Tratamento de Água: Setor sucroalcooleiro quer usar melhor os recursos hídricos

Química e Derivados, A usina da Raízen em Jataí-GO também gera eletricidade com vapor
A usina da Raízen em Jataí-GO também gera eletricidade com vapor

Apesar da atual tendência de alta dos mercados de açúcar e álcool, o setor vive pressionado pela necessidade de reduzir custos. Como a produção industrial consome muita água, o eficiente gerenciamento dos recursos hídricos dentro das usinas é um elemento importante para a sobrevivência do negócio.

“O contexto de 2017 não é essencialmente diferente de anos anteriores”, comenta Heitor José Zuntini, gerente de produto da Kurita do Brasil. “Há uma forte procura por redução de custos em geral. Mais que uma busca por produtividade natural da indústria, o que se vê é a necessidade de redução de custos como condição para a sustentabilidade do negócio, e este cenário não deve se alterar no curto prazo”, avalia.

Química e Derivados, Prado: setor conseguiu baixar o consumo de água captada
Prado: setor conseguiu baixar o consumo de água captada

O segmento sucroenergético sofre a pressão sobre a lucratividade, motivada por flutuações nos preços do açúcar e do álcool, geralmente em descompasso com o incremento dos custos de produção, sejam agrícolas ou industriais.

Para Cláudio Prado, ITC (Industry Technical Consultant) para o mercado de açúcar e etanol da Nalco Water, o segmento tem lidado ao longo do tempo com a melhoria operacional e um dos pontos de interesse é a diminuição do consumo de água captada. “Neste sentido, tem havido investimento em projetos relacionados com melhora energética. Estamos trabalhando em oportunidades de impacto nos maiores grupos produtores da região, de forma que seja possível chegar à excelência operacional”, afirma.

Pensando a curto, médio e longo prazos, Zuntini declara: “Espera-se cada vez mais atenção quanto à redução do consumo específico da água na unidade, o que aumentará o grau de complexidade dos tratamentos implementados, dadas as condições mais críticas de operação”.

O executivo da multinacional de origem japonesa acredita que o reúso da água na indústria continuará com tendência de crescimento, bem como aumentará a pressão dos órgãos ambientais e da própria sociedade para que o recurso não seja desperdiçado. “Com novas tecnologias e investindo em serviço diferenciado, a Kurita se equipa, cada vez mais, para responder e mesmo se antecipar às demandas que se mostram no horizonte, de forma a prover as melhores soluções às expectativas do segmento”, observa.

Prado relata a identificação, nos últimos anos, de uma mudança importante no que diz respeito ao controle e gerenciamento dos recursos hídricos e energéticos. “Projetos voltados para a otimização e/ou redução do uso, consumo e descarte de recursos hídricos e aumento da eficiência energética vêm ganhando destaque, dentre outros tantos desafios da indústria. Acreditamos que em um curto período de tempo este será um tema prioritário para aumentar a vantagem competitiva das empresas”, prevê.

Gestão eficiente – Um bom gerenciamento dos recursos hídricos nas usinas se dá, na opinião de Prado, por meio de medições e monitoramento dos sistemas e processos, aliados à análise dos dados para que a tomada de decisões possa ser mais rápida e assertiva.

“Os programas de gestão, monitoramento e controle Nalco Water, como a tecnologia 3D Trasar, têm foco na utilização dos recursos hídricos nas áreas de utilidades e processos e contam com uma plataforma de gerenciamento dos dados em tempo real, de forma que o uso da informação gerada, possibilite a otimização de processos produtivos, impactando diretamente na redução do custo total de operação, na diminuição do impacto ambiental e de outros recursos importantes no processo de industrialização de açúcar e álcool, especificamente em sistemas de geração de vapor/energia e sistemas de resfriamento”, conceitua.

A implementação dessas tecnologias de gestão tem, segundo o executivo, ajudado os clientes na otimização do consumo de água, gerando um impacto na diminuição do consumo, quantificado em 609 milhões de m3 de água só no ano de 2016.

Zuntini também lista, como um primeiro e importante passo, o processo de medição das várias correntes de água na unidade. “É muito comum a ausência de informações minimamente precisas sobre as vazões de água, suas ramificações na fábrica, etc. Apesar de se ter conhecimento da quantidade de água captada, a sua distribuição na indústria é, na maioria das vezes, uma caixa preta. Dessa forma, conhecer como se dá essa distribuição é o início do processo de gerenciamento”, adverte.
O segundo passo trata da caracterização das várias correntes de maneira que se tenha uma visão em perspectiva das suas qualidades relativas. “Em geral, essa informação é apenas estimada nas unidades, mas é um dado que, complementado pelas vazões medidas, permitirá definir onde se deve dar eventual esforço de reaproveitamento, uma vez que correntes com vazões elevadas, porém muito contaminadas, requerem um investimento muito elevado para reutilização. A mesma dificuldade ocorre se a corrente for pouco contaminada, mas com muito baixa vazão”, ressalta Zuntini.

Assim, investimentos em reaproveitamento de água deverão atender ao balanço entre vazão/contaminação para serem viáveis sob o ponto de vista técnico e econômico. Outro ponto que deve ser destacado, instrui o gerente de produto, é a condição, muito comum no setor, de mistura de vários tipos de condensado (provenientes de vapor de diversas classes de pressão e de origem vegetal), o que reduz a qualidade do fluxo resultante, impedindo sua utilização em processos mais exigentes, como alimentação de caldeiras de alta pressão.

“Essa vazão deve ser compensada por água de estações de desmineralização, aumentando o volume captado, e em detrimento da eficiência energética. A segregação dos vários condensados, portanto, traz um potencial de ganhos bastante significativo, embora haja dificuldades na sua implementação, dado o investimento necessário para a adequação de linhas etc.”

Prado pondera que, na produção de açúcar e álcool, existem muitos processos de transferência de energia e a sua otimização tem trazido às usinas ganhos significativos em termos de lucratividade.

Uma boa parte dessa otimização está relacionada com o núcleo vapor: a melhora da qualidade da água, associada a um tratamento químico e vinculada a um sistema de automação que responda às variações típicas da dinâmica nos processos de geração de vapor, têm trazido ganhos significativos por meio do incremento dos ciclos de concentração nas caldeiras que, consequentemente, impacta na redução do consumo de combustível e descarte de água, além de minimizar o risco de problemas relacionados com corrosão de depósitos neste tipo de sistemas.

Assim, a recuperação e controle de contaminação dos condensados, além de reduzir a captação de água, também contribui para o aumento da eficiência energética, como um todo.

Sistemas de resfriamento – Prado enfatiza que as torres de resfriamento são grandes consumidoras de água, devido à evaporação característica desse tipo de sistema. “A tecnologia 3D Trasar, da Nalco Water, conta com tratamento químico de alto desempenho, uma plataforma de automação e gestão de informações em tempo real, e um centro de monitoramento contínuo e remoto (System Assurance Center) que permite a melhor gestão possível do sistema de resfriamento”.

Acrescenta que, em relação à automação e gestão do tratamento, o dimensionamento adequado do programa químico e o avançado algoritmo de controle da tecnologia 3D Trasar, denominado Nalco Scale Index, permite o incremento ou a diminuição dos ciclos de concentração do sistema de resfriamento em relação ao stress pontual do sistema, podendo diminuir as descargas de água ao incrementar os ciclos de concentração quando exista baixa demanda térmica ou baixa carga de sais minerais na reposição.

Química e Derivados, Central de monitoramento remoto da Nalco/Ecolab opera 24 horas por dia
Central de monitoramento remoto da Nalco/Ecolab opera 24 horas por dia

Nesse contexto, a plataforma Web Nalco enVision permite o monitoramento online de todos os dados dos sistemas dos clientes em tempo real, 24 horas por dia, 7 dias por semana, proporcionando melhor gestão de todo o processo de tratamento de água.

Considerando que os sistemas de resfriamento são os primeiros candidatos a consumir águas de reúso, dadas as elevadas vazões relacionadas, Zuntini informa que o programa de tratamento para águas de resfriamento deve ser cuidadosamente dimensionado para fazer frente às criticidades, que são muito particulares a cada unidade. Essas podem ser as mais diversas, variando de valores de pH em seus extremos, elevadas quantidades de matéria orgânica e sais, entre tantos outros.

Portanto, a seu ver, não existe uma única tecnologia que deva ser aplicada em todos os casos, mas diversas, que são indicadas conforme as características únicas de cada situação. Uma coisa, porém, é comum a todas elas: os limites de stress a que estão sujeitas devem ser suficientemente elevados para garantir a sua aplicabilidade, mesmo em condições de grande variabilidade de parâmetros. Essa é outra característica de sistemas abastecidos com águas de reúso, a elevada variabilidade de seus parâmetros físico-químicos e de sua carga orgânica, advinda de variações do processo no qual a corrente de água é gerada.

Como afirmou Zuntini, também é sabido que tais sistemas são muito propensos a contaminações, inerentes à operação das usinas. Naturalmente, boas práticas operacionais devem ser capazes de reduzir esses níveis de contaminação de processo e avaliações constantes das causas raízes de eventuais ocorrências devem ser discutidas para que não se repitam.

Além disso, pelo fato de as unidades se encontrarem em ambiente rural, somam-se às contaminações de processo aquelas outras advindas do meio, como alta concentração de poeira (devido à movimentação de veículos de transporte de cana), bagacilhos de cana, entre outros.O programa de tratamento aplicado deve levar tudo isso em consideração para que o reaproveitamento da água não se torne um problema em vez de solução, ensina Zuntini. “Nesse contexto, a Kurita fica à disposição de qualquer unidade no endereçamento de sua melhor tecnologia para cada circunstância, considerados os seus custos e benefícios, assim como disposta a atuar no gerenciamento e obtenção de rendimentos ótimos”.

Prado revela que a Nalco Water está desenvolvendo um programa para gerenciamento total que tem como finalidade maximizar o uso da água dentro de todo o processo produtivo, com o conceito de reduzir, reusar e reciclar, já que este reaproveitamento está limitado às características próprias da água. O limite sem dúvida estará relacionado com o tratamento químico utilizado, pois ele permitirá minimizar o consumo desse recurso, mantendo os parâmetros críticos da gestão da água sob controle.

“Para o tratamento de todas as fontes e a otimização do uso da água, primeiramente é fundamental o mapeamento das linhas de água para definição da reutilização das correntes de alimentação dos processos e um bom controle de contaminação, bem como a tecnologia a ser utilizada para o monitoramento destas contaminações, arremata.

Química e Derivados, Márcia: tecnologias variadas gerenciam água e efluentes
Márcia: tecnologias variadas gerenciam água e efluentes

Tecnologias – Márcia Greco, gerente de desenvolvimento de negócios da Veolia Water Technologies na América Latina, comunica que a empresa conta com diversas tecnologias para reúso de água e o gerenciamento de recursos hídricos. “São tecnologias com altas taxas de tratamento, tais como Actiflo e Multiflo (patenteadas), que podem ser utilizadas e complementadas por sistemas de membranas de ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa. Em se tratando de efluentes, a Veolia possui tecnologias de reatores anaeróbios de última geração – Biothane EGSB, com grande potencial de geração de biogás para reaproveitamento energético”.

Para um melhor aproveitamento das águas de processo, Márcia acentua que a Veolia conta com sistemas sofisticados de controle. “Para a geração de efluentes (vinhaça), temos tecnologias de tratamentos anaeróbios, polimento aeróbio e evaporação que, além de reduzir volumes, também recupera nutrientes importantes na fertilização das plantações de cana”.

A Kurita oferece para esse segmento de mercado duas técnicas. Para caldeiras até 21 bar, a tecnologia DReeM Polymer: “Trata-se de conceito inédito embasado na síntese de polímeros especiais. São produtos que não somente agem na dispersão de sais, como também atuam removendo incrustações anteriores, permitindo a sua eliminação pelas purgas em condição de operação normal. Isso se traduz em significativo ganho energético nas caldeiras”, destaca Zuntini.

O desenvolvimento dessa tecnologia foi pautado pelo estudo realizado no mercado de geração de vapor, no qual se constatou que aproximadamente 40% dos sistemas possuem algum risco de formação de incrustações, tendo como origem principal a dureza, seja pelo uso de águas não abrandadas ou por escapes de dureza pelo abrandador, ou devido a problemas operacionais relacionados ao controle dos descartes necessários.

Essa condição é ainda mais notável nas caldeiras mais novas, em que a taxa de transferência de calor é altamente crítica. Assim, a manutenção das superfícies isentas de depósitos é uma prioridade. Essa tecnologia ainda permite ser monitorada e controlada automaticamente por equipamento da linha Kurita S.sensing, reduzindo o trabalho da operação e aumentando a eficiência no controle do tratamento.

Para caldeiras até 67 bar, a Kurita dispõe da Cetamine. “Composta por blends de aminas, essa tecnologia rompe com a tradição do uso de fosfatos e dispersantes em caldeiras, optando pelas aminas formadoras de filme e neutralizantes. Mesmo os sequestrantes de oxigênio podem ser prescindidos, uma vez que o filme formado pelas aminas impede o contato do oxigênio com a superfície metálica, garantindo a formação homogênea da magnetita. Tal homogeneidade da camada de magnetita garante uma troca térmica mais eficiente e o resultado é um ganho energético mais significativo”, esclarece.

Química e Derivados, Aminas dosadas online tiram os fosfatos das caldeiras
Aminas dosadas online tiram os fosfatos das caldeiras

Uma vez que pode ser utilizado um único produto para o tratamento, a sua aplicação é operacionalmente mais simples. O residual da amina dosada também pode ser monitorado e controlado online por equipamento instalado na linha de condensado, conclui Zuntini. O grupo Kurita recebeu o Prêmio Destaque como Empresa de Água do Ano de 2016, conferido pelo Global Water Awards 2017.

“Para otimizar a produtividade e a sustentabilidade, a Nalco Water segue inovando nos mercados onde atua”, garante Prado. “A tecnologia 3D Trasar vem sendo continuamente aprimorada, incrementando a oferta de soluções dentro do portfólio de produtos com tecnologias derivativas que cada vez estão mais alinhadas com as tendências da indústria.

“Por meio de sensores inteligentes e monitoramento remoto em tempo real, os técnicos e clientes conseguem acompanhar continuamente os indicadores de estado operacional de seus sistemas de tratamento de água, gerenciando-os de forma segura e otimizada. Com isso, há melhor eficiência operacional e economia de água e energia, reduzindo o custo total de operação”, finaliza.

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