Considerações ambientais e exergéticas na fase de pós-colheita de grãos : estudo de caso do Estado do Paraná

Abstract

Resumo: A área cultivada de grãos no Brasil vem crescendo a cada ano (2,8% em relação à safra 03/04), deixando o país no patamar do 2º maior produtor mundial de grãos. A produção por sua vez tem oscilado a cada ano em função das perdas por condições climáticas e pela logística de transporte e armazenamento. Na fase de pós-colheita, os grãos são pré-processados para que adquiram qualidades exigidas para o armazenamento, a comercialização, a exportação e a produção de derivados. O préprocessamento dos grãos é bastante peculiar, pois as safras de soja e milho duram em média 3 meses, enquanto que os grãos são utilizados ao longo de todo ano para atender aos seus diversos fins. Este fato faz com que as etapas de pós-colheita devam ser adequadamente planejadas e executadas. Entre os principais fatores limitantes neste pré-processamento de grãos está a alta demanda de energia térmica para secagem (etapa fundamental). No Paraná esta demanda pode chegar a 5.000 TJ/anoa (Brasil aproximadamente 30.000 TJ/anoa), a maioria desta demanda térmica é atendida com lenha, cerca de 85%. Portanto, esta dissertação tem como objetivo avaliar os potenciais de impactos ambientais decorrentes das emissões atmosféricas em toda fase de póscolheita de grãos, seguindo os critérios adotados para Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) (ISO 14040, 14041, 14042, 14043). A produção brasileira de grãos em larga escala interfere na sustentabilidade energo-ambiental. Para mostrar isso, cenários foram criados considerando as implicações da alta demanda térmica, e avaliados em um período de 21anos. O desempenho ambiental de sete alternativas em três diferentes cenários foram avaliadas através de simulações numéricas. Um dos cenários considerou uma planta de secagem com uso de cogeração, com intuito de se obter um melhor aproveitamento dos energéticos. Este último cenário também foi simulado através de um modelo matemático, considerando o conceito de exergia. Os resultados estão apresentados em gráficos e tabelas e mostraram a relação entre o potencial de aquecimento global e de acidificação das emissões atmosféricas de diferentes combustíveis. Mostraram ainda que a sustentabilidade energo-ambiental da fase de pós-colheita em grande escala depende da fonte e das formas de utilização dos energéticos.

Abstract: The area dedicated to grain plantations in Brazil has been under continuous and significative expansion in the last decade. That lead the Brazilian grain yield to be the second largest in the world. Nevertheless, in the last three years remarkable losses took place mainly due to unfavorable weather and faulty logistics (transportation and storage). Last year’s losses solely related to postharvest logistics summed up near 8% of the grain yield. Some of the processes in the postharvest stage play important role to make the crops meet quality standards for storage, trading and further processing along the year. Hence the proper pre-processing of grain crops is of utmost importance since harvest season lasts for short periods. Drying is the main process grains undergo in the postharvest phase, and it is also the most thermal energy intensive process. The global thermal energy demand for the State of Parana can be as large as 5,000 TJ for an agricultural year (countrywide Brazil near 30.000 TJ). All thermal energy is obtained from fuel burning. Therefore the main goal of this dissertation is to evaluate the potential environmental impacts of the atmospheric emissions throughout the entire postharvest stage. The study was guided by the Life Cycle Assessment methodology LCA (ISO). The large scale of grains yield in Brazil raises issues of energy and environmental sustainability. To cover that, a case scenarios study was also performed considering the implications of the use of large amounts of thermal energy in a 21-years period. The environmental performance of seven alternatives in three different scenarios was evaluated through numerical simulations. One of the scenarios considered that drying plants made use of the cogeneration to improve energy use. This last scenario was also simulated by a mathematical model that considered the concept of exergy. Results were presented in tables and charts. They show a trade-off between global warming potential and acidification potential of the exhaust gases from different fuels when all the chain of supply of the fuels is considered. They show that the energy and environamental sustainability of postharvest process in such large scales depends greatly on the way fuel is supplied and use.