Analise Viabilidade Economica Producao Bio Etanol Microdestilarias

Análise da viabilidade econômica da produção de bio-etanol em microdestilarias microdestilarias

Susane Cristina Weschenfelder Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção - UFSM Correio eletrônico: [email protected]

Sérgio Luiz Jahn Programa de Pós Graduação em Engenharia de Processos e Engenharia de Produção – UFSM Correio eletrônico: [email protected]

Santa Maria, novembro de 2010.

Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Programa de Pós‐Graduação em Engenharia de Produção

Este documento é uma versão inicial dos resultados experimentais da dissertação de Mestrado da Acadêmica Susane Cristina Weschenfelder, a ser defendida defendida no mês de janeiro de de 2011. Este trabalho trabalho esta sendo realizado sob orientação do Prof. Sérgio Luiz Jahn. Este capítulo esta dividido nos seguintes itens: Capítulo 4. Resultados experimentais 4.1. Objetivos e abrangência abrangência do estudo 4.2. Mapeamento do processo produtivo 4.2.1. Colheita da matéria prima 4.2.2. Transporte da matéria prima 4.2.3. Extração do caldo (moagem) 4.2.4. Fermentação 4.2.5. Destilação 4.2.6. Vinhaça. 4.2.7. Geração de vapor 4.2.8. Ensilagem da massa verde 4.3. Balanço de massa 4.3.1. Análise das matérias primas 4.3.2. Determinação da eficiência da moenda 4.3.3. Balanço de massa para processamento de sorgo sacarino e cana-de-açúcar 4.4. Etapas do processo onde os custos serão avaliados. 4.5. Direcionadores de custo 4.5.1. Mão-de-obra 4.5.2. Energia elétrica 4.5.3. Depreciação instalações 4.5.4. Depreciação equipamentos 4.5.5. Material consumo indireto 4.5.6. Lenha 4.5.7. Óleo Diesel 4.5.8. Água 4.6. Custo total por atividade para a unidade de 1000 litros/dia de etanol 4.7. Análise econômica do processo para unidade de produção de 1000 litros dias de etanol 4.8. Custo de produção do litro de etanol e tonelada de silagem. 4.9. Conclusões

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Pg. 02 03 03 04 04 11 13 14 15 16 18 18 18 19 21 22 23 24 26 27 30 33 34 34 35 38 42 43


Este documento é uma versão inicial dos resultados experimentais da dissertação de Mestrado da Acadêmica Susane Cristina Weschenfelder, a ser defendida defendida no mês de janeiro de de 2011. Este trabalho trabalho esta sendo realizado sob orientação do Prof. Sérgio Luiz Jahn. Este capítulo esta dividido nos seguintes itens: Capítulo 4. Resultados experimentais 4.1. Objetivos e abrangência abrangência do estudo 4.2. Mapeamento do processo produtivo 4.2.1. Colheita da matéria prima 4.2.2. Transporte da matéria prima 4.2.3. Extração do caldo (moagem) 4.2.4. Fermentação 4.2.5. Destilação 4.2.6. Vinhaça. 4.2.7. Geração de vapor 4.2.8. Ensilagem da massa verde 4.3. Balanço de massa 4.3.1. Análise das matérias primas 4.3.2. Determinação da eficiência da moenda 4.3.3. Balanço de massa para processamento de sorgo sacarino e cana-de-açúcar 4.4. Etapas do processo onde os custos serão avaliados. 4.5. Direcionadores de custo 4.5.1. Mão-de-obra 4.5.2. Energia elétrica 4.5.3. Depreciação instalações 4.5.4. Depreciação equipamentos 4.5.5. Material consumo indireto 4.5.6. Lenha 4.5.7. Óleo Diesel 4.5.8. Água 4.6. Custo total por atividade para a unidade de 1000 litros/dia de etanol 4.7. Análise econômica do processo para unidade de produção de 1000 litros dias de etanol 4.8. Custo de produção do litro de etanol e tonelada de silagem. 4.9. Conclusões

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Capítulo 4. Resultados experimentais

4.1. Objetivos e abrangência do estudo A Mini-usina para produção de Bio-etanol USI 1000, avaliada neste trabalho, esta instalada na Fazenda Santa Tereza, distrito de Palma, São Vicente do Sul. Esta foi projetada e construída pela Empresa USI- Usinas Sociais Inteligentes e possui capacidade de produção de 1000 litros dia de etanol hidratado combustível O objetivo geral deste trabalho foi determinar o custo de cada etapa envolvida na produção de etanol, em pequena unidade de produção, utilizando sorgo sacarino e cana-de-açúcar como matérias primas, empregando a metodologia de Custeio Baseado em Atividades (ABC). As informações obtidas da avaliação do processo foram utilizadas para determinar o custo de produção de etanol hidratado combustível bem como avaliar a viabilidade econômica de produção deste combustível neste tipo de unidade e observar o impacto econômico, social e ambiental que poderão ocorrer a partir dos diferentes destinos que se dá aos resíduos gerados no processo produtivo. O levantamento dos custos abrangeu as etapas de colheita, transporte e processamento de cada matéria prima; processo de fermentação dos caldos e destilação dos vinhos; processo de aproveitamento dos co-produtos e subprodutos gerados em diferentes etapas do processo. Neste trabalho não será abordada a etapa de implantação das lavouras, cujos custos de implantação foram obtidos de trabalhos anteriores. A implantação da lavoura de sorgo sorgo sacarino na fazenda fazenda Santa Tereza, foi realizada no mês de novembro de 2009, tendo sido plantadas um total de 30 hectares. A cana-de-açúcar avaliada no processo foi adquirida de agricultor visinho, distante 2 Km da fazenda Santa Tereza. Página 3 de 46


4.2. Mapeamento do processo produtivo Esta etapa consistiu do mapeamento do processo produtivo, identificando as operações de processamento e sua seqüência lógica. A figura 4.1 apresenta um esquema simplificado das etapas envolvidas no processo de produção de etanol que serão descritas com mais detalhes na seqüência do trabalho. A Mini-usina para produção de Bio-etanol USI 1000 foi projetada para a produção de etanol com concentração, em volume, na faixa de 94ºGL-96ºGL e produção média de 42 litros/h em operação contínua, permitindo uma produção de até 1000 litros/dia de etanol grau combustível, para operação do sistema de destilação 24 horas/dia. Esta unidade utiliza como matéria prima a sacarose de cana-de-açúcar ou sorgo sacarino. Esta também pode operar utilizando açucare obtidos a partir da sacarificação a frio de fontes de amido como, por exemplo, arroz, mandioca, milho, entre outros.

4.2.1. Colheita da matéria prima A matéria prima foi colhida como se encontra no campo, sem realizar nenhuma operação prévia, ou seja, a matéria verde foi colhida em sua totalidade. Assim, do sorgo sacarino foi colhido o colmo, folhas e as sementes e da cana-de-açúcar foi colhida o colmo e folhas. Como o objetivo da unidade industrial é o aproveitamento da matéria prima em sua totalidade às lavouras não foram submetidas a queima antes da colheita, que, caso fosse realizada impossibilitaria a utilização da massa verde resultante para produção de silagem, além de contribuir com a geração de gás efeito estufa (dióxido de carbono). A operação de colheita, das diferentes matérias primas, foi realizada utilizado equipamento equipamento apropriado, que consiste de um conjunto que que realiza a coleta, trituração e propulsão da matéria prima para cima da carreta Página 4 de 46


transportadora, onde a matéria prima triturada é acondicionada. Este conjunto de implementos estão acoplados a um trator, que tem a função de tracionar a carreta e fornece a forma motriz necessária para movimentar os implementos. A figura 4.3 ilustra o conjunto de implementos e carreta ensiladeira, acoplados ao trator, utilizado na colheita. Já a figura 4.4 ilustra o sistema em operação, onde a carreta ensiladeira recebe o produto já processado no sistema de colheita. A carreta ensiladeira utilizada possui as seguintes dimensões: Dimensões

carreta:

2,07mX3,9mX0,7m

(ComprimentoxLarguraxAltura),

resultando em um volume de 5,65m 3. Devido à baixa densidade do material picado a quantidade máxima acondicionada na carreta é relativamente baixa, ficando na ordem de 2000 Kg de matéria prima.

4.2.2. Transporte da matéria prima Após a colheita o trator desloca a carreta ensiladeira até o local onde a moenda esta instalada e aguarda o descarregamento e processamento da matéria prima. A lavoura de sorgo sacarino esta distante aproximadamente 1 Km da Mini-Usina e a lavoura de cana-de-açúcar aproximadamente 2Km.

4.2.3. Extração do caldo (moagem) O sorgo sacarino ou cana-de-açúcar, previamente picados, é descarregado lentamente, com auxilio da esteira transportadora da carreta ensiladeira até um parafuso sem fim, que, na seqüência alimenta uma correia transportadora que irá levar a matéria prima até a moenda. Este sistema esta ilustrado na figura 4.5. Nas carretas ensiladeiras convencionais, como sai de fábrica, a força motriz para deslocamento da esteira e parafuso sem fim é fornecida pelo sistema de força do trator. Devido ao longo tempo de operação do sistema de descarregamento, e por conseqüência de funcionamento do trator, os gastos Página 5 de 46


de combustível com esta operação seriam muito elevados. Em função disso, a empresa USI – Usinas Sociais Inteligentes optou pela instalação de um motor elétrico de 3CV e sistema de correias e polias para realizar o deslocamento da esteira e parafuso sem fio da carreta ensiladeira. A figura 4.6 ilustra o sistema acoplado para impulsionar o sistema de descarregamento da carreta. Na seqüência, o sorgo sacarino descarregado da ensiladeira é deslocado, com auxilio de uma esteira transportadora, até a moenda onde o material será prensado para remoção de parte do caldo presente nos colmos. A moenda utilizada no processo possui um terno de três rolos com capacidade de moagem de aproximadamente 2000 kg/hora. A figura 4.6 ilustra a moenda utilizada no processo. O processo de moagem gera duas correntes, uma liquida e outra sólida. A corrente líquida consiste no caldo contendo o açúcar que será submetido ao processo de fermentação e a corrente sólida contendo o bagaço, que será submetido a processo de ensilagem. O caldo resultante do processo de moagem passa inicialmente por uma peneira, com a finalidade de remoção de partículas sólidas (bagacilho) que porventura venham junto com o caldo, e é acondicionado em um tanque de 500 litros. Deste tanque o caldo é recalcado, com auxilio de bomba centrifuga, para uma das dornas de fermentação existentes na parte superior da unidade industrial. A figura 4.8 mostra os detalhes deste sistema de separação e recalque de caldo. O solido resultante, finamente moído, é encaminhado, com auxilio de correia transportadora até uma carreta onde aguarda a ensilagem. A figura 4.9 ilustra o material finamente moído que sai do processo de moagem e a figura 4.10 ilustra a esteira transportadora e o local de estocagem do material após a extração do caldo.

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Geração de va or

Figura 4.1. Diagrama de bloco com as etapas necessárias para produção de etanol a partir de qualquer matéria prima

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Figura 4.2. Imagem da lavoura de sorgo sacarino na Fazenda xxxxxxxxxx.

Figura 4.3. Equipamentos empregados na colheita da matéria prima.

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Figura 4.4. Vista da carreta recebendo a matéria prima (sorgo sacarino) no processo de colheita

Figura 4.5. Sistema de descarga do sorgo sacarino da carreta siladeira

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Figura 4.6. Motor elétrico, correias e polias acopladas a carreta ensiladeira para impulsionar o sistema de descarregamento

Figura 4.7. Moenda utilizada para remoção do caldo do sorgo sacarino.

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Figura 4.8. Sistema de separação de bagacilho e recalque do caldo para as dornas de fermentação

Figura 4.9. Materia prima finamente moída (Sorgo sacarino) após o processo de remoção do caldo na moenda de três rolos.

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Figura 4.10. Ilustração da esteira transportadora e carreta de armazenagem de material após extração do caldo.

4.2.4. Fermentação A fermentação do caldo é realizada no interior de 07 (oito) dornas com capacidade de 5000 litros. Considerando um aproveitamento de 80% da capacidade das dornas, o que corresponde a 4000 litros, o volume total disponível para fermentação esta na ordem de 28000 litros. As dornas são fabricadas em resina poliéster reforçadas com fibra de vidro. A figura 4.11 ilustra as dornas de fermentação utilizadas no processo. Todas as dornas estão interligadas entre si, por tubulação de PVC, que permite o transvase de uma dorna para a outra e a alimentação para a coluna de destilação. O caldo vindo do separador de bagacilho alimenta a dorna de fermentação, que já contém o pé-de-cuba proveniente da fermentação anterior. A alimentação do fermentador ocorre com o auxílio de uma bomba centrífuga. Caso o teor de açúcares presentes no caldo seja superior a 16°Brix (16% de açúcar) este deve ser diluído até este valor visando adequar o teor de açúcares Página 12 de 46


a níveis toleráveis pelas leveduras que promovem a fermentação, onde o açúcar é transformado em etanol e gás carbônico, segundo a reação 4.1. Para se obter fermentações regulares, rápidas, homogêneas e de bom rendimento em álcool ao meio são adicionados nutrientes.

C6H12O6(aq)  Glicose

2 CH3CH2OH(aq) + 2 CO2(g) Reação 4.1 Etanol Gás carbônico

Figura 4.11. Ilustração das dornas de fermentação. O processo fermentativo do caldo de cana-de-açúcar decorre até transformar todo o açúcar fermentescível contido no meio em álcool e gás carbônico, o que se estende pelo período de até 24 horas. O teor alcoólico obtido no vinho depende da concentração de açúcares redutores totais presentes no caldo. Normalmente para cada 2 graus Brix (2 gramas de açúcar dissolvido) se obtém 1°GL (1% de álcool em volume na solução). No término da fermentação o vinho é deixado decantar para separar as leveduras que vão para o fundo da dorna. A retirada do vinho da dorna é realizada aproximadamente 30 cm do fundo, de forma que a alimentação tenha Página 13 de 46


pouca levedura, e assim não contamine a coluna de destilação. O vinho que fica no fundo da dorna, rico em leveduras, servirá de pé-de-cuba para a próxima fermentação.

4.2.5. Destilação A destilação é o processo onde o álcool presente no vinho será separado da água visando a obtenção de álcool hidratado. O processo realizado em uma pequena usina é semelhante ao realizado nas grandes destilarias. O Sistema de destilação, fabricado em aço inoxidável 304, esta representado na figura 4.12. Este consiste de uma primeira coluna, denominada de coluna A, que tem a função de retirar a grande maioria do álcool presente na água e é denominada de coluna de esgotamento. Nesta coluna a parte que sai na parte superior esta enriquecida em álcool e a parte que sai no fundo esta empobrecida em álcool, e é denominado de vinhoto ou vinhaça. O produto que sai da primeira coluna alimenta a segunda coluna e a vinhaça é encaminhada por gravidade, através de tubulação de polietileno, até as lagoas de estabilização. A segunda coluna, denominada de coluna B, tem a função de realizar o esgotamento e retificação do álcool que vem da coluna A, para que sua concentração atinja os valores especificados pela Agência Nacional do Petróleo, ANP,

ou seja, teor mínimo de 95,1% de etanol em volume

(RESOLUÇÃO ANP Nº 23, DE 6.7.2010 - DOU 7.7.2010). O produto de fundo, que contem água mistura-se com a corrente de vinhaça e é encaminhado por gravidade, através de tubulação de polietileno, até as lagoas de estabilização. O etanol que sai pelo topo da coluna, com uma vazão na faixa de 40-42 litros/hora, é encaminhado por auxílio de bomba centrífuga para o tanque de armazenamento de etanol, confeccionado em polipropileno, com capacidade de armazenar 10000 litros, ou seja 10 dias de produção.

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Para controle do processo nas colunas de destilação são acoplados termopares que tem como função a indicação da temperatura na base e no topo da coluna, permitindo assim o controle do sistema de destilação e produção de etanol dentro das especificações da ANP. O sistema também possui registros, visores e três condensadores, necessários ao controle do sistema. Para resfriamento das correntes que passam nos condensadores utilizase água. Para evitar a utilização de água corrente ao sistema foi adaptado uma torre de resfriamento, que opera por sistema de fluxo cruzado de ar, que tem por finalidade resfriar a água de processo de forma que esta possa ser reutilizada, evitando assim o consumo excessivo deste insumo. A ligação da torre de resfriamento aos condensadores é realizada por tubulação de aço inoxidável. A energia necessária para realizar o aquecimento do vinho é realizada pela injeção direta de vapor, fornecido pela caldeira. Este vapor deve possuir uma pressão de no mínimo 4 kgf/cm 2.

4.2.6. Vinhaça. A vinhaça por possuir elevada carga de nutrientes e matéria orgânica apresenta grande potencial poluidor e se disposta de forma inadequada pode levar a poluição ambiental, como eutrofização de lagos, córregos e rios, levando a morte das espécies aquáticas presentes nestes meios. A vinhaça gerada no processo de destilação é encaminhada por gravidade, através de tubulação de polietileno, até um tanque com capacidade de 12000 litros onde aguarda a disposição na lavoura. Esta prevista a construção de um açude com as seguintes características: Capacidade 235.000 litros Dimensões superiores: 15 m x 10 m Dimensões inferiores: 10 m x 5 m Profundidade: 2,5 metros. Página 15 de 46


Cobertura: geomembrama de PEAD com 1,00 mm de espessura. Considerando a geração de 12 litros de vinhaça para cada litro de etanol, a unidade produz na ordem de 12000 litros dia deste produto. Assim, o açude conseguirá armazenar a vinhaça produzida em aproximadamente 20 dias de operação da unidade industrial. Como o tanque utilizado atualmente é uma situação provisória na determinação dos custos de processo se levará em consideração a construção do açude com as características elencadas acima.

4.2.7. Geração de vapor O vapor necessário para fornecer energia ao sistema de destilação é fornecido por Caldeira mista fogo tubular tipo vertical com capacidade de produção de vapor de 150 kg/h, pressão de trabalho de 4,0 kgf/cm2, utilizando lenha como combustível e tiragem natural. A figura 4.13 apresenta uma ilustração desta caldeira.

Coluna B

Coluna A

Condensadores

Figura 4.12. Ilustração das colunas de destilação.

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Figura 4.13. Ilustração a caldeira fogo tubular utilizada para geração de vapor

4.2.8. Ensilagem da massa verde Devido o baixo rendimento na extração de caldo dos colmos de sorgo sacarino e cana-de-açúcar estes ainda possuem altos teores de açúcares, o que possibilita a utilização deste material para alimentação animal, seja “in natura” ou maturado pelo processo de compostagem. No processo em análise os sólidos resultantes do processo de moagem são encaminhados por correia transportadora até um reboque, onde os sólidos aguardam serem embalados, com a finalidade de compostagem ou encaminhados para alimentação animal “in natura”. A embalagem do material para compostagem foi realizada em equipamento apropriado para este fim, representado na figura 4.14. Este equipamento possui um tambor, onde sacos de polipropileno com volume de 200 litros e gramatura de 1500 micras são acoplados e possuem a finalidade de armazenar e evitar que o material entre em contato com o oxigênio atmosférico, de forma que a compostagem ocorra de forma anaeróbia. A alimentação do material ao tambor ocorre por intermédio de correia transportadora que é alimentada por um operário com auxilio de uma pá. Página 17 de 46


Após preenchimento do saco com o material prensado o sistema se abre e o saco é liberado para que possa ser selado com equipamento apropriado. Nesta operação o saco é preenchido em aproximadamente 80% de sua capacidade, resultando na armazenagem de aproximadamente 85-90 Kg. A figura 4.15 apresenta uma ilustração do caso preenchido com o material prensado.

Figura 4.14. Ilustração do sistema de ensilagem da massa verde

Figura 4.15. Ilustração do material ensacado

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4.3. Balanço de massa Esta etapa da análise foi realizada com a finalidade de determinar qual a quantidade em massa de etanol, biomassa para silagem e vinhaça são produzidos no processamento de 2 toneladas de matéria prima. Esta informação é fundamental para calcular a receita que pode ser obtida diariamente no processo de produção em análise.

4.3.1. Análise das matérias primas Inicialmente foram realizados ensaios com a finalidade de determinar as quantidades percentuais de colmo, folhas e sementes no sorgo sacarino e de colmos e folhas na cana-de-açúcar. Na tabela 4.1 são apresentados os resultados dos ensaios realizados. Tabela 4.1. Resultados da análise do sorgo e cana-de-açúcar Matéria prima

% colmos % folhas % grãos

Sorgo sacarino

71

25

4

Cana-de-açúcar

76

24

-

As matérias primas foram caracterizadas quanto ao teor de fibra, teor de caldo e grau Brix do caldo. Os resultados são apresentados na tabela 4.2. Tabela 4.2. Resultados da caracterização das matérias primas quanto aos teores de fibra, caldo e açucares. Matéria prima Sorgo sacarino Cana-de-açúcar

% fibra nos colmos 15 14

% massa seca nas folhas 20 21

% caldo nos colmos

Grau Brix no caldo

85 86

17,5 19,0

4.3.2. Determinação da eficiência da moenda Foram realizados ensaios para determinar a eficiência da moenda na extração de caldo. Uma massa de matéria prima previamente picada (100 Kg) Página 19 de 46


foi moída e a quantidade de caldo e biomassa residual foi determinada. Os resultados obtidos estão apresentados na tabela 4.3. Tabela 4.3. Resultados obtidos no processo de moagem das matérias primas Matéria prima

% caldo extraído

% biomassa residual

Rendimento extração caldo do colmo,%

Sorgo Sacarino

42

58

69,6

Cana-de-açúcar

44

56

67,3

A quantidade de caldo obtido da moagem de sorgo sacarino e cana-deaçúcar ficaram na ordem de 420 Kg e 440 Kg, respectivamente, o que representa uma extração de 42% e 44%. Se considerarmos somente os colmos as extrações de caldo ficaram em 69,6% e 67,3%. Devido ao baixo rendimento de extração da moenda o bagaço resultante ainda possui aproximadamente 30% do açúcar inicialmente presente na planta, fazendo com que possua grande potencial para alimentação animal, seja de forma natural ou após compostagem. Assim, a aplicação deste material como fonte de combustível para a caldeira não é a opção mais aconselhada. Maiores rendimentos de extração somente poderiam ser obtidos com a utilização de moenda com dois ou três ternos que propiciariam rendimentos de extração na ordem de 85% e 95%. Entretanto, a utilização deste tipo de equipamento em pequenas unidades de produção não se justifica devido ao elevado investimento para aquisição destes modelos de moendas.

4.3.3. Balanço de massa para processamento de sorgo sacarino e cana-de-açúcar Com base nas informações obtidas nas tabelas 4.1 a 4.3 foram realizados balanços de massa para ambas matérias primas tomando como base de cálculo 2000 Kg de alimentação, massa aproximada da carga de uma carreta ensiladeira. Para realizar o balanço de massa foi considerado que a eficiência do processo de fermentação e destilação foram de 88% e 95%, respectivamente. Para determinar a quantidade final de massa de ensilagem maturada foi considerada uma perda de 10% da massa alimentada [Miranda, Página 20 de 46


2006]. Os resultados obtidos para sorgo sacarino e cana-de-açúcar são apresentados nas figuras 4.16 e 4.17, respectivamente. Um resumo com os principais produtos e subprodutos formados esta representado na tabela 4.4. Assim, do processamento de 2000 Kg de sorgo sacarino podem ser obtidos 68,7 Kg de álcool combustível com 93% de etanol em massa, o que corresponde a um volume de 85,9 litros de etanol 95,5% em volume, 1044 Kg de ensilagem e 1126,6 Kg de vinhaça. Do processamento de 2000 Kg de cana-de-açúcar podem ser obtidos 78,2 Kg de álcool combustível com 93% de etanol em massa, o que corresponde a um volume de 97,7 litros de etanol 95,5% em volume, 1008 Kg de ensilagem maturada e 1275 Kg de vinhaça. Sorgo Sacarino 2000 Kg H 2O Biomassa Açúcar 1460 329 211 Caldo 840 H2O Açúcar 693 147

Moagem

Biomassa 1160 H2O Açúcar Fibras 767 64 329

H2O 80 Diluição 920 H2O Açúcar 773 147

Ensilagem 1160 Produto final 1044

Vapor 257,7 Produto de topo 68,7 H 2O Álcool 4,8 63,9

Produto fermentado 920 H2O Açúcar Álcool 773 17,6 67,3 Produto de fundo Vinhaça 1126,6 H2O Açúcar Álcool 1105,6 17,6 3,4

Destilação

Figura 4.16. Dados do balanço de massa para sorgo sacarino

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Cana-de-açúcar 2000 Kg H 2O Biomassa Açúcar 1438 314 248 Caldo 880 H2 O Açúcar 712,8 167,2

Biomassa 1120 H2O Açúcar Fibras 725 81 314

Moagem

H2 O 160 Diluição 1040 H2 O Açúcar 949,3 167,2

Ensilagem 1120 Produto final 1008

Vapor 293,1 Produto de topo 78,2 H2O Álcool 5,5 72,7

Produto fermentado 1040 H2 O Açúcar Álcool 949,3 20,1 76,5

Destilação

Produto de fundo Vinhaça 1275 H2O Açúcar Álcool 1251,1 20,1 3,8

Figura 4.17. Dados do balanço de massa para cana-de-açúcar Tabela 4.4. Resumo das quantidades de etanol, vinhaça e silagem obtida no processamento de sorgo sacarino e cana-de-açúcar. Massa de materia prima processada Litros de etanol Litros devinhaça Kg de silagem 1000 Kg de sorgo sacarino 43,0 563,3 522,0 1000 Kg de cana-de-açúcar 48,9 637,5 504,0 2000 Kg de sorgo sacarino 85,9 1126,6 1044 2000 Kg de cana-de-açúcar 97,7 1275 1008 24000 Kg de sorgo sacarino 1030,8 13519,2 12528 24000 Kg de cana-de-açúcar 1172,4 15300 12096

Para a produção de 1000 litros dia é necessário o processamento de aproximadamente 24000 Kg de matéria prima, o que representa o resultado da operação de12 procedimentos de corte de matéria prima.

4.4. Etapas do processo onde os custos serão avaliados. Para aplicação da metodologia ABC a primeira etapa consiste na determinação das atividades do processo em que os custos serão avaliados. A tabela 4.5 apresenta as atividades do processo que serão consideradas na Página 22 de 46


avaliação dos custos de produção do etanol empregando sorgo sacarino e cana-de-açúcar como matérias primas. Neste trabalho não será considerada as atividades envolvidas no plantio das matérias primas, cujos custos de produção serão tomados como base trabalhos anteriores e informações fornecidas pelos diretores da empresa USI – Usinas Sociais Inteligentes. Tabela 4.5. Atividades envolvidas no processo de produção de etanol Processo Produção de etanol

Atividade Corte

Descrição Corte da matéria prima na lavoura

Transporte

Transporte da matéria prima da lavoura até unidade de produção Retirada da matéria prima da carreta ensiladeira para alimentar o sistema de moagem Moagem da matéria prima Diluição do caldo de cana com água para deixar o mosto com teor de açúcar na ordem de 16% e adição de nutrientes para auxiliar a fermentação Fermentação do açúcar presente no caldo de cana Processo de separação do etanol do mosto de fermentação Bombeamento do etanol até o tanque de armazenagem Vapor gerado na caldeira empregando lenha como combustível. Prensagem da massa verde para ensilagem Fechamento com auxílio de seladora elétrica

Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação

Recalque do etanol Geração de vapor Ensilagem Selagem a vácuo Armazenagem Vinhoto é encaminhado por gravidade até açude do vinhoto de estocagem

4.5. Direcionadores de custo A tabela 4.6 apresenta um resumo dos recursos empregados no processo de produção de etanol bem como os direcionadores empregados para quantificar a quantidade utilizada destes recursos.

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Tabela 4.6. Direcionadores utilizados para determinação do custo de produção do etanol. Recursos Direcionador do recurso Mão de obra Direta, horas Energia elétrica Potencia Instalada, kW Depreciação instalações Área Instalada (m 2) Depreciação equipamentos Índice de utilização Material consumo indireto Quantidade consumida, Kg, litros, etc Lenha Quantidade consumida, metro cúbico Óleo Diesel Quantidade consumida, litros Água Quantidade consumida, litros A tabela 4.7 são apresentados os direcionadores de custo utilizados em cada uma das etapas do processo de produção do etanol, elencadas na figura 4.1. Tabela 4.7. Recursos utilizados em cada etapa do processo de produção do etanol (direcionadores de custo). Direcionadores de custo Recursos

M ã o d e o b r a

E n e r g i a e l é t r i c a

Atividades Corte Transporte Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação Geração de vapor Ensilagem Selagem Armazenagem do vinhoto Descarte do vinhoto

X X X X X X X X X X

X X

X X X X

D e p r e c i a ç ã o i n s t a l a ç õ e s

X X X X X X X

X

D e p r e c i a ç ã o e q u i p a m e n t o s

X X X X X X X X X X X

M a t e r i a l c o n s u m o i n d i r e t o

L e n h a

Ó l e o d i e s e l

Á g u a

X X X X

X X X

X X X

X

X

A seguir será apresentada uma descrição dos direcionadores de custo apresentados na tabela 4.7 Página 24 de 46


4.5.1. Mão-de-obra Como a mão-de-obra normalmente é um custo substancial no processo de fabricação de qualquer produto é fundamental o levantamento dos tempos utilizados para a realização das diferentes atividades necessárias a produção de etanol na unidade industrial avaliada. Os resultados para tempo despendido e o custo associado são apresentados na tabela 4.8. Tabela 4.8. Tempos necessários para a realização das diferentes atividades Atividades Corte Transporte Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação Geração de vapor Ensilagem Selagem Armazenagem do vinhoto TOTAL

Tempo gasto, min 12 10 60 60

Número operações dia 12 12 12 12

Tempo total, h

Custo, R$ dia

% do custo

2,4 2 12 12

Tempo empregado colaborador,h 2,4 2 3 9

13,9 11,6 17,4 52,1

4,5 3,7 5,6 16,8

15

3

0,75

0,75

4,3

1,4

15 24 15 4 0,5

2 continua continua 160 160

0,5 24 24 10,7 1,3

0,5 20,4 3,6 10,7 1,3

2,9 118,0 20,8 61,7 7,7

0,9 38,0 6,7 19,9 2,5

0

0

0,0

0,0

53,65

310,4

0,0 100,0

Dos valores apresentados na tabela 4.8 pode-se contatar que são necessárias aproximadamente 53,65 horas diárias dos colaboradores. Considerando 9 horas de trabalho diários seria necessário a contratação de 6 colaboradores para operar a unidade 24 horas por dia. O custo diário com mão-de-obra para operação da unidade é de R$ 310,4 (trezentos e dez reais e quarenta centavos). A destilação é a operação que mais demanda mão de obra, com 38% do total, estando em segundo lugar a ensilagem e moagem, com 19,9% e 16,8% da demanda de mão-de-obra.

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4.5.2. Energia elétrica Para determinação do custo diário de energia em cada equipamento foi multiplicado a capacidade do equipamento, em kW, multiplicado pelo número de horas que opera. Foi considerado um fator de carga padrão de 80% para todos os equipamentos. O preço da energia elétrica foi tomado como de R$ 0,2/kWh. Os resultados de consumo para os diferentes equipamentos esta elencado na tabela 4.9. A capacidade instalada total é de 39,4 kW gerando um consumo diário na ordem de 378 kWh, correspondendo a um gasto diário na ordem de R$ 75,6 (Tabela 4.9 e 4.10). A atividade que mais consome energia elétrica é a moagem, seguida da ensilagem e destilação. Tabela 4.9. Capacidade de motores dos diferentes equipamentos, consumo de energia dia e custo da energia. Equipamento Carreta ensiladeira - descarga Correia tranportadora para moagem Moenda Motor do recalque de caldo para dornas Correia transportador de bagaço Motor da ensiladeira Motor da bomba de recalque de vinho Motor da coluna A Motor da coluna B Motor de bombeamento do álcool para tanque Motor de alimentação de água da caldeira Motor da torre de resfriamento

Capacidade do Capacidade, Motor, kW CV 3 2,25

Uso diário, h 12

Consumo diário, kW 21,6

Custo diário, R$ 4,3

2

1,5

12

14,4

2,9

20

15

12

144

28,8

1

0,75

3

1,8

0,4

2 15

1,5 11,25

12 12

14,4 108

2,9 21,6

1

0,75

3

1,8

0,4

2 2

1,5 1,5

24 24

28,8 28,8

5,8 5,8

1

0,75

3

1,8

0,4

3

2,25

3

5,4

1,1

0,5

0,375 39,4

24

7,2 378,0

1,4

TOTAL

75,6

4.5.3. Depreciação instalações O período para depreciação da edificação foi de 20 anos, totalizando um percentual de 4% ao ano. Com base na área ocupada por cada equipamento calculou-se o percentual correspondente e multiplicou-se pelo valor da Página 26 de 46


depreciação diária do prédio, resultando na contribuição de cada equipamento do processo para a depreciação. Os resultados são apresentados na tabela 4.11 e na tabela 4.12 são apresentados os custos de depreciação por atividade. Tabela 4.10. Custo da energia elétrica por dia de operação e por atividade. Atividade

Custo , R$ % do custo 0 0,0 Corte 0 0,0 Transporte 7,2 9,5 Descarga 28,8 38,1 Moagem 0,36 0,5 Completagem e nutrição do mosto 0 0,0 Fermentação 13,68 18,1 Destilação 1,08 1,4 Geração de vapor 24,48 32,4 Ensilagem 0 0,0 Armazenagem do vinhoto 75,60 100,0 Total

4.5.4. Depreciação equipamentos Na tabela 4.13 são apresentados os valores pagos para aquisição de cada um dos equipamentos necessários para implantação da unidade de produção de etanol preço da obra física e preço total do investimento. O investimento total para implantação da unidade fica na ordem de R$ 532.400,00 (quinhentos e trinta e dois mil e quatrocentos reais). A tabela 4.14 apresenta uma síntese dos dispêndios necessários para a implementação da Mini-Usina de produção de etanol hidratado combustível USI 1000. Para a aquisição dos equipamentos são necessários R$ 375.900,0 (trezentos e setenta e cinco mil e novecentos reais) e R$ 82.500,o (oitenta e dois mil e quinhentos reais) para construção de um pavilhão de 150 m 2 e R$ 74.000,0 (setenta e quatro mil reais) são destinados a instalação elétrica e hidráulica, montagem e gastos eventuais. Na tabela 4.15 são apresentados os custos com depreciação dos equipamentos e obra física. Os custos de depreciação foram determinados com base no método linear. As taxa de depreciação foram tomadas com base nas Instruções Normativas SRF nºs. 162/98 e 130/99. Página 27 de 46


Tabela 4.11. Depreciação diária por área ocupada por equipamento Equipamento

Área ocupada, % área m2 ocupada Trator de 80 CV 0,0 0 Sistema de corte para ensilagem – 0,0 Colhe cana marca menta 0 Carreta Ensiladeira 0,0 0 Esteira transportadora 2,7 4 Moenda de 1 Ternos 1 x 14". 8,0 Capacidade nominal de processamento 2000 Kg/hora 12 Tanque de diluição de 500 litros 1,3 2 Moto Bomba Centrifuga 0,0 Alimentadora de Vinho 0 Microdestilaria de Álcool Hidratado 13,3 92 a 96º GL, em aço inox 304, Capacidade Nominal 42 litros/hora. 20 Dornas de Fermentação de 5000 40,0 litros 60 Moto Bomba p/ transferência do 0,0 Álcool 0 Torre de Resfriamento de Água 2,0 Vazão: 10 m3/hora Motor: ½ cv 3 Reservatório de Álcool (10 mil 4,7 litros) polipropileno 7 3 Açude com 235 m recoberto com 0,0 geomembrana para armazenagem da vinhaça 0 Caldeira de 200 kg de vapor/hora 6,7 10 Enfardadeira para silagem 16,7 25 Maquina seladora 4,7 7 150,00 100,00

Depreciação diária, R$ 0,00 0,00 0,00 0,26 0,79 0,13 0,00 1,32 3,95 0,00 0,20 0,46 0,00 0,66 1,64 0,46 9,86

Para cada equipamento foi determinado o custo de depreciação por hora de utilização (tabela 15). Para determinar o custo diário total de depreciação por equipamento foi obtido pela multiplicação do custo de depreciação por hora de utilização pelo número de horas de operação diária do equipamento. O custo de depreciação por atividade foi obtido pela soma da depreciação individual de cada equipamento (tabela 4.16).

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Tabela 4.12. Depreciação diária das instalações por atividade empregada na produção do etanol Depreciação diária por Atividades atividade, R$

Corte Transporte Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação Geração de vapor Ensilagem Armazenagem do vinhoto Descarte do vinhoto

0,00 0 0,26 0,79 0,13 3,95 1,97 0,66 2,10 0 0 TOTAL

9,86

4.5.5. Material de consumo indireto No processo de corte e transporte das matérias primas são gastos insumos no sistema trator-implementos.

As principais manutenções que

devem ser realizadas no trator são a troca de óleo do motor, troca de óleo de caixa e engraxe de rolamentos diversos. A tabela 17 apresenta informações com relação as necessidades de insumos na manutenção do trator, ensiladeira e carreta ensiladeira, bem como informações relativas a quantidade de material necessária e tempo de operação do sistema antes da realização a próxima manutenção. Com base nestas informações foi determinado o consumo de cada insumo por hora de operação de cada equipamento. O custo total de insumos foi obtido multiplicando o consumo hora pelo número de horas de operação do equipamento. Os resultados do consumo de insumos indiretos e os custos atribuídos são apresentados na tabela 18.

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Tabela 4.13. Relação de equipamentos e dispêndios necessários a implantação de uma unidade industrial com capacidade de 1000 litros/dia de etanol. Equipamento

Classificação

Permanente Permanente

Quant. Preço Unitário (R$) 01 65.000,00 01 22.000,00

Trator de 80 CV Sistema de corte para ensilagem – Colhe cana marca menta Carreta Ensiladeira Esteira transportadora Moenda de 1 Ternos 1 x 14". Capacidade nominal de processamento 2000 Kg/hora Tanque de diluição de 500 litros Moto Bomba Centrifuga Alimentadora de Vinho Microdestilaria de Álcool Hidratado 92 a 96º GL, em aço inox 304, Capacidade Nominal 42 litros/hora. Dornas de Fermentação de 5000 litros Moto Bomba p/ transferência do Álcool Torre de Resfriamento de Água Vazão: 10 m3/hora Motor: ½ cv Reservatório de Álcool (10 mil litros) polipropileno Açude com 235 m3 recoberto com geomembrana para armazenagem da vinhaça Caldeira de 200 kg de vapor/hora Galpão com 150 m2 (setor de moagem, fermentação, destilação, caldeira, estocagem Enfardadeira para silagem Maquina seladora Custos de Licenciamento ambiental (LO, LI, LO outras) Montagem da unidade* Instalação elétrica e hidráulica Gastos eventuais**

Preço Total (R$) 65.000,0 22.000,0

Permanente Permanente Permanente

01 02 01

24.000,00 4.000,00 50.000,00

24.000,0 8.000,0 50.000,00

Permanente Permanente

01 01

500,00 1.200,0

500,0 1.200,0

Permanente

01

95.000,0

95.000,0

Permanente

07

2.000,0

14.000,0

Permanente

01

1.200,0

1.200,0

Permanente

01

4.500,0

4.500,0

Permanente

01

9.000,00

9.000,0

Obra

01

17.000,00

17.000,0

Permanente Obra

01 150

25.000,00 550,00

25.000,0 82.500,0

Permanente Permanente Serv. Terceiros Custeio Custeio Custeio

01 01 01

35.000,00 1.000,00 3.500,0

35.000,0 1.000,0 3.500,0

01 01 01

36.000,0 20.000,0 18.000,0

36.000,0 20.000,0 18.000,0 532.400

* 10% sobre o preço dos equipamentos, ** 5% sobre o preço dos equipamentos

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Tabela 4.14. Resumo dos gastos para implantação da unidade industrial Item Equipamentos Obra física Instalação elétrica e hidráulica Montagem da Unidade Gastos eventuais Total

R$ 375.900,00 82.500,00 20.000,00 36.000,00 18.000,00 532.400,00

Tabela 4.15. Calculo da depreciação de equipamentos, prédio e maquinário agrícola. P r e ç o I n i c i a ,l R $

Equipamento

Trator de 80 CV Sistema de corte para ensilagem – Colhe cana marca menta Carreta Ensiladeira Esteira transportadora Moenda de 1 Ternos 1 x 14". Capacidade nominal de processamento 2000 Kg/hora Tanque de diluição de 500 litros Moto Bomba Centrifuga Alimentadora de Vinho Microdestilaria de Álcool Hidratado 92 a 96º GL, em aço inox 304, Capacidade Nominal 42 litros/hora. Dornas de Fermentação de 5000 litros Moto Bomba p/ transferência do Álcool Torre de Resfriamento de Água Vazão: 10 m3/hora Motor: ½ cv Reservatório de Álcool (10 mil litros) polipropileno Açude com 235 m3 com geomembrana para armazenagem da vinhaça Caldeira de 200 kg de vapor/hora Enfardadeira para silagem Maquina seladora

P r e ç o r e s i d u a ,l R $

d P e e r í r o e d c o i a d ã e o

a D n u e a p r ,l e c R i $ a ç ã o

U s o a n o , h o r a s

D C e u p s r t o e c d i e a ç ã o p o r

65.000,0 13000,0 10 5200 4320 1,20 22.000,0 4400,0

10

1760 4320 0,41

24.000,0 4800,0 4.000,0 800,0

10 1920 4320 0,44 10 320 4320 0,07

50.000,0 10000,0 10

4000 4320 0,93

500,0

100,0

5

80

8640 0,01

1.200,0

240,0

10

96

4320 0,02

95.000,0 19000,0 10

7600 8640 0,88

2.000,0 1.200,0

400,0 240,0

5 10

320 96

8640 0,04 8640 0,01

4.500,0

900,0

10

360

8640 0,04

9.000,0

1800,0

5

1440 8640 0,17

17.000,0 3400,0

10

1360 8640 0,16

25.000,0 5000,0 35.000,0 7000,0 1.000,0 200,0

10 2000 8640 0,23 10 2800 4320 0,65 10 80 4320 0,02

Fonte dos períodos de depreciação: http://www.mmcontabilidade.com.br/flash/taxasdepreciacao.htm. Consulta em 01/11/2010.

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Tabela 16. Custos de depreciação por atividade. Atividades Corte Transporte Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação Geração de vapor Ensilagem Selagem Armazenagem do vinhoto

Tempo gasto, min 12 10 60 60 15

Número operações dia 12 12 12 12 2

Tempo total, h 2,4 2 12 12 12

Custo, R$ dia 4,9 3,3 5,8 11,1 0,4

15 24 15 12

2 continua continua continua

24 24 24 12

continua

24 TOTAL

0,9 26,9 5,6 7,8 0,1 3,8 70,4

Tabela 17. Dados de consumo por hora do trator e implementos utilizados na colheita e transporte da matéria prima. Capacidade Horas de trabalho possível Consumo/ hr

Trator MF 283 Óleo do motor Óleo da caixa Graxa

20 litros 40 litros 2 kg

400 hr 800 hr 200 hr

0,05 litro 0,05 litro 0,01 Kg

Cortadeira Consumo de graxa

2 kg

400 hr

0,005 kg

Carreta ensiladeira Consumo de graxa

2 kg

400 hr

0,005 Kg

O sistema de moagem possui um sistema automático de lubrificação e o recipiente de óleo deve ser preenchido periodicamente ao longo do dia. Para determinação de custos foi considerado que 1 litro de óleo de lubrificação é consumido em 48 horas de operação da prensa, o que representa um consumo de 0,021 litros de óleo por hora de operação da prensa. Considerando 12 horas de operação diária o consumo de óleo de lubrificação fica em 0,25 litros. Página 32 de 46


A fermentação para ocorrer de forma adequada necessita da adição de leveduras e de nutrientes ao meio. Para determinação de custos foi definido que a quantidade de nutrientes e de fermento é de 10 gramas por metro cúbico de mosto de fermentação. Tabele 18. Resumos dos gastos com insumos diversos no processo de produção de etanol. Horas trab/dia

Consumo/ hora

Consumo dia

Preço R$

Total, R$

Colheita Trator MF 283 Óleo do motor Óleo da caixa Consumo de Graxa

2,4 2,4 2,4

0,050 0,050 0,005

0,12 0,12 0,012

8 8 10

0,96 0,96 0,12

Cortadeira Consumo de graxa

2,4

0,005

0,012

10

0,120

Carreta ensiladeira Consumo de graxa

2,4

0,005

0,012

10

0,120

Transporte Trator MF 283 Óleo do motor Óleo da caixa Consumo de Graxa

2 2 2

0,05 0,05 0,005

0,100 0,100 0,005

8 8 10

0,80 0,80 0,05

Descarga Carreta ensiladeira Consumo de graxa

12

0,005 Kg

0,06 Kg

10

0,600

Moenda Consumo de óleo

12

0,021

0,25 litro

8

2,00

g/m3 10 10

m3 13,5 13,5

Kg 0,14 0,14

R$/Kg 12 15

1,62 2,03

Fermentação Nutrientes Levedura

R$/unit

A biomassa resultante do processo de moagem será submetida a processo de ensaque com a finalidade de ensilagem. A quantidade diária de biomassa a ensacar é de 13920 Kg. Considerando que cada embalagem tem capacidade de acondicionar 87 Kg será necessária a utilização de 160 sacos por dia de operação, resultando em um material com densidade na ordem de Página 33 de 46


0,5 Kg/litro. O custo de cada embalagem de 200 litros, produzida com espessura de 150 micras, esta na ordem de R$ 1,00. O custo diário com embalagens fica na ordem de R$ 160,00. A tabela 19 apresenta um resumo dos custos com insumos indiretos no processo por atividade. Pode-se constatar que o maior dispêndio com insumos esta relacionado a utilização de embalagens plásticas na embalagem da biomassa, para que esta não entre em contato com o ar atmosférico e assim gere uma ensilagem de boa qualidade. Tabela 19. Síntese dos custos com insumos indiretos Atividade Corte Transporte Descarga Moagem Completagem e nutrição do mosto Fermentação Destilação Geração de vapor Ensilagem Selagem Armazenagem do vinhoto Descarte do vinhoto Total dos gastos com insumos

Total, R$ 2,28 1,65 0,60 2,00 3,65 0,00 0,00 0,00 160,00 0,00 0,00 0,00 170,18

% do total 1,3 1,0 0,4 1,2 2,1 0,0 0,0 0,0 94,0 0,0 0,0 0,0 100,0

4.5.6. Lenha Com a finalidade de determinar o custo de geração de vapor foi determinada a quantidade de lenha consumida em 12 horas de operação da caldeira. Para realizar o aquecimento da caldeira, que levou aproximadamente 120 minuto, até atingir a pressão de trabalho de 4 kgf/cm 2 foram gastos 140 Kg de lenha. Nas demais horas de operação foram gastos 390 Kg de lenha de eucalipto. Considerando que, a unidade produz 42 litros/hora de etanol a quantidade produzida de etanol neste período foi de 420 litros, resultando em consumo de 0,98 Kg de lenha por litro de etanol produzido. Quando a unidade operar de forma ininterrupta, ou seja, 24 horas dia, o processo de aquecimento não seria mais necessário. Assim, considerando a produção de 1000 litros de Página 34 de 46


etanol em 24 horas de operação o consumo de lenha diário fica na ordem de 980 Kg. Considerando que 01(um) metro estéreo de lenha de eucalipto possui aproximadamente 600 Kg o volume de lenha consumida diariamente fica na ordem de 1,6 metros cúbicos. Atualmente, a lenha de eucalipto é vendida na região por um preço na ordem de R$ 35,00, totalizando um custo diário neste insumo de R$ 57,00 (cinqüenta e sete reais).

4.5.7. Óleo Diesel Na determinação dos gastos com óleo diesel, nas etapas de colheita e transporte da matéria prima, foi levado em consideração o consumo de um trator com potencia de 80 HP, com baixa exigência de tração (Silva, 2008). Na tabela 20 são apresentados os resultados do custo de óleo diesel no processo de produção de etanol.

Tabela 4.20. Dispêndio com óleo diesel no processo de produção de etanol. Atividade Horas trabalhadas/dia Litros/hora Consumo,L R$, Litro Total, RS 2,4 6 14,4 2 28,8 Colheita 2 6 12 2 24,0 Transporte TOTAL

52,8

4.5.8. Água O maior consumo de água no processo esta diretamente ligado a produção de vapor. Considerando que para processamento do caldo produzido em 2000 Kg de sorgo são consumidos 257, 7 kg de água o consumo diário de água fica na ordem de 2320 Kg, que corresponde a 2,32 metro cúbicos. Considerando o custo de R 1,00 por m 3 de água o custo diário deste insumo fica em R$ 2,32.

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4.6. Custo total por atividade para a unidade de 1000 litros/dia de etanol A tabela 4.21 apresenta um resumo dos custos de produção por atividade envolvida na produção de etanol empregando sorgo sacarino como matéria prima. Nesta analise são considerados os custos envolvidos na produção do etanol e na produção da silagem da biomassa residual. Nesta análise pode-se constatar que o custo total de processamento fica em R$ 749,30 (setecentos e quarenta e nove reais e trinta centavos), dos quais R$ 485,50 (quatrocentos e oitenta e cinco reais e cinqüenta centavos) são relativos a produção do etanol e R$ 263,80 (duzentos e sessenta e três reais e oitenta centavos) são relativos a produção da silagem, correspondendo, respectivamente, a 64,8% e 35,2% dos custos. Analisando o processo como um todo, a ordem dos dispêndios por atividade fica na seguinte ordem: ensilagem (34,1%) > destilação (21,4%) > moagem (12,6%) > geração de vapor (11,6%) > corte (6,7%)> transporte (5,4%) > descarga (4,2%). Na ensilagem o grande dispêndio esta relacionado a insumos, com 62,6%, e mão-de-obra com 24,1% dos custos. O grande custo com insumos esta relacionado ao alto preço da embalagem onde a biomassa é acondicionada para evitar o contato direto com o oxigênio presente na atmosfera. Na destilação o maior dispêndio esta relacionado à mão-de-obra, com 73,5 %, ficando em segundo sugar a depreciação dos equipamentos com 16,8 %. O grande dispêndio com mão-de-obra esta relacionado ao sistema operar 24 horas por dia, ou seja, de forma contínua. Quando se analisa os direcionadores de custo observa-se a seguinte ordem (tabela 21): mão-de-obra (41,4%) > insumos (22,7%) > energia elétrica (10,1%) > depreciação equipamento (9,4%) > Lenha (7,5%) > óleo diesel. Neste processo de longe a mão-de-obra é o principal direcionador de custo (tabela 4.7) onde a destilação, ensilagem e moagem contribuem, respectivamente, com 38%, 19,9% e 16,8% dos custos totais deste Página 36 de 46


direcionador de custo. Dos insumos (tabela 19) o maior dispêndio esta relacionado com as embalagens necessárias para acondicionamento da biomassa. Tabela 21. Resumo dos custos por atividade envolvida na produção de etanol e silagem em pequena unidade de produção com capacidade de 1000 litros/dia. Recursos

M ã o d e o b r a


13,9 27,8 11,6 28,6 17,4 55,6 52,1 54,9

0,0 0,0 0,0 0,0 7,2 23,1 28,8 30,4

0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 0,8 0,8 0,8

4,9 9,9 3,3 8,1 5,8 18,5 11,1 11,7

4,3 44,2 2,9 37,4 118,0 73,5 20,8 23,9 61,7 24,1 7,7 94,4

0,4 3,7 0,0 0,0 13,7 8,5 1,1 1,2 24,5 9,6 0,0 0,0

0,1 1,3 3,9 51,1 2,0 1,2 0,7 0,8 1,6 0,6 0,5 5,6

0,0 0,0 310,4 41,4

0,0 0,0 75,6 10,1

241,0

Atividades Corte Percentual Transporte Percentual Descarga Percentual Moagem Percentual Completagem e nutrição do mosto Percentual Fermentação Percentual Destilação Percentual Geração de vapor Percentual Ensilagem Percentual Selagem Percentual Armazenagem do vinhoto Percentual Totais % do total Custo total produção de etanol Percentual Custo total da ensilagem Percentual

i n D s e t a p r l e a ç c i õ a e ç s ã o

e D q e u p i r p a e m c i e a ç n ã t o o s

c M o a n s t e u r i m a o l i n d i r e t o


Á g u a

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

28,8 57,7 24,0 59,2 0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

0,4 3,8 0,9 11,5 26,9 16,8 5,6 6,4 7,8 3,0 0,0 0,0

3,7 0,0 37,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 56,0 0,0 64,2 160,0 0,0 62,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1,0 9,8 0,0 0,0 0,0 0,0 3,1 3,5 0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 9,9 1,3

3,8 100,0 70,4 9,4

0,0 0,0 0,0 0,0 170,2 56,0 22,7 7,5

0,0 0,0 52,8 7,0

0,0 0,0 4,1 0,5

51,1

7,8

62,6

10,2

56,0

52,8

4,1

49,6

10,5

1,6

12,9

2,1

11,5

10,9

0,8

69,4

24,5

2,1

7,8

160,0

0,0

0,0

0,0

26,3

9,3

0,8

2,9

60,7

0,0

0,0

0,0

Página 37 de 46

2,3 4,6 1,7 4,1 0,6 1,9 2,0 2,1

L e n h a

T o t a ,l R $

% T o t a l

49,9

6,7

40,5

5,4

31,2

4,2

94,8

12,6

9,8

1,3

7,7

1,0

160,6

21,4

87,2

11,6

255,6

34,1

8,2

1,1

3,8

0,5

749,3 100,0

100,0

485,5

64,8

263,8

35,2


Quando se analisa somente a produção de etanol (tabela 22), sem considerar a produção de ensilagem, o custo fica na ordem de R$ 485,5 (quatrocentos e oitenta e cinco reais e cinqüenta centavos). Para uma produção de etanol diária de 1000 litros o custo de processamento por litro fica na ordem de R$ 0,486 (quatrocentos e oitenta e seis centavos).

Tabela 22. Resumo dos custos por atividade envolvida na produção de etanol em pequena unidade de produção com capacidade de 1000 litros/dia. Recursos

M ã o d e o b r a


13,9 27,8 11,6 28,6 17,4 55,6 52,1 54,9

0,0 0,0 0,0 0,0 7,2 23,1 28,8 30,4

0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 0,8 0,8 0,8

4,9 9,9 3,3 8,1 5,8 18,5 11,1 11,7

2,3 4,6 1,7 4,1 0,6 1,9 2,0 2,1

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

28,8 57,7 24,0 59,2 0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

4,3 44,2 2,9 37,4 118,0 73,5 20,8 23,9

0,4 3,7 0,0 0,0 13,7 8,5 1,1 1,2

0,1 1,3 3,9 51,1 2,0 1,2 0,7 0,8

0,4 3,8 0,9 11,5 26,9 16,8 5,6 6,4

3,7 37,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 56,0 64,2

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1,0 9,8 0,0 0,0 0,0 0,0 3,1 3,5

0,0 0,0 241,0 49,6

0,0 0,0 51,1 10,5

0,0 0,0 7,8 1,6

3,8 100,0 62,6 12,9

0,0 0,0 10,2 2,1

0,0 0,0 56,0 11,5

0,0 0,0 52,8 10,9

0,0 0,0 4,1 0,8

Atividades Corte Percentual Transporte Percentual Descarga Percentual Moagem Percentual Completagem e nutrição do mosto Percentual Fermentação Percentual Destilação Percentual Geração de vapor Percentual Armazenagem do vinhoto Percentual Totais % do total

D e p r e c i a ç ã o i n s t a l a ç õ e s

D e p r e c i a ç ã o e q u i p a m e n t o s

Página 38 de 46

M a t e r i a l c o n s u m o i n d i r e t o

L e n h a


Á g u a

T o t a ,l R $

% T o t a l

49,9

10,3

40,5

8,3

31,2

6,4

94,8

19,5

9,8

2,0

7,7

1,6

160,6

33,1

87,2

18,0

3,8

0,8

485,5 100,0

100,0


Este custo esta distribuído percentualmente entre as atividades elencadas na seguinte ordem: destilação (33,1%) > moagem (19,5%) > geração de vapor (18%) > corte (10,3%) > transporte (8,3%) > descarga (6,4%). O direcionador de custo que mais contribuiu para as atividades de destilação e moagem foi a mão-de-obra e para a geração de vapor o maior direcionador de custo foi a lenha utilizada como fonte de energia no processo. Quando se analisa os direcionadores de custo observou-se a seguinte ordem de grandeza: mão-de-obra (49,6%) > depreciação equipamento (12,9%) > lenha (11,5%) > óleo diesel (10,9%) > energia elétrica (10,5%). A mão-deobra representa aproximadamente 50% dos custos da produção de etanol, ficando em segundo lugar as diferentes fontes de energia (lenha, óleo diesel e energia elétrica) com 32,9% dos custos de processamento para produção de etanol.

4.7. Análise econômica do processo para unidade de produção de 1000 litros dias de etanol Para determinar a viabilidade econômica da produção de etanol na unidade de produção de 1000 litros dia de etanol serão considerados os custos com a produção de etanol, os custos com matéria prima, custos de amortização do empréstimo e juros de 5% ao ano. Como receitas serão consideradas os recursos provenientes da comercialização de etanol, silagem de sorgo sacarino e silagem de cana-de-açúcar. Para a produção de 1000 litros dia de etanol, com concentração na ordem de 95,4 GL, é necessário o processamento de 24 toneladas diárias de sorgo sacarino ou cana-de-açúcar (tabela 4.4). Quando do processamento do sorgo sacarino ou cana-de-açúcar, além do etanol, são gerados 13920 Kg/dia de biomassa que após maturação gera 12528 Kg de ensilagem. Os custos de produção empregando as diferentes matérias primas serão considerados os mesmos. Para questão de receita anual será considerado que a unidade irá operar 4,5 meses com sorgo sacarino (janeiro a maio) e 6,5 meses com cana-de-

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açúcar (Junho a dezembro), ficando 1 mês para manutenção preventiva da unidade industrial. Os custos de produção e produtividade de sorgo sacarino e cana-deaçúcar foram obtidos de trabalho realizado por ROSADO JUNIOR (2008). Os custos de produção anual, produtividade por ano e custo por tonelada produzida são apresentados na tabela 23. Para efeito de calculo serão tomados os custos médios por tonelada de produção que são de R$ 18,20 (dezoito reais e vinte centavos) para o sorgo sacarino e R$ 19,4 (dezenove reais e quarenta centavos) para a cana-de-açúcar. Tabela 23. Produtividade, custos totais anuais e custo por tonelada produzida Custo por ano do projeto (R$) 3 4 5 6

Média Cultura 1 2 7 8 9 10 Cana-deaçúcar 2250,0 840,0 840,0 1050,0 840,0 2040,0 1050,0 840,0 840,0 840,0 1143,0 Sorgo Sacarino 1580,0 1370,0 1370,0 1580,0 1370,0 1370,0 1580,0 1370,0 1370,0 1580,0 1454,0 Produtividade por ano do projeto (Ton/ha) Cana-deaçúcar 70 63 56,7 51 46 70 63 56,7 51 46 57,3 Sorgo 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 Sacarino Custo por tonelada produzida (R$) 13,3 14,8 20,6 18,3 29,1 16,7 14,8 16,5 18,3 19,4 Cana-de- 32,1 açúcar 19,8 17,1 17,1 19,8 17,1 17,1 19,8 17,1 17,1 19,8 18,2 Sorgo Sacarino

Fonte: Rosado Júnior, A.G.

Tabela 24. Informações utilizadas para calculo da receita obtida pela comercialização de etanol hidratado combustível e silagem Dados Sorgo processado diariamente Etanol 95,4 GL produzido diariamente Silagem produzida diariamente Preço comercialização do etanol* Preço comercialização silagem de sorgo sacarino Preço comercialização silagem de cana-de-açúcar

Unidade toneladas litros toneladas litro R$/tonelada R$/tonelada

Valor 24 1000 12,5 1,04 90,0 70,0

* Preço de comercialização do etanol hidratado combustível sem frete e impostos. Média da semana de 22/11 -26/11/2010. Fonte:CONSECANA-SP.

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Para efeito de cálculos serão utilizadas as informações constantes na tabela 24. As receitas obtidas pela comercialização de etanol hidratado combustível e silagem de sorgo sacarino e silagem de cana-de-açúcar são apresentados na tabela 25.

Tabela 25. Receitas de comercialização dos diferentes produtos Produto Etanol hidratado combustível Silagem de sorgo sacarino Silagem de canade-açúcar

Produção Produção Meses de diária mensal produção

Produção total

Preço unitário Receita anual, , R$ R$

1000 litros

30.000

11

330000 litros

1,04

343200

12,5 ton

375

4,5

1687,5 ton

90,0

151875

12,5 ton

375

6,5

2437,5 ton

70,0

170625

Na tabela 4.26 são apresentados dados relativos aos investimentos necessários para a implementação de usina com capacidade diária de 1000 litros de etanol hidratado combustível.

O investimento total fica em R$

532.400,00 (quinhentos e trinta e dois mil e quatrocentos reais) dos quais 375.900,00 são destinados a aquisição de equipamentos e os R$ 156.500,00 (cento e cinqüenta e seis mil e quinhentos reais) restantes são necessários para construção de pavilhão, instalação elétrica e hidráulica, montagem da unidade e gastos diversos. Para efeitos de calculo será considerado que todo o investimento necessário será financiado com uma taxa de juro anual de 5%, prazo para pagamento de 10 anos e carência de 1 (um) ano para iniciar a amortização do capital. Tabela 4.26. Investimento fixo para implantação da Unidade de produção de etanol com capacidade de 1000 litros/dia. Item Equipamentos Obra física Instalação elétrica e hidráulica Montagem da Unidade Gastos eventuais Total

Valor, R$ 375.900,00 82.500,00 20.000,00 36.000,00 18.000,00 532.400,00 Página 41 de 46


A tabela 4.27 apresenta os custos variáveis de processo onde estão incluídos os custos com mão-de-obra direta, energia elétrica, depreciação, Insumos, lenha, óleo Diesel, água e os custos com matéria prima. Tabela 4.27. Custos variáveis do processo Item Mao de obra Energia elétrica Depreciação prédio Depreciação equipamentos Material consumo Lenha Óleo diesel Água Total gastos de processamento Matéria prima - sorgo sacarino Matéria prima - cana-de-açúcar Total gastos de matéria prima Total de custos variáveis anuais

Diário 310,4 75,6 9,9 70,4 170,2 56,0 52,8 4,1

Dispêndio Mensal 9313,3 2268,0 295,9 2112,2 5105,4 1680,0 1584,0 121,6

-

-

Anual 111759,7 24948,0 3550,7 25346,7 56159,5 18480,0 17424,0 1337,2 259005,7 58887 91024,1 149911,1 408916,8

Na tabela 4.28 são apresentados os dados de viabilidade econômica do investimento desconsiderando a inflação. Pode-se observar que a partir do primeiro ano de operação a unidade opera com lucro líquido e que são necessários aproximadamente 4,2 anos para que o lucro líquido acumulado seja equivalente ao investimento realizado para implementação da unidade industrial. A partir das informações da tabela 4.28 constata-se que o processo integrado para produção de combustível e alimento apresenta viabilidade econômica somente se a silagem de sorgo sacarino e cana-de-açúcar forem comercializadas ou utilizadas para alimentação animal e agregarem valor na produção de carne ou leite.

Página 42 de 46


Tabela 4.28. Determinação da viabilidade econômica do investimento. Viabilidade econômica do investimento Ano Descrição

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

343200

343200

343200

343200

343200

343200

343200

343200

343200

151875

151875

151875

151875

151875

151875

151875

151875

151875

170625

170625

170625

170625

170625

170625

170625

170625

170625

532.400 665.700 665.700 665.700 665.700 665.700

665.700

665.700

665.700

665.700

ENTRADAS Financiamento

532.400

Venda etanol hidratado Venda de silagem de sorgo sacarino Venda de silagem de cana-de-açúcar Total das entradas SAÍDAS Parcela do financiamento Juros do Financiamento (5% a.a)

59156

59156

59156

59156

59156

59156

59156

59156

59156

26620

26620

23662

20704

17747

14789

11831

8873

5916

408917

408917

408917

408917

408917

408917

408917

408917

408917

494692

494692

491735

488777

485819

482861

4 79903

4 76946

473988

-26.620 171.008 171.008 173.965 176.923 179.881

182.839

185.797

188.754

191.712

26620

Custos variáveis Instalações

156.500

Equipamentos

375.900

Total das saídas

559020

LUCRO Lucro líquido Lucro líquido acumulado

-26.620 144.388 315.395 489.361 666.284 846.165 1.029.004 1.214.800 1.403.555 1.595.267

4.8. Custo de produção do litro de etanol e tonelada de silagem. Das informações apresentadas na tabela 4.21 pode-se obter separadamente os custos despendidos para a obtenção do etanol hidratado e da silagem de sorgo sacarino. O custo diário para a produção de 1000 litros de etanol, sem levar em consideração os custos com financiamento, fica na ordem de R$ 921,7 (novecentos e vinte e um reais e setenta centavos) fazendo com que o custo de produção do litro de etanol hidratado monta em R$ 0,92 (noventa e dois centavos de real).

Deste valor R$ 0,486 corresponde a

contribuição do processamento e R$ 0,436 corresponde a contribuição da matéria prima, que corresponde a 52,7% e 47,3%, respectivamente.

Página 43 de 46


Deste resultado pode-se concluir que o aumento da escala de produção é necessário para reduzir o custo de processamento do etanol, já que os dispêndios com mão-de-obra continuarão praticamente os mesmos, elevando somente o investimento inicial para aquisição de equipamentos de maior porte. Já o custo total para produção da silagem de sorgo sacarino, considerado como um subproduto, é de R$ 263,8 (duzentos e sessenta e três reais e oitenta centavos). Considerando que em um dia de operação são produzidos 12,5 toneladas de silagem o custo por tonelada fica em R$ 21,1 (vinte e um reais e dez centavos). Tabela 4.27. Custo de produção do litro de etanol combustível e tonelada de silagem. Custos individuais por dia de operação Custo diário, R$ 485,5 Custo de processamento para obtenção do etanol 436,2 Custo matéria prima (24 toneladas) sorgo sacarino 263,8 Custo para obtenção da silagem Custo diário, R$ Custo total por dia de operação 921,7 Custo total para obtenção do etanol (1000 litros) 263,8 Custo total para obtenção da silagem (12,5 toneladas) R$ Custo de produção 0,92 Litro de etanol 21,10 Tonelada de silagem de sorgo sacarino R$ Receitas de comercialização diária 1040 Etanol hidratado 1125 Silagem de sorgo sacarino 2165 Receita total diária

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4.9. Conclusões As principais conclusões obtidas deste trabalho são: a. Dos direcionadores de custo analisados a mão-de-obra é o principal item de custo na produção do etanol, representando aproximadamente 41% do total quando se analisa o processo como um todo e 49,6% quando se analisa somente a etapa do processo que trata da produção do etanol hidratado combustível. b. Os gastos com energia representam o segundo maior direcionador de custo, correspondendo aproximadamente 26,6% do total quando se analisa o processo com um todo e 32,9% quando se analisa somente a etapa do processo que trata da produção do etanol hidratado combustível. c. Das atividades do processo de produção de etanol e silagem a que representa o maior custo é a silagem da biomassa residual, devido principalmente a contribuição do elevado custo dos sacos necessários para embalar o produto. d. A segunda atividade de maior custo é a destilação com 21,4% do custo de processamento, devido principalmente a elevada contribuição da mão-de-obra. Quando se analisa somente a produção de etanol hidratado combustível este é a atividade mais custosa, representando 33,1% do custo total de processamento. e. Da analise econômica conclui-se que o processo é superavitário, necessitando de 4,2 anos para retorno do capital investido na montagem da unidade. O processo é superavitário devido a entrada de recursos devido a comercialização da silagem de sorgo sacarino e cana-deaçúcar. f. O custo de produção do etanol na unidade com capacidade de 1000 litros dia é de R$ 0,92, dos quais R$ 0,486 correspondem a custos de processamento e R$ 0,436 a custo da matéria prima. g. O custo de produção da silagem ficou na ordem de R$ 21,0 a tonelada.

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Analise Viabilidade Economica Producao Bio Etanol Microdestilarias

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