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Glicerol é aposta da USP para gerar energia limpa

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Desenvolvida no câmpus de Ribeirão Preto, tecnologia dá destinação ambiental correta ao resíduo da produção de biodiesel, gera eletricidade e produz dihidroxiacetona, matéria-prima de alto valor agregado

A corrida científica mundial em busca de novas fontes de energia renováveis e sustentáveis ganhou mais um competidor: o glicerol, um dos resíduos orgânicos da produção de biodiesel. Ao propor, em Ribeirão Preto, a sua oxidação (queima) em condições especiais, a pesquisadora Lívia Palma conseguiu associar o descarte ambiental correto de um poluente com a geração de eletricidade e a produção de dihidroxiacetona, matéria-prima de alto valor usada na indústria vinícola, de bronzeadores e de produtos médicos.

“A eletricidade é obtida por meio da célula a combustível, um tipo de gerador capaz de fornecer, de modo permanente, energia para baterias de carros, notebooks, celulares, etc.”, explica Lívia, que trabalha no Laboratório de Eletroquímica e Eletrocatálise da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (FFCLRP-USP).

Grandes montadoras internacionais de veículos, como Honda e Toyota, também pesquisam atualmente as células a combustível. Diferentemente das baterias convencionais, feitas à base de lítio e de outros metais pesados, as equipadas com esse dispositivo inovador não precisam ser recarregadas porque têm um tanque acoplado, que possibilita o reabastecimento. “Assim, quando se esgota o combustível no tanque, basta repor”, afirma Lívia.

A célula a combustível é dividida em duas partes. A primeira, chamada de ânodo, é responsável pela condução da corrente elétrica de um sistema – nela o combustível é queimado, liberando elétrons que atravessam o circuito e acionam o funcionamento de um motor. Na segunda parte, os elétrons tem como destino o outro polo, chamado cátodo, onde o oxigênio será reduzido. “A reação de oxigênio é mais rápida em meio alcalino”, destaca a pesquisadora.

Renda

Outro mérito do estudo acadêmico de Lívia é gerar riqueza a partir da reciclagem de um resíduo de origem orgânica, abundante e com potencial poluente. O grama do glicerol custa R$ 0,70 e origina a dihidroxiacetona cujo grama vale R$ 215.

“A cada dez litros de biodiesel produzido, 10% desse volume é glicerol. O estudo propõe agora definir qual é a quantidade de glicerol necessária para produzir um grama de dihidroxiacetona (um dos resíduos da geração de eletricidade na célula a combustível)”, informa Lívia.

Prata da casa

Formada e pós-graduada em Química pela FFCLRP-USP, em seu doutorado Lívia recebeu bolsa de estudo da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado (Fapesp). Ela defendeu sua tese no ano passado, com orientação da professora Adalgisa Andrade, também do Departamento de Química, da FFCLRP. O título da tese é Desenvolvimento de células a combustível de álcoois direta: Produção de protótipos de alta potência.

Além do glicerol, o estudo acadêmico de Lívia também investigou meios de aumentar a eficiência da oxidação de outro álcool, o etanol. Em ambos os combustíveis, a reação química provocada para gerar eletricidade quebra as ligações de carbono e as transforma, entre outros produtos, em gás carbônico ou carbonato.

Desafios

Os próximos passos do estudo desenvolvido na USP Ribeirão Preto são achar meios para diminuir o uso de metais nobres (platina e paládio) necessários no processo de queima do glicerol (ou do etanol) dentro da célula a combustível. Por serem resistentes à corrosão e à oxidação, essas matérias-primas caras são inseridas em um meio alcalino (pH maior que sete) para acelerar a velocidade e a eficiência da reação química e gerar mais eletricidade em menos tempo.

Lívia destaca a existência de outras pesquisas com célula a combustível, alimentadas por hidrogênio, um gás que, embora seja abundante na atmosfera, é de difícil manipulação por ser muito volátil e trazer riscos de explosões. “A principal vantagem do glicerol é reaproveitar uma matéria-prima que costuma ser descartada. Meu desafio agora é encontrar parceiros interessados em financiar e colaborar com o desenvolvimento da tecnologia, que tem muito potencial para gerar riqueza e inovação”, finaliza.

Serviço

Departamento de Química da FFCLRP-USP
Tel. (16) 3315-3725
E-mail ardandra@ffclrp.usp.br

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 11/02/2016. (PDF)

Tecnologia trata dejetos da suinocultura

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Sustentável e de baixo custo, projeto-piloto da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios soluciona questão ambiental e produz adubo, água de reúso e biogás

A engenheira agrônoma Edna Bertoncini, da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (Apta), Polo Centro-Sul, de Piracicaba, desenvolve projeto-piloto para tratamento de dejetos de suínos, com a finalidade de tornar a atividade econômica sustentável e correta, do ponto de vista ambiental.

Inédito e capaz de gerar renda para o produtor, reaproveita o dejeto da criação animal para originar adubo orgânico (compostagem). Além disso, o efluente tratado também pode servir como água de reúso para irrigar culturas agrícolas sem consumo humano direto, como cana-de-açúcar, eucalipto, milho, entre outros.

E mais, limpar baias e gerar biogás, utilizado para aquecimento, geração de energia elétrica ou, ainda, como combustível na forma de biometano, podendo tornar a propriedade autossuficiente em energia.

Com viés sustentável, a iniciativa da Apta, vinculada à Secretaria Estadual de Agricultura e Abastecimento, abre ao produtor rural a possibilidade de obter renda adicional com a revenda do adubo orgânico. E em algumas épocas do ano, pode tornar-se opção até mais rentável para o produtor do que a comercialização da carne suína.

Separação

O tratamento do dejeto separa, inicialmente, a parte sólida, composta de restos de alimentos não digeridos (em torno de 6% do total), da líquida. O suíno apresenta baixa eficiência para digerir alimentos crus, como milho e soja, que compõem a ração e são eliminados nos dejetos.

A parte sólida separada na peneira, misturada com palhas e tratada no processo de compostagem, pode se transformar em adubo orgânico de qualidade, e ser comercializado por até R$ 200 a tonelada. A parte líquida do efluente é homogeneizada em um tanque, e encaminhada a sistema biodigestor por 30 dias, gerando efluente tratado e biogás.

Trato ambiental

Em fase final de desenvolvimento na Granja de Tanquinho, localizada em um distrito de Piracicaba, o método desenvolvido na Apta poupa água, provê destinação ambiental adequada aos resíduos e servirá de modelo para futuro licenciamento ambiental da atividade, que será elaborado pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb).

Além da supervisão da companhia, o projeto-piloto tem como parceira a Associação Paulista de Criadores de Suínos (APCS) e é financiado pelo Fundo Estadual de Recursos Hídricos (Fehidro) por meio da Agência das Bacias Hidrográficas PCJ, que abrange as bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí.

Edna comenta que o próximo passo será estruturar a estação de tratamento modelo com todas as etapas da metodologia em funcionamento. O trabalho será complementado com levantamento a ser realizado em 40 granjas paulistas, incluindo questionário e coleta de amostras de material, para indicar a opção mais recomendada para cada plantel.

Mais renda

O rebanho paulista é estimado em 900 mil cabeças e, dessas, 90 mil são matrizes; cada animal tem potencial para produzir 0,15 metro cúbico de biogás por dia. Considerado todo o potencial de produção de energia da suinocultura paulista, a estimativa é de atender à capacidade elétrica de uma cidade com 60 mil habitantes.

Com investimento de R$ 20 mil, Edna avalia ser possível instalar o mínimo exigido do sistema em uma granja com 50 matrizes, incluindo peneira para separação da parte sólida da líquida, tanque de homogeneização, biodigestor e lagoa para armazenar os efluentes.

Origem

Na produção suína, a concentração de matéria orgânica, nutrientes e contaminantes nos dejetos supera em cinco vezes os valores encontrados no esgoto doméstico. No ano de 2010, a pasta da Agricultura e Abastecimento constituiu a Comissão Especial da Câmara Setorial da Carne Suína para elaborar proposta para o tratamento dos dejetos da suinocultura no Estado.

A destinação incorreta de dejetos suínos pode contaminar o solo e as águas superficiais e subterrâneas, tendo motivado multas ambientais às granjas, ameaçando a sobrevivência da atividade econômica.

O desafio, conta Edna, era tornar a produção sustentável, reduzir odores, emissões de gases de efeito estufa e preservar o meio ambiente. Com a adoção do biodigestor, o efluente a ser devolvido na natureza tem 80% menos material orgânico do que o original – o restante é decomposto no biodigestor por bactérias, e origina o biogás. Além de Edna, participam do projeto mais sete pesquisadores da Apta – zootecnistas, médicos veterinários e pós-graduandos.

Novo tempo

“O projeto preenche lacuna na legislação e fortalecerá a produção limpa, colocando a suinocultura paulista em um índice de sustentabilidade ambiental ainda não atingido”, observa a agrônoma.

Ela informa que a carne de porco produzida no Estado recebe o Selo de Qualidade Paulista, criado pela APCS e decorrente da padronização da produção e dos cortes diferenciados do produto, que é competitivo no mercado nacional e internacional, mas ainda dependente de viabilização ambiental.

Serviço

Eventuais interessados na tecnologia devem contatar:
Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (Apta Polo Centro Sul)
Telefone (19) 3421-1478 – ramal 343
E-mail ebertoncini@apta.sp.gov.br

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página II do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 27/08/2015. (PDF)

Estado simplifica cobrança do ICMS das usinas

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Nova regra facilita o planejamento e a operação do setor sucroenergético. Cogeração de energia também será beneficiada

Publicado no dia 4, no Diário Oficial, o Decreto nº 61.104/2015 alterou as regras do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS) para o setor sucroenergético. Sem renúncia fiscal, a medida simplificou a cobrança do tributo estadual para as 180 usinas sediadas em território paulista.

A principal mudança é a época de pagamento do ICMS pelas usinas, que foi diferido (prorrogado). Antes, todas as operações de venda de matérias-primas e de subprodutos eram tributadas nas etapas intermediárias da cadeia produtiva. Com o decreto, essas operações passaram a ser cobradas após a comercialização do produto final – venda do açúcar, do álcool e da eletricidade provenientes da cogeração.

Além da cana, o adiamento do pagamento do ICMS foi estendido para outras matérias-primas usadas pelo setor sucroalcooleiro – milho, eucalipto, sorgo sacarino, palha, cavaco e outros resíduos da colheita. A nova regra, com a cobrança posterior, abrange também outros subprodutos dos processos industriais de produção de açúcar, álcool e geração de energia limpa a partir de biomassa, como o melaço e o bagaço de cana.

Tributação unificada

O Estado de São Paulo é o maior produtor de cana, açúcar e etanol do mundo. Em 2014, o setor sucroenergético respondeu por 0,66% (R$ 787 milhões) dos R$ 119 bilhões arrecadados pelo Fisco estadual com o ICMS no período. O supervisor de combustíveis e sucroenergéticos da Secretaria Estadual da Fazenda, agrônomo Luís Cláudio Rodrigues de Carvalho, explica que o conceito principal da mudança é facilitar o planejamento e a operação de todo o setor.

“Todas as atividades realizadas internamente por uma usina devem, agora, ser centralizadas em um único documento fiscal, cujo prazo de vencimento é até o quinto dia útil do mês seguinte”, informa. Esse documento, observa Rodrigues, registra e discrimina operações triviais das usinas, como compra de matérias-primas (combustível, lubrificante e insumos agrícolas), contratação de transportadoras, abastecimento de frota própria e prestação de serviço por empresas agropecuárias e de logística afins à cadeia produtiva, entre outras.

Municípios atendidos

A medida também beneficia as 154 cidades paulistas com usinas instaladas em seus territórios ou com atividades econômicas ligadas ao setor. Possibilitou tornar mais precisa a identificação da atividade econômica de cada cidade ao restaurar o método de cálculo do custo adicionado da produção de açúcar e álcool. O valor adicionado é uma das variáveis que compõem o Índice de Participação dos Municípios (IPM), parcela do ICMS repassada às prefeituras.

Mais eletricidade

A formulação do Dec. nº 61.104/2015 teve a participação da União da Indústria de Cana-de-Açúcar (Unica), entidade representativa do setor, e de empresas ligadas à cadeia sucroenergética: Copersucar, São Martinho, Raízen, Bunge, Biosev, Noble, Odebrecht, Guarani e Zilor.

O diretor-técnico da Unica, Antônio de Pádua Rodrigues, comenta que a medida atende às necessidades do setor. É resultante, segundo ele, de trabalho desenvolvido durante um ano e meio pela Secretaria da Fazenda e a Unica. O objetivo foi atualizar a legislação tributária, que estava defasada com relação às atividades executadas no campo atualmente.

“A cana segue como principal matéria-prima do setor, mas hoje também produzimos etanol a partir de sorgo sacarino, milho, palha e bagaço de cana. Esses insumos também passaram a ter a cobrança diferida do ICMS”, observa Rodrigues.

Ciclo da energia

Além do açúcar e do álcool, o novo modelo favorece a cogeração de eletricidade pelas usinas. Atualmente, 55% da energia usada no Estado vêm de matrizes ‘limpas’. Em 2012, o Executivo paulista se comprometeu a elevar essa porcentagem para 69% até 2020, incentivando o uso do etanol em veículos e da bioeletricidade em bairros e cidades vizinhas das usinas.

A cogeração também foi beneficiada. No processo industrial da usina, a cana é moída para produzir a sacarose, e o bagaço, principal subproduto, é queimado na caldeira. No processo de combustão do bagaço, o calor gerado libera vapor de água e é direcionado ao gerador para produzir eletricidade. Depois, o mesmo vapor é canalizado e direcionado com pressão mais baixa para turbinas, obtendo energia mecânica e elétrica, tornando permanente o ciclo de energia na instalação industrial. O maquinário segue em operação ininterrupta durante todo o período da safra, que no Estado vai de maio a novembro.

O conceito de aproveitar a palha e o bagaço de cana para gerar eletricidade foi adotado pelo setor sucroenergético nos anos 1970. Das 380 usinas atualmente em operação no País, a maioria tem condições de vender energia excedente para a rede elétrica, por meio de leilões de contratos de fornecimento futuro. “O maior desafio atualmente”, comenta Rodrigues, “é o preço pago nos leilões que muitas vezes não compensa o investimento da usina para interligar sua rede elétrica com a fiação dos bairros e cidades vizinhas”.

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 14/02/2015. (PDF)