Claeff Engenharia e Produtos Químicos

Produção com Energia Limpa

Captador Solar

Este processo possui uma grande sinergia entre seus elementos, respeitando o meio ambiente com o tratamento de resíduos e dando destinação nobre para cada elemento. Não se trata aqui de uma melhoria dos processos, mas da junção de quatro sistemas produtivos em um único processo adaptado à realidade do Nordeste e que ainda não foi praticado, mas que pode ser plenamente aplicável à realidade do semi-árido.

Produção com Energia Limpa

Aspectos gerais 

O PP Bio é um processo que tem o cultivo de microalgas como principal produto, associando várias tecnologias de energia limpa para a formação de um sistema sustentável completo e ecologicamente correto.

Algas e microalgas são plantas aquáticas que vivem em águas do mar, doce ou salobra, abundantes em grande parte da região Nordeste, que efetuam a fotossíntese e capturam o CO2 da atmosfera, consumindo sais minerais das águas e gerando material orgânico. Delas são extraídos óleos essenciais para as indústrias de alimentos, fármacos e cosméticos, deixando ainda um subproduto orgânico para que em um biodigestor seja gerado biogás, misturando-se de CO2 e CH4.

Esses gases constituem-se em problema para a questão do aquecimento global. No entanto, o CH4 é um combustível com alto poder calorífico, podendo ser aplicado como gás natural veicular (GNV), tecnologia já desenvolvida e utilizada no mercado.

Muitas áreas no interior do Nordeste ainda não possuem distribuição de GNV pelo fato da rede de tubulação ser extremamente cara para atender a populações de baixo poder aquisitivo.

Centenas de rejeitos orgânicos que vão desde o lixo urbano de agroindústrias até folhas e frutos de plantações apodrecem no ambiente gerando basicamente CO2 e CH4, vilões do aquecimento global.

É possível fazer um paralelo com o caju, do qual não se aproveita o pedúnculo que pode ser usado para extração de essências, sendo o restante utilizado também na produção de biogás.

Os gases gerados num biodigestor podem ser separados através de uma torre de lavagem de gases, onde o CO2 é absorvido e liberado o CH4, que pode ser usado na geração de energia elétrica pela queima em caldeira ou por motogerador. Este novo CO2 retorna para a criação de criação de microalgas, onde não mais existirá emissão de gases nocivos.

Por sua vez, o sol pode ser usado para aquecimento dos processos produtivos de extração de óleos, bem como na dessalinização de parte da água do processo, sem a necessidade de queima de combustível orgânico na produção, aumentando assim a eficiência energética do sistema.

Mercado

Muitos óleos de algas e microalgas encontram alto preço no mercado nacional e internacional como é o caso do betacaroteno, com alto poder antioxidante, vitamina B-12 e muitos outros.

O cultivo de microalgas é largamente estudado fora do Brasil e existem plantas de produção de óleo de biodiesel sendo processadas na Argentina (Patagônia), EUA, Israel, Austrália, e outros países.

Algumas universidades brasileiras têm desenvolvido pesquisas nessa área, mas até então, não há cultivo de forma industrial em pleno semi-árido.

Várias pesquisas apontam que áreas de doze a cinqüenta vezes menores são necessárias no cultivo de microalgas para produção de óleo, se comparadas à produção de mamona. Somente o seu investimento inicial é maior, considerando-se a preparação do criadouro. No entanto, quando se considera o sequestro de carbono, o processo passa a ser viável.

Existem centenas de microalgas que podem ser cultivadas em abundantes águas salobras do sertão e de cada espécie serem extraídos diferentes ingredientes de alto valor agregado.

Algumas são constituídas de até 80% de óleo em sua massa corpórea que, se para o mercado não tenham alto valor agregado, cabem ser inseridas na cadeia produtiva do biodiesel, onde desenvolvemos a espécie adaptada à região e o processo de extração apropriado para a mesma.

O PP Bio visa favorecer os caminhos para uma técnica que venha a viabilizar economicamente os processos das empresas e de municípios, apontando para uma nova cadeia produtiva, considerando insumos abundantes na região Nordeste como a terra, a água salobra e, a luz solar. Mas os pontos críticos, até que se chegue à sua viabilização, passam pelo desenvolvimento de espécies de microalgas adaptadas à realidade do Nordeste e a descoberta dos métodos de controle bacteriológico para se atingir um status de ótimo crescimento e viabilidade econômica.

Introdução ao PP Bio

Encontrar as melhores espécies de microalgas adaptadas ao sertão, com a maior viabilidade de mercado, é um dos objetivos deste projeto.

Na cadeia produtiva do caju encontramos um rejeito da amêndoa da castanha utilizado para ração animal. Neste caso, a cadeia produtiva poderia ser alterada para a extração de óleo nobre do rejeito, com posterior alimentação de animais, onde os excrementos dos mesmos são usados para a biodigestão, gerando valor à cadeia com a extração de óleo.

Biodigestão

A biodigestão é um processo bioquímico onde materiais orgânicos sem valor comercial, tais como folhas, estrume animal, sólidos de tratamento de esgoto e rejeitos agro industriais, podem ser digeridos gerando em média 4% da massa original de biogás que possui 60% de CH4. O restante da massa original pode ser utilizado como adubo orgânico.

Separação de gases

A separação de gases é feita em uma torre onde o biogás é introduzido pela parte inferior e impelido a entrar em contato com a água, contra a corrente que, em certas condições, absorve o CO2 em detrimento do CH4. Este por sua vez, é liberado pelo topo da torre. O CH4 é então, tratado e usado em compressão para biogás veicular (GNV) ou na geração de energia elétrica. O CO2 em solução é usado com um dos nutrientes do cultivo de microalgas, misturando-se ao criadouro através de dispersores projetados para este fim.

Cultivo de microalgas

As microalgas consomem CO2, fonte de carbono, e possuem em média 22% deste em sua composição, sendo que para cada quilo de microalgas vivas cultivadas, é absorvido aproximadamente 0,8 Kg de CO2, liberando 0,6 Kg de O2 para a atmosfera, onde de 30% a 80% da massa viva se transforma em óleos que, dependendo do tipo de alga, podem ser separados os ativos de maior valor agregado.

Para entendimento dos números, significa que em um hectare de plantio de microalgas teremos uma produção média de 5,5 ton/mês de microalgas secas, gerando 2,5 ton de óleos especiais considerando algas com 40% de óleo. No entanto, pode chegar até a 80%, absorvendo 4,4 ton de CO2 com liberação de 3,3 ton de oxigênio à atmosfera, que produz 3,3 ton de material orgânico. No biodigestor, caso não seja utilizado para ração animal, isto gera 3,0 ton de adubos orgânicos e 50 Kg de CO2 e 80 Nm³ de gás CH4. Usamos aqui os menores números, concluindo-se que existe muito espaço para o desenvolvimento do processo.

PP Bio, A União dos Processos

O foco do PP Bio é a união dos sistemas do cultivo de microalgas, biodigestor, torre de separação de gases e sistema de extração de óleos com a geração de vários produtos adaptados à realidade do semi-árido.

A aplicação deste conhecimento gera a operacionalidade de uma nova cadeia produtiva, anulando problemas ambientais, sociais e de energia. Nele encontramos a viabilidade de obter uma cadeia produtiva voltada para o sertão nordestino, com o cultivo de uma microalga adaptada à região. O objetivo é a produção de insumos úteis às indústrias de alimentos, de cosméticos, fármacos e outros com a absorção de CO2 de alguma fonte de geração deste gás.

Neste caso, é usado um biodigestor na produção de biogás ou GNV. A fonte do material orgânico poderá ser múltipla, incluindo caules e folhas da planta da mamona, viabilizando o custo da produção de biodiesel através destas fontes. São usados também rejeitos da indústria de alimentos ou restos de esgoto tratado.

O PP Bio concentra sua atenção na formação de um berçário de microalgas no município de Paudalho – PE, onde é feita a pesquisa para o conhecimento cada vez mais aprofundado em escala semilaboratorial, obtendo dados para o projeto piloto a ser desenvolvido no sertão.

O projeto está dividindo em duas fases, sendo a primeira chamada de Incubadoras de Microalgas, com duração de dezoito meses. A segunda fase é a implantação do Projeto Piloto, onde desenvolvemos a energia solar como alternativa energética de aquecimento na extração de óleos provenientes de microalgas. Ver fluxograma abaixo:

Inovação

Assim como são desconhecidas práticas de aplicação do caule e das folhas do mamoneiro para a geração de biogás e o aproveitamento de CO2 proveniente de várias fontes para o cultivo de algas e microalgas, também não existe no Brasil o cultivo de microalgas para biodiesel com dissolução de CO2, o que impede o aumento de taxa de crescimento das mesmas.

Outro processo que não se tem conhecimento é a extração em escala piloto de óleos essenciais a partir de algas, nem a utilização do rejeito das microalgas após a extração de elementos ativos na geração de biogás em biodigestores ou a utilização deste rejeito na criação animal, com suas fezes sendo usadas para a geração de combustível ecologicamente correto.

Os ambientes utilizados como as águas de lagoas salobras não possuem utilização comercial em uma vasta área do território. Mesmo que seja executado em lagoas artificiais, o consumo de terras será de regiões secas e de baixo valor.

O PP Bio possui uma grande sinergia entre seus elementos, respeitando o meio ambiente com o tratamento de resíduos e dando destinação nobre para cada elemento.

Não se trata aqui de uma melhoria dos processos, mas da junção de quatro sistemas produtivos em um único processo adaptado à realidade do Nordeste e que ainda não foi praticado, mas que pode ser plenamente aplicável à realidade do semi-árido.

Se unirmos bagaço de cana como insumo, resíduo de caju ou mesmo ao plantio de mamona, onde o caule e as folhas são completamente desprezados, poderá ser retirada muito mais energia, viabilizando economicamente o biodiesel a partir de mamona, que hoje somente é viável com forte incentivo fiscal.

Os insumos neste ciclo produtivo são o sol, a água não utilizada de poços inativos e rejeitos orgânicos vindos da agroindústria e do lixo urbano. Estes itens geram produtos úteis para a solução do problema da energia, do aquecimento global e de alimentos.

Novas formas de sequestro de carbono também são uma necessidade global e emergente do Primeiro Mundo, ávido por projetos consistentes e exequíveis.

Usando-se uma terra do semi-árido nordestino, será implantado um Centro de Pesquisa e Desenvolvimento com a construção de uma unidade piloto, unindo todos os processos: cultivo de microalgas, biodigestão, separação de gases, gerador de energia elétrica de pequeno porte através de processo eólico, extração de óleos vegetais provenientes de algas, orgânicos provenientes da agroindústria, rejeitos agrícolas e urbanos, unidade de purificação de biogás e extratos gerados na tecnologia atual.      

Vantagens

Dentre as várias as vantagens do PP Bio, podemos destacar:
- a utilização de terras secas e água salobra do semi-árido nordestino para a produção de insumos;
- o seqüestro duplo de carbono no processo do cultivo de microalgas e a fermentação do biogás;
- a produção de gás veicular, sem impacto no aquecimento global;
- a geração de insumos alimentícios, cosméticos e óleos apropriados para a transesterificação, processo de geração de biodiesel, dependendo da espécie de microalga a ser cultivada;
- o aproveitamento de rejeitos agroindustriais da região nordestina como o da castanha do caju, mamona, indústria do couro e calçados e abatedouros, que poderão ser tratados em elementos úteis para a agricultura.

Considerações Finais

O Projeto PP Bio une processos já conhecidos e outros em desenvolvimento como o cultivo de microalgas, somando maior valor agregado do que os processos em separado, criando várias fontes de faturamento e viabilizando o todo da cadeia produtiva. 

Com o apoio da FINEP, da FACEPE e de outras empresas, o PP Bio é uma alternativa para a Região Nordeste, com a possibilidade de novos caminhos para o homem nordestino, agregando soluções ambientais que certamente hão de debelar os problemas da degradação através da geração de energia e de insumos úteis.

Caso o PP Bio seja aplicado de forma intensiva, poderá contribuir como uma nova matriz energética para o Brasil e para outras regiões do mundo.

 

Patente requerida: PI 0704811-0 de 11/06/2007.

 

Premiação

Prêmio FINEP 2009

O diretor-presidente da Claeff, Eng. Cláudio Truchlaeff, foi o vencedor do Prêmio FINEP de 2009, Região Nordeste, na categoria Inventor Inovador.

Claudio, que concorreu à premiação com o projeto Oxi Bio, teve o reconhecimento do meio científico-acadêmico nacional. saiba mais

Parceiros