Profil Me

Jumat, 03 April 2015

Sugarcane energy use: accounting of feedstock energy considering current agro-industrial trends and their feasibility


Penggunaan energi tebu: akuntansi energi bahan baku mengingat agro-industri tren saat ini dan kelayakan mereka
Walfrido Alonso Pippo * dan Carlos A Luengo

Abstrak

Tebu agro-industri dipandang sebagai kesempatan besar bagi pembangunan ekonomi dan industri di banyak negara penghasil tebu. Perubahan penting yang terjadi dalam beberapa dekade terakhir telah dikonversi pabrik gula dari sekedar produsen makanan menjadi pabrik produksi diversifikasi. Pabrik gula telah menjadi pabrik serbaguna karena menghasilkan pangan, energi, dan biofuel saat ini. Penyebab utama dari perubahan ini adalah penggunaan tebu agro-industri residu sebagai bahan baku untuk kogenerasi energi dan produksi biofuel.
Tujuan utama dari makalah ini adalah untuk melakukan penilaian atas ketersediaan bahan baku tebu dan penggunaan energi di pabrik gula. Trade-off pada penggunaan energi ampas tebu (listrik cogeneration vs produksi bioetanol), mengingat tingkat pembangunan agro-industri, dianalisis dalam penelitian ini, juga. Pilihan yang lebih baik dalam setiap kasus yang disorot. Aspek lingkungan dan tekno-ekonomi utama mengenai tebu agro-industri yang diperhitungkan selama proses penilaian. Tren yang paling menjanjikan dari tebu agroindustri dan hambatan untuk diatasi dalam pelaksanaannya yang menunjukkan.

Kata kunci: Biofuels, Cogeneration, Tebu agro-industri, penggunaan energi Residu.

Ulasan Pendahuluan

Residu padat utama dari gula dan etanol produksi adalah ampas tebu dan tebu sampah, juga disebut sebagai residu pertanian tebu (SCAR) a [1]. Ampas tebu merupakan limbah berserat yang tersisa setelah pemulihan jus gula melalui penghancuran dan ekstraksi. Hal ini juga telah menjadi bahan bakar utama yang digunakan di seluruh dunia dalam tebu agro-industri karena sifat energi yang terkenal [2,3]. Pengenalan mekanik panen tebu dikombinasikan dengan perbaikan teknologi telah memberdayakan kogenerasi gula dan etanol pabrik. Perkembangan ini telah terjadi selama dua dekade terakhir abad kedua puluh, dan telah berubah secara radikal sudut pandang pada penggunaan residen
duals dalam tebu agroindustri [4-6]. Tebu (Saccharum officinarum) b merupakan tanaman cash lar-gest dunia. Ada lebih dari 90 gula memproduksi negara di seluruh dunia. Khusus untuk negara-negara terbelakang, pembuangan residu tebu memiliki orde pertama pri-Sebagian Besar. Produksi tebu di dunia telah bereksperimen pertumbuhan dramatis selama dekade terakhir (Gambar 1).
Tebu dunia agro-industri telah diproses lebih dari 1.685 × 106 ton pada tahun 2010. Jumlah tersebut disebutkan tebu yang dihasilkan 23,6 × 106 ton ampas tebu (basis kering) dan jumlah yang sama SCAR. Kandungan energi dari kedua residu bisa berarti sekitar 85 × 106 ton setara minyak. Dalam kata lain, tebu agroindustri menghasilkan sekitar 660 kg residu padat untuk setiap ton tebu giling (basis basah). Di antara negara-negara penghasil tebu, Brasil, saat ini pemimpin dunia dalam penggunaan terbarukan ener-giesc pada umumnya, dalam bioenergi khususnya, memainkan peran khusus dalam bidang ini. Pemain asal Brasil tebu agribisnis pembangunan adalah referensi sukses yang bisa ditiru sebagian atau dimodifikasi oleh banyak negara penghasil tebu [7-12]. Brasil memiliki paling devel-oped dan Program biofuel terpadu di dunia. Ini adalah fakta yang tak terbantahkan bahwa biofuel cair Brasil yang paling terkenal di seluruh dunia. The bioetanol yang berasal dari tebu sangat penting [13-18].

1800,0


1700,0


Sugar cane



1600,0


Text Box: 106 x ton1500,0


1400,0


1300,0




1200,0

1997 1998 1999 2000


Dari segi teknis dan ekonomis pandang, lebih murah dan lebih mudah untuk menghasilkan etanol dari tebu dari dari jagung. Etanol dari tebu yang dihasilkan
di Brasil adalah tiga sampai empat kali lebih murah daripada bioetha-nol dari jagung yang diproduksi di USA.d Dalam rangka untuk produk etanol dari jagung, langkah tambahan yang diperlukan dalam proses produksi. Pati jagung harus dikonversi ke gula sebelum fermentasi, sedangkan dalam kasus tebu, gula untuk fermentasi adalah con-tained langsung dalam air tebu. Keuntungan ini etanol dari tebu benar-benar sebuah kesempatan bagi negara-negara penghasil tebu tertinggal untuk penyelam-Sify industri tebu melalui pengenalan tebu baru-produk, seperti bioetanol bahan bakar dan turunan tebu lainnya. Namun, produksi bioetanol bahan bakar dari air tebu bersaing dengan produksi gula, produk makanan lainnya, dan obat-obatan. Fakta ini ditambah unsur-unsur lain, seperti isu-isu tentang gas rumah kaca (GRK), kenaikan harga minyak di pasar internasional, dan faktor geopolitik lain yang terkait dengan ketidakstabilan pasokan minyak tradisional, yang en-couraging pengenalan biofuel generasi kedua sebagai peluang baru yang diperoleh dari residu biomassa dan biomassa lignoselulosa.
Tren baru ini harus dipertimbangkan selama modernisasi industri gula atau untuk energi rencana-ning oleh perusahaan-perusahaan dan pemerintah. Alasan utama untuk memperhitungkan produksi bioetanol generasi kedua adalah bahwa, seperti yang telah disebutkan, 66% dari residu tebu yang lignoselulosa.

Dalam terang generasi kedua bioetanol produksi-tion kelebihan ampas tebu dapat digunakan untuk memproduksi bioetanol atau untuk menghasilkan listrik surplus. Penggunaan ampas tebu untuk produksi bioetanol generasi kedua, bukan penggunaan tradisional sebagai bahan bakar untuk kogenerasi di pabrik gula, telah menimbulkan beberapa kekhawatiran baru tentang pengganti yang mungkin terjadi. Meskipun penggunaan energi SCAR masih sangat kecil di pabrik-pabrik gula Brasil, tampaknya menjadi SCAR yang harus menjadi pengganti ampas tebu untuk kogenerasi di pabrik gula.
Tujuan utama dari makalah ini adalah untuk melakukan penilaian pada ampas tebu dan SCAR ketersediaan dan penggunaan energi mereka dalam tebu agro-industri. Trade-off pada penggunaan energi ampas tebu (listrik cogeneration vs produksi bioetanol), mengingat tingkat pembangunan agro-industri, dianalisis, juga. Pilihan yang lebih baik dalam setiap kasus yang disorot. Aspek lingkungan dan tekno-ekonomi utama mengenai tebu agro-industri yang diperhitungkan selama proses penilaian. Tren yang paling menjanjikan dari tebu agroindustri dan hambatan yang harus diatasi dalam Surat implemen-tasi yang menunjukkan.

Fitur agro-industri aspek pertanian tebu agribisnis

Tebu adalah tanaman gramineous luar biasa yang dimiliki yang disebut tanaman C4 (karena pertama prod-SLT adalah 4-karbon gula). Ini jenis tanaman memiliki potensi terbesar kapasitas konversi cahaya matahari menjadi biomassa (sampai 6,7%). Bahkan, angka rata-rata melaporkan konversi cahaya matahari sekitar 1,5% sampai 3%. Sebagian besar tebu dunia tumbuh antara garis lintang 22 ° N dan 22 ° S dan beberapa sampai 33 ° N dan 33 ° S. Karena alasan ini, perkebunan tebu dalam skala komersial dapat ditemukan dari Bangladesh ke Afrika Selatan, dari Louisiana, Amerika Serikat ke Argentina, dan dari Cina ke Australia. Beberapa indikator dan parameter umum berlaku untuk semua negara sugarcane- memproduksi, terlepas dari geografis kembali gion mereka. Mengingat fakta ini dan untuk memudahkan penilaian ini, indikator-indikator yang sangat spesifik tebu yang tidak memiliki kepentingan ekspresif untuk Compari-anak yang diabaikan. Pada Tabel 1 ditunjukkan indikator yang paling umum dari pertanian tebu, mereka para-meter, fitur, kinerja, dan kekhasan yang layak untuk dipertimbangkan.

Aspek industri

Berbeda dengan aspek pertanian, pengembangan industri tebu memiliki jejak khusus masing-masing daerah dan negara. Jejak masing-masing negara termasuk geo-grafis, demografi, budaya, sosial ekonomi, geopol-itical, antropologi, tekno-ekonomi, dan faktor lingkungan. Karena jumlah besar daerah tertentu-tanggung, adalah mustahil untuk memiliki 'satu ukuran cocok untuk semua' pendekatan untuk menilai industri tebu di seluruh dunia.

Tingkat perkembangan teknologi tidak uni-bentuk dalam industri gula, bahkan di negara yang sama. Hal ini dimungkinkan untuk menemukan ini situasi kontras di Afrika, Amerika Latin, dan industri tebu India. Untuk di-sikap, semua pabrik gula yang ada di negara bagian Orissa, India (tujuh pabrik gula) menyajikan perkembangan teknologi rendah dan sangat rendah. Sebaliknya, di negara bagian India Maharashtra (24 pabrik gula), ada combin-asi dengan baik teknologi berkembang pabrik gula (tiga pabrik gula) dan rendah teknologi dikembangkan pabrik gula [19].

Sebagian besar pabrik gula di Louisiana, Amerika Serikat memiliki perkembangan teknologi yang baik. Namun, dalam keadaan ini terletak pabrik gula Lasuca (kapasitas penggilingan harian
sekitar 4.000 ton tebu per hari) [20], yang menggunakan gas alam untuk pembuatan gula. Perkembangan teknologi dari pabrik gula Lasuca juga dapat con-sidered sangat rendah karena membakar bahan bakar fosil untuk memenuhi kebutuhan energi proses produksi gula, yang retrograde saat ini, mengingat tingkat kesiapan teknologi industri gula dan isu-isu lingkungan.
Meskipun ada kecenderungan umum ke arah modernisasi, pabrik gula dengan perkembangan teknologi yang sangat rendah dan dengan state-of-the-art teknologi sering keduanya ditemukan dalam gula-memproduksi countries.e Untuk alasan ini, dalam karya ini, perkembangan teknologi pabrik gula konvensional diklasifikasikan dalam empat tingkat kemungkinan:
1. perkembangan teknologi yang sangat rendah (VLTD), 2. pengembangan teknologi rendah (LTD),
3. Negara-of-the-art teknologi (SOTAT),
4. Langkah Masa Depan pengembangan teknologi (FSOTD).

Pada Tabel 2 ditunjukkan fitur utama milik masing-masing tingkat dipertimbangkan perkembangan teknologi.
BPST, tekanan balik turbin uap; WIT, kondensasi ekstraksi turbogenerator uap; BIG / GTCC, biomass- terpadu gasifier / gas turbin sistem siklus gabungan; VHP pol sangat tinggi. Ait dikenal dengan berbagai nama: gur di India dan Bangladesh, desi di Pakistan, jaggery di Afrika, dan Panel Pemecahan Topik di Amerika Selatan. Jenis gula, sebagai suatu peraturan, diproduksi menggunakan teknologi yang relatif murah tetapi dapat juga diproduksi di pabrik-pabrik menengah dan besar. Braw gula adalah jenis gula dengan rendemen tidak kurang dari 96 ° pol. cVHP tidak kurang dari 99,3 ° pol. DAS aturan, 50%  jus tebu digunakan untuk produksi gula. Setengah dari produksi sari tebu pergi ke produksi etanol. Hasil produksi rata-rata sentrifugal baku per ton tebu giling adalah 0,106-0,12 ton. Hasil produksi gula VHP.

Tabel
1 parameter Tebu, indikator, dan fitur yang diadopsi parameter nomor, indikator, dan fitur 1 Tebu hasil pertanian
2 Tebu konten Pola kandungan serat
3 Tebu
4 Nonsugar konten padat tidak larut
5 Tebu usia perkebunan
6 Jumlah curah hujan atau irigasi
7 Penggilingan durasi musim
8 Jumlah panen
9 Pemanenan metode hasil Manual Mechanical

Gabungan panen methodd

Ton Unit • ha-1%%%
bulan mm hari -
ton (man • hari) -1
ton (mesin • hari) -1
Nilai ≥70 ≥13 13
≤2 untuk 12-18 Maret
1.100 sampai 1.500 180-210 ≤5
4-8
500-800
Observasi
Dalam musim kemarau
Tebu terbakar
Hijau tebu

APOL adalah unit khusus yang mencirikan rendemen jus tebu. Sebuah pol (polarisasi) adalah ukuran kandungan sukrosa gula. Gula dengan 98 pol (atau 98 ° pol) mengandung sekitar 98% sukrosa. Isi pol digunakan untuk menentukan harga tebu yang dikirim ke pabrik gula di banyak negara. Pol diukur dengan menggunakan polarimeter dan ditentukan oleh Komisi Internasional untuk Metode Seragam Analisis Gula; bhand memotong dengan mekanik ambil memuat; cstalk dan pemotongan atas dengan pembersihan dan pemuatan simultan; Metode panen dcombined adalah metode di mana kedua panen manual dan mekanik yang digunakan.

Tabel 2 parameter operasional, fitur utama, dan produk dari berbagai tingkat pabrik gula perkembangan teknologi

Produk, parameter operasional, dan data VLTD LTD SOTAT FSOTD
Parameter operasional dan fitur

Produk
Kapasitas pengolahan (ton tebu per hari)

Siklus termodinamika
BPST (Mw, K, MPa)
WIT (Mw, K, MPa)
BIG / GTCC (Mw, K, MPa) proses tekanan uap (MPa)
Tekanan uap saringan molekuler (MPa) Steam per ton tebu giling (%)
Konsumsi listrik dan mekanik per ton tebu (Kw dia)

Swasembada energi
Sugara Non-sentrifugal (ton / ton tebu)
Baku sentrifugal gula 96b (ton / ton tebu) VHP sugarc (ton per ton tebu) d
Ethanole terhidrasi (L / per ton tebu) ethanolf anhidrat (L / ton tebu)
Listrik cogenerated per ton tebu (Kw dia)

Surplus listrik per ton tebu (Kw dia)
 ≤3000
Rankine
≤7, ≤593, 1,9
-
-0,25 -52 25
Paku kayu
Belum ada
0,1 ---
22.79
0
3.000 sampai 7.000
Rankine
-
38, 593, 4.2
-0,25 -45 25
0,117 0,117
70 sampai 75 70 50
25
7.000
Rankine
-
30, 793, 6.3
-0,25 0,6 38 25
Iya Nih -
0,12 0,12
73-80 70 sampai 75 110
85
7.000 sampai 1.200

Rankine dan Brayton
-
52, 793, 8 0,25 0,6 28 30
0,12 0,12 80 ke? 75 ke?
120-177
90-148

dan gula halus per ton tebu giling adalah 0,117 dan 0,083 ton, masing-masing. kadar alkohol etanol eHydrated adalah 95, 56 ± 0,43 derajat Gay-Lussac (° GL). fAnhydrous

etanol kandungan alkohol minimal adalah 99, 58 ° GL. Hal ini digunakan untuk campuran bensin dari pabrik gula impor elektrik kota untuk memenuhi kebutuhan energi proses. Klasifikasi ini diperlukan dari sudut pandang metodologis karena tingkat perkembangan teknologi menentukan kemungkinan nyata dari penggunaan energi tebu. Semakin tinggi adalah pabrik gula perkembangan teknologi, semakin besar akan kemungkinan atas penggunaan energi tebu.

Layak untuk berkomentar bahwa klasifikasi ini tidak con-clusive. Dengan kata lain, klasifikasi ini mungkin tidak mencerminkan persis realitas beberapa pabrik gula di seluruh dunia. Klasifikasi membuat lebih mudah analisis tujuan utama dari penelitian ini dan memberikan kontribusi untuk membuat analisis selebar mungkin.

Perkembangan teknologi yang sangat rendah Umumnya, jenis pabrik gula adalah fasilitas kecil yang memproduksi gula sentrifugal dan noncentrifugal. Diversifikasi produk di pabrik ini praktis inexistent. Ethanol produksi-tion semi-kerajinan dan skala yang sangat kecil (ketika itu terjadi). Ampas tebu manajemen dan pembuangan praktek yang digunakan oleh pabrik ini tetap, dalam banyak kasus, sama dengan yang digunakan kembali abad kesembilan belas awal abad ketika pabrik-pabrik yang dirancang tanpa kaitannya dengan efisiensi energi (paling beroperasi pada efisiensi yang rendah 16% sampai 20%). Pada saat itu, pabrik-pabrik yang dikonsumsi semua tersedia ampas tebu hanya untuk memenuhi kebutuhan energi pabrik, sehingga tidak ada akumulasi kelebihan bagasse.f Regret-tably, dengan metode itu, kemungkinan untuk memulihkan dan menggunakan jumlah energi yang penting dari ampas tebu hilang. Ini limbah disebutkan sumber energi potensial terutama disayangkan di negara-negara penghasil tebu terbelakang di mana permintaan untuk tenaga listrik melebihi kapasitas lokal. Gambar 2 menunjukkan skema cogeneration khas aVLTD pabrik gula. Pengembangan teknologi rendah Ada banyak pos-jawab varian pabrik gula LTD. Gambar 3 menunjukkan skema dengan sebagian besar elemen umum dari jenis-jenis pabrik. Umumnya, fasilitas ini tidak menggunakan air tebu secara langsung untuk menghasilkan etanol. Sebuah jumlah yang signifikan dari etanol diproduksi dari molases yang diperoleh selama produksi gula di pabrik gula LTD. Namun, saat ini, beberapa fasilitas gula mulai perbaikan teknologi mereka di Amerika Latin, Asia, dan Afrika. Mengingat situasi yang disebutkan, produksi secara simultan gula-etanol dari air tebu dihitung, dengan asumsi bahwa setengah dari air tebu digunakan untuk parameter dan tingkat produksi simultan tata letak produksi gula - etanol yang disorot dalam warna merah . Sangat mudah untuk melihat bahwa ketika jus tidak digunakan untuk produksi etha - nol , yang merupakan situasi umum , tingkat produksi gula dua kali lebih besar dari produksi saat etanol diproduksi.

Bahkan dalam sebuah LTD pabrik skema gula, ada possibil-ity mengekspor beberapa jumlah listrik jika prosesnya keseimbangan energi massa disesuaikan dengan benar. Namun, karena investasi biaya tinggi garis trans-misi, pabrik gula jarang mengambil ini opportun-ity. Dengan demikian, ampas tebu kelebihan bisa dijual atau digunakan untuk memproduksi papan.

State-of-the-art teknologi Tingkat SOTAT adalah char-acterized oleh berbagai jenis produk, di antaranya adalah gula mentah, gula VHP, etanol anhidrat, etanol terhidrasi, dan tenaga listrik. Banyak pabrik gula Brasil telah mencapai tahap ini. Skema klasik fasilitas gula SOTAT ditunjukkan pada Gambar 4. simultan-eous produksi gula etanol ditandai dalam tahap SOTAT. Beberapa perbaikan diperkenalkan dalam gula dan etanol proses di tahun-tahun terakhir. Perbaikan ini dimungkinkan penurunan yang cukup besar konsumsi steam di kedua proses produksi gula dan etanol distilasi. Uap hemat memungkinkan untuk meningkatkan kapasitas cogeneration pabrik gula.

Langkah masa depan pengembangan teknologi Ada dua skema utama berpotensi diramalkan untuk FSOTD pabrik gula sampai hari ini:

1. FSOTD: Memaksimalkan listrik cogeneration. FSOTD memaksimalkan listrik tenaga varian selanjutnya disebut juga sebagai FSOTDelectricity. The FSOTDelectricity pabrik gula adalah varian nyaman ketika tujuannya adalah untuk meningkatkan elektrifikasi di daerah miskin tanpa alternatif pasokan energi terbarukan lainnya. Kelemahan utama dari jalur ini adalah musiman yang karakteristik dari tebu agro-industri, skala relatif kecil fasilitas gula, dan tinggi inverstasi modal awal. Skema yang paling terkenal dari FSOTDelectricity adalah biomassa terpadu gasifier / turbin gas siklus kombinasi (BIG / GTCC) sistem [24]. Sistem BIG / GTCC untuk pabrik gula ditunjukkan pada Gambar 5.
Produksi 2. skala besar etanol lignoselulosa termasuk ampas tebu dan energi SCAR. FSOTD generasi kedua etanol maksimalisasi varian selanjutnya disebut juga sebagai FSOTDethanol. Jalur kedua pabrik gula FSOTDethanol akan mungkin dengan produksi skala besar etanol lignoselulosa dalam fasilitas gula. Etanol lignoselulosa diproduksi awalnya dari residu padat tebu ( bagasse dan SCAR ) . Etanol lignoselulosa juga disebut etanol generasi kedua karena produksinya tidak bersaing dengan gula yang dihasilkan dari air tebu seperti dalam kasus etanol tradisional . Dalam hal ini , tidak seperti jalur pertama, memaksimalkan produksi etanol . Keuntungan dari skema ini adalah bahwa energi residu dapat disimpan dan digunakan dalam periode off - season atau kapan saja independen dari tanggal produksinya . Kerugian dari lignoselulosa etanol adalah bahwa produksi etanol memerlukan sejumlah besar air dan pembuangan vinasse.

Gambar 6 menunjukkan skema pabrik FSOTDethanol .

Bahan baku dan etanol generasi kedua arus massa yang disorot dalam oranye. Ada dua kemungkinan pengecualian hemiselulosa berarti penurunan yang signifikan dari hasil etanol.

Akuntansi energi bahan baku

Akuntansi energi bahan baku dapat menjadi alat yang baik untuk analisis cepat pada pra-kelayakan fasilitas manufaktur selama manajemen proyek. Indikator kunci dari metode ini adalah tingkat pemanfaatan. Penilaian kapasitas un-digunakan diungkapkan biasanya melalui angka tingkat utilisasi. Dalam karya ini, indikator kinerja ini diadaptasi untuk menilai apa yang pangsa energi tebu tidak digunakan untuk masing-masing skema produksi dianalisis.

Kelayakan dan keberlanjutan penggunaan energi tebu telah diperlakukan oleh penulis yang berbeda [7,9,13]. Sebagian besar karya yang diterbitkan berdasarkan tempat lingkungan dan techno-ekonomi. Dalam karya ini, Kriteria utama yang digunakan adalah kandungan energi tebu dan pendekatan untuk melaksanakan penilaian kapasitas diversifikasi produksi kedua dipasang di gula efisiensi produksi etanol generasi di fasilitas gula FSOTD. Pendekatan pertama adalah untuk mengecualikan pentosa fermentasi (hemiselulosa) dan hanya menganggap heksosa (cel-lulose) digunakan untuk produksi etanol. Pendekatan kedua adalah untuk mempertimbangkan baik selulosa dan hemiselulosa.

Tujuannya adalah untuk menguraikan suatu alat yang sederhana dan pelengkap tambahan untuk penilaian awal terhadap kelayakan fasilitas tebu. Karena kriteria yang digunakan untuk penilaian, kandungan energi tebu dan pabrik gula perkembangan teknologi, lebih sederhana untuk mengevaluasi dari pencatuman dari hemiselulosa dalam proses produksi lain, berdasarkan akuntansi GRK, yang diusulkan tergantung pada efisiensi hidrolisis mereka. Hidrolisis metode mudah. Hal ini penting untuk digarisbawahi bahwa hemiselulosa hingga saat ini adalah pertanyaan yang belum terpecahkan [25]. Tabel 3 [26] menunjukkan komposisi kimia dari ampas tebu tebu dan SCAR.

akuntansi energi bahan baku tidak menggantikan kajian neraca massa-energi dari proses manufaktur. Tingkat pemanfaatan tidak dapat dianggap. Hemiselulosa merupakan 27% dari ampas tebu dan ing perhitungan termodinamika. Meskipun berat efisiensi SCAR. Dari Tabel 3, mudah untuk melihat bahwa juga merupakan indikator tingkat, sifatnya sangat berbeda dari tingkat utilisasi yang digunakan selama akuntansi energi pakan-saham. Efisiensi memperhitungkan entalpi, Tabel 4 baris 1 sampai 3). Secara tradisional, air tebu (H2O + sacarose + molase + insolubles) digunakan untuk gula dan perubahan fase, dan hukum termodinamika; produksi etanol nilainya, sementara ampas tebu digunakan untuk memenuhi harus kurang dari satu. Tingkat utilisasi dihitung dalam pekerjaan ini tidak mempertimbangkan faktor aforemen-gaimana disebutkan.

Kandungan energi tebu
Kandungan energi tebu total, termasuk abu (sekitar 2% sampai 3%), dapat dibagi menjadi tiga bagian utama (lihat Tabel 3 ampas tebu dan komposisi kimia SCAR

Komponen Kimia komposisi (wt.%) Bagas SCAR
Selulosa (heksosa) 46 48 permintaan energi yang diperlukan selama gula dan etanol proses manu-facturing. Kandungan energi SCAR mirip dengan kandungan energi ampas tebu [1,27]. Namun, tebu agro-industri modern tidak menggunakan biasanya potensi energi SCAR. Di banyak tempat, tebu dibakar sebelum panen untuk memfasilitasi panen lebih mudah tangkai tebu. Dengan cara itu, penggunaan energi SCAR dibuat mustahil.

Perhitungan tingkat pemanfaatan bahan baku

Perhitungan tingkat pemanfaatan dilakukan langkah demi langkah untuk masing-masing skema yang dipilih. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4. Kolom 4, 5, dan 6 dari Tabel 4 menunjukkan produk akhir utama yang diperoleh saat ini di gula Hemiselulosa (pentosa) 27 Lignin 23 Pektin 0 Ash 4 Diadaptasi dari [14]. 27 pabrik dan kandungan energi yang sesuai mereka. Kolom 13 7-21 dari Tabel 4 menunjukkan tiga parameter yang 4 ciri masing-masing dari kemungkinan tahap teknologi 8 pembangunan yang hasil produksi, produk konten, dan tingkat pemanfaatan tebu energy. Tingkat pemanfaatan bahan baku tebu diperkirakan menggunakan persamaan berikut:

gula dan etanol produksi dihitung dengan asumsi bahwa setengah dari air tebu digunakan untuk setiap produk. Tidak ada pabrik gula berjalan penuh dalam tingkat FSOTD.

Pemanfaatan bahan baku ratesugarcane konten Productenergy.
Jumlah konten sugarcaneenergy. Penggunaan energi SCAR tidak dipertimbangkan untuk FSOTD varian karena penggunaan residu ini dalam praktek yang sebenarnya masih ð1Þ sangat kecil. Penggunaan SCAR adalah subyek dari beberapa penelitian di seluruh dunia saat ini. Semua data yang digunakan untuk FSOTD perhitungan angka yang diasumsikan, mengingat utama di mana konten productenergy adalah jumlah dari LHV dari masing-masing komponen bahan baku tebu (MJ / kg); Total konten sugarcanee-nergy adalah kandungan energi dari 1 ton tebu (basis kering) (baris 4, kolom 3 dari Tabel 4 (6625 MJ)); angka dihitung pemanfaatan ratesugarcane bahan baku untuk setiap tingkat perkembangan teknologi yang ditunjukkan pada Tabel 4 (kolom 9, 12, 15, 18, dan 21).

Penjelasan yang relevan tentang masing-masing ara ures menunjukkan diberikan sebagai catatan kaki dan termasuk dalam baris terakhir Tabel 4. Penjelasan grafis pada indikator tingkat pemanfaatan ditunjukkan pada Gambar 7. VLTD adalah tahap dimana produk utama dan unik adalah gula. Sisa skema dianggap gula simul-spontan dan produksi etanol. Semua angka dari tren dari tebu agroindustri [28-31].

Dampak ekonomi dari penggunaan energi tebu

Hasil yang diperoleh dari perhitungan dampak ekonomi dapat dilihat pada Tabel 5. Pada tabel ini, tingkat pemanfaatan tebu untuk masing-masing tingkat dipelajari perkembangan teknologi juga ditampilkan. Pada Tabel 5, 1 ton setara minyak dan kandungan energi yang relevan termasuk dalam rangka memfasilitasi pemahaman analisis (baris 2, kolom 2 dan 3). Harga saat ini Brent dan minyak West Texas Intermediate juga disertakan (baris 3). Penjelasan yang relevan tentang masing-masing tokoh yang ditampilkan diberikan sebagai catatan kaki dan termasuk dalam baris terakhir dari Tabel 5.

Tingkat pemanfaatan energi tebu tidak ex-ceed 31% saat ini. Meskipun SOTAT saat ini tahap pembangunan terbaik dari sudut pandang penggunaan energi tebu, total pengembalian energi lebih rendah dari US $ 0,10 / ton tebu giling. Hal ini penting untuk menggarisbawahi bahwa nilai ini mungkin jika pabrik gula memproduksi gula dan etanol secara bersamaan. Akan Tetapi, sekitar 30% dari pabrik gula Brasil otonom distilleriesi (sebagian besar dari mereka dibangun baru-baru ini) pertimbangan peramalan harga gula di pasar internasional dan kerugian lain seperti kurang kegesitan. Hambatan utama untuk mengatasi untuk lebih meningkatkan tebu tingkat pemanfaatan energi. Peningkatan lebih lanjut dari penggunaan energi tebu tergantung pada beberapa faktor. Diantaranya adalah fisik, teknik, kimia, ekonomi, sosial, biologi, lingkungan, dan faktor-faktor politik. Untuk alasan ini, pengembangan agro-industri tebu agribisnis adalah subjek multifaktorial yang memerlukan pendekatan multidisiplin. Regard-ing pengaruh mereka tentang masalah ini, berikut ini layak menyebutkan resmi:

proses industri untuk menghadapi kegagalan dan oscilla-tion dari harga di pasar internasional gula. Tampaknya kecenderungan dominan dalam waktu dekat masih akan produksi gula-etanol dan prod-SLT diversifikasi simultan di pabrik gula.
Dengan asumsi bahwa semua tebu diproses di dunia pada tahun 2010 (1.685 × 10 6 ton; lihat Gambar 1) digiling dalam pabrik gula yang berjalan pada skema VLTD, profitabilitas mereka yang relevan (dinyatakan dalam satuan harga minyak) akan menjadi US $ 6.232 × 106. Di sisi lain, mengingat bahwa semua :

Metode panen mekanik harus ditingkatkan untuk membuat koleksi SCAR baik. Saat ini, metode yang ada dirancang untuk meninggalkan SCAR di lapangan. Tanpa efisiensi penggunaan energi SCAR, sebuah upgrade lengkap tebu agro-industri tidak terpikirkan.

Kapasitas relatif rendah ragi diketahui hidup di substrat dengan konsentrasi alkohol yang tinggi.
The thermoresistance rendah ragi dikenal digunakan dalam proses fermentasi pabrik tersebut sedang berjalan di LTD dan _ The resistensi dinding sel biomassa untuk mikroba dan SOTAT, peningkatan profitabilitas dari jumlah yang sama tebu giling akan menjadi US $ 6,696 × 106 dan US $ 7480 × 106, masing-masing. Hal ini untuk mengatakan bahwa ada $ 464 × 106 dan US $ 1248 × 106, masing-masing di-lipatan AS. Serangan enzimatik (juga dikenal sebagai biomassa kekeraskepalaan) [32].
Biaya yang sangat tinggi produksi enzim selulase. _ Efisiensi relatif rendah hidrolisis diketahui FSOTD membutuhkan biaya yang sangat tinggi pretreatments investasi. [24,29], namun peningkatan laba adalah sekitar 5% untuk kedua FSOTDelectricity dan FSOTDethanol. Dalam karya-karya lain [24,28], investasi modal untuk FSOTDelectricity dan FSOTDethanol diperkirakan menjadi US $ 367 × 106 (tahun 2004) dan US $ 311 × 106 (tahun 2011), masing-masing. Didalam cara, mengingat tingkat uang penyusutan rata-rata 0,06 / tahun, biaya investasi modal mirip untuk kedua.
Karakteristik musiman tebu agro-industri. Yang relatif Fasilitas gula skala kecil (hasil pertanian yang rendah). Biaya mahal dari investasi modal untuk modernisasi pabrik gula skema. Hal ini tidak mungkin untuk membangun ekonom-ical keuntungan yang jelas di salah satu varian FSOTD dianalisis. Pemilihan FSOTD listrik atau FSOTD skema etanol tergantung pada konteks domestik dan kecenderungan pertumbuhan ekonomi antar-nasional.

Hal ini diperlukan bahwa generasi baru bahan dengan sifat mekanik, termal, dan listrik tinggi yang tersedia dalam rangka untuk mengembangkan generasi baru mesin yang lebih efisien dan lebih murah daripada mesin yang ada.

Kesimpulan

Hal ini dapat diidentifikasi saat ini bahwa tren utama dari tebu agroindustri adalah diversifikasi produksi di pabrik gula, yaitu, simultan produksi pangan, biofuel, dan listrik. Meskipun kecenderungan ini tumbuh di banyak tempat, penggunaan tebu sebagai pakan-saham masih retrograde, mengabaikan mendesak ne-cessity dari pembangunan berkelanjutan. Sebagian besar negara-negara penghasil tebu miskin, dan banyak dari mereka tidak memiliki cadangan bahan bakar fosil. Penggunaan energi tebu benar-benar kesempatan besar bagi pertumbuhan negara-negara ini.

Tingkat pemanfaatan bahan baku tebu sebagai indikator melakukan-Ance dari agribisnis tebu adalah metode sederhana yang menghitung, preliminarily, kelayakan investasi baru atau penilaian dari setiap agro-industri upgrade fasilitas yang ada.

Metode ini tidak menggantikan salah satu metode klasik penilaian techno-ekonomi, yang pada-clude perhitungan GRK, dan juga tidak menggantikan perhitungan neraca massa-energi dari proses produksi di pabrik gula. Karya ini adalah contri-bution sederhana untuk membuat proses yang lebih baik dan lebih sederhana.

Catatan akhir

ascar terdiri dari daun tebu (hijau dan kering) dan puncak tebu. Untuk penjelasan rinci, lihat di [3]. bMost tebu luas specie.
CIN Brazil, 43% dari komposisi matriks energi terbarukan, sedangkan pangsa ener- terbarukan strategi-, dalam matriks energi dunia, hanya 15%. energi yang dibutuhkan untuk gula dan bioetanol produksi-tion (steam dan listrik) diperoleh dari tebu ampas tebu. Sebuah proses produksi yang seimbang (massa dan energi) di pabrik gula dapat memenuhi kebutuhan energi dari proses produksi hanya menggunakan 40% dari energi yang terkandung dalam ampas tebu tebu. Surplus ampas tebu dapat digunakan untuk menghasilkan kelebihan listrik dan ekspor elec-tricity ke grid publik.

The bioetanol dari (produksi menggiling kering, USA) jagung, sebagai suatu peraturan, untuk menghasilkan etanol dari jagung, perlu untuk menggunakan bahan bakar fosil (terutama gas). Untuk ini rea-anak, di California (AS), etanol berbasis jagung tidak memenuhi syarat sebagai bahan bakar yang cukup mengurangi GRK keputusan-. Hasil pertanian jagung (USA) dan tebu (Brasil) adalah 9.59 dan 79,19 ton ha-1, masing-masing, pada tahun 2010. Hasil produksi bioetanol dari jagung (USA) dan tebu (Brasil) adalah 371 dan 85 L-1 ton, masing-masing. Di Amerika Serikat, lebih dari 80% bioetanol adalah diproduksi menggunakan proses produksi menggiling kering.

Ethere adalah pabrik gula kecil dengan techn- sangat rendah Pengembangan ological di Amerika Latin (Chumbagua, Honduras) [20], misalnya, dan sebaliknya, itu adalah pos-jawab untuk menemukan pabrik gula dengan negara-of-the-art teknologi di wilayah yang sama (Santa Ana, Guatemala ) [20]. Itu Situasi yang sama mungkin di Asia. Di Indonesia, India, dan Bangladesh, itu adalah umum untuk menemukan pabrik gula dengan perkembangan teknologi yang sangat rendah. Sebaliknya, di Malaysia ada pabrik gula dengan negara-of-the-art teknologi-nology. Mengenai data yang tersedia, ada lebih dari 100 pabrik gula dalam situasi VLTD [20].
fthe ampas tebu dibakar tidak efisien hanya untuk menghindari polusi envir-onmental tanpa perspektif tentang tinggi

efisiensi energi dari produksi gula etanol pro-cess. Kandungan energi ampas tebu dan potensi capa-kota untuk cogenerate kelebihan listrik tidak diambil dalam
bahan pertimbangan. Kapasitas terpasang panas BIG sistem / GTCC disebutkan dalam literatur terbuka, sebagai suatu peraturan, 1,5 sampai 2 kali lebih besar dari kapasitas termal rata-rata sebagian besar fasilitas gula.

hVinasse adalah residu cair dari produksi etanol juga disebut lumpur. Sekitar 10 L vinasse adalah gen-erated untuk menghasilkan 1 liter etanol. Di banyak tempat, seperti di Brasil, vinasse digunakan sebagai pupuk, otonom penyulingan, produksi simultan gula dan etanol adalah aturan dari tebu indus-coba. Kebanyakan pabrik gula ada telah dikaitkan Distil-leries. Distilleries tidak terkait dengan pabrik-pabrik gula yang disebut penyulingan otonom.

Singkatan

BPST: Back-Pressure Steam Turbine; BIG / GTCC: Biomassa Terpadu Gasifier / Gas Turbin Gabungan Siklus System; WIT: Kondensasi Ekstraksi Steam turbogenerator; FSOTD: Langkah Masa Depan Pengembangan Teknologi;
GHG: Gas Rumah Kaca; GL: derajat Gay-Lussac, (vol%.) LTD: Rendah Pengembangan Teknologi; SOTAT: Negara-of-the-Art Teknologi; VLTD: Pengembangan Teknologi Sangat Rendah; WTI: West Texas Intermediate.

Bersaing kepentingan

Para penulis menyatakan bahwa mereka tidak memiliki kepentingan bersaing.
Penulis Kontribusi
WAP dilakukan pengumpulan data dan perhitungan yang relevan. CAL memeriksa perhitungan serta diperbarui revisi naskah. Semua penulis membaca dan menyetujui naskah akhir.

Informasi Penulis

WAP adalah postdoctorate / peneliti senior dari Bahan Bakar Alternatif Grup, Departemen Fisika Terapan (DFA), Institut Fisika 'Gleb Wataghin' (IFGW) di Universitas Negeri Campinas (UNICAMP), Brasil. CAL adalah seorang profesor penuh dan koordinator Bahan Bakar Alternatif Kelompok DEA / IFGW di Universitas Negeri Campinas (UNICAMP), Brasil.

Ucapan Terima Kasih

Para penulis ingin mengucapkan terima kasih Dewan Nasional Brasil untuk Ilmiah dan Pengembangan Teknologi (CNPq, Proses 150.604 / 2009-2) untuk dukungan untuk pekerjaan ini.

Diterima : 8 Agustus 2012 Diterima : 29 Januari 2013 Diterbitkan : 13 Februari 2013

Referensi

Zanzi R , K Sjostrom , Björnbom E ( 1996) cepat pirolisis suhu tinggi dari biomassa dalam reaktor jatuh bebas . BBM 75 ( 5 ) : 545-550
Jenkins BM , Baxter LL , Miles TR , Jr , Miles TR ( 1998) sifat Pembakaran biomassa . Proses bahan bakar Technol 54 ( 1-3 ) : 17-46
Dermibas A (2004) karakteristik pembakaran bahan bakar biomassa yang berbeda. Prog. Energi membakar. Sci. 30: 219-230
Alonso Pippo W, Luengo CA, Alonsoamador Morales Alberteris L, Garzone P, Cornacchia G (2011) Energi pemulihan dari tebu-sampah dalam terang biofuel generasi kedua. Bagian 1: situasi saat ini dan aspek lingkungan. Limbah Biomassa Valor 2: 1-16
Eddine BT, Salah MM (2012) Limbah padat sebagai sumber energi terbarukan: saat ini dan kemungkinan masa depan di Aljazair. Int. J. Energi env. Eng. 03:17
Pandyaswargo AH, Onoda H, Nagata K (2012) potensi pemulihan energi dan siklus hidup penilaian dampak dari kota teknologi pengelolaan sampah di negara-negara Asia dengan menggunakan model ELP. Int. J. Energi Env. Eng 03:28
Goldemberg J (2007) Etanol untuk masa depan energi yang berkelanjutan. Ilmu 315: 808-810
Moreira J, Goldemberg J (1999) Program alkohol. Kebijakan energi 27 (4): 229-245
Lebre La Rovere E, Pereira AS, Simoes AF (2011) Biofuels dan pengembangan energi yang berkelanjutan di Brasil. Dunia Dev. 39 (6): 1026-1036
Macedo IC (2005) energi Tebu ini: dua belas studi tentang tebu Brasil agribisnis dan keberlanjutannya (Asli dalam bahasa Portugis), 1st edition. UNICA, Sao Paulo
erraz-Dias-de-Moraes MA () Pertimbangan pada industri etanol Brasil. Biofuels di Brasil: realitas dan perspektif. (Asli dalam bahasa Portugis). Biocombustíveis no Brasil Realidades e Perspectivas. [Http: //www.itamaraty. gov.br/imagens-e-textos/temas-brasileiros-1/portugues/biocombustiveis-no-brasil]. (2006). Diakses 21 Nov 2011
Borges JMM (1986) Proàlcool: Encontro Nacional dos Produtores de alcool, VI Econálco. (Ceramah: asli dalam bahasa Portugis). Prosiding Sopral, São Paulo, Brasilia, pp 18-20. 1986
Larson ED, Jin H, Celik FE (2005) bahan bakar berbasis Gasifikasi dan listrik produksi dari biomassa. Tanpa dan dengan penangkapan dan penyimpanan karbon. Biofuels, Princeton
COPERSUCAR (1989) Proálcool: Fundamental dan Perspektif. (Asli dalam bahasa Portugis) [PROÀLCOOL FUNDAMENTOS E PERSPECTIVAS]. COPERSUCAR, Maio
National Company of Supply (CONAB) (2008) Profil produksi unit oleh negara dan profil gula dan etanol sektor di Brasil. Situasi yang diamati dari bulan November 2007 sampai April 2008, hlm 13-16 (asli dalam bahasa Portugis). National Company of Supply, Brasilia
França R, Nogueira LAH (2008) pertanyaan Tujuh untuk memahami etanol. (Asli dalam bahasa Portugis) [setenta questões para entender o etanol]. Revista Veja 2052: 104-114
Suleiman José H, Manoel Regis Lima Verde L, de Carvalho Macedo I pembangkit listrik (2005) Biomassa: gula tebu bagasse dan sampah. PNUD-CTC, Piracicaba, Brasil
Merola SS, Tornatore C, Marchitto L, Valentino G, Corcione FE (2012) penyelidikan eksperimental butanol-bensin campuran efek pada proses pembakaran di mesin SI. Int. J. Energi Env Eng 3: 6
ISMA () Atlas pabrik gula di India. [Http://www.indiansugar.com/SugarMap. aspx] (2010). Diakses 9 November 2012
Gula Engineers () pabrik gula dunia. [Http://www.sugartech.co. za / pabrik / index.php] (2012). Diakses 9 November 2012
Alonso PW, Garzone P, Cornacchia G (2007) tebu Agro-industri residu pembuangan: tren konversi mereka ke operator energi di Kuba. Limbah Mengelola. 27: 869-885
Alonso-Pippo W, Luengo CA, Koehlinger J, Garzone P, Cornacchia G (2008) Tebu penggunaan energi: kasus Kuba. Kebijakan energi 36 (6): 21632181
Alonso Pippo W, Luengo CA, Alonsoamador Morales Alberteris L, Garzone P, Cornacchia G (2011) Energi pemulihan dari tebu-sampah dalam terang biofuel generasi ke-2. Bagian 2: aspek sosial-ekonomi dan analisis tekno-ekonomi. Limbah Biomassa Valor 2: 257-266
Larson ED, Williams RH, Leal LV, Regis M (2001) Sebuah tinjauan biomassa terpadu-gasifier / turbin gas gabungan teknologi siklus dan penerapannya dalam industri tebu dengan analisis untuk Kuba. Energi untuk Pembangunan Berkelanjutan 5 (1): 54-76
Sánchez TO, Cardona ACA (2007) produksi etanol bahan bakar (Asli dalam bahasa Spanyol). Dalam:. Tizan (ed) [Producción de carburante alkohol Una alternativa para el desarrollo agro-industri], Manizales, Caldas, Kolombia, p 380
Fernández RJ, Pérez JA, Pérez SO, Alonso Pippo W (2004) Karakterisasi residu industri dan pertanian tebu untuk memperoleh biooil. [Conferencia Internacional de Derivados de la caña de Azucar. Diversificación 2004.] International Conference of Tebu derivatnya. Diversifikasi 2004. ICIDCA, La Habana
Hugot E (1986) Handbook of engineering tebu, 3rd edition. Elsevier Science, New York
Stefano M, Johan M, Guido Z (2012) Evaluasi Techno-ekonomi-2 produksi bioetanol generasi dari tebu bagasse dan daun terintegrasi dengan proses etanol berbasis gula. Biotechnol. Biofuels 05:22
Dias MOS, Junqueira TL, Cavalet O, Cunha MP, Yesus CDF, Rosell CEV, Filho RM, Bonomi A (2012) Terpadu vs berdiri sendiri kedua produksi etanol generasi dari ampas tebu dan sampah. Bioresource Technol. 103: 152-161
Walter A, Dolzan P, Quilodrán O, de Oliveira JG, da Silva C, Piacente F, Segerstedt Penilaian (2011) Keberlanjutan produksi bio-ethanol di Brazil mengingat perubahan penggunaan lahan. Emisi gas rumah kaca dan aspek sosial-ekonomi. Kebijakan Energi 39: 5703-5716
FAOSTAT () TANAMAN: Divisi Statistik. [Http://faostat.fao.org/site/567/ DesktopDefault.aspx? Pageid = 567 # ancor] (2010). Diakses 12 Juli 2012
Oil-price.net. [Http://www.oil-price.net/?gclid = CIai0Ym_ubECFQgEnQodjTgAwA] (2012). Diakses 27 Juli 2012

Mengutip artikel ini sebagai: Pippo dan Luengo: penggunaan energi Tebu: akuntansi energi bahan baku mengingat agro-industri tren saat ini dan kelayakan mereka. International Journal of Energi dan Teknik Lingkungan 2013 04:10.