Usina de álcool minimizada: uma termoelétrica à biomassa de cana de açúcar. Análise emergética do sistema "MUAI" de tamanho médio para produção de etanol, eletricidade e alimentos. Dr. Enrique Ortega FEA, Unicamp, Brasil III Taller de Energías Renovables. X Escuela Internacional de Verano de Ciencia y Tecnología de los Metales. Universidad de La Habana. Cuba, 14 de julio de 2003.
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Usina de álcool minimizada: uma termoelétrica à biomassa de cana de açúcar. Análise emergética do sistema "MUAI" de tamanho médio para produção de etanol,
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Usina de álcool minimizada: uma termoelétrica à biomassa de cana de açúcar.Análise emergética do sistema "MUAI" de tamanho médio para produção de etanol, eletricidade e alimentos.
Dr. Enrique Ortega FEA, Unicamp, Brasil
III Taller de Energías Renovables. X Escuela Internacional de Verano de Ciencia y Tecnología de los Metales.
Universidad de La Habana. Cuba, 14 de julio de 2003.
MUAI: Mini-Usina de Álcool Integrada a produção de eletricidade e alimentos.
Uma proposta do grupo de pesquisa da Escola de Engenharia de São Carlos, USP, Brasil:
Dr. Romeu Corsini, Dr. Geraldo Lombardi, MS. Aldo Ometto. Conta com várias colaborações: Dr. Pedro Rodríguez Ramos do Instituto Politécnico
“Luis Antonio Echavarria” de la Habana e
Enrique Ortega e Osmar Coelho da Unicamp.
Escolha entre alternativas renováveis e não renováveis
Sol,vento,chuva
$
$
Sol,vento,chuva
$ recursos nãorenováveis
Sol,vento,chuva
recursosrenováveis
inf. inf.
Impactos da monocultura de exportação:- Importação de insumos químicos- Uso intensivo de substâncias tóxicas- Uso intensivo de maquinária e combustível- Exodo rural e desemprego urbano- Investimentos urbanos e serviços para os marginalizados- Destruição da cobertura vegetal natural- Destruição do patrimonio cultural e infra-estrutura- Perda do solos e da biodiversidade- Diminuição da recarga de aqüiferos- Poluição dos recusos hídricos e dos alimentos- Enfermidades
Benefícios da policultura e o consumo interno:- Auto-suficiência de insumos e energia- Processo ecológico intensivo em mão-de-obra- Uso da cobertura vegetal natural e dopatrimonio cultural- Recarga de aqüiferos
Políticas pública edecisões individuais:- Escolhas no consumo- Escolha de apoios
MUAI
Integração de fluxos internos
e produção de recursos de alta qualidade.
tombador difusor
picadordesfibrador
colunas dedestilação
biodigestor
conjuntoturbo-gerador
secadorde leito emsuspensão
caldeira
enfardamentode bagaço
aquecedor
cuba
bio-digestor
caminhão
evaporadortrocador
regenerador
sorgo cana
reserva florestal
eletricidade
bagaço úmidocana em
toletes
caldo decana
centrífuga
bagaço
pré-evaporador
biofertilizante(uso interno)
flotador
silos detrincheira
decantador
etanol
levedura
biogas
lodovinho
vinhoto
criaçãoconfinada degado leiteiro
hortaliçase frutais
ferti-irrigação
leitecarnecouro
tanquede lodo
resfriador
termolisadorevaporadore secador
dornas defermentação
fundodas
dornas
recursos hídricos
bomba e filtro
colhedeira
usointerno
usointerno
usointerno
usointerno
água
água
frutas ehortaliças
usointerno
biofertilizante(feedback)
Emergía.
Energia renovável da naturezaR = R0 + R1 + R2 + R3
R0Energia solar
direta: radiação,vento, chuva
Energia degradada
agroecossistema
R1Energia solaracumulada:
biodiversidaderegional
Produto
R2Elementos
químicos darocha e daatmosfera
NMatéria orgânicado solo perdido
por erosão
F=M+SMaterias, bens,
trabalho externo, serviços.Recursos hídricos
cobrados.
N = Energia não-renovávelda natureza
F = Feedback da economia ou retro-alimentação (pode ser não-renovável)
Cana de açúcar,sorgo, produtosalimentícios eflorestas
$
Biodiversi-dade local
Destilaçãocom turbina
elétrica
Rios
Sedi-mentos
Biodiversi-dade
regional
Nitrogênioatmosférico Minerais
do solo
Diagrama de fluxos de energia. Quarta etapa
F
Energia degradada
N= recursos não renováveisda natureza: (destruição derecursos biológicos locais)
Reposição
Mini Usina de ÁlcoolIntegrada (MUAI)
Venda: etanol,potência elétrica,alimentos, leite,carne e couro
Pressão social (sem remuneração)
Recursos renováveisda natureza:R = R1 + R2
Albedo
Erosão
Perdas e resíduos(sem taxas)
S2
Interaçãofotossintética
R2
R1
Materiais e serviços vindosda economia urbana,basicamente de naturezanão renovável
Insumos da natureza: I = R + N
E 1
E 2
E 3
Y = I + F = Emergia incorporada total
R2 = Recursosrenováveis dabiosfera e da região
R1 = Recursorenovável deenergia solar direta
N
Infraestrutura eprocessamento
Controle
E 4Serviços ambientais
(sem subsídios)
Pressão social(valor desconhecido)
F = M + S1
Soma (Ei) = produção total
Benshumanos
Procedimento de análise emergética, passo a passo.
1. Identificação e quantificação dos fluxos;
2. Obtenção do fator de conversão de energia denominado transformidade para cada fluxo;
3. Conversão a fluxos de emergia;
4. Agregação de fluxos;
5. Obtenção de índices;
6. Discussão dos índices obtidos.
Primeira etapa: identificação do sistema e quantificação dos fluxos
Sol, vento,chuva
Reservaflorestal
mineraisdo solo
Áreaagrícola
Pecuária
Área debrejos
biomassa,aquíferos
pessoas,infra-
estrutura
$
beneficia-mento
N2atmos.
insumosurbanos
serviçospúblicos
biomassa,aquíferos
$
$
$
$
madeira
produtosagrícolas
produtospecuários
biomassa
Figura 2. A agricultura ecossistêmica, preservando funções ambientais e sociais
água
águalimpa
Segunda etapa: Considerar o custo energético
Energiaexterna
materiaistrabalho
produto
retro alimentação
Figura 4. Diagrama da conversão de energia em produto
novosrecursos
processoprodutivo
região sistema maior
Tr = emergia solarmassa
sejkg
=Tr = emergia solarenergia
sejJ
=
Transformidade = energia solar necessáriaproduto que sai do subsistema
Segunda etapa: conversão dos fluxos
Energiasolar direta produto (s)
Figura 5. Diagrama para explicar a conversão de fluxos de energia emassa de diversas qualidades em fluxos de emergia (sej/área/tempo),passíveis de serem agregados conforme sua origem e renovabilidade
estoquesinternos
QJ1
Agroecossistema
J2
J3 J4 J5
Tr2
Tr3Tr4 Tr5
Recursos energéticos externosem ordem de intensidade (erenovabilidade)e2
e1
e3 e4 e5
EP
=Emergia usada
Energia produzida = Ji Tri
Ep
e i
Ep
processo de interação
Figura 6. Procedimento de cálculo de um fluxo emergético:
(1) Indicar o valor do fluxo nas suas unidades comuns: J2(2) Converter para unidades SI (J, kg): J2 (SI)(3) Multiplicar pela transformidade correspondente (Tr2)(4) Expressa-se o valor do fluxo em emergia (e2).