Resumo

Grandes problemas são encontrados por quem necessita obter uma fonte de energia capaz de

viabilizar a produção de fibras oriundas do coco. O uso da energia pela maior parte da produção

das fibras é um dos principais fatores para a elevação no custo da produção. A utilização de

fontes alternativas de energia tende a diminuir os custos do processo. Dessa forma, esse projeto

de sistema integrado de produção de energia para agroindústria, apoiado pelo CNPq tem por

objetivo desenvolver uma nova síntese de processos para utilização de biomassa residual do

coco para produção de energia aplicada no processo de fabricação de fibra de coco e farinha de

coco seco, com co-produção de carvão ativado de mesocarpo e biogás. O nosso projeto de

biomassa residual produz energia a partir da biomassa residual via pirólise, gaseificação e

biodigestão. Depois de realizadas pesquisas bibliográficas sobre o atual estado da tecnologia da

produção de energia baseada na biomassa residual de coco, processos de termoconversão,

reator de ativação, equipamentos e bioconversão foram desenvolvidos projetos de engenharia,

com a utilização da ferramenta Super Pro Designer 4.9. Foram feitas várias simulações de

processos de pirólise rápida, gaseificação, biodigestão, geração de energia incluindo sistema de

integração de produção de energia como inovação do trabalho proposto. A partir disso, dois

cenários foram desenvolvidos: um, o atual processo de produção e o outro, a nossa inovação,

sendo estudado detalhadamente o projeto de investimento e custos, análise de viabilidade e

fluxo de caixa utilizando o software Orçamento 2004 e Fácil Projeto. Foi desenvolvido por nosso

grupo de pesquisa um secador tipo “túnel”, para processamento de coco (300Kg/dia), um reator

de pirólise e um biodigestor. Os resultados de análises e sínteses realizados com auxílio de

computador permite a valorização da fibra de coco. Diversos parâmetros técnico-econômicos

deste cenário foram comparados e analisados, onde foi observado um bom rendimento energético

e material de processo convencional praticado no país. O projeto em fase de desenvolvimento

envolve microusinas com sistema integrado que permite a valorização tanto de fibras de coco

como de alimento com melhoria significativa da economia e energia para desenvolvimento

sustentável.

Palavras-chave: fibras de coco, biogás, tecnologia limpa e carvão ativado

Summary

Several problems are encountered to make possible to obtain the energy for the process plant

that can make capable the viable production of the coconut staple fiber. The use of the energy

mostly for the production of staple fiber is one of the main factors for the rise in the cost of the

fiber production. The use of alternative sources of energy tends to diminish the cost of the

process. In this context, this project using integrated production energy system for agro industry

of coconut is supported by CNPq/Brazil. The main objective of this project is to develop a new

process synthesis for use of the residual biomass of the coconut for the energy production

applied to the manufacturing process of coconut fiber and dry coconut flour, with co-production

of activated carbon and biogas. Our project using residual biomass produces energy from this

biomass via pyrolysis, gasification and biodigestion. After carried out the bibliographical research

about the current state of art technology of the production of energy based on the residual

DESENVOLVIMENTO DE PROJETO PARA

PRODUÇÃO DE FIBRA DE COCO COM INOVAÇÃO

DE TECNOLOGIA LIMPA E GERAÇÃO DE ENERGIA

Pangadai V.Pannirselvam 1,

Fernando A.M.Lima 2,

Brunno S.Dantas 2,

Brunno Henrique S. Santiago2,

Ladchumananadasivam3,

Maria Roseane P.Fernandes 2

Universidade Federal do Rio

Grande do Norte – Núcleo de

Tecnologia1Departamento de Engenharia

Química, 2Departamento de

Engenharia Mecânica,3Departamento de Engenharia

Têxtil

Correspondência:

Grupo de pesquisa em

Engenharia de Custos e

Processos – GPEC

E-mail:

panruti2000@yahoo.com.br

Home page: www.ufrnet.br/

biocombustivel

Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº1556

ARTIGO

biomass of coconut, thermo conversion processes, reactor, activation equipment and

bioconversion, an engineering projects had been developed with the use of the software Super

Pro Designer V 4.9. Some simulations of processes of the fast pyrolysis, gasification, biodigestion,

generation of energy have been realized including system integration of energy production as

innovation of the present work. From this study, two scenes have been developed: one, the

current process of production and the other with our innovation, also being studied in detail the

investment of the project and the costs, analysis of viability and cash balance using software

Orc2004 and Easy Project V.1. A Dryer type “tunnel” was developed by our research group for

processing of coconut (300Kg per day), and also a reactor of pyrolysis and a biodigestor. The

results of this study about the analyses and syntheses of processes carried through computer

aid allowed the economic evaluation of the coconut fiber production. Several techno-economic

parameters of the selected scenes have been compared and analyzed, where an better income

of energy and materials utilization were observed in relation to conventional process practiced

in this country. This project which is still in development phase involves small scale integrated

system in such a way that allows the staple fiber production and coconut flour as food with

significant improvement of the economy and energy for sustainable development.

Keywords: coconut fiber, biogas, clean technology and activated carbon

Introdução

Mundialmente, o coco é conhecido como uma oleaginosa sendo

processado majoritariamente em seu estágio final de maturação

para produção de óleo e outros produtos. No Brasil, o coco é

consumido também imaturo para aproveitamento de sua água.

Em qualquer dos casos, o processamento do coco gera um resíduo

orgânico, bastante volumoso, representado por suas cascas. (1)

A produção de resíduos oriundos do coco de agroindústrias é

extremamente significativa, provocando grandes problemas com

relação ao meio ambiente para o descarte do mesmo, o coco

seco possui alta potencialidade para beneficiamento de seus

subprodutos. No caso do coco seco, as cascas são utilizadas

como combustível de caldeiras ou ainda processadas para

beneficiamento de fibras. Nesse caso, coir é o nome dado às

fibras que constituem o mesocarpo grosso ou casca do coco. O

processamento do coir gera uma quantidade considerável de pó

mais fibras curtas como rejeito (2).

O uso crescente de materiais renováveis é uma realidade e

envolve inovação tecnológica no uso alternativo de recursos natu-

rais, sobretudo das fibras naturais (fibra de coco, sisal e outros)

da região nordeste que tem abundância da matéria-prima.

Utilizando o fruto do coco de forma integral, transformando as

fibras em produtos com valor agregado, além de contribuírem

para a conservação do meio ambiente, através do uso sustentável

de seus recursos.

A preparação do coco seco para venda consiste na retirada

da casca do fruto, da qual pode ser extraída a fibra utilizada

como matéria-prima pelas fábricas de capacho e de estofados

de carro, às quais os grandes produtores de coco em geral doam

o resíduo da descasca, em troca do pó que utilizam na adubação

do coqueiral. Considerando os custos de transporte da casca até

a fábrica e de retorno do pó até a fazenda, a distância entre a

fazenda de coco e a unidade de beneficiamento, muitas vezes

inviabiliza a utilização da casca pela indústria e o conseqüente

reaproveitamento do pó pelo produtor de coco (2).

O grande problema enfrentado para o seu beneficiamento

impossibilita uma maior utilização desses produtos. O custo de

secagem da fibra é relativamente alto chegando de 10-20% do

custo total de processamento, a energia oriunda da bioconversão

e de termoconversão são alternativas viáveis, e dessa forma tem-

se aproveitamento integral do coco em escala industrial.

Objetivos

O objetivo principal deste trabalho está no desenvolvimento

de rotas de valorização dos resíduos orgânicos oriundos do coco,

com tecnologia integrada apropriada através de bioconversão,

com inovação de tecnologia limpa e geração de energia. Os outros

objetivos são: estudo sobre o processo de reaproveitamento de

biomassa residual do coco; análises sobre estudo de energias

alternativas como fontes energéticas viáveis para processos de

pequenas escalas; estudo de novas tecnologias no aproveitamento

de resíduos orgânicos, com ênfase para a produção de fibras e

coco seco de forma integrada; estudo de caso de processos de

pirólise para produção de carvão ativado como subproduto; estudo

do consumo de energia da agroindústria local, buscando soluções

de sistema térmicos, econômicos e ecologicamente corretos,

aliado a um estudo de viabilidade técnica e econômica com base

no aproveitamento de resíduos orgânicos.

Revisão de Pesquisa Bibliográfica

Fibra de coco

A utilização de fibra vegetal, em particular fibra de coco,

como reforço em compósitos com plásticos, apresenta várias

vantagens quando comparada a outros materiais sintéticos, como,

57Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº15

altas propriedades mecânicas específicas, biodegradabilidade,

reciclabilidade, baixa densidade, não-abrasividade, baixo consu-

mo de energia, baixo custo e oferta de empregos rurais (3).

Outra vantagem é que a grande maioria dos polímeros

sintéticos é oriunda do petróleo, enquanto a fibra de coco provém

de fonte renovável e é biodegradável.

A fibra de coco pode resistir a temperaturas de até 200ºC,

sem perda significante das principais propriedades, o que o torna

bastante atraente para utilização como fibra de reforço em

compósitos com plásticos. As propriedades das fibras podem

ser modificadas ou melhoradas pela modificação química da fibra,

o que permite o aumento do seu potencial de aplicação

tecnológica. Os tipos de modificação química mais conhecidos

são: modificação química convencional, a qual é realizada por

reações de esterificação (ex.: acetilação); copolimerização

superficial, na qual a superfície da fibra lignocelulósicas pode

ser modificada pela ligação de ramificações com monômeros

vinílicos; e ativação por plasma, um gás ionizado, que pode

produzir diferentes tipos de modificações na fibra de acordo com

sua natureza (3).

Mercado de fibra de coco

Indústrias de fibras na Índia e Sri Lanka têm tradição em

relação com o Brasil para exportar para Europa e EUA. A venda

de produtos como: tapetes e outros diversos produtos artesanal

e decorativos. Desde meados de 1970, as exportações

começaram a declinar por causa da forte competição das fibras

sintéticas. Uma gradual recuperação durante a ultima década

pode ser justificada parcialmente pelo aumento da consciência

ecológica por parte dos consumidores dos países industrializados.

Além disso, a fibra de coco oferece um desempenho superior

para durabilidade de tapetes, com um forte mercado nesse setor

tendo em vista que a fibra de coco é ecológica e reproduz a

imagem natural da fibra.

Atualmente, a fibra de coco está sendo pesquisada para

isolamento térmico, com resultados promissores (4).

Processo de obtenção de fibras

Existem dois métodos para obtenção de fibras: método

convencional e método moderno. No método convencional

existem dois procedimentos para extração de fibras: no primeiro

é colocado a bucha em tanques d’água por seis meses ou em

tanques salgados ou lagoas que requerem de 10 a 12 meses de

fermentação anaeróbia para retirada das fibras, eles são

amaciados e podem ser descascados, extraídas por batidas que

podem ser feitas a mão.

Depois de talhadas, lavadas e secas as fibras são afrouxadas

e limpas. O resíduo remanescente, que é previamente considerado

um desperdício, está recentemente usado como produto

horticultural. O segundo procedimento é o processo mecânico

que usa um desfibrador, o qual processa a casca após cinco dias

de processo de imersão em água, talhando a casca, amaciando

e abrindo as fibras. Há o uso de cilindros para separar a fibra

longa da curta. As fibras mais fortes são lavadas, limpas, secas

e amaciadas. A qualidade da fibra é extremamente afetada por

tal processo. Finalmente temos o método moderno, o qual faz

uso de biotecnologia através de aproximação especifica de enzima

microbiana, havendo uma redução substancial de tempo para

três ao invés de cinco dias. A alta qualidade da fibra é mantida.

Para cada unidade da casca do coco é produzida de 80-90g de

fibras. A casca é composta de 70% de pó e 30% de fibras (3).

Processo de bioconversão anaeróbia

Para simulação de processos usando Software necessita de

dados cinéticos, envolvendo constante de modelo cinético

microbiano através de relações complexas. As constantes

cinéticas de Monod estudam a velocidade bruta de crescimento

dos microrganismos, auxiliando para a obtenção de dados

necessários para o processo de biodigestão (10).

Os principais produtos da biodigestão são o biogás, o

biofertilizante líquido e o biofertilizante sólido (5).

Produção de biogás pode ser usada para secagem,

substituindo as fontes energéticas atuais. A lignina apresenta

grande problemática por ser não biodegradável, necessitando

longo tempo de compostagem. Portanto, sendo necessário à

separação sólida através de peneiramento (5).

A atividade enzimática das bactérias depende intimamente

da temperatura. Ela é fraca a 10ºC e nula acima dos 65ºC. A

faixa dos 20ºC a 45ºC, corresponde à fase mesófila, enquanto

que entre os 50ºC e os 65ºC, temos a fase termófila. A opção

por uma temperatura de trabalho terá de resultar do compromisso

entre o volume de gás a produzir, o grau de fermentação e o

tempo de retenção. Na fase mesófila, as variações de temperatura

são aceitáveis desde que não sejam bruscas. O mesmo não

acontece com a fase termófila, onde as variações não são aconse-

lháveis. Todavia, ela permite cargas mais elevadas e um tempo

de retenção menor, com maiores taxas de produção de gás (5).

Outro parâmetro que influencia a digestão anaeróbica é o pH do

meio. Em meio ácido, a atividade enzimática das bactérias é anulada.

Num meio alcalino, a fermentação produz anidrido sulfuroso e

hidrogênio. A digestão pode efetuar-se entre os pH de 6,6 e 7,6,

encontrando-se o ótimo a pH=7. Para valores abaixo de 6,5 , a

acidez aumenta rapidamente e a fermentação pára (5).

Em relação à matéria a fermentar, há que levar em

Figura 1. Sistema de gaseificação usando pirólise rápida (5)

Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº1558

ARTIGO

consideração a relação carbono/nitrogênio (C/N), que deve ter

um valor compreendido entre 30 e 35. Acima deste valor, o

processo é pouco eficaz, já que as bactérias não têm possibilidade

de utilizar todo o carbono disponível. Para um valor baixo corre-

se o perigo de aumentar a quantidade de amoníaco, que pode

atingir os limites da toxicidade. É de considerar também a

presença de fósforo, já que a sua ausência, conduz à paragem

da fermentação (5).

Processo de termoconversão via pirólise

O termo pirólise é utilizado para caracterizar a decomposição

térmica de materiais contendo carbono, na ausência de oxigênio.

Assim, madeira, resíduos agrícolas, ou outro qualquer tipo de

material orgânico se decompõe, dando origem a três fases: uma

sólida, o carvão vegetal; outra gasosa e finalmente, outra líquida,

comumente designada de fração pirolenhosa (extrato ou bioóleo).

A proporção relativa das fases varia como função da temperatura,

do processo e do tipo de equipamento empregado. Geralmente a

temperatura situa-se na faixa de 400ºC a 1000°C. A presença

de oxigênio é variável pelo tipo de matéria orgânica empregada

no processo, sendo que a introdução de oxigênio permite a

continuidade do processo de pirólise com aumento de rendi-

mentos. Existem dois tipos de pirólise: pirólise lenta e “flash”.

A pirólise lenta é uma tecnologia já desenvolvida no Brasil

em fornos de carbonização contínuos para produção de carvão,

apresenta baixo desempenho térmico e energético, cujo

rendimento de carvão pode chegar a 40% em e peso em relação

à base seca. Nesta, parte dos gases são aproveitados no próprio

processo enquanto que elevada carga de poluentes e emitida

para o meio ambiente (6).

A pirólise “flash ou rápida, tecnologia esta já desenvolvida no

Brasil em projetos de media e grande escala, o bioóleo é o principal

produto e composto basicamente de alcatrões solúveis e insolúveis

e ácido pirolenhoso que contem produtos químicos valiosos como o

ácido acético, metanol e acetona. Observa-se também, neste tipo

de sistema, a produção de carvão e gás. Nos USA desenvolveu-se

sistema para produção de carvão no ambiente rural, utilizando motor

diesel acoplando um sistema de combustão para a produção de

energia elétrica, isso em pequena escala. Para este tipo de pirólise

observa-se um melhor rendimento na recuperação de co-produtos

(carvão e gás), baixo impacto ambiental e aplicabilidade do bioóleo

em escala industrial (7).

Com técnicas modernas de carbonização podem ser

recuperados cerca de 600Kg de produtos químicos diversos e

1,5 Gcal em gás debaixo poder calorífico para cada tonelada de

carvão produzido (Biomass Coordination).

Metodologia

O trabalho iniciou-se com uma pesquisa bibliográfica para

verificação, estudo e seleção de tecnologias já existentes sobre

reaproveitamento do coco e geração de sub-produtos de valor

agregado, através de integração energética. Foram adicionados

levantamentos sobre substratos e processos de bioconversão.

A próxima etapa foi fazer simulações utilizando softwares,

para termos resultados sobre valor energético e econômico. Em

uma última etapa foi feito a seleção e o dimensionamento dos

processos e equipamentos utilizados no estudo de projeto (4).

Fluxograma de processo de valorização do coco

Com a aplicação do estudo de referências bibliográficas, construí-

se um fluxograma de processos de balanço de massa (Figura 1).

No qual é verificada a valorização de vários produtos, em

nosso estudo analisamos o beneficiamento da fibra de coco

utilizando o processo moderno descrito e do carvão ativado de

rota de termoconversão do mesocarpo. Sendo verificado também

a utilização do beneficiamento de biofertilizante oriundo do

processo de extração de fibras.

Valorização da fibra do coco

A fibra de coco apresenta um considerável valor agregado, sendo

aplicado em diversos produtos como mencionados anteriormente.

É também um material que tem se mostrado promissor e

pode vir a se tornar um produto importante para a economia do

Nordeste tendo como matéria-prima um resíduo industrial das

fábricas de fibra de coco, a bucha.

Tem-se ainda o interesse na utilização de materiais lignoce-

lulósicos como reforço em compósitos. As vantagens do uso

desses compósitos estão relacionadas às propriedades e carac-

terísticas das fibras vegetais, destacando-se o baixo custo, a

baixa densidade, a boa flexibilidade no processamento e podem

ser facilmente modificadas pela presença de agentes químicos -

vantagens essas sobre os compósitos que utilizam fibras

inorgânicas. As fibras vegetais ainda são fontes de recursos

renováveis, biodegradáveis e não são abrasivas.

Valorização da fibra curta do pó

Na produção experimental de fertilizantes agrícolas a partir

da casca de coco, o produto final da fibra é misturado com outras

substâncias químicas para depois ser usado como fertilizante.

Uma tonelada de fibra fertilizante no mercado externo está

avaliada em duzentos dólares norteamericanos.

Processo de obtenção do biofertilizante

Com os resíduos oriundos do bioprocesso pode ser feito uma

compostagem rápida adicionando esterco para ter-se um acele-

ramento do processo de biodegradação biológica proporcionando

um aceleramento do processo de produção do mesmo (13).

O esterco contribui principalmente com o nitrogênio e o

resíduo fornece o carbono. A mistura ideal é o excremento animal

de aproximadamente 75% (meio porco e meia galinha) e 25%

resíduo vegetal. O metano fermentado acima desta fórmula tem

um alto valor calórico. A fórmula da excreta-resíduo vegetal é

empilhada primeiramente acima em uma pilha do composto,

59Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº15

sendo molhado com água e exposta ao ar por aproximadamente

uma semana de fermentação aeróbia (11).

Nosso trabalho baseado nesse projeto descrito anteriormente,

pretende possibilitar diminuição no tempo de fermentação de

30-40 dias para 5-10 dias.

Desenvolvimento de sistemas de termoconversão paraprodução de carvão e bioóleo

Com as ferramentas computacionais disponíveis podem-se

desenvolver desenhos inovadores em escala piloto conforme plano

de trabalho. Diversos cenários foram analisados e com base em

fluxogramas de processos podem-se definir os vários parâmetros

operacionais do sistema a fim de definir o modelo otimizado.

O sistema, de estudo de caso, proposto mostra que a

sustentabilidade de fonte de energia, economia e ecologia pode

ser melhorados com geração de energia, utilização do extrato

pirolenhoso (alcatrão), gás, biofertilizante, etc. O presente estudo

propõe a produção de biocombustíveis que sejam ecologicamente

bem fundamentados, tecnicamente modernos e economicamente

viáveis a partir dos resíduos lenhosos do coco (9).

Sistema de pirólise do coco em desenvolvimento

Através do desenvolvimento de fluxogramas de processo

referentes à gestão de resíduos pode-se elaborar um desenho

inovador no aproveitamento da biomassa (Figura 2).

A operação de queima, da biomassa, em reator de pirólise se

processa a uma temperatura de cerca de 4500C, onde a matéria

orgânica é fracionada dando origem a frações líquidas, gasosas

e sólidas. As proporções estão para o tempo de residência do

material no reator devendo ser observados temperatura, oxigênio

em excesso, água, etc. estes são determinantes para o

desenvolvimento do processo.

O sistema de recuperação de calor é realizado tanto no

queimador com no reator de pirólise fazendo uso desta energia

térmica, trata-se de um método de termosifão, sem a utilização

de bombas, utilizando-se da água para armazenagem da energia

térmica desprendida dos equipamentos. Estas operações

envolvem sistemas auxiliares para armazenagem de água. A

recuperação do bioóleo (líquido de fumaça) baseia-se em sistema

de ciclonagem (sistema de recuperação) havendo o resfriamento

dos gases condensáveis (GC). Os gases não-condensáveis (GNC),

por sua vez são recuperados em sistema de combustão sendo

seu aproveitamento no secador.

O calor (450ºC) gera no reator, gases combustíveis (como o

metano) e os gases aromáticos), a partir da queima da biomassa

após a passagem destes gases no recuperador (ciclone) o líquido

obtido a partir da condensação apresenta frações que variam de

30 – 45%, sendo constituídas basicamente de aldeídos, cetonas,

ácidos, etc., de grande valor de mercado e importância para a

industria petroquímica, de transformação, farmacêutica, etc A

partir de então partes destes gases não condensáveis passam

por trocador de calor, logo alcançando o sistema de secagem

com temperatura em torno de 40 – 60ºC. A secagem se efetua

com um balanço de umidade final de 10 – 25%.Foram realizadas

simulações para os dois diferentes sistemas propostos. O software

simulador de processo Super Pro Designer V 4.9 foi usado para

melhorar e otimizar o projeto integrado, tanto no aspecto

econômico como a nível operacional aumentando o rendimento

e minimizando os impactos ambientais com a emissão de

poluentes. A planilha em ambiente Excel (Orc2000), desenvolvida

pelo nosso grupo, foi utilizada para complementar o estudo de

viabilidade financeira através de análise de fluxo de caixa, taxa

de retorno, investimentos, lucro, etc.

Projeto de investimento, custo e analisetécnico-econômica

O projeto elaborado começou com uma pesquisa bibliográfica

para verificação, estudo e seleção de tecnologias já existentes sobre

geração de energia baseada na queima da lenha. Foram incluídos

levantamentos feitos via Internet e Commut, sobre características

dos substratos e processos de bioconversão.O próximo passo foi à

seleção e o dimensionamento dos processos e equipamentos

utilizados. Em fase final, analisamos e comparamos os resultados

de uma simulação do funcionamento usando simulador de processo

SuperPro inteligente INC deste projeto.

Para desenvolvimento do projeto calculou o custo de operação

variável, matéria-prima, mão-de-obra direta e indireta,

equipamentos e máquinas, depreciação, seguros, etc, auxiliado

por computador (10).

Inicialmente, baseado no dimensionamento dos equipamentos

(modelagem) obtidos durante simulação do processo.

Uma vez obtido dados de instalações e custo de equipamentos

de acordo com especificações técnicas das máquinas e

equipamentos obtidas através por simulador de processos de

projeto procede-se o estuda da projeto de custo.

Para a simulação econômica do projeto utilizou-se o Quatro

Pro for Windows, com software desenvolvido para calcular a

viabilidade econômica de projetos de engenharia.

Catual (Ca)=custo atualizado do equipamento depende de

Cbase (Cb)= custo do equipamento disponível na literatura

técnica; Aatual (Aa)= dimensionamento do equipamento obtido

durante simulação de processo; A base (Ab)= dimensionamento

do equipamento disponível na literatura técnica e fator

exponencial (e), índice atual de inflação (IAI) + índice base de

inflação (IBI).

Figura 2. Sistema de pirólise/gaseificação (UFRN/GPEC) (10)

Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº1560

ARTIGO

Investimento Fixo: calculou-se tal investimento, baseando-se

nos custos e dimensionamentos dos equipamentos, utilizando-se

um modelo econômico baseado nos fatores de Lang e Chilton que

engloba instalações elétricas, instrumentação, tubulação, etc.

Custo variável: Calculou-se se baseando na entrada de dados

do n.º de operadores e de supervisão (em função da necessidade

dos equipamentos); Mão-de-obra indireta: calculou-se a partir

de uma taxa percentual em relação à mão de obra direta. Matéria

prima: calculou-se a partir de dados de consumo, obtidos durante

simulação do processo, e o custo unitário da substância, segundo

preço de mercado, por unidade de volume ou massa (10).

Custo fixo: Utilizou-se uma taxa percentual de 10%, em

relação ao investimento fixo, para cálculo de manutenção:

equivale a 3,5% (taxa percentual arbitrária) do investimento fixo

obtendo-se custo total.

Resultados

Foram levantados, catalogados e arquivados (banco de dados)

todos os dados associados aos assuntos referentes ao projeto,

modelagem de dados, banco de dados, balanço de massa,

sistemas, entre outros relacionados com coco.

Foram elaborados diversos fluxogramas de projeto preliminar

para o sistema de cogeração proposto via pirólise para produção

de carvão e co-produtos e realizadas simulações do processo,

em sistema integrado, sendo desenvolvido desenho,

dimensionamento e orçamento de um reator de pirólise e forno

(queimador) em pequena escala bem como o dimensionamento

de ciclone e trocadores de calor.

Resultados do projeto preliminar de termoconversão

Diante da escassez de informações, de dados termodinâmicos

e de custos de equipamentos efetuou-se um levantamento item

a item das principais etapas de processos para elaborar. Para

atender as necessidades de geração de energia elétrica usando

neste caso, dois alternativas/cenários foram estudados em

detalhes com projeto de investimento, custo e análise de

viabilidade econômica com fluxo de caixa.

Através de estudo de caso, da agroindústria local,

desenvolveu-se um estudo comparativo para o aproveitamento

da biomassa residual do coco, usando métodos inovadores de

análise e síntese de processos adequando-os a pequena e média

escala e de baixo custo ver Tabela 01.

O cenário 1 foi baseado num estudo de gaseificação da

biomassa de coco, sendo este resíduo termoconvertido em gases

de queima para secagem e carvão fino; o sistema 2 foi um modelo

pirólise onde a queima da biomassa produzirá carvão, bioóleo e

gás; com base no estudo de caso, preliminar, pode-se perceber

o melhor desempenho no cenário dois, sendo este um sistema

integrado dos processos de pirólise/gaseificação o qual

demonstrou melhor rendimento térmico e energético.

O estudo do sistema de pirólise mostrou-se com alto

rendimento térmico. De acordo com os resultados de projeto

preliminar de engenharia obtidos com o estudo de caso de

aproveitamento dos resíduos do coco, tal projeto em

desenvolvimento mostra ser um processo tecnicamente viável e

também economicamente viável devido à valorização dos

“subprodutos”. para secagem de fibra de coco e farinha de coco

seco.Em relação, aos elevados investimentos na base tecnológica,

isso, leva-nos a despertar o senso de criatividade na busca de

inovações adequando-se a nossa realidade. O emprego de

combustíveis secundários, finalmente, confere uma maior

flexibilidade ao projeto.

Os diversos parâmetros técnico-econômicos dos cenários de

bioconversão foram obtidos do projeto preliminar onde se observou

um rendimento energético de biogás bom, porém o sistema tal está

inviabilizado devido elevado tempo de biodigestão conseqüentemente

baixa produtividade. Este projeto em fase de desenvolvimento envolve

micro-usinas com sistema integrado que permite a valorização tanto

de fibras de coco com produto de biofertilizante liquido e biogás

com subproduto. Para melhoria significativa da parte econômica,

com tecnologia limpa, serão necessários estudos mais detalhados

de viabilidade tecno-econômica da inovação proposta neste trabalho

para região semi-árido.

Conclusões

O projeto proposto de sistema integrado permite a valorização

da biomassa residual do coco até então desperdiçada ou explorada

de forma ineficiente a partir de processo de pirólise/gaseificação,

em reator, e circuito de gaseificação acoplado contribuindo assim

para o desenvolvimento e modernização do ambiente no que diz

respeito à geração de gás e produção de co-produtos. O sistema

envolvendo a inovação em usar simulação de bioprocessos (SPD

vs 4.9) industriais modernos nos setores de energia e meio

ambiente, favorece a ampliação de pequena para grande escala.

A valorização de subprodutos e redução de emissões foram

conseguidos usando desenhos inovadores na parte de processos

juntamente com o uso de ferramentas computacionais tanto pelo

processo de termoconversão como também pelo bioconversão.

Tabela 1. Estudo de Casos do projeto preliminar

para processamento de 1t/dia

C1

controlado

30

-

~70

1,213 x 103

Sólido

C2 (UFRN)

controlado

25

35

40

69,3 x 102

Líquidos, sólidos e

energia térmica

61Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº15

Parâmetros

Sistema de produção de carvão

Rendimento de carvão (%)

Rendimento de bioóleo (%)

Rendimento gás (%)

Kw produzido/dia

Co-produtos

Castor JPA. Modelos para Aproveitamento

Técnico-Econômico do Endocarpo do Coco

da Baía. Dissertação de Doutorado, USP, São

Paulo/SP, 1985.

Steele PE. Coconut Industries Development

and the Importance of Technical Innovation.

Workshop on Wet Processing of Coir, Alleppey.

December 1997, 29 – 37, 1997.

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Pannirselvam PV. Computer Aided and

Economic Analyseis of Integraded Microbial

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Production from Sisal Biomass Residuaes.

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A produção de bioóleo e carvão tornou o custo de produção de

energia na pequena empresa bastante atrativo de ponta de vista

econômico e ecológico com o uso de tecnologia em

desenvolvimento na nossa pesquisa em relação a produção de

energia usando biogás com rotas de bioconversões. O projeto de

extração via bioconversão de fibras com co-produto de fibra curta

como fertilizante tem aplicação prática em área rural.

Agradecimentos

Aos organizadores do Congresso e ao CNPq pelo apoio

financeiro para o desenvolvimento dos projetos.

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Revista Analytica•Fevereiro/Março 2005•Nº1562

ARTIGO