Bancor Ambiental

 

 

 

BIOCENIO

 

Eletrodiálise Reversa para Vinhaças de Destilarias de

Álcool.

Processo & Desenvolvimento

EDR-V®

 

 

 

Piloto 5.000 l/h para vinhaças

Processamento de Vinhaças de Destilarias de Álcool

O Tratamento de Vinhaças de Destilarias de Álcool pelo Processo EDR-V®, proporciona a separação e isolamento dos sais das vinhaças ou vinhotos, de remoção de nitritos, nitratos, substâncias orgânicas, gerados no processamento da destilação do álcool etílico produzido a partir de caldo direto, melaço ou mel final.

No Brasil, equipamentos e engenharia de aplicação, são projetados com o desenvolvimento da tecnologia largamente empregada para tratamentos de efluentes industriais e dessalinização de águas do mar.

Descrição do Processo de Eletrodiálise Reversa

É a aplicação do processo eletrolítico de transformação de estrutura molecular, processada no aparelho de Eletrodiálise Reversa, composto de diversos compartimentos dispostos alternadamente, formado por membranas seletivas catiônicas e aniônicas locadas dentro de cilindros entre os eletrodos, potencializados por corrente contínua em cátodo e ânodo, respectivamente.As membranas catiônicas foram desenvolvidas especialmente para trabalho nas condições físico-químicas do meio Vinhaça, apresentando as condições ideais técnicas possíveis para perfeito desempenho industrial.

As pesquisas foram realizadas nos últimos 5 anos em paises de grande projeção científica em fermentação de efluentes, com ênfase para a Universidade de Beijin - China, resultando em um produto final apto à proceder à separação da matéria diluida na Vinhaça.

Como resultante, obteve-se uma membrana EDR-V® confiável industrialmente, com baixos custos de manutenção e operação, apto para aplicação específica nas usinas de alcool.

Esquema Técnico e Configuração esquemática da troca de íons

     Fonte: AEDyR- Espanha

    

Fonte: AEDyR- Espanha

  

   Fonte: AEDyR- Espanha

 

 Planta Maspalomas I – Espanha,  833 / hora – Água de mar.

Descrição do Processo EDR-V

A Eletrodiálise Reversa é um processo de separação eletroquímico, formado por membranas seletivas catiônicas e aniônicas locadas dentro de cilindros entre os eletrodos, potencializados por corrente contínua em cátodo e ânodo, respectivamente.

É composta de diversos compartimentos dispostos alternadamente, pelos quais os sais minerais outros espécies iônicas são transportados através de membranas iônicas, de uma solução a outra, sob a forma de separação dos cátions e dos ânions atraídos pelos eletrodos: catódico e anódico.

 A Eletrodiálise é Reversa, pela mudança periódica da polaridade dos eletrodos, de 1 a 4 vezes por hora, gerando uma autolimpeza contínua.

 As propriedades principais das membranas EDR-V® para a Eletrodiálise são:

  • Resistência a mudanças de pH, entre 1 a 11;
  • Utilizadas e eficientes a temperaturas superiores a 40ºC;
  • Baixa resistência elétrica;
  • Estáveis em presença de Cloro;
  • Insolúvel em soluções aquosas;
  • Impermeável à água, mesmo sob pressão;
  • Resistente à passagem osmótica, quando se coloca entre duas soluções salinas, sendo uma de 220 ppm e outra de 30.000ppm;
  • Semi-rígidas, facilitando o manejo durante a montagem da pilha;
  • Resistentes à sujeira e incustações;
  • Vida útil elevada;

 

Aplicação da EDR, em relação à tecnologia da Osmose Inversa

Esta tecnologia apresenta vantagens técnicas e econômicas para emprego na Vinhaça sobre outras, como a Osmose Inversa,  também largamente empregada em projetos de dessalinização de água do mar.

A diferença básica na aplicação para a Vinhaça de ambos os processos de membranas, é que na Eletrodiálise, os íons são transferidos através de membranas semi-permeáveis, como conseqüência da aplicação de voltagem de uma corrente contínua, enquanto que no Processo de Osmose Inversa, é um processo de filtragem, quando a água de alimentação se concentra em sais ao passar pelo sistema, sendo o produto resultante, o concentrado resultado da hiper filtração.

Para o Processo de Osmose Inversa, o pré-tratamento do líquido para eliminação de sólidos em suspensão e outras incidências, como Matéria Orgânica, é altamente requerido.

O comparativo entre as bondades de ambos os sistemas podem se resumir como demonstrado abaixo:

Osmose Inversa - O.I.

Eletrodiálise Reversa - EDR

A água atravessa a membrana e o fluxo principal que sai da membrana é de salmoura

Na EDR, são os sais que atravessam as membranas, na forma de íons, entregando como produto, a água dessalinizada

A O.I. aglomera nos sais, outras partículas presentes na solução

Na EDR somente se elimina partículas carregadas eletricamente, particularizadas nos íons dissociados.

No processo da O.I. a salmoura não pode ser recirculada

Na EDR sim, aumentando o teor de concentração de sais.

No processo da O.I. um aumento da temperatura peora a apuração dos sais.

No sistema EDR, o aumento da temperatura melhora o processo.

Em O.I. o fluxo de saída do produto poderá ser variável, em função de incrustações, sujeiras e a idade das membranas

Na EDR, esta fluxo de saída é fixo.

À medida que se colocam mais etapas de membranas em série, a qualidade do produto geral piora em O.I.., e melhora em EDR.

À medida que se colocam mais etapas de membranas em série, o fluxo do produto geral aumenta em O.I., sendo que em EDR permanece fixo.

Na O.I.. a água de alimentação tem que estar isenta de oxidantes, como o Cloro, sendo que na EDR se admitie o emprego de Cloro continuamente com níveis de Cl ¯ de 0,3ppm e choques de limpeza em casos de contaminação orgânica, de muitas dezenas de Cl ¯

A água de alimentação de O.I. deve ter SDI15 (índice de obstrução) de 3 a 5, enquanto que no EDR, pode se trabalhar com águas muito mais sujas, com SDI muito alterado.

A recuperação do O.I.. é sempre menor que de EDR.

As membranas de O.I. não se podem desmontá-las, sendo que é permitido em EDR.

A vida das membranas de EDR são superiores à de O.I.

Fonte: AEDyR- Espanha

Exemplo de Capacidades e Consumos do Processo Industrial EDR

Produtividade em

/hora

Consumo de Energia

kw/h

Água Salinidade de até 4g/L

Água Salinidade de .4 a 8 g/L

1
0,9 kW a 1,3 kW por kg de sal removido.
3,0
8,0
5
9,0
35,0
20
32,0
-
40
60,0
-
80
92,0
-

 

 

Equipamentos e Tecnologia para pré-tratamento de águas para sua  potabilidade, de quaisquer contaminantes no Lar, na Indústria e na Cidade.

Aplicação na remoção de:

Sais de Cálcio, Sódio, Potássio, Fósforo, Magnésio, Sulfatos, Nitratos, Ferro, Cobre, Zinco, Manganês, Arsenio, Fluoreto, Boro, Matéria Orgânica e Fenois, Micro organismos, Matérias oleosas, Herbicidas e Pesticidas.

A eficiência EDR garante a dessalinização de Águas salobras de poços, marinhas, lagoas, desinfecção de

 

águas de rios, de processos industriais diversos, como efluentes de galvanosplastia, vinhaças ou vinhotos de Destilarias de Alcool e Chorume de aterros sanitários, dentre outros.

Equipamentos poderão ser projetados para colocação em contèineres ou fixados em suas bases.

Tratamento de Vinhaças de Destilarias de Álcool. 

O que é a Vinhaça ?

A vinhaça ou vinhoto, é um líquido efluente, com leve coloração, resultante da destilação do vinho, na produção de álcool pelas destilarias de álcool de cana de açúcar. 

Há variadas formas de se obter o vinho para destilação, com  variações de processo, inerente a cada condição de operação de usinas e destilarias. Em geral, o processo mais empregado é: Provenientes do mel final:

Após o processamento do caldo de cana para a obtenção de açúcar, sobra o resíduo espesso denominado “mel final”, rico em sais e açucares não cristalizáveis, que são diluídos com água à uma concentração de 20 Brix e enviados às dornas de fermentação da destilaria.

Algumas características são corrigidas, como: pH, nutrientes, passando-se à inoculação por leveduras fermentecíveis, que processarão aqueles açúcares remanescentes, tornando-os substância alcoólica e outros subprodutos.

Após o período necessário para apuração da dorna, ou seja: sua completa fermentação, o líquido da dorna é descarregado a centrífugas separadoras do leite de levedura, recuperando-o para o próximo processamento análogo, sendo o efluente chamado então de “Vinho”, enviado às colunas de destilação para o processamento de obtenção de álcool, mediante a adição de vapor à temperatura correta,  seja ele: Anidro ou hidratado, dependendo da tecnologia disposta em equipamentos e processos.

Como resultado, obtêm-se dois produtos principais quantitativamente:

  • O álcool, nas características físico químicas desejadas;
  • A vinhaça: líquido resultante do processo, com características de efluente poluitivo, dadas as condições de desequilíbrio em suas características físico químicas, apresentando sais minerais, pH ácido, DBO e DQO de alta demanda, temperatura de saída das colunas acima de 60 ºC, além de apresentar um excessivo volume, com proporções de 10 a 14 litros de vinhaça por cada litro de álcool produzido.
     

Nas condições tradicionais de descarte por parte das usinas, este efluente tem sido aspergido nos solos agrícolas em processo de fertirrigação, no entanto sem dosagens corretas de disposição do líquido, com as justificativas de que: 

    • é altamente poluente e não deve ser disposto em rios, lagos, lagoas de retenção nuas, etc.,  
    • possui sais essenciais para fertilização do solo agrícola. Esta prática tem provocado a contaminação de rios, lagos, lençol freático, aquíferos, solos e subsolos, poluição atmosférica com exalação de odores fétidos no campo, nas comunidades rurais e urbanas, emissão de gases e decomposição da matéria orgânica nela contida, além de provocar a acidez do solo agrícola, modificação da Biota, disposição excessiva de K2O, provocando modificação na consistência de solos pela argilização, assim como provocando atrofia de crescimento nas plantas. 

Tudo isto não vinha sendo cumprido, devido às dificuldades de se dispor de uma tecnologia que adequasse processamento deste efluente, a custos e resultados assimiláveis, pelas indústrias açucareira e alcooleira, tão tradicional e com mal  hábitos ecológicos tão antigos e arraigados.

Composição Provável da Vinhaça de Destilarias de Álcool

Sólidos Totais

mg/l

21,000-85,000

Sólidos Solúveis

mg/l

4,000-31,000

Sólidos Não-solúveis

mg/l

3,000-13,000

Sólidos Decantados

ml/l

15,0-30,0

Oxigênio Dissolvido

mg/l

Zero

D.B.O.5 (20ºC)

mg/l

13.000-26.000

D.Q.O.

mg/l

15.000-27.000

Temperatura

ºC

35 ~ 75

Umidade

%

89-96

Matéria Orgânica nos Sólidos

%

70

Nitrogênio Total

mg/l

550-600

Fósforo - P2O5

mg/l

17-32

Potássio - K2O

mg/l

1.400-3.300

Magnésio - MgO

mg/l

200-580

Cálcio - CaO

mg/l

500-1.330

Sulfato - SO4

mg/l

15


Demonstrativo do Perfil do Projeto  EDR-V®   aplicado nas Destilarias de Álcool
Vantagens
Implantação
Equipamento e processo EDR-V®
, não requerem modificações no balanço energético da usina, utilizando tão somente, energia de corrente retificada CC
Não há mudanças na Usina
Equipamentos poderão ser montados em conteneres ou fixados em suas bases, com a interligação simplificada por acoplamento estandar. Área requerida para montagem “in or out-door” de poucos metros quadrados.
Por serem modulares, permitem a ampliação de sistema EDR-V® na usina, de acordo às conveniências técnicas e econômicas do projeto Permite flexibilizar processamento, de 10% a 100% de vinhaças a serem tratadas.
Implantação do Processo EDR-V® não exige substituição de equipamentos de processo, motriz ou outro já existente, independente de tecnologia ou idade. Todos os equipamentos e lay-out existentes, são mantidos.
A implantação do Processo EDR-V® não exige operação especializada, sendo que seus controles de alimentação e operacionais, são controlados automaticamente. Não requer mudanças nos procedimentos técnicos e administrativos da Usina.
A certificação do equipamento para fins de L.I. / L.O. pela Secretaria do Meio Ambiente e outros organismos controladores é facilitada pela tecnologia empregada Eficiência do processo, demonstrada por tecnologia e equipamentos em funcionamento em todo o mundo.
Receitas
Economia
Diminuição da captação de água de processo, pelo retorno do líquido da EDR-V® Lei 12.183 –SP de uso das águas e preservação de recursos hídricos, ecologicamente atendidos pelo Processo EDR-V®
Diminuição das despesas com combustível fóssil e de energia, na captação de águas de poços,rios ou lagos e no bombeamento racionalizado na fertirrigação. Combustíveis empregados para caminhões, moto-bombas de campo, etc., consumindo diesel, fuel-oil, gasolina.
Diminuição acentuada das despesas com a correção física de solo agrícola, pela compactação pela disposição de vinhaça Diminuição e eliminação de erosões em solo agrícola, estradas vicinais, com a super disposição de vinhaças.
Diminuição da correção química do solo agrícola pela incidência de excesso na adição de componentes da vinhaça Correções pH, balanceamento de minerais em excesso, devido às disposições abundantes da vinhaça.
Diminuição das despesas de manutenção de veículos de transporte de vinhaças e manutenção das vias, e com a tubulação de descarte de vinhaças. Caminhões-tanque, tratores, equipamentos auxiliares empregados em terrenos erudidos.
Despesas e investimentos em manutenção de equipes de campo, em instauração, verificação e fiscalização de débitos ambientais Atendimento às exigências dos organismos ambientais CONAMA, CETESB, SMA, outas.
Comercialização
Receitas com a venda de sais obtidos no processo EDR-V, como matéria prima para indústrias: Químicas, Ração Animal, Fertilizantes. Sais de grande valor econômico no mercado, que por sua abundância obtida pela EDR-V, instaurará nova atividade.
Investimentos já Realizados
Tecnologia industrializada no Brasil, protegida por Patentes internacionais.. Bancor-BIOWATT
Processo EDR-V® para aplicação desta tecnologia para vinhaças, protegido por Patentes internacionais.
Objetivos Empresariais das Usinas
Ambiental
Atendimento às exigências legais sobre o Meio Ambiente, na preservação de águas, lençol freático, aqüíferos, solo agricultável, fauna e flora, odores e outras contaminações ambientais, modificação da Biota por ação dos despejos industriais indiscriminados, como é o caso da vinhaça.
Político
Enquadramento da Usina nos preceitos internacionais de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo-MDL, o que se torna rapidamente, fator de conquista ou repúdio do mercado internacional, cada vez mais restritivo e competitivo.
Empresarial
Enquadramento da empresa na excelência da tecnologia atual mais moderna, em atendimento às melhorias de custos ambientais, compatíveis com os custos industriais, em perfeita consonância com seu mercado.
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