Avaliação técnico-econômica e ambiental do uso de biogás produzido a partir de vinhaça em biorrefinarias de cana-de-açúcar

Abstract

A crescente necessidade global por energia limpa tem aumentado a procura por biocombustíveis. No Brasil, o etanol oriundo da cana-de-açúcar é o principal biocombustível produzido e comercializado. Durante a produção do etanol, gera-se uma grande quantidade de vinhaça, um resíduo líquido da destilação do etanol com elevado conteúdo orgânico que normalmente é aplicado no solo, mas que pode ser convertido a biogás através da digestão anaeróbia. Sendo assim, neste trabalho, foram avaliados cinco cenários em uma biorrefinaria de cana-de-açúcar de primeira geração. O Cenário 1 considera a vinhaça destinada para o solo, enquanto que os demais cenários avaliam quatro aplicações do biogás produzido a partir da vinhaça, são elas: produção de eletricidade a partir do biogás (Cenário 2), substituição do diesel das operações agrícolas por biometano (Cenário 3), comercialização de biometano para injeção na rede de gás natural (Cenário 4) e geração de eletricidade a partir do biometano (Cenário 5). Os fluxogramas e os modelos correspondentes a cada um dos cenários foram construídos no simulador Aspen Plus. Com os dados dos balanços de matéria e de energia calculados no Aspen Plus, a avaliação integrada econômico-ambiental foi realizada na plataforma computacional Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC) do Laboratório Nacional de Biorrenováveis, resultando em indicadores ambientais e econômicos, tais como taxa interna de retorno (TIR), valor presente líquido, tempo de retorno e nota de eficiência energética e ambiental. Os indicadores econômicos foram estimados através da construção do fluxo de caixa a nota ambiental foi calculada através da análise do ciclo de vida. Os resultados obtidos permitiram concluir que todos os cenários com aplicação de biogás avaliados foram economicamente viáveis, uma vez que tiveram valores de TIR maiores do que a taxa mínima de atratividade (TMA). Como referência, o Cenário 1 teve uma TIR de 19,8% e uma nota de eficiência energético-ambiental de 67,2 gCO2eq/MJ. Dentre os cenários com produção de biocombustível a partir da vinhaça, o Cenário 3 apresentou a melhor TIR (18,2%) e a maior nota de eficiência energético-ambiental do etanol (69,7 gCO2eq/MJ). Por outro lado, o Cenário 5 resultou nos indicadores econômicos e ambientais mais baixos, com uma nota de eficiência energético- ambiental de 66,5 gCO2eq/MJ e uma TIR de 16,9%. Também se verificou que, de acordo com o cenário, uma redução de 15% a 19% nos preços dos produtos (etanol, eletricidade, enxofre e biometano), ainda manteria os investimentos viáveis, alcançando a TMA.