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Guias e Dicas
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Tratamento de Efluentes em indústrias de cervejas e refrigerantes, Exercícios de Engenharia Ambiental

Apostila, exercicios resolvidos, Eng.Eletrica da SATC

Tipologia: Exercícios

Antes de 2010
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Compartilhado em 20/04/2008

marcelo-nery-dos-santos-8
marcelo-nery-dos-santos-8 🇧🇷

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Baixe Tratamento de Efluentes em indústrias de cervejas e refrigerantes e outras Exercícios em PDF para Engenharia Ambiental, somente na Docsity! SÉRIE P+L CETESB - COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL (página em branco) 2 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (CETESB – Biblioteca, SP, Brasil) Margot Terada CRB 8.4422 5 S236b Santos, Mateus Sales dos Cervejas e refrigerantes / Mateus Sales dos Santos [e] Flávio de Miranda Ribeiro. - - São Paulo : CETESB, 2005. 58 p. (1 CD) : il. ; 30 cm. - - (Série P + L) Disponível em : <http://www.cetesb.sp.gov.br>. ISBN 1. Bebidas - indústria 2. Cervejas - indústria 3. Poluição - controle 4. Poluição - prevenção 5. Processo indústrial – cerveja 6. Processo indústrial - refrigerante 7. Produção limpa 8. Refrigerantes – indústria 9. Resíduos indústriais – minimização I. Ribeiro, Flávio de Miranda. II. Título. III. Série. CDD (21.ed. Esp.) 663.028 6 CDU (ed. 99 port.) 628.51 : 663 TERMO DE ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE O presente documento, editado pela CETESB, tem o intuito de apresentar a empreendedores e demais interessados as principais informações ambientais sobre o setor produtivo em questão, incluindo exemplos de alternativas de reconhecido valor na busca de uma Produção mais Limpa. O sucesso da implementação das medidas aqui propostas no entanto depende de diversos fatores, de forma que a CETESB não se responsabiliza pelos resultados ou por quaisquer consequências decorrentes do uso das medidas aqui propostas, devendo cada empresa avaliar seu caso individualmente com o devido cuidado, antes da implementação das alterações. Ademais, a descrição dos processos e dos dados apresentados ao longo deste documento são exemplificativos da média do setor, tomados com base em um reduzido número de empresas. Portanto não correspondem necessariamente à realidade de todas as empresas do setor produtivo, e variações podem e devem ocorrer em função de diferenciações de produtos ou rotas de produção, nível tecnológico, idade da planta, entre outros fatores. Desta forma, a CETESB ressalta que os exemplos citados não consistem em determinações legais de nenhuma natureza. Por fim, a CETESB reconhece que todas as empresas devem se empenhar na busca de uma Produção mais Limpa. Porém esta intenção, ou mesmo a adoção de medidas concretas neste sentido, não isenta de forma alguma as empresas do cumprimento da legislação ambiental vigente, tampouco as isenta de quaisquer outros instrumentos normativos dotados de força de lei. 6 APRESENTAÇÃO É com grande satisfação que, em nome da CETESB, apresento este Guia Técnico Ambiental, documento informativo que pretende apoiar as empresas na melhoria ambiental por meio da adoção de medidas de Produção mais Limpa (P+L) em seus processos. Historicamente a CETESB tem o foco de sua atuação voltado às ações de monitoramento do meio (ar, água e solo), licenciamento das fontes potencialmente poluidoras e ao controle ambiental da contaminação, fazendo cumprir a legislação ambiental mediante as chamadas medidas de “fim-de-tubo”. Nestes mais de 35 anos de atividade, a atuação da CETESB promoveu notáveis avanços na garantia de um entorno mais limpo e saudável à população, tornando a empresa uma referência ambiental no país e no exterior. Nos últimos anos no entanto uma outra forma de atuação tem se delineado, principalmente como resposta a mudanças na própria sociedade. A percepção e o reconhecimento da importância da questão ambiental por parte das indústrias tem levado à incorporação de práticas da Produção mais Limpa como uma forma de enfim congregar vantagens econômicas com benefícios ambientais. As empresas têm percebido que a Produção mais Limpa significa, no fundo, a inclusão da variável ambiental nas ações de melhoria das operações, e atuando desta forma sobre seus processos produtivos, muitas delas já reduziram seus resíduos na fonte, obtendo ainda minimização de seus custos de produção. Esta vantagem das medidas de Produção mais Limpa destaca-se ainda mais se contrastada com o alto custo operacional do tratamento e da gestão dos resíduos gerados pelas empresas, o que mostra claramente que esta é uma ferramenta de interessante utilização prática. De modo a evoluir em seu modo de atuar junto às potenciais fontes de poluição, a CETESB tem desenvolvido desde 1996 trabalhos de Prevenção à Poluição e Produção mais Limpa junto a diversos setores produtivos. Estes trabalhos representam uma nova forma de interagir com a indústria, não apenas acompanhando a mudança de paradigma em curso por parte de algumas empresas, como também visando despertar esta consciência nas demais. O presente Guia Técnico Ambiental tem como objetivo informar as empresas deste setor produtivo, ainda que de modo sucinto, a importância e as alternativas preventivas no trato de suas questões ambientais. De modo algum as possibilidades aqui levantadas pretendem esgotar o assunto - antes de ser um “ponto final”, estas constituem um “ponto de partida” para que cada empresa inicie sua busca por um desempenho ambiental cada vez mais sustentável. Por fim, deixo os votos de sucesso nesta empreitada a cada uma das empresas que já despertaram para esta nova realidade, esperando que este Guia sirva de norte para a evolução da gestão ambiental no Estado de São Paulo, evidenciando que mediante a Produção mais Limpa é possível um desenvolvimento indústrial que congregue o necessário ganho econômico com a imprescindível adequação ambiental. Rubens Lara Diretor- Presidente da CETESB 7 f.4) Tratamento de água............................................................................................... 24 f.5) Tratamento de efluentes........................................................................................ 25 f.6) Outros.................................................................................................................... 25 3.2 Produção de refrigerantes....................................................................................... 27 a. Preparo do xarope simples........................................................................................ 27 b. Obtenção do xarope composto.................................................................................. 27 c. Fabricação do refrigerante......................................................................................... 28 c.1) Diluição e carbonatação........................................................................................ 28 c.2) Lavagem de garrafas............................................................................................ 28 d. Operações auxiliares................................................................................................. 28 CAPÍTULO 4- PRINCIPAIS ASPECTOS AMBIENTAIS.................................................... 30 4.1. Produção de cerveja................................................................................................. 30 a. Insumos utilizados...................................................................................................... 31 a.1) Matérias - primas................................................................................................. 31 a.2) Água...................................................................................................................... 31 a.3) Energia.................................................................................................................. 33 a.4) Outros insumos..................................................................................................... 34 b. Principais poluentes gerados..................................................................................... 34 b.1) Resíduos sólidos................................................................................................... 34 b.2) Efluentes líquidos.................................................................................................. 37 b.3) Emissões atmosféricas......................................................................................... 41 4.2. Produção de refrigerantes........................................................................................ 43 a. Insumos utilizados...................................................................................................... 43 b. Principais poluentes gerados..................................................................................... 43 b.1) Resíduos sólidos................................................................................................... 43 b.2) Efluentes líquidos................................................................................................. 44 b.3) Resíduos pós-consumo........................................................................................ 44 CAPÍTULO 5- MEDIDAS DE PRODUÇÃO MAIS LIMPA (P+L)........................................ 47 5.1. Uso eficiente de água/ Minimização de efluentes.................................................... 47 a. Lavagem de garrafas................................................................................................. 47 b. Pasteurização............................................................................................................ 48 10 c. Limpeza de equipamentos......................................................................................... 49 d. Envase....................................................................................................................... 49 e. Limpeza de pisos....................................................................................................... 49 5.2.Uso racional de energia............................................................................................. 50 a. Calor........................................................................................................................... 50 a.1) Vapor da fervura do mosto.................................................................................... 50 a.2) Uso de água quente............................................................................................. 51 a.3) Retorno de condensado....................................................................................... 51 b. Eletricidade................................................................................................................ 52 5.3.Redução consumo de matérias - primas/ Aproveitamento de resíduos.................... 52 a. Grãos de Malte e Bagaço de malte........................................................................... 52 b. Torta de filtração (trub fino e grosso)......................................................................... 53 c. Levedura excedente................................................................................................... 53 d. Cerveja residual......................................................................................................... 53 e. Resíduos de embalagens.......................................................................................... 54 5.4. Uso de materiais auxiliares....................................................................................... 54 a. Hidróxidos e ácidos usados para limpeza.................................................................. 54 b. Terra diatomácea....................................................................................................... 55 5.5. Conclusão................................................................................................................. 55 CAPÍTULO 6- GLOSSÁRIO............................................................................................... 57 CAPÍTULO 7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 58 11 CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO Este guia foi desenvolvido para levar até você informações que o auxiliarão a integrar o conceito de Produção Mais Limpa (P+L) à gestão de sua empresa. Ao longo deste documento você poderá perceber que, embora seja um conceito novo, a P+L trata, principalmente, de um tema bem conhecido das indústrias: a melhoria na eficiência dos processos. Contudo, ainda são muitas as dúvidas na hora de adotar a gestão de P+L no cotidiano das empresas. De que forma ela pode ser efetivamente aplicada nos processos e na produção? Como integrá-la ao dia-a-dia dos colaboradores? Que vantagens e benefícios traz para a empresa? Como uma empresa de pequeno porte pode trabalhar à luz de um conceito que, à primeira vista, parece tão sofisticado ou dependente de tecnologias caras? Para responder a essas e outras questões, este guia traz algumas orientações teóricas e técnicas, com o objetivo de auxiliar você a dar o primeiro passo na integração de sua empresa a este conceito, que tem levado diversas organizações a uma produção mais eficiente, econômica e com menor impacto ambiental. Em linhas gerais, o conceito de P+L pode ser resumido como uma série de estratégias, práticas e condutas econômicas, ambientais e técnicas, que evitam ou reduzem a emissão de poluentes no meio ambiente por meio de ações preventivas, ou seja, evitando a geração de poluentes ou criando alternativas para que estes sejam reutilizados ou reciclados. Na prática, essas estratégias podem ser aplicadas a processos, produtos e até mesmo serviços, e incluem alguns procedimentos fundamentais que inserem a P+L nos processos de produção. Dentre eles, é possível citar a redução ou eliminação do uso de matérias-primas tóxicas, aumento da eficiência no uso de matérias-primas, água ou energia, redução na geração de resíduos e efluentes, e reuso de recursos, entre outros. As vantagens são significativas para todos os envolvidos, do indivíduo à sociedade, do país ao planeta. Mas é a empresa que obtém os maiores benefícios para o seu próprio negócio. Para ela, a P+L reverte em redução de custos de produção; aumento de eficiência e competitividade; diminuição dos riscos de acidentes ambientais; melhoria das condições de saúde e de segurança do trabalhador; melhoria da imagem da empresa junto a consumidores, fornecedores, poder público, mercado e comunidades; ampliação de suas perspectivas de atuação no mercado interno e externo; maior acesso a linhas de financiamento; melhoria do relacionamento com os órgãos ambientais e a sociedade, entre outros. Por tudo isso, vale a pena adotar essa prática, principalmente se a sua empresa for pequena ou média, e esteja dando os primeiros passos no mercado, pois, com a P+L, você e seus colaboradores já começam a trabalhar certo desde o início. Ao contrário do que possa parecer num primeiro momento, grande parte das medidas são muito simples. Algumas já são amplamente disseminadas, mas, neste guia, elas 12 Em relação aos empregos, o setor afirma gerar mais de 150 mil pessoas, entre postos diretos e indiretos, além de realizar diversos investimentos que nos últimos cinco anos somam mais de R$ 3 bilhões, incluindo a construção e posta em marcha de 10 novas fábricas no país. Além disso o setor destaca-se na importação de malte, com cerca de 3,8 mil toneladas em 2004, no valor de US$ 1,7 milhões, e na exportação de cerveja, com mais de 28 milhões de litros exportados em 2004, o equivalente a uma receita de mais de US$ 12 milhões. 15 CAPÍTULO 3 - DESCRIÇÃO DO PROCESSO INDÚSTRIAL 3.1. Produção de cerveja A cerveja é obtida pela fermentação da cevada, que consiste na conversão em álcool dos açúcares presentes nos grãos de cevada. A fermentação é a principal etapa do processo cervejeiro e sua efetividade depende de várias operações anteriores, incluindo o preparo das matérias-primas. Após a fermentação são realizadas etapas de tratamento da cerveja, para conferir as características organolépticas (sabor, odor, textura) desejadas no produto final. A Figura 01 apresenta as etapas gerais da produção de cerveja. Figura 01: Etapas genéricas da produção de cerveja A seguir cada uma das etapas ilustradas na Figura 01 é detalhada, conforme os processos típicos de uma cervejaria. Ressalta-se que podem haver diferenças em plantas reais, em função das particulares de cada empresa. a. Obtenção do malte O malte, em geral, é obtido em instalações dedicadas a este propósito, conhecidas como maltarias, que podem ou não ser anexas às empresas cervejeiras. As principais etapas de obtenção do malte são a limpeza e seleção de grãos, a embebição, germinação e a secagem do malte. 16 Obtenção do malte Preparo do mosto Fermentação Processamento da cerveja Envase Malte Mosto Cerveja Mosto fermentado Cerveja Cerveja envasada a.1) Limpeza e seleção de grãos Em geral, a cevada é recebida granel da lavoura. Após o recebimento, os grãos de cevada são submetidos a um processo de limpeza para separação de palha, pedras, pequenos torrões , pedaços de madeira, etc. Em seguida, os grãos de cevada são selecionados, de acordo com seu tamanho em três ou quatro graduações, de modo a obter um malte homogêneo. a.2) Embebição da cevada Uma vez selecionados, os grãos são armazenados em silos, de onde são periodicamente enviados aos tanques de embebição. Nestes tanques, a cevada recebe água até que os grãos atinjam um teor de umidade de 45% em relação ao seu peso, e sob condições controladas de temperatura e teor de oxigênio. Neste ambiente, os grãos de cevada saem de seu estado de latência, e incham devido a absorção de água. Este É o princípio do processo de germinação da semente, que dará origem a uma nova planta de cevada caso não seja interrompido. a.3) Germinação Uma vez que o processo de germinação é iniciado, os grãos são dispostos em estufas, de modo a mante-los em condições controladas de temperatura e umidade, até que brotem as radículas (pequenas formações embrionárias da futura raiz da planta), de cerca de oito centímetros, o que demora entre 5 e 8 dias. a.4) Secagem Após retirar o excesso de água dos grãos por meio de peneiras, a cevada germinada é enviada para fornos de secagem, onde interrompe-se o processo de germinação pela ação do calor de vapor injetado, à uma temperatura de 45 a 50ºC. Numa segunda fase, ainda nos fornos de secagem, promove-se a caramelização dos grãos, transformando-os no malte. Esta etapa, conhecida pelo nome de cura, ocorre em temperaturas de 80 a 120ºC, sendo que o malte resultante possui umidade remanescente em torno de 4 ou 5%. Em certos tipos de processo, o malte é ainda torrado, num processo semelhante à torrefação do café, em geral terceirizado. b. Preparo do mosto Após obter o malte conforme descrito anteriormente, ou o que é mais comum no Brasil, após adquiri-lo de uma maltaria, a cervejaria dá inicio ao processo de produção da cerveja propriamente dita, onde a primeira etapa consiste em obter o mosto. 17 A fermentação do mosto é dividida em duas etapas: numa primeira etapa, denominada aeróbia, as leveduras se reproduzem, aumentando de quantidade de 2 a 6 vezes; em seguida inicia-se a fase anaeróbia, onde as leveduras realizam a fermentação propriamente dita, convertendo os açúcares presentes no mosto em CO2 e álcool. O processo de fermentação dura de 6 a 9 dias, ao final dos quais obtém-se, além do mosto fermentado, uma grande quantidade de CO2, que após ser purificado é enviado para a etapa de carbonatação da cerveja. De modo a garantir um bom andamento ao processo de fermentação, é necessário que a temperatura se mantenha constante, em valores entre 8 e 15ºC dependendo de vários fatores. Para isso no entanto, é necessário que as dornas de fermentação sejam resfriadas, uma vez que a fermentação é um processo exotérmico, ou seja, que gera calor. Ao final da fermentação, obtém-se também um excesso de levedos, já que estes se multiplicam durante o processo. Este levedo é então levado para tratamento e estocagem, sendo uma parte reutilizado em novas bateladas de fermentação, e parte vendido para a indústria de alimentos. d. Processamento da cerveja Após a fermentação obtém-se o mosto fermentado, chamado também de cerveja verde, que já possui diversas características da cerveja a ser produzida. No entanto antes de proceder o envase do produto certas providências são necessárias, de modo a gaseificar a bebida, garantir sua qualidade e fornecer características organolépticas adicionais. d.1) Maturação Ao final da fermentação existe uma grande quantidade de microorganismos e substâncias indesejáveis misturados à cerveja. De modo a separá-los, promove-se a maturação, processo onde mantém- se a cerveja em descanso nas dornas à uma temperatura de zero grau (ou menos), durante um período de 15 a 60 dias. Além de promover a separação dos levedos da cerveja, esta etapa permite a ocorrência de algumas reações químicas que auxiliam no processo de estabilização do produto final, quanto à características relacionadas com o paladar e saturação com CO2. d.2) Filtração Com o objetivo de remover impurezas que ainda não se decantaram, e proporcionar a limpidez final do produto, procede-se à uma etapa de filtração da cerveja após a maturação. Para realizar a filtração pode-se contar com diversos tipos de meio filtrante, sendo os mais comuns os filtros de velas verticais ou placas horizontais, além do uso de terra diatomácea utiliza-se também (denominada kiesselguhr) como elemento auxiliar à filtração. Pode haver ainda uma etapa final, de filtração com filtro de 20 cartucho, para polimento. Finalmente, são adicionados aditivos como agentes estabilizantes, corantes ou açúcar, para o acerto final do paladar do produto. O resíduo sólido gerado nesta etapa é a torta de filtração denominada trub fino, de alto conteúdo nitrogenado. d.3) Carbonatação O teor de CO2 existente na cerveja ao final do processo não é suficiente para atender as necessidades do produto. Desta forma, realiza-se uma etapa de carbonatação da mesma, por meio da injeção do gás carbônico gerado na etapa de fermentação. Além disso, eventualmente é injetado gás nitrogênio, com o intuito de favorecer características de formação de espuma. Em algumas empresas este processo é realizado em conjunto com a filtração. Após a carbonatação, a cerveja pronta é enviada para dornas específicas, denominadas “adegas de pressão” – recipientes onde a bebida é mantida sob condições controladas de pressão e temperatura, de modo a garantir o sabor e o teor de CO2 até o envase. e. Envase Uma vez concluída a produção da cerveja, esta deve ser devidamente envasada. Nesse processo deve-se ter grande cuidado com possíveis fontes de contaminação, perda de gás e contato da cerveja com oxigênio. Tais ocorrências podem comprometer a qualidade do produto. Em geral, o envase é a unidade com o maior contingente de funcionários, equipamentos de maior complexidade mecânica e maior índice de manutenção, onde podem ocorrer as maiores perdas por acidentes e má operação, como regulagem inadequada de máquinas, quebra de garrafas, etc. O envase é a fase final do processo de produção, sendo composto por diversas operações relacionadas ao enchimento dos vasilhames (cujos mais comuns atualmente são as garrafas, vasilhames de alumínio e barris para chope). e.1) Lavagem de garrafas Para os casos de envase das garrafas decerveja retornáveis torna-se necessário sua limpeza adequada. Este procedimento é realizado em um equipamento denominado lavadora de garrafas, o qual possui uma câmara fechada, onde as garrafas são lavadas com solução alcalina (soda) e detergente, sendo posteriormente enxaguadas com água quente para promover sua desinfecção. Após a lavagem, as garrafas passam por inspeção visual automática, e aquelas que apresentam sujidade ou defeito são retiradas manualmente e enviadas para reciclagem. Os equipamentos de lavagem de garrafas costumam ser bastante intensivos no consumo de água energia e geram grande quantidade de resíduos, tais como: pasta celulósica, formada pela cola e papel dos rótulos, vidros de garrafas danificadas ou quebradas e efluente líquido da lavagem. 21 e.2) Envase A cerveja proveniente da filtração é encaminhada para o processo de envasamento em máquinas denominadas enchedoras, onde se envasa a cerveja em garrafas de vidro ou em latas de alumínio, ou então em máquinas de embarrilamento, onde se enchem os barris, de aço inoxidável ou de madeira. O percentual da produção que é destinado a cada uma destas formas de envase depende das condições de mercado, variando entre empresas; plantas de uma mesma empresa, e até mesmo entre um lote e outro da mesma planta. Na etapa de enchimento geram-se resíduos de vidro provenientes da quebra de garrafas, latas amassadas e efluentes provenientes de eventuais derramamentos de cerveja. Cabe dizer que a bebida envasada em garrafas e latas é enviada à pasteurização, sendo então denominada cerveja. Aquela envasada em barris não passa por este processo, e é denominada chope, um produto de menor vida de prateleira, devido a ausência deste processo. e.3) Pasteurização A pasteurização é um processo de esterilização no qual submete-se o produto a um aquecimento (até 60ºC), seguido de um rápido resfriamento (até 4ºC). O produto pasteurizado apresenta maior estabilidade e durabilidade (até seis meses) em função da eliminação de microrganismos. e.4) Expedição Após o envase e a pasteurização, segue-se a rotulagem das garrafas e a embalagem para transporte, que incluem o encaixotamento e o envolvimento em filme plástico. f. Utilidades e operações auxiliares Para a produção de cerveja são necessários diversos insumos, tais como: vapor, energia elétrica, amônia nem todas utilizam este composto para resfriamento, gás carbônico, ar comprimido e água, produtos químicos para limpeza de equipamentos. Uma descrição das principais atividades deste setor é apresentada a seguir. f.1) Sistemas de limpeza CIP (clean in place) A legislação que regula os requisitos de higiene e condições sanitárias relativos à indústria de alimentos, de modo a prevenir a contaminação e assegurar as condições mínimas de limpeza, desinfecção e higiene na produção e uso da água (não potável, tratada e recirculada), é tratada pela Portaria ANVISA 22 (decantação com sulfato de alumínio e desinfecção com hipoclorito de sódio) a sistemas mais avançados e caros (como osmose reversa, ultrafiltração, etc). f.5) Tratamento de efluentes Em geral, as indústrias cervejeiras possuem instalações relativamente grandes para tratamento de seus efluentes, em virtude da carga orgânica de moderada à elevada dos despejos (de 1.200 a 3.000 mg/l de DBO) e também de sua considerável vazão (dependendo do porte das instalações, mas da ordem de milhares de m3 ao dia) . Genericamente, as plantas são compostas por um pré-tratamento (neutralização/ equalização) e um sistema de tratamento biológico (muitas vezes integrando etapas anaeróbia e aeróbia). Ao final, gera-se lodo de tratamento, que necessita de uma correta destinação final. f.6) Outros Além das instalações auxiliares já citadas, há diversas outras que em geral são necessárias, dentre as quais pode-se citar a planta de recuperação de CO2 (que capta, prepara e envia o gás da fermentação para a carbonatação), a planta de geração de ar comprimido e diversos setores de estocagem de materiais, entre outros. A Figura 2 apresenta um fluxograma das principais etapas do processo cervejeiro, com suas respectivas entradas (matérias-primas, insumos) e saídas (resíduos gerados). 25 Caldeira Mostura Germinação Embebição Secagem Moagem/ maceração Caldeira Caldas Limpeza/ Seleção Figura 02: Fluxograma de processo genérico da produção de cerveja. 26 Peneiras Caldeira de fervura Clarificação (whirlpool) Resfriamento Dornas fermentação Tanque maturação Filtro Tanque pressurização Engarrafamento/ Pasteurização Embarrilamento Filtro Malte Gritz Cevada Lúpulo Mosto Levedura Trub grosso Bagaço malte Trub fino CervejaChope Resfriamento Maltaria Preparo do mosto Fermentação Envase Rótulos Perdas vasilhame Perdas produto CO2 3.2 Produção de refrigerantes Resumidamente, a produção de refrigerantes pode ser dividida em três partes, como ilustra a Figura 3 a seguir [1]. Figura 03: Etapas genéricas da produção de refrigerantes. A produção de refrigerantes emprega quantidades significativas de água, açúcar cristal, CO2 para carbonatação, além de diversos aditivos como conservantes (p. e., sorbato de potássio e benzoato de sódio), estabilizantes, acidulantes, corantes, essências (guaraná, cola, limão, laranja, tutti-frutti ), entre outros. a. Preparo do xarope simples O xarope simples, também conhecido como calda base, é uma solução aquosa de açúcar, eventualmente enriquecida com ácidos orgânicos. Sua obtenção se dá pela diluição do açúcar em água quente, seguido de cozimento à temperatura de 85-100 ºC [1] [12], de modo a retirar impurezas que possam gerar problemas de odor e sabor no produto final. Esta calda é então tratada e clarificada, usando como elementos de clarificação e purificação carvão ativado em pó, terra diatomácea ou outro produto semelhante. Os refrigerantes dietéticos recebem edulcorantes sintéticos, em substituição ao açúcar, na elaboração do xarope simples [12]. Após a separação da fração sólida do filtrado, o xarope simples é resfriado em trocadores de calor até uma temperatura aproximada de 20ºC [12]. b. Obtenção do xarope composto Os aditivos incorporados ao xarope simples para obtenção do xarope composto é que distinguem os refrigerantes entre si, conferindo as características de cor, sabor, odor e propriedades químicas adequadas à sua conservação. Os aditivos incorporados podem ser sucos naturais de frutas, flavorizantes, estabilizantes, conservantes, corantes, antioxidantes, entre outros. Estes compostos são incorporados ao xarope simples em tonel agitado mecanicamente. 27 Preparo do xarope simples Obtenção do xarope composto Fabricação refrigerante CAPÍTULO 4 - PRINCIPAIS ASPECTOS AMBIENTAIS 4.1. Produção de cerveja Em relação ao consumo de recursos naturais, o setor cervejeiro caracteriza-se como consumidor de grande quantidade de água, que, em geral, deve ser de excelente qualidade. Além disso, pela natureza de suas operações, centradas na fermentação e repletas de etapas de limpeza, é grande a vazão de efluentes gerados, e com valores moderados ou elevados de carga orgânica e sólidos em suspensão de (1.200 a 3.000 mg/l de DBO, e de 100 a 800 mg/l de sólidos suspensos.). Desta forma, pode-se dizer que os principais pontos de atenção em relação aos impactos ambientais do setor cervejeiro são oriundos destas características, como a geração de resíduos sólidos de etapas de filtração antes e depois da fermentação, odores da ETE, geração de efluentes dos sistemas de refrigeração, etc. A Tabela 01 representa, para cada etapa do processo, os principais aspectos ambientais. Tabela 01: Principais aspectos ambientais das cervejarias [10] Etapa do processo indústrial Obtenção do mosto Fermentação/ Proc. cerveja Envase Utilidades Alto consumo de água X X X X Alto consumo energético aquecimento resfriamento aquecimento X Efluentes Elevada carga orgânica X X X Álcalis/ ácidos da limpeza X X X Resíduos sólidos Geração resíduos X X X Resíduos perigosos X Emissões gasosas Particulado X X XGases X Ruído X X A seguir, são apresentados os principais aspectos ambientais da indústria de produção de cerveja relativos ao consumo de insumos (água, energia e matérias-primas) e geração de rejeitos. 30 a. Insumos utilizados a.1) Matérias - primas Em geral, para a produção de cerveja, consome-se aproximadamente 15 kg de malte e adjunto por hectolitro de cerveja, sendo que para a maior parte das cervejas o percentual de adjunto não ultrapassa 30% deste total. Quanto ao lúpulo, a quantidade adicionada varia muito de acordo com cada tipo de cerveja. a.2) Água O consumo de água numa cervejaria varia numa ampla faixa, em função principalmente dos seguintes fatores: tipo de envase utilizado (garrafas retornáveis, garrafas descartáveis, latas, etc), tecnologia de pasteurização, idade da planta, nível tecnológico e aspectos operacionais (eficiência das operações de limpeza de equipamentos, pasteurização, envase, etc.). A relação “consumo de água/ produção de cerveja” varia também de modo bastante significativo conforme o porte das instalações, sendo que a tendência geral é que quanto menores as instalações, maior o consumo relativo [4]. As etapas que apresentam o maior consumo de água nas cervejarias são o resfriamento e lavagem [10]. De modo bastante genérico, tem-se que o consumo total de água numa cervejaria varia entre 4 e 10 hl de água/hl de bebida [3]. Estudos mais recentes [11] estabelecem, para plantas européias, valores entre 3,7 e 8,0 hl de água/ hl cerveja. Segundo levantamentos realizados junto às grandes cervejarias do Estado de São Paulo, este índice tem variado de 4 a 7 hl de água/hl de bebida. Um fator que, segundo informações do próprio setor produtivo, influencia em grande parte o consumo de água é o tipo de vasilhame onde se acondiciona a bebida. Por exemplo, determinadas plantas trabalham exclusivamente com latas, que não necessitam ser lavadas, enquanto outras trabalham exclusivamente com garrafas, que demandam grandes quantidades de água para remoção dos rótulos e limpeza, antes do enchimento. Quanto à distribuição do consumo de água por uso, um estudo realizado em uma cervejaria da Holanda mostra a seguinte distribuição [10]: ü Operações de limpeza e desinfecção: 44%; ü Preparo do mosto: 20%; ü Resfriamento: 11%, e ü Outros fins (produção de vapor, doméstico, refeitório, etc) e perdas: 25%. Estes valores demonstram que são grandes as possibilidades de otimização do uso da água, atuando sobre os procedimentos operacionais e equipamentos de limpeza, resfriamento, e eliminação de perdas. O uso da água em cada uma das etapas do processo sofre grande variação em função das práticas operacionais de cada instalação. As Tabelas 2 e 3 apresentam valores mínimos, máximos e médios (entre 31 parênteses) obtidos em dois estudos, um deles realizado na Alemanha na década de 80 [3]; e outro estudo relatado no relatório do Banco Mundial, de 1986 [7]. Tabela 02: Consumo de água em duas cervejarias alemãs [3] Etapa do Processo Cervejaria A- 1980(hl água/ hl cerveja) Cervejaria B- 1986 (hl água/ hl cerveja) Sala de cozimento 1,8- 4,2 1,4- 3,0 (1,75) Dornas, incluindo filtração 0,8- 1,7 1,0- 1,5 (1,15) Envase e pasteurização 0,9- 1,9 1,3- 1,8 (1,50) Utilidades, incluindo refrigeração 1,25- 3,30 0,7- 1,9 (2,25) TOTAL 4,75- 11,1 4,4- 8,2 OBS: Os valores acima correspondem aos valores mínimos e máximos, e no quando entre parênteses, aos valores médios. Tabela 03: Consumo de água em cervejarias [7]. Etapa do processo Consumo(hl água/hl cerveja) Produção mosto 1,8- 2,2 (2,0) Resfriamento mosto 0,0- 2,4 (0,0) Tratamento levedo 0,5- 0,8 (0,6) Filtro e adega pressão 0,1- 0,5 (0,3) Dorna de maturação 0,3- 0,6 (0,5) Envase (70% em garrafas) 0,9- 2,1 (1,1) Embarrilamento (30% em barris) 0,1- 0,2 (0,1) Água reutilizada- limpeza veículos, pisos, etc 0,1- 0,3 (0,2) Caldeiras (produção vapor) 0,1- 0,3 (0,2) Compressor ar 0,1- 0,5 (0,3) TOTAL 4,9- 12,6 (6,6) OBS: idem A Tabela 4 apresenta os resultados de um estudo europeu [11] mais recente, que compara o consumo de água descrito em literatura com dados medidos em cervejarias alemãs. Tabela 04: Dados europeus para consumo de água por etapa do processo [11]. Etapa do processo Valores medidos (hl água/ hl cerveja) Valores de literatura (hl água/ hl cerveja) Produção mosto 1,30- 2,36 1,74- 2,60 Fermentação 0,32- 0,53 0,40- 0,80 Maturação 0,24- 0,67 0,10- 0,60 Filtração 0,31- 1,09 0,10- 0,76 Envase em garrafa 0,59- 1,63 0,90- 0,98 Envase em barril 0,13- 0,61 0,10- 1,20 Outros usos 2,00- 2,04 0,26- 3,97 TOTAL 4,03- 6,80 4,85- 18,10 OBS: ibidem 32 ü bagaço de malte : resíduo gerado na filtração do mosto após a caldeira de mostura, antes da fervura; ü trub grosso : resíduo tirado do whirlpool, na primeira filtração após o cozimento, composto de gordura vegetal e proteínas coaguladas, e ü trub fino : resíduo obtido na segunda filtração, composto de gordura vegetal, que sai misturado à terra diatomácea e parcelas de levedo. Tanto o trub fino como o grosso possuem excelentes características nutricionais, assim como o bagaço de malte, e por esta razão são usados na fabricação de ração animal. Em alguns casos, estes são misturados ao bagaço de malte, e em algumas plantas até se utiliza deste trub no preparo de novas bateladas de mosto [10]. ü excesso de levedura : durante o processo de fermentação as leveduras se reproduzem, obtendo-se ao final do processo mais levedo do que se utilizará na próxima batelada. Como já citado, parte desta levedura é utilizada no preparo de nova batelada, e parte é vendida parta a indústria alimentícia; ü resíduos do envase : durante a etapa de envase existem dois tipos de resíduos gerados: ü pasta celulósica : composta dos rótulos removida na lavagem das garrafas retornáveis, é vendida a empresas de reciclagem de papel; ü garrafas quebradas , latas e tampas metálicas amassadas, plástico e papelão originários de embalagens: São segregados e vendidos para as empresas de reciclagem, e ü terra Diatomácea : usada na clarificação, é retirada, passa por um processo de secagem e posteriormente destinada para aterros como material inerte. ü lodo : tanto na Estação de Tratamento de Águas (ETA) como na Estação de Tratamento de Efluentes (ETE), geram-se quantidades consideráveis de lodo, que deve ser corretamente gerenciado como resíduo; Para uma planta de 170.000 hl cerveja/ mês, tem-se as taxas de geração de resíduos sólidos como apresentado na Tabela 06 [3], [10]. 35 Tabela 06 Principais resíduos sólidos gerados na indústria cervejeira [3] [10] Resíduo [3] Dados Canadá, 1997 [10] Dados UNEP, 1996 Bagaço de malte 20 kg/hl cerveja 14 kg/hl cerveja, 80% água, ou 125- 130 kg /100 kg malte, base seca Levedura adicional 3 l/hl cerveja 2- 4 kg/hl, 10- 15% massa seca. Terra diatomácea 0,6 l/hl cerveja Trub: 0,2 a 0,4% do mosto , 15- 20% massa seca. Cinzas 1,7 kg/hl cerveja ---- Poeira de malte e gritz 0,25 kg/hl cerveja ---- Outros (cartão, cacos vidro, plásticos, etc) 180 t/ mês ---- Para que se tenha uma idéia do que isso representa em termos mássicos, nas Figuras 05 e 06 são apresentados gráficos comparativos das quantidades de resíduos gerados. O gráfico da Figura 05 apresenta valores que não consideram os grãos usados [10], enquanto o gráfico da Figura 06 apresenta dados de uma cervejaria européia que produz 1 milhão de hl cerveja/ ano [11]. 36 Figura 05: Geração de resíduos sólidos na produção de cerveja [10]. Figura 06: Geração de resíduos numa cervejaria de 106 hl cerveja/ ano [11]. b.2) Efluentes líquidos Principalmente por conta da necessidade de freqüentes operações de limpeza, seja de equipamentos, pisos ou garrafas, a indústria cervejeira gera quantidades significativas de efluentes. A composição destes efluentes é fortemente influenciada pelo tipo de cerveja fabricado, tipo de levedura utilizada, qualidade dos processos de filtração, tipo de aditivos eventualmente acrescentados e eficiência dos processos de limpeza de equipamentos. Por conta destes fatores e da já citada variabilidade de condições operacionais do processo cervejeiro, tanto a composição como a taxa de geração dos rejeitos deste setor produtivo é muito variável. 37 0,85 0,8 0,29 0,25 0,05 0,04 0,02 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Vi dr o qu eb ra do Lo do E TE e E TA Ró tu lo s Te rra d iat om ác ea u sa da Pl ás tic os Ca rtã o M et ai s kg / h l ce rv ej a 7 8 18 38 53 125 289 837 2000 2500 10000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Ma de ira Ól eo Me tai s Ca rtã o Plá sti co s Po eir a d e m alt e Ró tul os Vid ro qu eb rad o Te rra di ato má ce a u sa da Le ve do ad ici on al Gr ão us ad os (* ) to ne la da s/ a no Em relação à contribuição de cada uma das etapas do processo ao montante total de carga orgânica e resíduos não filtráveis, a Tabela 09 apresenta um exemplo de divisão de carga poluidora de cada etapa do processo. Tabela 09: Carga poluidora potencial de cada etapa do processo cervejeiro (adaptado de [2]). Origem DBO RNFkg/ m3 cerv. % kg/ m3 cerv. % Levedura excedente 3,71 30 2,55 30 Trub 3,21 26 1,24 14 Lúpulo 0,39 3 0,77 9 Licor dos grãos prensados 0,85 7 0,50 6 Lavagens 2,09 17 0,85 10 Efluente filtros 0,50 4 1,58 19 Envase 1,20 10 0,66 8 Outros 0,42 3 0,35 4 Total 120,4 100 8,50 100 RNF = resíduo não filtrável. A Tabela 10 apresenta uma estimativa de contribuição de cada etapa do processo à carga orgânica, demonstrando a significativa contribuição da lavagem de equipamentos e dos despejos de cerveja na DBO final, frente às demais etapas. Tabela 10: Principais efluentes do processo cervejeiro [6] Origem L efluente/ hl cerv. DBO (mg/l) DBO (kg/ m3 cerv.) % da DBO Prensagem de grãos 1,41- 2,37 15.000 0,211- 0,355 3,5 Prensagem de lúpulo 0,9 7.340 0,066 1,1 Lavagem filtros malte 5,9 4.930 0,291 4,6 Lavagem fermento 1,2 7.400 0,089 1,20 Cerveja filtrada do fermento 1,2 69.000 0,828 13,3 Lavagem de equipamentos Despejos de cerveja Água de resfriamento Esgotos sanitários - - 76,3 TOTAL 100 A Tabela 11 apresenta os percentuais consolidados destas contribuições à carga orgânica e à vazão, como apresentado na Tabela 12 [6]. 40 Tabela 11: Carga poluidora e volumes dos principais despejos [6] Origem % DBO % Vazão Farinha de malte amassado Filtro Caldeiras Lúpulo Solução de malte saturado 28 25 Levedo 59 3 Operações de acabamento 1 8 Refrigeração 0 4 Sala fermento Envase Pasteurização 12 60 b.3) Emissões atmosféricas As emissões atmosféricas de uma cervejaria são principalmente dos seguintes tipos: ü emissões de gases de combustão : oriundas da caldeira de produção de vapor, principal fonte de emissões atmosféricas de uma cervejaria, são compostas de gases de combustão (CO, CO2, NOx, SOx, hidrocarbonetos, etc), e ü material particulado. A composição dos gases varia em função do combustível usado (lenha, óleo, gás natural, etc), da tecnologia empregada e do sistema de controle de emissões acoplado aos equipamentos; ü emissão de CO 2: gerado em grande quantidade durante a fermentação e vendido excedente a outras plantas (de 3 a 4 kg/hl mosto [10]), atualmente o CO2 é totalmente recuperado, com uso na carbonatação da bebida,; ü emissão de poeira : proveniente do recebimento e transporte de malte, gritz, e outras matérias- primas, como a terra diatomácea. A emissão de poeira depende do sistema de ensilagem, transporte e captação de ar da instalação, e ü odor: Na fervura do mosto, entre 6 e 10% do mosto é evaporado [10], emitindo além de vapor d’água diversos compostos orgânicos, fazendo deste processo a principal fonte de odores do processo cervejeiro [11]. Além disso, o tratamento dos efluentes, dependendo da operação, pode ser uma fonte significativa de emissão de odores; A Figura 07 apresenta dois diagramas simplificados, representando situações típicas de alto e baixo consumo de insumos em cervejarias. 41 Figura 07: Balanços genéricos típicos para cervejarias de: (a) alto consumo e (b) baixo consumo, ambas da década de 80 [10] 42 Produção de mosto Fermentação Proc. cerveja Envase Utili dades Malte/ adjunto: 18 kg Energia (calor): 350 MJ Eletricidade: 20 kWh Água: 20 hl Cerveja: 1 hl Levedo excedente: 3 kg Grãos usados: 17 kg Efluente: 18,5 hl (1,2 kg de DBO) Produção de mosto Fermentação Proc. cerveja Envase Utili dades Malte/ adjunto: 15 kg Energia (calor): 150 MJ Eletricidade: 8-12 kWh Água: 5 hl Cerveja: 1 hl Levedo excedente: 3 kg Grãos usados: 14 kg Efluente: 3,5 hl (0,8 kg de DBO) (a) Cervejaria de alto consumo (b) Cervejaria de baixo consumo O termo PET provém de Poli Tereftalato de Etileno, que consiste de um tipo de poliéster, polímero termoplástico de alta resistência mecânica e química [16], que além destas características apresenta reduzido peso. Apenas como comparação, uma garrafa de vidro para 2 litros de refrigerante pesa 952 gramas, e pode ser substituída por uma garrafa de PET com 54 gramas, ou seja, um peso cerca de 18 vezes menor para a mesma função [17]. Desenvolvido na década de 40, e aplicado em embalagens a partir dos anos 70, o PET foi introduzido no Brasil em 1988, mas só passou a ser largamente utilizado para embalagens após 1993. Desde então, devido a suas características, o PET tem sido largamente utilizado em diversos tipos de vasilhames, seja para bebidas (refrigerantes, isotônicos, água mineral, sucos, etc), produtos de limpeza, cosméticos, medicamentos, etc [16], [17]. Atualmente consome-se, apenas para a manufatura de embalagens, cerca de 6,7 milhões de toneladas de resina PET no mundo, sendo o Brasil responsável por aproximadamente 4,5% deste total, ou 300.000 toneladas [18]. As embalagens de PET são parte significativa dos resíduos sólidos urbanos no Brasil. Estima-se que em torno de 10% do peso de todo o resíduo sólido urbano brasileiro seja constituído de plástico, sendo 17% deste peso constituído por PET [18]. O descarte após o uso de grandes volumes de embalagens de PET de modo inadequado consiste atualmente numa questão ambiental de grande relevância, por causar problemas desde a poluição visual de corpos d’água até o entupimento de bueiros e galerias pluviais, incluindo a proliferação de mosquitos vetores de diversas doenças. A solução para estes problemas passa necessariamente pela melhoria do sistema de coleta, uma vez que o PET é um material 100% reciclável e a resina reciclada possui diversos usos. Dentre estes usos podemos citar a produção de [17]: · cordas; · cerdas para vassouras e escovas; · peças injetadas (automotivas, utensílios domésticos, etc); · embalagens para fins não alimentícios; · embalagens multi- camadas para fins alimentícios, e · fibras de poliéster (enchimento de estofados, pelúcias, tecidos, etc). Atualmente o maior uso da resina de PET reciclada é a indústria têxtil, cerca de 41% segundo os produtores de cordas [18]. No ano de 2002, o Brasil reciclou cerca de 105 mil toneladas de PET, o que representa 35% do total consumido. Este valor tem aumentado progressivamente, e espera-se que este aumente com o contínuo desenvolvimento de novos usos (telhas, calhas, incorporação em tintas, etc) [18]. No que se refere ao preço da tonelada de PET reciclável, verifica-se uma variação desde R$500/t (para o PET limpo em Santos) até R$ 850/t (para o PET prensado em Santo André). À título comparativo, o 45 papelão limpo tem preço médio de venda igual a R$ 230/t, papel branco limpo é vendido à R$ 320/t, vidro incolor limpo por R$ 60/t e alumínio limpo a R$ 3.000/t [18]. 46 CAPÍTULO 5- MEDIDAS DE PRODUÇÃO MAIS LIMPA (P+L) 5.1. Uso eficiente de água/ Minimização de efluentes As medidas de racionalização de uso de água sempre influenciam a geração de efluentes, na medida em que menores consumos representam menores vazões de efluentes. De modo geral, uma primeira medida importante em qualquer programa de prevenção à poluição é o monitoramento. No caso do consumo de água e geração de efluentes, isso significa instalar medidores de vazão e totalizadores de fluxo nos equipamentos de maior consumo, permitindo levantar informações e assim implementar medidas de uso racional [11]. Uma ação usualmente de grande eficácia, principalmente em plantas mais antigas, é a realização de um programa detalhado de manutenção, que objetive eliminar ou reduzir vazamentos em dutos, cotovelos, junções, registros e válvulas [15]. Recomenda-se a instalação de restritores, timers e válvulas de controle de fluxo automático, para interromper o suprimento de água durante as paradas de produção ou em casos de falta de energia elétrica, evitando a ocorrência de transbordamentos. [11]. O aumento da eficiência de limpeza reduz o uso e, consequentemente o descarte, de produtos químicos como soda, ácido ou detergente. Após serem gerados, no entanto, estes efluentes devem ser segregados para a ETE, para acerto do pH do efluente final, de modo a reduzir o consumo de produtos para corrigir este parâmetro. Além disso, deve-se notar que diversas medidas que serão descritas mais adiante para matérias- primas e resíduos acabam por afetar os efluentes, uma vez que todas as perdas requerem remoção por lavagem, originando efluentes a serem tratados. Assim recomenda-se por exemplo o melhor controle de processo, evitando perdas e principalmente a redução e retorno ao processo destas, como será abordado no ítem 3.3 deste capítulo. A seguir, descrevem-se algumas medidas aplicáveis por etapa de processo. a. Lavagem de garrafas O consumo de água nas lavadoras de garrafas depende basicamente da tecnologia empregada no projeto construção do equipamento. As lavadoras de garrafas mais modernas consomem menor quantidade de água, cerca de 0,5 hl água/ hl de volume nas garrafas, isto é, para cada garrafa de 600 ml de capacidade são consumidos 300 ml de água na lavagem. Em máquinas mais antigas, no entanto, este valor está em torno de 3 a 4 hl água/ hl volume nas garrafas, ou seja, para cada garrafa de 600 ml consome-se de 1,8 a 2,4 litros de água [10]. 47 ü utilização de parte do efluente tratado na ETE para realizar a lavagem da peneira do desaguador de lodo na própria ETE. Esta medida, aparentemente simples, elimina um consumo desnecessário de água limpa, e ü reúso do efluente de lavagem do sistema dos filtros de areia da ETA. Após efetuar a limpeza destes filtros, que é realizada por jato pulsante em sistema de retrolavagem, a água é retornada ao início do processo de tratamento da água ao invés de ser descartada como efluente para a ETE. 5.2.Uso racional de energia a. Calor Em uma cervejaria há diversas opções de recuperação de calor que podem fazer o consumo energético ser reduzido de valores em torno de 350 MJ/ hl cerveja, para plantas pouco eficientes, para cerca de 150 MJ/hl cerveja em plantas mais modernas e bem operadas [10]. Uma medida bastante importante neste sentido é garantir o bom isolamento térmico de tubulações, dornas, tanques, conexões, etc, não só os aquecidos mas também os refrigerados. Segundo estimativas genéricas, uma camada de isolante térmico com 89 mm de espessura, aplicado sobre 1 metro de tubulação de vapor saturado, com tempo de uso de 6.000 horas/ ano, proporciona uma economia de 450 kg de óleo combustível por ano, o suficiente para produzir cerca de 120 hl de cerveja [10]. Quando se trata de uso racional de calor, há que se considerar que reduções e consumo de vapor significam não apenas um processo mais eficiente, mas menores necessidades de gerar vapor, ou seja, menos operação das caldeiras, e conseqüentemente economia de combustíveis e redução de emissões atmosféricas. a.1) Vapor da fervura do mosto A fervura do mosto, como já visto, é o processo que mais consome energia numa cervejaria. Neste processo, além das reações promovidas pelo calor, perde-se cerca de 6 a 12% do mosto por evaporação. Este vapor, se emitido à atmosfera, é causa de problemas de emissões e odor. Mas se recuperado, pode reduzir significativamente o consumo de energia [10]. A recuperação do calor do vapor gerado na fervura do mosto pode ser realizada de dois modos [10]: ü produzir água quente de processo, por meio de um trocador de calor, e ü usar o próprio vapor para pré- aquecer o mosto antes da fervura, (até cerca de 90ºC). Em qualquer uma destas duas alternativas o vapor pode ser depois usado como condensado, como será exposto mais adiante. 50 a.2) Uso de água quente Um outro uso bastante intenso de energia nas cervejarias é a produção de água quente. Este processo, requerido em grandes quantidades na preparação do mosto por exemplo, em muitos casos não aparece como consumo de energia, pois muitas empresas já utilizam fontes residuais de calor para atender a esta demanda energética. A alternativa mais comum para produzir água quente é utilizar a água que sai do trocador de calor usado no resfriamento do mosto após a etapa de fervura. Neste processo, a temperatura do mosto passa de 100º C até a temperatura de fermentação, em cerca de 10ºC. A água utilizada para a troca de calor sai do equipamento entre 60 e 85º C, dependendo de sua eficiência, e é armazenada em tanques termicamente isolados para reúso. Em geral, este reúso ocorre no preparo da próxima batelada de mosto,onde ao invés de se aquecer a água necessária ao processo se emprega a água quente armazenada da batelada anterior [10]. Cabe dizer que na maior parte dos casos [10], este uso não consome toda a água quente produzida. Neste caso, pode-se ainda usar esta água para outros usos, aumentando as alternativas de eficiência energética. Algumas opções de uso desta são os equipamentos de CIP e a lavagem de garrafas. Apenas como exemplo, uma cervejaria européia de capacidade de 1,0.106 hl/ ano substituiu seu trocador de calor do mosto, de um que produzia água quente a 60º C, por outro que produz água a 85 ºC, sendo que a água antes descartada passou a ser utilizada para o preparo do mosto, limpeza geral e lavagem de garrafas. Com um investimento de US$ 120.000, reduziu-se o consumo de água em 40.000 m3/ ano e o consumo de óleo combustível em 340 toneladas/ ano [10]. a.3) Retorno de condensado Após seu emprego no processo, com a consequente troca de calor o vapor se condensa, embora em geral ainda apresente temperatura de 60 a 70ºC. Despejar este líquido como efluente não apenas representa um perda de água tratada, mas principalmente uma grande perda de energia. No caso de caldeiras à óleo, cada metro cúbico de condensado a 85ºC perdido representa um consumo adicional de 8,7 kg de óleo combustível, com as respectivas emissões [10]. Desta forma, a maioria das empresas retorna diretamente este condensado para as caldeiras, em circuito fechado, para a produção de vapor novamente. Além do condensado oriundo do vapor de caldeira, existem outros condensados gerados em temperaturas de 60 a 70º C na planta, que podem ser usados em diversos processos que demandam água quente, (CIP, lavagem de garrafas, etc) [11]. Uma última medida aplicável sobre o circuito de vapor e condensado é a realização de um programa de manutenção das tubulações. Estimativas mostram que um vazamento de vapor que produza uma nuvem de vapor escapando de uma linha, ou que produza um silvo agudo, pode gerar uma perda que varia de 1 a 5 kg de vapor por hora, o que representa um consumo anual de 700 a 3.500 kg de óleo combustível, que eqüivale respectivamente à energia necessária para produzir 200 e 1.000 hl de cerveja [10]. 51 b. Eletricidade A maior parte da eletricidade que entra numa cervejaria é consumida nos motores elétricos utilizados em diversas funções [10]. Desta forma, a principal medida para redução do consumo de eletricidade é a substituição dos motores em uso por outros equivalentes e de melhor desempenho, ou seja, de tecnologia mais recente e dimensionado para operar no ponto ótimo de sua curva de potência. Além disso, diversas medidas de eficiência energética podem ser propostas em relação à iluminação, dependendo do caso. Alguns exemplos são: ü substituir as lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes de menor consumo e maior durabilidade; ü utilizar, sempre que possível, lâmpadas de vapor metálico, que fornecem maior luminosidade (maior número de lux) e maior durabilidade; e menor consumo. ü instalar interruptores de detecção de presença nos locais onde não há necessidade de iluminação ininterrupta, e ü instalar, e limpar periodicamente, telhas translúcidas, de modo a aproveitar melhor a luminosidade natural do ambiente durante o período diurno. Uma medida que tem sido adotada cada vez mais pelas indústrias cervejeiras, e que tem trazido importantes resultados em termos de eficiência energética, é a adoção de sistemas de cogeração. Basicamente a cogeração significa gerar vapor de processo e eletricidade com apenas uma fonte de energia. Na verdade o que se faz é usar no processo o vapor que já passou por uma turbina para gerar eletricidade, mas que ainda está superaquecido ou saturado. A adoção desta prática tem permitido a algumas empresas utilizar com vantagens ambientais e econômicas o gás natural, em alguns casos inclusive vendendo excedentes de eletricidade à rede distribuidora. 5.3.Redução consumo de matérias - primas/ Aproveitamento de resíduos a. Grãos de Malte e Bagaço de malte Em muitos casos, a obtenção de mosto a partir do malte pode ser prejudicada. Alguns fatores que podem contribuir à baixa eficiência do processo são: a baixa qualidade do malte, processos de moagem e maceração do malte insatisfatórios, e projeto inadequado da caldeira de mostura e operação incorreta do processo [10]. 52 b. Terra diatomácea Para evitar o uso de terra diatomácea, recomenda-se o emprego de filtros de membranas, podendo-se usar também filtros de fluxo transversal, que reduzem perdas de produtos [11]. No caso de empregar-se terra diatomácea, recomenda-se quando possível instalar uma centrífuga antes da filtração, para aumentar a sua vida útil.[10]. 5.5. Conclusão As medidas acima se apresentam como ações isoladas. No entanto, o ideal é que cada empresa conduza um programa completo de avaliação de oportunidades de produção mais limpa em suas instalações. Um exemplo deste tipo de iniciativa foi realizado nos Estados Unidos [2], numa planta de capacidade produtiva de cerca de 680.000 hl/ ano, que consome gás natural como fonte energética, 34.000 m3 água/ mês (6,0 hl/ hl cerveja), gerando cerca de 25.000 m3 efluente/ mês (4,4 hl/ hl cerveja), com 68.400 kg DBO/ mês (2.730 mg DBO/l), 17.100 kg SS/ mês (680 mg SS/l) e trata sua água cervejeira a um custo de US$ 0,10/ m3. A Tabela 13 apresenta resumidamente um exemplo das principais medidas adotadas, seus benefícios, custo e retorno financeiro [2]. 55 Tabela 13: Resumo das medidas de prevenção numa indústria cervejeira dos EUA [2]. Medida Benefício Custo Retorno financeiro Uso racional da água no preparo do mosto ü redução consumo de água em 27.500 m3/ ano; ü redução geração de efluente; ~ US$ 2.000 US$ 32.500/ ano Uso racional de água na lavagem das garrafas ü redução consumo de água em 14.700 m3/ano; ü redução consumo gás natural em 2.240 mscf/ ano; ü redução geração de efluente; Moderado US$ 17.400/ano (água); US$ 3.800/ ano (gás); Reuso do efluente de lavagem das garrafas na lavagem de engradados ü redução consumo água em 6.240 m3/ ano; ü edução consumo gás natural em 353 mscf/ ano; ü Redução geração de efluente; Moderado US$ 7.400/ ano (água); US$ 600/ ano (gás); Uso do efluente de lavagem de garrafas na pré- lavagem de garrafas ü Redução consumo de soda; ü Redução do lodo da lavadora de garrafas; Moderado não quantificado Reúso da água de retrolavagem filtros ETA ü Redução consumo de água em 9.310 m3/ ano; ü Redução geração de efluente; ~ US$ 1.000 US$ 11.000/ ano(água); Uso racional de água nas unidades CIP ü Redução consumo de água em 540 m3/ ano; ü Redução geração de efluente; Mínimo US$ 600/ ano(água); Uso de mangueiras com gatilho e pressurizador ü Redução do consumo de água e geração efluentes; Mínimo não quantificado Segregação do efluente dos filtros e incorporação aos resíduos para venda ü Redução de 200.000 kg SS/ ano; ü Redução DBO e vazão de efluente; Moderado a elevado não quantificado Segregação e venda da descarga semanal de trub ü Redução de 27.300 kg SS/ ano; ü Redução de 17.200 kg DBO/ ano; Moderado não quantificado Segregação do efluente de cerveja residual e incorporação aos resíduos para venda ü Redução de 10.600 kg DBO/ ano; Moderado não quantificado Eliminação das descargas de trub para venda ü Redução de 4.100 kg SS/ ano; ü Redução de 2.600 kg DBO/ ano; Mínimo não quantificado Redução do bagaço de malte retido ü Redução de 1.900 kg SS/ ano; ü Redução de DBO; Mínimo não quantificado Recuperação e reuso de óleo lubrificante das máquinas ü Redução custo aquisição em ü US$ 8.100/ ano; ü Redução DBO/ DQO efluente; Moderado a alto US$ 35.000/ ano (óleo); Redução do arraste de soda na lavagem das garrafas ü Redução da descarga de soda em 9.800 kg/ ano; Moderado a alto US$ 7.500/ ano (soda); Redução descarga de soluções de limpeza ü Redução da descarga de soda em 7.800 kg/ ano; Moderado US$ 6.000/ ano (soda); Coleta e reúso da sol. soda extraída da massa de rótulos ü Redução da descarga de soda em 3.100 kg/ ano; ~ US$ 100 ÙS$ 2.400/ ano (soda); Melhoria da admissão de ar nos compressores ü Redução consumo energético em 35.600 kWh/ ano; Moderado a alto US$ 1.700/ ano (gás); Efeito das medidas na operação da ETE ü Redução de vazão e parâmetros do efluente; - Mais que US$ 31.000/ ano (custo operação e taxas). RETORNO FINANCEIRO TOTAL US$ 157.000/ ano (Além dos não quantificados) 56 CAPÍTULO 6 - GLOSSÁRIO • Adjunto: materiais formados por carboidratos não maltados, com composição e propriedades que complementam de forma benéfica o malte. • Bagaço de malte ou dreche: Residual de malte já extraída a maltose, os açúcares que são descartados da empresa cervejeira como sub-produtos • Cerveja: É toda a bebida de baixo teor alcoólico, em geral de 0,5 a 7,0º GL, obtidas por meio da fermentação de mosto de cereais maltados, com ou sem adição de outras matérias primas, como lúpulo, cereais não maltados e aditivos; • Extrato: essências que são extraídas das plantas que se utiliza, exemplo o guaraná. • Gritz: grãos de milho ou arroz quebrados, (quireras) • Kiesselguhr: pó de osso com granulometria específica utilizada para filtragem. • Lúpulo: O lúpulo é a inflorescência feminina da planta Humulus lúplus. Em virtude da presença de grande quantidade de resinas amargas e óleos essenciais é o elemento que fornece o sabor amargo e o aroma característico da cerveja. Em grande parte das cervejarias, a qualidade do lúpulo é o grande segredo das formulações. Além destas características, a adição do lúpulo também tem papel fundamental à conservação da cerveja, exercendo função anti-séptica no meio. • Levedura: São microrganismos responsáveis pela fermentação do malte, convertendo os açúcares do mosto em álcool e CO2. Embora cada cervejaria possua cepas distintas, a levedura empregada sempre é da espécie Saccharomyces cerevisiae. • Malte: É o produto obtido pela germinação controlada de cereais, interrompida por aquecimento. Neste processo, são geradas enzimas que favorecem a ruptura da parede celulósica e, consequentemente, a hidrólise de determinadas proteínas do grão. No caso da indústria cervejeira o malte é, geralmente, obtido dos grãos de cevada, utilizada como matéria- prima principal do processo de maltaria. No Brasil a produção de cevada é bastante limitada, sendo a maior parte do malte aqui utilizado importado da Argentina, Canadá, Bélgica e Austrália. • Mosto: infusão de malte que consiste de uma solução de açúcares. É a matéria-prima do processo de fermentação para obtenção da cerveja. • Xarope simples: solução de água com o açúcar dissolvido para diluição e adição dos outros componentes para formação do refrigerante. • Xarope composto: mistura do xarope simples com as essências para produzir o refrigerante. • Whirlpool: sistema de centrifugação de líquidos contendo sólidos, onde a solução entra de forma tangencial a parede com a separação do sólido do liquido por diferença de densidade das duas substâncias. 57
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