A obtenção de etanol a partir de rotas alcoolquímicas consagradas gera resíduos com potencial de aproveitamento, tanto em outros setores produtivos como no ciclo produtivo do próprio combustível. Este é o caso de torta de filtro e vinhaça. A vinhaça em particular costuma ser devolvida ao campo com o intuito de ajustar teores nutricionais do solo no cultivo da cana. No entanto, estudos ambientais destacam que esta alternativa traz efeitos negativos sobre os meios receptores (água e solo), condição que abre a perspectiva para exploração de usos alternativos dessas substâncias. Este estudo se propôs a contribuir para o tema ao avaliar de forma sistêmica o desempenho ambiental de duas alternativas de reaproveitamento de vinhaça: (i) reuso no campo em processos de fertirrigação, alternativa consolidada no Brasil, e (ii) reuso da fração líquida da vinhaça em etapas diversas do processo industrial de obtenção de etanol. Em qualquer das situações fez-se uso da técnica de Avaliação de Ciclo de Vida - ACV para proceder tal verificação. A análise ambiental da prática de reuso de vinhaça e torta para fertirrigação foi conduzida a partir da comparação de cenários que consideraram a forma de suprimento de nutrientes para a cana e o método de colheita. A avaliação de impactos ocorreu em dois níveis: quanto ao consumo de recursos, a partir de Primary Energy Demand (PED); e em termos de emissões para o ambiente por meio da elaboração do Perfil Ambiental. Uma Análise de Sensibilidade foi também realizada para verificar o efeito de oscilações dos teores de Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K) na composição da vinhaça sobre os resultados obtidos, caso da primeira alternativa. Concluiu-se para esse caso que a substituição parcial de fertilizantes químicos por vinhaça traz aumento da Demanda de Energia Primária global para ambos os métodos de colheita. Em termos de Perfil Ambiental, a comparação entre cenários das mesmas práticas de manejo mostrou que a troca de adubos por vinhaça e torta é positiva para o desempenho ambiental do etanol por reduzir impactos quanto a Mudanças Climáticas (CC), Acidificação Terrestre (TA) e Toxicidade Humana (HT). Por outro lado, o tratamento de vinhaça para reposição de água na etapa industrial resultou em aumento global das contribuições para as categorias acima mencionadas além de incrementos para Eutrofização de água doce (FEut) e Ecotoxicidade de água doce (FEC), a despeito de ser constatada a redução de 45% quanto a Depleção de água (WD). Os aumentos no impacto se deveram principalmente aos efeitos negativos causados durante a produção do CaO usado no processo de tratamento da vinhaça. No entanto, a substituição deste insumo por NaOH só representou melhora em termos de CC. Pode-se concluir que a reutilização de vinhaça e de torta de filtro como complemento nutricional para o cultivo de cana-de-açúcar resultou em uma alternativa mais adequada de reaproveitamento do que o se este fluído fosse reutilizado para suprir parte da demanda hídrica de processo, mesmo quando o consumo de água na etapa industrial tenha inexoravelmente se reduzido a partir da implantação dessa medida. / The production of ethanol from consecrated alcohol chemistry routes generates waste materials with reuse potential in other productive sectors as in the alcohol production cycle. This is the case of filter cake and vinasse. Vinasse, in particular, is often returned to the field in order to adjust soil nutrient levels in the cultivation of sugarcane. However, environmental studies highlight that this alternative brings negative effects on the receiving bodies (water and soil), condition that opens the prospect for the exploration of alternative uses of these substances. This study aimed to contribute to the topic by evaluating systemically the environmental performance of two vinasse recycling alternatives: (i) reuse in the sugarcane fields in fertigation processes, consolidated alternative in Brazil, and (ii) reuse of the vinasse liquid fraction in various stages of the ethanol production process. In either situation the Life Cycle Assessment Technique - LCA was used to carry out such verification. The environmental analysis of vinasse and filter cake reuse for fertigation was conducted based on the comparison of scenarios that considered the form of nutrient supply for sugarcane crops, and the harvesting methods. Impact Assessment took place on two levels: as for resource consumption from Primary Energy Demand (PED); and in terms of emissions into the environment through the elaboration of the Environmental Profile. A sensitivity analysis was also performed to evaluate the effects of fluctuations of N, P and K contents in the composition of vinasse on the results obtained, case of the first alternative. It was concluded in this case that the partial substitution of chemical fertilizers by vinasse, led to an increase in the global Primary Energy Demand for both harvesting methods. In terms of the Environmental Profile, the comparison between scenarios with the same management practices showed that replacing chemical fertilizers with vinasse and filter cake is positive for the environmental performance of ethanol since it reduces Climate Change (CC), Terrestrial Acidification (TA) and Human Toxicity (HT) impacts. Moreover, treatment of vinasse for water replacement in the industrial stage resulted in global increases for the mentioned categories as well as increments for Freshwater Eutrophication (FEut) and Freshwater Ecotoxicity (FEC), despite being detected a reduction of 45% for WD. Impact increases were due primarily to the negative effects caused during the production of CaO used during the vinasse treatment process. However, the replacement of this input by NaOH represented improvement only in terms of CC. It can be concluded that the use of vinasse and filter cake as a nutritional supplement for sugarcane cultivation resulted in a more adequate alternative for reuse than if the fluid were reused to supply part of the water process demand, even when the water consumption in the industrial stage has inexorably been reduced since the implementation of this measure.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-30062016-083642 |
| Date | 01 April 2016 |
| Creators | Sánchez Moore, Claudia Cristina |
| Contributors | Kulay, Luiz Alexandre |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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