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
1500,0
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.