dos finos (pequenas partículas de materiais sólidos) com o uso de prensadas, pressão, com ou sem aquecimento. As pequenas partículas são prensadas, geralmente com ligante adequado, para formar sólidos que possuem maior valor comercial e são chamados de briquetes.


ARTIGO raense para produção de briquetes energéticos Os briquetes apresentam algumas vantagens, utilizando resíduos de açaí e cacau em mistura como propriedades uniformes, formas e dimen- com serragem. De acordo com o estudo, o brisões apropriadas, facilidade de armazenamento quete composto por 50% de caroço do açaí, 30% de serragem e 20% de casca de e fornecimento regular. Além de cacau apresentou um poder caO estudo mostra minimizar problemas ambientais lorífico superior de 3.740,6 kcal/ quando são utilizados para o faque é possível kg e o briquete composto por brico resíduos agroindustriais produzir briquetes 45% de caroço do açaí, 50% sercomo finos de carvão e o bagaço utilizando resíduos ragem de e 5% de casca de cade cana. O carvão vegetal gera cau apresentou um poder calomuitos finos durante a produção, diversos com rífico superior de 3.801 Kcal/Kg. o transporte e o manuseio deviadições reduzidas Os resultados são próximos ao do a sua friabilidade; os finos gede materiais de poder calorífico de briquetes farados equivalem de 20 a 25% do bricados com resíduos de maior total de carvão in naturaproduexcelente resposta valor energético como os de euzido, que podem ser briquetaenergética. Com calipto (4.486 Kcal/Kg). O estudos. Dessa maneira, a produção isso evita-se do mostra que é possível produde briquetes também ajuda a rezir briquetes utilizando resíduos duzir os problemas ambientais também a diversos com adições reduzidas que podem ser gerados no desdependência de materiais de excelente resposcarte ou armazenamento dos fieconômica de um ta energética. Com isso evita-se nos do carvão . também a dependência econôO Brasil tem grandes oportuúnico tipo... mica de um único tipo de maténidade de aumentar a produção de briquetes de finos de carvão vegetal como ria-prima e aponta para a possibilidade de geratambém de outros materiais, como sugere o pro- ção de renda para comunidades rurais . Os pellets e os briquetes são produtos com jeto realizado na Universidade Federal do Pará que estuda a utilização de resíduos da flora pa- capacidades energéticas equivalentes, principal-

21 mente se pulverizados ou moídos possuem a mesma opção de uso. Diferem-se principalmente na dimensão do produto. Os pellets possuem diâmetro variando entre 6 mm e 16 mm com 10 a 40 mm de comprimento, enquanto os briquetes possuem em média um diâmetro a partir de 50 mm com 15 a 400 mm de comprimento. A peletização emprega uma matriz de aço perfurada com um denso arranjo de orifícios de 0,3 a 1,3 cm de diâmetro. A matriz gira e a pressão interna dos cilindros força a passagem da biomassa através dos orifícios com pressões de 7,0 kg/mm3. O pellet então formado é cortado por facas ajustadas ao comprimento. Os pellets devido o seu tamanho reduzido permite dosear unidade a unidade a quantidade que vai ser queimada para produção de energia, assim este produto é muito utilizado em aquecimento doméstico e geração de vapor para pequenas comunidades. As perspectivas futuras para a biomassa florestal voltam-se claramente para os vetores energéticos modernos: a eletricidade e os combustíveis líquidos e gasosos em substituição ao uso direto de combustíveis sólidos. Para que ocorram tais substituições as novas tecnologias introduzidas devem atender aos aspectos de viabilidade técnica, econômica, ambiental e apresentar economias de escala e de escopo.


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BIOGÁS

Desenvolvimento de um sistema de purificação do biogás visando a geração de energia elétrica a partir da metanização da vinhaça Luis Felipe de D.B. Colturato1; Cláudio H. F. da Silva2; Luiz C. de Souza3; Felipe C.S.P.Gomes1; Tathiana A. Seraval1; Thiago D.B.Colturato1; Ludmila L. dos Santos1; Carlos A. de L. Chernicharo4.

Resumo – Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema de remoção de sulfeto de hidrogênio do biogás proveniente da metanização da vinhaça, para viabilizar a geração de energia elétrica a partir deste efluente. Espera-se contribuir a diversificação da matriz energética do país e fomento ao desenvolvimento da Geração Distribuída com base em fontes da biomassa, ao mesmo tempo em que promove a inserção de tecnologias para eficiência energética na indústria. Palavras-chave – Biogás, Dessulfuração, Sulfeto de Hidrogênio, Geração de Energia, Metanização. I. INTRODUÇÃO Atualmente o Brasil é o maior produtor de cana de açúcar do mundo e líder nas soluções tecnológicas para produção do etanol. Na safra de 2013/ 2014 foram produzidos no país 27,96 bilhões de litros de etanol [1]. Para cada litro de etanol produzido foram gerados 13 litros de vinhaça, totalizando, nesta safra, 363,48 bilhões de litros deste efluente. Além da massiva produção, a vinhaça possui elevada concentração de matéria orgânica e potássio, sendo um efluente de difícil manejo e disposição. A Figura 1 mostra uma lagoa de disposição de Figura 1 – Lagoa comumente utilizada vinhaça [2]. para disposição da vinhaça A metanização, além de oferecer uma alternativa de tratamento deste efluente, possibilita a geração de biogás, produto com poder calorífico de 24,93 MJ/ m3, e a geração de biofertilizante líquido, o segundo maior grupo de custos de insumos para a cultura da cana de açúcar [3]. Entretanto, a geração de eletricidade a partir do biogás oriundo da metanização da vinhaça depende de tecnologia que possibilite a remoção do sulfeto de hidrogênio (10.000 a 20.000 ppmV) do biogás, derivado do processo de sulfitação na produção de açúcar ou pela adição de ácido sulfúrico nas domas de fermentação. O sulfeto de hidrogênio (H2S) deve ser removido por causar corrosão de componentes metálicos, acidificação do óleo dos motores de cogeração e se converter

em óxidos de enxofre após a queima. Para geração de eletricidade, faz-se necessária a remoção do H2S a níveis inferiores a 500 ppmV. Com este objetivo, foi projetada uma unidade de dessulfuração para a purificação do biogás com altas concentrações de H2S, de forma a viabilizar a geração de energia elétrica a partir de plantas de metanização da vinhaça. A tecnologia proposta utiliza-se de processos químicos e biológicos combinados que deverão atingir resultados satisfatórios quanto à remoção do H2S e regeneração de enxofre elementar (S0). II. DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA O projeto foi implantado na Usina de Monte Alegre, em Monte Belo/ MG, onde uma Unidade Piloto de Metanização está instalada como mostra a Figura 2. Figura 2 – Unidade Piloto de MetaA Unidade nização em Monte Belo/MG. de Dessulfuração é subdividida em dois subsistemas: · Sistema químico para remoção do H2S; · Sistema biológico para oxidação de sulfetos. Para o dimensionamento do sistema, foram considerados os parâmetros da Tabela 1: Tabela 1 - Parâmetros para dimensionamento do sistema de dessulfuração. Parâmetro Temperatura do biogás Altitude Pressão atmosférica Pressão manométrica da linha de biogás Pressão absoluta

Unidade °C m

Valor Mín Máx 25 812

atm atm atm

0,9065 0,05 0,96

Fração volumétrica de oxigênio (O‚ ) na atmosfera % Vazão de biogás m2/dia Densidade do H‚ S kg/m3

20,95 20,00 1,3313

kg/m3 kg/m3 %

0,6268 1,7194 70,00

Densidade do metano (CH„ ) Densidade do dioxido de carbono (CO‚ ) Fração volumétrica de CH„ Fração volumétrica de CO‚ Fração volumétrica de H‚ S Densidade do biogás nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP)

% 28,00 29,25 % 0,75 2,00 kg/m3 de biogás 1,0812 1,0867

Nas Figuras 3-4 é apresentado o protótipo do sistema de dessulfuração resultante deste projeto.

Figura 3 – Unidade experimental de dessulfuração: conjunto completo

Figura 4 – Equipamentos do protótipo do sistema de dessulfuração

A. Sistema químico para remoção do sulfeto de hidrogênio O processo químico se inicia em uma Torre de absorção do tipo lavador Venturi (T-01), que promove o contato gás/ líquido e a solubilização do H2S em uma solução de lavagem constituída de hidróxido de sódio (NaOH) e/ ou quelato férrico (Fe3+EDTA4-). Posteriormente uma Torre de desabsorção do tipo borbulhamento (T-04) realiza a recuperação/ reativação do solvente. Há formação do íon hidroxila (OH-) – em (1), obtido através da solução aquosa de NaOH. Nesta etapa, o H2S, ao entrar em contato com o OH-, transfere o enxofre para a fase líquida, formando o íon sulfeto de hidrogênio (HS-) - (2), ou então é convertido a S0, quando entra em contato com o Fe3+EDTA4 como indica (3).

Após a retirada de H2S do biogás é realizada a recuperação do S0 em um decantador primário. Continua na página 24


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PREMIAÇÃO

Inscrições para o Prêmio Inovação e Tecnologia 2015 serão a partir de junho SOBRE O PRÊMIO: Empresas Brasileiras tem apostado cada vez mais na Biomassa como geração de Energia para atenderem suas demandas industriais, além do crescimento acentuado que vemos em segmentos como Biodiesel, Biogás, entre outros. Este cenário tende a melhorar a cada dia e os próximos deverão ser de franco crescimento do setor, apesar de algumas notícias de recessão em alguns setores da economia em nosso país. A necessidade de ampliação e inserção de novas fontes limpas e renováveis na matriz energética brasileira é considerada estratégica por especialistas, pesquisadores e empresários. Fontes como Energia Eólica, Solar e principalmente a Biomassa têm aumentado cada vez mais destaque na mídia e nas pautas de planejamento estratégico para o setor de energia nos próximos anos. Em 2013 a FRG Mídia Brasil, empresa que desenvolve e gerencia importantes canais de comunicação, formando opinião no Brasil e no exterior, homenageou algumas das principais iniciativas que inovaram o setor da Biomassa no Brasil, surgiu assim a Premiação máxima do setor de Biomassa em nível mundial.

O PRÊMIO INOVAÇÃO E TECONOLOGIA BIOMASSA BR, é uma forma de estimular empresas e empresários, a continuarem se esforçando, pesquisando para que o setor avance cada vez mais. O Prêmio tem o apoio das principais Associações que representam o setor, em nível mundial, tais como; RENABIO – Rede Nacional de Biomassa para Energia e WBA – Associação Mundial de Bioenergia. Empresas como NEW HOLLAND, KOMATSU FORETS, MARRARI AUTOMAÇÃO, CATERPILAR, PESA, NEXSTEPPE, BIOWARE, já receberam o Prêmio em 2013 e 2014. O troféu foi entregue em 2013 pelo Sr. Oliver Dubois, Coordenador do Grupo de Bioenergia, Meio Ambiente, Mudança de Clima; ONU – Organization of the United Nations). Em 2014 a premiação aconteceu no dia 02 de outubro no Centro de eventos do Frei Caneca em São Paulo, e reuniu aproximadamente 300 convidados. Em breve será confirmado o local da premiação em 2015. Locais como Foz do Iguaçu, Curitiba e São Paulo estão em pauta, sendo analisados pela organização do evento.

REGULAMENTO:

As empresas devem enviar seus projetos para: contato@premiobiomassa.com.br Site oficial: www.premiobiomassa.com.br


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BIOGÁS Continuação da página 22

A solução é direcionada à torre de borbulhamento onde é oxidada pelo O2 introduzido no siste-

ma. Como apresentado em (4), a parcela de enxofre ionizada na solução é oxidada a S0 e, como verificado por (5), ocorre a recuperação do Fe3+EDTA4- e OH-. B. Sistema biológico para oxidação de sulfetos O sistema biológico para oxidação de sulfetos, ou torre biológica (T-02), é constituído por um biofiltro com meio suporte, possui um sistema de recirculação de líquidos e a operação ocorre em contracorrente, visando promover o contato con-

tínuo do biogás com as bactérias aderidas ao meio. As bactérias empregadas no sistema utilizam o H2S como fonte de energia química. As reações ocorridas são demonstradas em (6), (7) e (8). C. Estimativa de Mercado da Tecnologia Considerando que na safra de 2012/2013 foram produzidos 23,23Mm3 de etanol, que a taxa média de geração de vinhaça é de 12 L.L-1 de etanol e que a concentração média de DQO é de 35 g.L-1 de vinhaça, na referida safra foram gerados 9,75M de toneladas de DQO. Adotando uma taxa de remoção de DQO de 70% e uma produtividade de 0,4 m3CH4.kg-1 de DQO removida, o potencial de geração de metano do setor sucroenergético na safra 2012/2013 foi de 2.731.377.600 m3.ano-1, ou 7.483.226 m3.ano-1. Tendo em vista que o poder calorífico do metano é de 9,28 kWh.m-3 e que a eficiência elétrica de um grupo gerador de energia elétrica de alta desempenho é de 43%, o potencial de geração de eletricidade a partir de vinhaça na referida safra foi de 10,9 TWh.ano-1. Considerando um Market Share inicial de 1% deste mercado, o potencial de geração de energia elétrica utilizando esta tecnologia é de 109 GWh.ano-1. Considerando um consumo interno de 15% da energia gerada e adotando o custo médio de geração de R$100,00.MWh-1, que inclui a remuneração do investimento, operação e manutenção (O&M), encargos setoriais, e considerando a venda de energia a R$250,00.MW-1, a receita potencial é de R$13.897.500,00.ano-1. Importante frisar que esta é a única tecnologia de dessulfuração de biogás da vinhaça em operação no Brasil, sendo que este Market Share pode ser ampliado consideravelmente.

em concentrações máximas de 0,266 g de H2S / m3 de biogás, para cada sistema químico, conforme apresentado no balanço de massa das figuras

Figura 5 - Balanço de Massa do Sistema Químico Operando com Hidróxido de Sódio

Figura 6 – Balanço de Massa do Sistema Químico Operando com Quelato Férrico

Figura 7 – Balanço de Massa do Sistema Biológico

a seguir. A operação na Figura 5 é realizada com NaOH, enquanto na F igura 6 é utilizado o Fe3+EDTA4- [4]. A Figura 7 mostra o balanço de massa para o sistema biológico. A Figura 8 mostra a eficiência de dessulfuração do sistema resultante de operação experimental do protótipo, onde é possível verificar que o projeto obteve sucesso em seu propósito. Durante o projeto foram realizadas algumas publicações (Citenel/2013, XI Simpósio Latino Americano de Digestão Anaeróbica, Revista Engenharia Ambiental e Sanitária), sendo que no momento outras se encontram em avaliação e submissão. A equipe do projeto defendeu uma

dissertação de mestrado e está previsto para 2015 a defesa de uma tese de doutorado (Engenharia Sanitária - UFMG). No momento está sendo avaliada por escritório especializado a possibilidade de deposito de patente da invenção junto ao INPI. IV. CONCLUSÕES O desenvolvimento de tecnologia de purificação do biogás para a geração de energia elétrica a partir da vinhaça assume elevada importância no contexto nacional à medida que responde a interesses das concessionárias, distribuidoras de energia elétrica e do setor sucroenergético, viabilizando a utilização desse biogás na geração de energia elétrica. Cabe destacar que o potencial de produção de eletricidade por meio do biogás gerado a partir da metanização da vinhaça pode corresponder a um incremento de significativo na produção de eletricidade. É importante salientar que um dos principais entraves para a utilização do biogás da vinhaça são as elevadas concentrações de H2S presentes no mesmo. A partir dos resultados do projeto será possível estabelecer trabalhar com parâmetros consolidados para o biogás purificado na composição de estudos para a implantação de cogeração desta natureza, juntamente com os custos para o processo de purificação. Certamente tais informações se constituem com extremamente valiosas na formatação de novos negócios. Contudo, cabe ressaltar que mesmo o sucesso no desenvolvimento deste projeto não assegura uma viabilidade favorável, uma vez que o setor sucroenergético encontra-se sujeito a diversas interferências, como politicas e marcos regulatórios e dinâmicas de mercado (açúcar, etanol e eletricidade). Por fim, o desenvolvimento deste projeto tem potencial para fomentar o desenvolvimento de uma cadeia de produtos e serviços industriais associadas com a dessulfuração de biogás, podendo inclusive ser aplicada a gases de outra origem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] CONAB. “Acompanhamento da Safra Brasileira: Cana de Açucar”. Dez/2014. Disponível em: <http://www.conab.gov.br/Olal a C M S / u p l o a d s / a r q u i v o s /1 4 _ 1 2 _ 1 9 _ 0 9 _ 0 2 _ 4 9 _ boletim_cana_portugues_-_3o_lev_-_2014-15.pdf> Acesso em 11 jan 2015. [2] PINTO, Cláudio Plaza. “Tecnologia da digestão anaeróbia da vinhaça e desenvolvimento sustentável,” Dissertação de Mestrado, Dept. de Energia, Univ. Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, 1999. [3] BRASIL. União da Indústria de Cana-de-Açúcar. “Etanol e Bioeletricidade: A cana de açúcar no futuro da matriz energética”. Disponível em: <http://www.unica.com.br/search.asp> Acesso em 10 set. 2012. [4] FERNANDES, Wilson. “Projeto conceitual de unidade de dessulfuração no âmbito do projeto,” Ambiente ½ Serviços Ambientais e Tecnologia Ltda, MG, Relatório Técnico. CEMIG GT453, Mar. 2012. [5] ANÁLISE EDITORIAL. Análise Energia 2012. Análise. 2012. 1

III. RESULTADOS Considerando-se as equações estequiométricas e estimativas de remoção de H2S de 97,3 a 99,0%, serão removidos até 527,18 g/dia de H2S

2

Figura 8 - Eficiência de Remoção de H2S em função da carga aplicada de H2S

3 4

Methanum: colturato@methanum.com; felipe@methanum.com; tathiana@methanum.com; thiago@methanum.com; ludmila@methanum.com CEMIG: chomero@cemig.com.br; Efficientia: lucso@efficientia.com.br; UFMG: calemos@desa.ufmg.br


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RECURSOS RENOVÁVEIS

A influência do teor de umidade no processo de formação de briquetes de serragem Diante das necessidade de sobrevivência e exploração de recursos naturais, o homem tem desenvolvido, ao longo dos anos, várias técnicas de aproveitamento dos recursos disponíveis e muitas dessas técnicas geram grandes questionamentos, quanto à sua eficiência e seus efeitos futuros. Desta forma, pode-se dizer que um dos maiores problemas na vida do homem moderno é a busca do equilíbrio na utilização das fontes de energia. Um dos recursos renováveis, que têm gerado grande interesse na comunidade científica, é a biomassa, que é definida como toda a matéria orgânica que pode ser transformada em energia. Um tipo de biomassa são os resíduos gerados pelo processamento da madeira, como por exemplo, a serragem, que pode deixar de ser um risco para o meio ambiente e passar a gerar lucro para a empresa que o produz, além de apresentar alternativas, como matéria prima para outros produtos (. A serragem é um

resíduo encontrado na maioria das indústrias de madeira e é gerado principalmente pelo processo de usinagem com serras. Uma solução viável no sentido de se diminuir a exploração de florestas é a utilização racional e eficiente de resíduos agro florestais, subprodutos vegetais de culturas alimentícias, agroindústrias ou de exploração de florestas, que não são utilizados diretamente como energéticos por possuírem em geral baixa densidade, alta umidade, formato geométrico indesejado e baixo poder calorífico, sendo necessários, portanto, processamentos com o objetivo de aumentar a eficiência de utilização desses insumos, o que em muitos casos se torna vantajoso devido aos baixos custos de obtenção desses resíduos . A briquetagem é uma forma bastante eficiente para concentrar a energia disponível da biomassa. 1,00m3 de briquetes contém pelo menos 05 vezes mais energia que 1,00m3 de resíduos. Isso, levando-se em consideração

a densidade a granel e o poder calorífico médio desses materiais. Devido à dimensão e às grandes distâncias internas do país, o aspecto concentração energética assume também grande importância. Define-se briquetagem como um processo no qual pequenas partículas de material sólido são prensadas para formar blocos de forma definida e de menor tamanho. Através desse processo, subprodutos de beneficiamento agro florestal, agroindustriais e finos de carvão convertem-se em um material de maior valor comercial que é o briquete. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência do teor de umidade da matéria-prima (serragem) na formação dos briquetes. Na fabricação de cada briquete foram utilizadas 20 gramas de serragem com densidade média de 0,185 g. cm-3. Os briquetes foram produzidos em um molde cilíndrico de aço inoxidável, utilizando-se


26 peso da serragem pelo volume do béquer. Trauma prensa hidráulica modelo MA 098/CP, ta-se de uma densidade “aparente”, pois o com capacidade de 15 toneladas. A pressão volume considerado engloba uma porção de utilizada na confecção dos briquetes foi de ar. Foi determinada a densidade média dos 1240 Kgf. cm-2. O tempo de prensagem adotado para a formação de cada briquete foi de 15 briquetes para calcular o grau de compactasegundos. Foram produzidos 10 briquetes para ção da serragem. A densidade foi calculada pesando algumas amostras de briquetes e dicada teor de umidade. vidindo o peso pelo volume dos briquetes. A resistência dos briquetes à compressão foi determinada para analisar seu comportamento meFigura 1 – Molde de aço inoxidável e prensa cânico quanhidráulica utilizada para confecção dos briquettes do submetido a uma determinada carga ou esforço. DENSIDADE O ensaio de resistência à compressão foi rePara a determinação da densidade da seralizado em uma máquina universal de ensairagem foi utilizado um béquer de 2 litros de capacidade e uma balança eletrônica de pre- os, capacidade máxima de 30.000 kgf (300 KN) cisão. A densidade é calculada dividindo-se o modelo DL 30.000. A carga foi aplicada no sen-

RECURSOS RENOVÁVEIS tido transversal dos briquetes, perpendicular à pressão de compactação.

Figura 3 – Máquina Universal no momento do ensaio do briquette

RESULTADOS Pela analise visual foi constatado que em todos os teores de umidade utilizados houve a formação dos briquetes. Entretanto, os briquetes com 30% de umidade apresentavam uma aparência de fragilidade, ou seja, os briquetes podiam ser desestruturados já no manuseio.


27

RECURSOS RENOVÁVEIS

Figura 4 – Briquetes formados com diferentes teores de umidade

A tabela 1 apresenta a densidade média dos briquetes em cada teor de umidade analisado e a carga média de ruptura, obtida no ensaio de tração por compressão diametral. TABELA 1 – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS BRIQUETES Teor de umidade dos briquetes % 0 10 20 30

Densidade Carga de ruptura (g . cm-3) (Kgf . cm-2) 0,84

47,56 a

0,95 0,81 0,48

74,18 b 46,41 a 3,77 c

Analisando a Tabela 1 observa-se que o briquete com 10% de umidade além de possuir a maior densidade (0,95 g . cm-3) também apresentou maior resistência à tração (74,18 kgf). Por outro lado, o briquete com 30% de umi-

dade apresentou a menor densidade (0,48 g . cm-3) e a menor resistência à tração (3,77 Kg) entre os briquetes analisados. Os briquetes com 0% e 20% de umidade apresentaram características físicas estatisticamente iguais, comprovado através de teste de média. Observa-se ainda que a resistência dos briquetes à tração por compressão diametral apresenta correlação com a densidade dos briquetes. Comparando a densidade aparente da serragem (0,185 g . cm-3) com a densidade dos briquetes analisados, podemos verificar uma redução de volume de 2 a 5 vezes. O briquete com teor de umidade 10% apresentou maior redução no volume (5,135 vezes). Diante das analises realizadas, dos resultados obtidos e discutidos neste trabalho, podemos concluir que o teor de umidade da serragem de eucalipto influencia significativamente na formação dos briquetes. Entre os briquetes analisados o que apresentou melhor formação foi o briquete com teor de umidade de 10%. Autores Chrisostomo, W.¹; Yamaji, F. M.²; Costa, D. R.³ 1Bacharel em Química, Mestrando, UFSCar, 2Engenheiro Florestal, Professor Doutor, UFSCar, ³Graduando em Engenharia Florestal, UFSCar,


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LEILÃO

Aneel aprova edital com preços-teto do Leilão A-5 Valores definidos tornam certame atrativo aos empreendedores e competitivo para permitir diversificação de fontes

O

leilão A-5, a ser realizado no dia 30 de abril, teve seu edital aprovado me 30 de março, pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), em Reunião Pública Extraordinária, com definição dos preços-teto para a disputa, em patamar que torna o leilão atrativo aos empreendedores, e proporciona maior competição no certame. Também foram consideradas as especificidades de cada fonte, com vistas a diversificar a matriz elétrica e preservar a garantia de suprimento. Os preços-teto foram calculados pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e aprovados pelo Ministério de Minas e Energia (MME). O Preço de Referência para energia produzida pelas Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) e hidrelétricas com potência inferior ou igual a 50 MW foi definido em R$ 210,00/MWh. Para as usinas termelétricas, o preço-teto aprovado é de R$ 281,00/ MWh. O Custo Marginal de Referência do Leilão foi aprovado em R$ 281,00/MWh; tendo os preços de referência para as usinas hidrelétricas com potência superior a 50 MW, assim estabelecidos: UHE Itaocara I, de R$ 155,00/MWh; UHE Telêma-

preendimentos hidrelétricos; por disponibilidade, com prazo de suprimento de 25 anos. O edital do leilão esteve em audiência pública na Aneel no período de 11 de fevereiro 2015 a 6 de março de 2015 e recebeu contribuições de agentes do setor.

co Borba, de R$ 164,00/MWh; UHE Ercilândia, de R$ 187,00/MWh; e UHE Apertados, de R$ 201,00/MWh. Esses preços-teto refletem as atuais condições de financiamento do principal agente de financiamento, que é o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES). O objetivo do leilão é contratar energia elétrica proveniente de novos empreendimentos, com início do suprimento em 1º de janeiro de 2020, a partir de fontes hidrelétrica, inclusive PCHs, e termelétrica – a carvão, gás natural em ciclo combinado e biomassa. Serão negociados contratos por quantidade, com prazo de suprimento de 30 anos para em-

LEILÃO DE FONTES ALTERNATIVAS Em 24 de março, também foi aprovado pela Aneel o Edital do Leilão de Fontes Alternativas, a ser realizado em 27 de abril. Os preços-teto calculados pela EPE e aprovados pelo MME foram de R$ 215/MWh para as usinas termelétricas a biomassa e de R$ 179/MWh para as usinas eólicas. A energia a ser contratada no certame, em contratos na modalidade por disponibilidade com prazo de 20 anos com início de suprimento em 1º de janeiro de 2016 para biomassa (empreendimentos novos ou existentes) e para 1º de julho de 2017, para empreendimentos novos a biomassa ou eólicos. Para os produtos com início de suprimento em 1º de julho de 2017 será considerada a capacidade de escoamento da rede elétrica na avaliação das propostas.


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PRODUÇÃO

Custos de geração de bioeletricidade na safra 2013/14* *

A prática da cogeração de energia amplamente difundida no setor sucroenergético brasileiro permite a autossuficiência em energia elétrica das usinas. Desde a década de 1990, tecnologias de maior eficiência de cogeração permitiram o iníDesde a década de cio da exporta1990, tecnologias de ção de excedenmaior eficiência de tes de eletricidade produzida pecogeração permitiram o início las usinas para às distribuidoras. da exportação de Contudo, apesar excedentes de da constante eletricidade evolução, o potencial elétrico produzida pelas das usinas contiusinas para às nua pouco aprodistribuidoras. veitado. Por ouContudo, apesar da tro lado, consisconstante evolução, tentemente a comercialização de o potencial elétrico das usinas continua eletricidade tem se incorporado pouco como um vetor aproveitado.... mais relevante de geração de receita para as agroindústrias canavieiras. A Figura 1 destaca a tendência de

Haroldo José Torres da Silva1; André Felipe Danelon1; Carlos Eduardo Osório Xavier2 1 Pesquisador do PECEGE/ESALQ/USP; 2CEOX Planejamento e Otimização

crescimento de importância da quantidade representatividade da produção relativa de vendida e, consequentemente, da receita ge- energia elétrica, número total de usinas, morada, pelas usinas ao longo das safras pesqui- agem e venda de eletricidade de cada classe sadas pelo Programa de Educação Continua- tecnológica de cogeração. da em Economia e Gestão de Empresas (PEDe acordo com a classificação adotada, CEGE), da Escola Superior de Agricultura “Luiz 42% das usinas foram classificadas como de de Queiroz” (ESALQ/USP), em parceria com a tecnologia antiga e comercializaram apenas Confederação Nacional da Agricultura e Pecu- 2% do total da energia exportada da amostra ária do Brasil (CNA). na safra 2013/14. Já 26% das usinas, classificaO desafio para criação do indicador de cus- das como de alta capacidade de cogeração, to de produção de eletricidade, inicia-se com foram responsáveis por 57% de toda a eletria definição de nível de tecnologia de cogera- cidade vendida pela amostra. As usinas com ção de energia elétrica1. Definiram-se 3 gru- tecnologia retrofit2 de cogeração correspondepos característicos de usinas, a partir da pro- ram por 32% das usinas amostradas e 41% da dução relativa de energia elétrica, ou seja, eletricidade vendida por essa amostra. quantidade de energia elétrica produzida para cada tonelada de cana processada pela usiTabela 1 - Caracterização tecnológica da na. Os três diferentes grupos produzem, res- amostra de usinas exportadoras de energia pectivamente: (i) entre zero e 40 kWh/t; (ii) en- elétrica na safra 2013/14. tre 40 kWh/ Classe de tecnologia Produtividade Número de Usinas Moagem Eletricidade Elétrica (kWh/t) (% da amostra) (% amostra) vendida t e 80 kWh/t (% da amostra) e; (iii) acima Antiga 0 a 40 42% 28% 2% de 80 kWh/ Retrofit 40 a 80 32% 42% 41% t. Relacio- Moderna 80 ou mais 26% 30% 57% nando esses As usinas participantes da pesquisa de leníveis de produtividade com tecnologias esperadas de cogeração de energia, construiu- vantamento de custos do PECEGE na safra se os resultados da Tabela 1, a qual destaca a 2013/2014 das regiões3 Centro-Sul Expansão, Centro-Sul Tradicional e Nordeste apresentaram produtividades elétricas de 73,5 kWh/t, 62,9 kWh/t e 37,3 kWh/t respectivamente. Na região Tradicional e Expansão estão na faixa de produção característica das usinas com tecnologia retrofit de cogeração enquanto no Nordeste possuem a característica de tecnologia antiga de cogeração. A Figura 2 é possível observar as estimativas de custos da energia comercializada pelas usinas de cada região e os preços médios descontados dos impostos. Os resultados indicam que a região Nordeste apresentou o menor custo, entretanto deve-se avaliar que a usina típica da região

Figura 1 - Evolução da quantidade de eletricidade vendida, medida em kWh/t de cana processada, nos levantamentos de safra do PECEGE.


PRODUÇÃO

RACIONALIDADE


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PRODUÇÃO

tivamente. A informação implícita é que, embora a margem seja menor, o maior volume de vendas gera maior receita que a obtida pelas usinas com tecnologia retrofit de cogeração. A Tabela 3 corrobora essa análise. Tabela 3 – Descrição de receita, custos e margem da comercialização de energia elétrica medida em R$/t de cana para as regiões avaliadas na safra 2013/14: tecnologia moderna.

Figura 2 - Custos de produção e preços do MWh nas regiões Centro-Sul Tradicional, Centro-Sul Expansão e Nordeste: safra 2013/14 Nota: RC – Remuneração do capital; DEP – Depreciação; COE – Custo Operacional Efetivo; CT – Custo Total.

possui tecnologia antiga de cogeração, ou seja, o excedente de eletricidade que pode ser vendido é limitado. Para análises mais adequadas da relevância da receita e custos da comercialização de eletricidade pelas usinas faz sentido observar os valores trazidos a uma base de comparação em R$/t de cana processada, como destaca a Tabela 2.

Como a geração de bioeletricidade é dependente do processamento de cana, é recomendável a análise conjunta das atividades agroindustriais

Descrição Tradicional

Regiões Expansão

Nordeste

R$

R$/t

R$

R$/t

R$

R$/t

Receita

24.871.345

11,27

27.974.110

13,62

9.706.890

9,32

Custos

15.295.368

6,93

15.407.068

7,50

7.549.448

7,25

Margem econômica

9.575.977

4,34

12.567.042

6,12

2.157.442

2,07

rior, por exemplo, à folha de pagamento industrial das usinas. Embora os custos de produção da eletricidade estejam abaixo do preço pago pela energia, cabe destacar que a avaliação das margens deve ser relativizada devido a se tratar de uma análise para uma usina com tecnoloTabela 2 – Descrição de receita, custos e gia parcialmente depreciada. Como a geração margem da comercialização de energia elé- de bioeletricidade é dependente do procestrica medida em R$/t de cana processada samento de cana, é recomendável a análise para as regiões avaliadas na safra 2013/14. conjunta das atividades agroindustriais e de cogeração Descrição Regiões para a correTradicional Expansão Nordeste R$ R$/t R$ R$/t R$ R$/t ta avaliação Receita 16.947.684 7,68 18.702.001 9,11 3.047.945 2,93 de viabilidaCustos 9.826.117 4,45 9.889.272 4,81 282.526 0,27 de econômiMargem econômica 7.121.567 3,23 8.812.729 4,29 2.765.419 2,65 ca. Nota-se que a região mais atrativa, em terPara avaliar com maior sensibilidade a viamos de geração de margem em valores abso- bilidade do investimento em capital para colutos e relativos foi a Centro-Sul Expansão geração, é válido considerar a tecnologia mais como consequência da maior produtividade atualizada disponível no mercado, ou seja, a e quantidade vendida de eletricidade. Tam- tecnologia utilizada pelas usinas classificadas bém note-se que o potencial de geração como de alta capacidade de cogeração neste de receita e margem com a comercializa- relatório. Utilizando-se essa hipótese, note-se ção de eletricidade, ainda é relativamen- que a venda relativa de energia elétrica é de te baixo. Em todas as regiões, a margem 69,5 kWh/t; 57,0 kWh/t e 52,2 kWh/t nas regide comercialização da eletricidade é infe- ões Expansão, Tradicional e Nordeste, respec-

Por fim, destaca-se que a avaliação dos custos de geração de bioeletricidade realizados pelo PECEGE/CNA para a safra 2013/14 está em desenvolvimento metodológico e seus resultados iniciais visam contribuir para a análise do mercado sucroenergético ao apresentar indicadores que possam aprofundar o entendimento dos desafios enfrentados pelas usinas típicas das diferentes regiões do Brasil.

1

2

3

(FOOTNOTES) Para detalhamento metodológico sugere-se a consulta de PECEGE (2014) em www.pecege.esalq.usp.br/portal Destaca-se o cuidado de não se utilizar os custos de produção de bioeletricidade com utilização da tecnologia retrofit como referência para custos para os custos de produção de bioeletricidade com tecnologia moderna em novos projetos. Os levantamentos de custos de produção de cana-de-açúcar, açúcar, etanol e bioeletricidade do PECEGE/CNA são realizados anualmente e os dados agregados em três regiões: Centro-Sul Tradicional (SP e PR), Centro-Sul Expansão (MG, GO, MS e MT) e Nordeste (AL, PE, PB).


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DESTAQUE

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EXPORTAÇÃO

Pellets de Madeira: Desenvolvendo o mercado interno, mas de olho no promissor comércio exterior Eng. Dorival Pinheiro Garcia, Doutorando em Eng. Mecânica FEG/UNESP, Presidente Fundador da ABIPEL

A ABIPEL - Associação Brasileira das Indústrias de Pellets surgiu há dez anos com dois objetivos, basicaO primeiro mente: fornecer daobjetivo foi dos consistentes das indústrias de conseguido, pellets e ajudar a sabemos quem desenvolver o mersão os cado desse biocomprodutores, onde bustível aqui no Brasil. O primeiro estão e quanto objetivo foi conseproduzem; Mas o guido, sabemos segundo objetivo quem são os produtores, onde estão e ainda não foi produzem; obtido totalmente. quanto Mas o segundo obNo entanto, jetivo ainda não foi obtido totalmente. grandes avanços No entanto, granaconteceram e o des avanços aconmercado interno teceram e o mercavem sendo do interno vem sendo desenvolvido. desenvolvido. Há mais procura por esse biocombustível porque o preço tem sido atraente e as empresas buscam por energia

limpa para incentivar a economia de baixo carbono, ampliar o uso de energia renováveis e sustentáveis, diminuir os gases do efeito estufa, substituir o óleo BPF e o gás (poluentes derivados do petróleo) como forma de marketing ambiental. Aqui no Brasil a utilização dos pellets na indústria e no comércio tem crescido continuamente, principalmente pizzarias, padarias, rede de hotéis, hospitais, incineradoras, parques aquáticos, lavanderias, indústrias de cimentos e galvanoplastia. Temos várias empresas nacionais fabricando aquecedores, queimadores e adaptadores específicos para usar os pellets nas mais diversas aplicações. É fácil encontrar empresas que adaptam o sistema (óleo BPF, gás, cavacos, carvão...) para utilizar esse biocombustível. Essas aplicações mostram que,

Pellets de madeira produzidos a partir de resíduos da indústria madeireira

aos poucos, ele vai se incorporando ao processo industrial e comercial e o empresário percebe as vantagens (econômica e ambiental) de

sua utilização, sobretudo devido à sua fluidez, que facilita a automatização dos processos. A formação de mercados consumidores contínuos, como estes, é um bom sinal da evolução e popularização da sua utilização aqui no Brasil. De acordo com os dados do mês de Outubro/2014 da ABIPEL, o país tem hoje 18 plantas industriais, mas nem todas es- Questões como a tão produzindo os baixa eficiência da pellets. Essas emprodução, presas tem capatecnologia cidade produtiva de, aproximadamen- inapropriada, alto te,500.000 ton/ ano, custos de mas sua produção produção e atual atinge, melogísticos podem nos de 15% dessa explicar essa capacidade. Questões como a baixa ociosidade da eficiência da proindústria. dução, tecnologia inapropriada, alto custos de produção e logísticos podem explicar essa ociosidade da indús-


36 tria. Além disso, não há subsídios governamentais que estimulem a utilização da biomassa florestal como recurso energético renovável. A falta de padrões de qualidade para os pellets também é um dificultador. Precisamos definir uma norma, como a ISO 17025 – wood pellets quality (A1, A2 e B), para conferir maior organização, produtividade e credibilidade (elementos facilmente identificáveis pelos clientes), aumentando a sua competitividade nos mercados nacional e internacional. Hoje

EXPORTAÇÃO não há definição de normas e padrões para os biocombustíveis pellets no Brasil. As boas notícias para o mercado externo surgem da crise na Ucrânia que limitou a entrada, na União Européia, de produtos vindos da Rússia (um dos maiores produtores de pellets). Com isso, especialistas afirmam que os preços internacionais dos pellets podem subir, dada a maior procura do que oferta, principalmente no mercado europeu. Além disso, a alta do dólar e a intensa procura dos países asiáticos (Japão e Coréia) por pellets, podem

contribuir com este aumento e oportunizar bons negócios internacionais com os pellets. Aqui no Brasil, o preço para o mercado interno variou de R$ 400,00 a 550,00 por tonelada/FOB. Já os preços internacionais dos pellets a granel está em torno de 180 €/ton FOB Porto. Desenvolver o mercado interno, mas sempre atento às oportunidades externas podem fazer o Brasil se tornar um dos expoentes no comércio desta comodities pellets. Área com reflorestamentos e resíduos das indústrias madeireiras nós temos de sobra pra isso!


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LEILÃO

42º Leilão de Biodiesel contabiliza 671,3 milhões de litros vendidos O 42º Leilão de Biodiesel que foi realizado pela autarquia no dia 27 de março, negociou 671,3 milhões de litros segundo dados da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) divulgados no começo abril. O evento, que foi realizado em duas etapas, teve um valor total negociado de 1,36 bilhão de reais, contando que o litro de biodiesel foi vendido a 2,021 reais. De acordo a ANP, o leilão teve como objetivo garantir o abastecimento do mercado nacional entre os meses de maio e junho de 2015.

Ainda de acordo com a Agência, 37 produtores participaram do evento ofertando cerca de 824 milhões de litros, sendo que a maior parte dos participantes estava certificada pelo selo Combustível Social.

Os leilões organizados pelo governo seguem, segundo a ANP, a legislação vigente, a qual determina a mistura obrigatória de 7% de biodiesel ao óleo diesel vendido aos consumidores desde 2014.

Produção de Usinas Térmicas à Biomassa teve aumento de 23,4% O Ministério de Minas e Energia (MME) divulgou o Boletim Mensal de Monitoramento do Sistema Elétrico Brasileiro, o qual mostrou uma elevação de 23,4% na produção de energia elétrica vinda da biomassa. A elevação se deu pelo aumento da capacidade das térmicas a biomassa chegando a produzir 12,391MW vindos de 504 usinas. De acordo com o Jornal Cana, a matriz de produção do Sistema Elétrico Brasileiro totalizou cerca de 550.334 GWh no período de 12 meses. Grande parte da produção foi gerada a partir de hidrelétricas girando em torno de 72,4%. As usinas térmicas à Biomassa contribuíram com 23,4%, cerca de 21.185 GWh entre Fevereiro de 2014 a Janeiro de 2015.


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FEIRA

AVEBIOM vai organizar em setembro de 2015 organiza, a Expobiomasa – Feira dos profissionais de Biomassa da Europa. A Asociaciação Espanhola de Valorização Energética da Biomassa convoca o setor de Biomassa e Energia Brasileiro e participar do principal encontro mundial de Biomassa e Energia nos dias 22 a 24 de setembro 22 na cidade de Valladolid\ Espanha. Durante 03 dias de Feira e Congresso, atividades paralelas, visitas técnicas, reuniões, etc., a EXPOBIOMASA reunirá profissionais do setor, fornecedores, fabricantes de maquinas e equipamentos, indústrias de biocombustíveis, briquetes, pellets, instaladores, sistemas

de climatização, estufas, caldeiras entre muitos outros. A EXPOBIOMASA oferece aos seus participantes e visitantes, as melhores oportunidades de negócios do setor da Biomassa em nível mundial. Para este ano de 2015 a organização do evento oferece aos empresários e empresas Brasileiras uma oportunidade imperdível de participarem como expositores. Todos os interessados em participar do evento que são parceiros do Biomassa BR, “Maior empresa de comunicação do setor de Biomassa no Brasil, empresa que publica o Jornal Brasileiro das indústrias de Biomassa, Anuário Brasileiro de Biomassa e Portal Biomassa BR.

Para maiores informações: Maria Castañeda maria.castaneda@expobiomasa.com Telefones: Espanha +34 975 102020


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A Metalcava equipamentos, empresa que a mais de dezessete anos vem desenvolvendo e fabricando equipamentos e ferramentas para atender o mercado em seus diversos ramos de atuação. Um dos grandes destaques da empresa tem sido pela inovação e soluções para o setor de biomassa e floresta. Além do portfólio completo de máquinas para picagem e geração de energia com picadores e máquinas para serrarias, a empresa lançou recentemente uma máquina que trouxe ainda mais benefícios aos seus clientes e parceiros. Trata-se do, “Limpador de Serragem Metalcava - MTC2”. O equipamento conta com duas escovas de nylon e mo-

NEGÓCIOS

tores de 0,33 CV, próprios para retirar serragem das madeiras para exportação. Segundo Marcos Batista (Coordenador de vendas), diversas unidades do equipamento foram comercializadas nos últimos 08 meses, transformando a solução em campeã de venda em 2014. O MTC2, é Fabricado em chapa de aço ¼” Mancal regulador - Sistema exclusivo de fuso para regulagem das escovas conforme a espessura da madeira – Escova cilíndrica de nylon 0,60 Cristal 2 00 x 180 X 30MM, Motor WEG 0,33CV 6P 71 WFF2, Painel Elétrico para comando do equipamento. O MTC2 é normatizado e certificado pela NR12. Maiores informações no site www.metalcava.com.br E-mail: vendas@metalcava.com.br Telefone: 55(47) 3523.9999


CALENDÁRIO


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MUDANÇA

Nova chefe de edição do Jornal Brasileiro de Biomassa e Energia Dra. Suani Teixeira Coelho é a nova chefe de edição do Jornal Brasileiro de Biomassa e Energia

O Jornal Brasileiro de Biomassa e Energia foi criado em 2011, para preencher uma lacuna existente no setor de Biomassa e Energia, quanto a uma fonte confiável e periódica para informações sobre o setor no Brasil e no mundo. Desde sua criação o JBB, tem cumprido seu papel de trazer todas as novidades, tendências e lançamentos do setor. Também tem sido uma importante plataforma para pesquisadores de todo o Brasil e também do exterior publicarem suas pesquisas, teses e estudos, tendo a garantia de que esta publicação chega aos interessados diretos no assunto. Agora em 2015 com a contribuição que a Dra. Suani Teixeira Coelho vai trazer para a publicação, com certeza todos estes feitos alcançarão dimensões ainda maiores. O conhecimento que a prof. Suani vai trazer para o JBB será imensurável, sendo que como todos sabem, é uma das maiores autoridades no assunto, comenta Tiago Fraga – Diretor da FRG Mídia Brasil (empresa que gerencia o Jornal Brasileiro de Biomassa e Energia).

Suani Teixeira Coelho é engenheira química, com mestrado e doutorado em Energia No Programa de Pos Graduação em Energia da Universidade de Sao Paulo, onde é atualmente professora, orientadora e coordenadora do grupo de pesquisa em bioenergia. Ela também é professora orientadora no Programa Integrado de Pos Graduação em Bioenergia (USP / UNICAMP / UNESP). Ela foi membro do Grupo Consultor do Secretário Geral da ONU para a Energia e Mudencas Climáticas (Advisory Group on Energy and Climate Change-AGECC) no periodo 2008-2011, presidida por Kandeh K. Yumkella da UNIDO, e Secretária Adjunta da Secretaria Estadual de Meio Prof. Suani Teixeira Ambiente do Estado de São Paulo (2003-2006), onde era Coelho, Ph.D. responsável pelos acordos internacionais desta Secretaria de Estado. Ela já trabalhou várias vezes como especialista em bioenergia para projetos do PNUMA e da UNIDO. A professora publicou varios artigos cientificos e é tambem revisora de revistas técnicas, como a Energy Policy e Biomass & Bioenergy, entre outros. Ela também já publicou vários livros e capítulos de livros, incluindo “ Land and Water-Linkages to Bioenergy” em Global Energy Assessment (IAASA, Universidade de Cambridge, 2013). Desde dezembro 2014 ela é Editora Associada para Bioenergia na publicacao Renewable and Sustainable Energy Reviews e membro do Activity Group on Bioenergy and Water do Global Bioenergy Partnership (GBEP/FAO).


Jornal biomassa br edição nº 019  

Jornal Brasileiro de Biomassa e Energia Edição Nº 019

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