Em razão da amplitude do impacto ambiental que pode ser gerado por uma usina sucroenergética delimitou-se, neste trabalho de intervenção, aqueles diretamente associados aos recursos hídricos. Essa decisão justifica-se nos seguintes pontos: i) em razão da estiagem no período de 2014 a 2016 na região Sudeste do Brasil, a autossuficiência em recursos hídricos assumiu uma posição de destaque nas estratégias das indústrias com valores ambientais; e ii) no contato inicial com a empresa, este tema foi o proeminente. Na expectativa de alcançar o objetivo deste estudo, Roscoe, Cousins, & Lamming (2016) assinalaram que a implantação de ecoinovação nos processos, principalmente industriais, pode reduzir o impacto ambiental das etapas produtivas por meio de tecnologias de produção mais limpa.

Desde o contato inicial com a usina até a análise dos investimentos realizados em inovações ambientais, verificou-se que a principal motivação concentra-se na redução dos custos de produção, o que reforça o caráter de inovação, pois as ecoinovações não devem apresentar, apenas importância ambiental, mas também um impacto positivo no desempenho econômico ou financeiro da empresa (Jacomossi, Demajorovic, Bernardes, & Santiago, 2016).

As atividades de ecoinovação podem ser analisadas em três dimensões que são: metas (as áreas de foco da ecoinovação); mecanismos (como as mudanças são feitas para chegar ao objetivo); e impactos (efeitos da ecoinovação no ambiente).

No entanto, Horbach, Rammer, & Rennings (2012) mostram que os determinantes da ecoinovação é uma convergência dos fatores puxados pelo mercado e órgãos reguladores e empurrados pelo avanço tecnológico e pelo desenvolvimento organizacional. No mesmo sentido, muitas ecoinovações se revelam como adequações de instalações e processos com vistas ao cumprimento das exigências legais do Brasil, em se tratando em águas residuais, para atender a Política Nacional dos Recursos Hídricos, (_Lei nº 9.433, 1997).

Este apontamento se mostra necessário, em função de uma perspectiva teórica proposta por Rennings (2000) em que os fatores de impulso da tecnologia e exigências do mercado por si só não parecem ser significativos para adoção ou investimento em ecoinovação. Os autores Tseng, & Bui (2017) corroboram que desenvolvimento sustentável só pode ser alcançado se os conceitos de desenvolvimento ecoindustrial são incorporados às políticas públicas nacionais. Nesta direção, Aloise, Nodari, & Dorion (2016), afirmam que a necessidade de uma regulamentação para proteger o meio ambiente natural tem grande anuência e apoio junto à sociedade, a despeito de posicionamentos contrários que alegam que essa prática prejudica a competitividade.

Com a busca de processos menos impactantes para o ecossistema, o setor de qualidade, que é integrado com a gestão ambiental da usina estudada adota processos de produção mais limpa (P+L) em toda sua cadeia produtiva, sendo uma das etapas evolutivas da ecoinovação. A P+L conceitua-se na aplicação contínua de uma estratégia econômica, ambiental e tecnológica integrada aos processos e produtos, a fim de aumentar a eficiência no uso de matérias primas, água e energia, a partir da não geração, minimização ou reciclagem de resíduos gerados em um processo produtivo. Insere o uso mais eficiente dos recursos naturais e, como resultado, reduz a geração de resíduos e poluição, bem como os riscos à saúde humana, conforme dados do Centro Nacional de Tecnologias Limpas [CNTL]. (CNTL, 2003).

O descarte inapropriado de efluentes industriais e águas residuais no meio ambiente causa preocupação pública e social, além de regulações ambientais cada vez mais restritivas. Deste modo, este problema se destaca como um importante desafio técnico para as universidades envolvidas na resolução de problemas ambientais (Araújo, Malpass, Urias, & Cunha, 2014).

Os resíduos e efluentes produzidos em todos os setores da indústria são diversificados na sua composição química, por isso podem ter componentes que possam influenciar nos fatores como toxicidade crônica, bioacumulação e carcinogenecidade demonstram a periculosidade dos efluentes industriais. A acumulação sistêmica de alguns desses compostos presentes nas águas residuais pode resultar em danos ao meio ambiente e à saúde humana (Araújo et al., 2014; Rebelato, Madaleno, & Rodrigues, 2014).

Consequente a isso, as adversidades ocasionadas pela poluição e contaminação, provenientes, especialmente das indústrias, aumentam as exigências ambientais e impõem a necessidade de otimização dos próprios processos industriais e o assim o descarte dos resíduos gerados (Araújo et al., 2014).

Com isso, o projeto de intervenção, objeto deste relato, foi denominado “Águas Residuais Zero” e classificado como projeto de ecoinovação, tendo em vista que, procuram apresentar inovações em processos produtivos, dentro do escopo ambiental, associado ao melhor desempenho financeiro. (Wilson, 2015). Esse projeto é relevante para a empresa que na safra 2014/2015 consumiu pouco mais de 41 milhões de m³ de água no seu processo produtivo.

Sendo assim, a dimensão de maior destaque no projeto de ecoinovação é denominada como ecoeficiência. Essa dimensão é proposta por Barbieri, Vasconcelos, Andreassi, & Vasconcelos (2010) como a área de interseção entre os objetivos organizacionais: econômicos e ambientais.

3.1 Procedimentos Metodológicos

Em função do contexto abordado e do objetivo proposto neste trabalho de intervenção, pode-se classificar metodologicamente este trabalho em: i) Natureza: Aplicada; ii) Finalidade: Descritiva; iii) Abordagem: Qualitativa; iv) Procedimento: Estudo de Caso; e v) Técnicas de intervenção: entrevistas, observação participante e análise de documentos.

O estudo de caso foi escolhido como procedimento metodológico em função da capacidade de permitir uma maior interação com fenômeno estudado. Neste caso investigado, o processo produtivo de uma usina sucroenergética, cujo escopo permitiu explorar informações em diferentes fontes e discuti-las com a literatura e com os próprios participantes, aproximando o conhecimento científico à realidade empírica (Yin, 2010).

Ressalta-se que, a escolha da usina foi intencional, pois esta atendeu ao perfil já assinalado e demonstrou interesse pelo trabalho, além da disponibilidade para obtenção dos dados.

A coleta de informações e dados foi realizada em fontes secundárias, por meio de documentos mantidos pela empresa e fontes primárias, por meio de visitas in loco, quando foi possível entrevistar o Diretor Industrial, responsável pelas orientações durante a visita, o gerente de processos e manutenção que apresentou o processo produtivo e o gerente de projetos, que apresentou as etapas de implantação do processo de água residual zero, além de ser possível observar de forma participativa o processo produtivo.

Neste estudo, as fontes de informação utilizadas foram: a) Relatórios da Administração, com a intenção de caracterizar a empresa estudada; b) Informações coletadas no site da empresa; c) Relatórios do projeto de águas residuais zero; d) Relatórios Técnicos de balanços hídricos; e) Relatórios Técnicos de Balanço de Massa e Energia; f) Fluxograma de produção e balanço hídrico; g) Relatório técnico da condição das torres de resfriamento; e h) Outros documentos pertinentes.

As visitas à empresa (in loco) ocorreram nos dias 03/03/2016 e 04/04/2016 por dois dos autores deste estudo. Nessas visitas, com duração total de 16 horas, estavam presentes dois consultores externos, especialistas no tema deste estudo, o que permitiu a triangulação no levantamento de dados entre os gestores da empresa, os documentos apresentados e os consultores externos. O diretor industrial da usina foi o responsável por orientar a visita, que envolveu a observação de processos, registros fotográficos e interlocução com operadores e supervisores de atividades.

Durante a visita foram coletados dados sobre os processos industriais que apresentam grande consumo de água, foram verificadas as fontes de captação de água e o atual sistema de reuso da água. Em reunião foram discutidos o escopo dos projetos de ecoinovação, a importância do programa de reuso da água e a necessidade de avanço tecnológico no parque industrial.

Em adição, os resultados deste trabalho foram discutidos com outros dois autores deste trabalho, como forma de aumentar a imparcialidade na análise e discussão dos resultados.

A partir dos dados coletados, empregou-se a análise qualitativa, por meio da técnica de análise de conteúdo proposta por Bardin (1991). Para isso, foram percorridas as etapas de pré-análise, exploração do material, tratamento dos resultados, inferência e interpretação dos dados coletados in loco.

A análise dos dados foi realizada de forma descritivo-qualitativa, que segundo Cooper e Schidler (2011) possibilitam captar a essência dos processos dinâmicos vivenciados por grupos sociais, possibilitando compreender com maior profundidade o comportamento do objeto de estudo.

Após a construção do estudo, os resultados foram apresentados em workshop com diferentes profissionais que contribuíram com críticas e sugestões; com efeito, uma nova revisão foi elaborada e submetida à apreciação do gestor da empresa e consultores que, por fim, também contribuíram com a versão final deste trabalho.

Algumas limitações na interpretação e, especialmente, na replicação deste trabalho devem ser atentados: i) os resultados são únicos para o contexto investigado, ii) há sempre a possibilidade de novas interpretações e perspectivas de projetos de ecoinovação, por isso, tem-se ciência, de que não foi possível esgotar todas as possibilidades sobre o objetivo; iii) É possível que existam outras informações no cotidiano da empresa, que não foram explorados no período da pesquisa, relativas ao processo de suprimento, gerenciamento de rotinas, ciclo da qualidade entre outras que exercem impacto na gestão de produção.

3.2 A Situação Investigada

Para identificação do ciclo produtivo, como apresentado na Figura 1, consiste em um fluxograma do balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool onde se visualiza os locais de utilização de água, bem como a geração de águas residuárias.

Figura 1
Fluxograma do balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool.
CETESB, 2002

A Figura 1 demonstra que, para cada 1.000 ton de cana in natura há necessidade média de 16.673 m³ de água para ser empregada em diferentes etapas do processo. Não obstante, o processo produtivo gera 17.125 m³ de água residuais, considerando a capacidade de moagem da empresa estudada em 2,4 milhões de ton na safra de 2015/2016; esse volume evidencia a importância ambiental e financeira de um sistema de circuito fechado que permita o reuso da água residual do processo e a correta destinação do excedente.

Segundo Ingaramo et al, (2009), a água necessária para atender às necessidades de processo produtivo sucroalcooleiro pode ser obtida a partir de duas fontes: a) Água a partir da própria cana, a qual é recuperada em diferentes operações dentro do processo (por ex. a evaporação, cristalização, refinaria); e b) Água de poços ou rios que são consumidas principalmente em condensadores barométricos, para a remoção de poeira na chaminé e purificadores, refrigeração das turbinas e máquinas.

Verificou-se que, a indústria estudada apresenta um sistema de gerenciamento de águas residuais na condição de mínima de captação, que varia de acordo com o mix de produção, isto é, quanto mais açucareira (quanto mais açúcar for produzido), mais água tem-se a disposição e menor será a sua captação.

Por meio da ecoinovação a indústria busca obter redução do consumo e redução na captação de água bruta, eliminação da possibilidade de despejo de águas residuais em locais inapropriados, redução da produção de águas residuais tanto no processo quanto nas paradas repentinas e durante períodos de chuva e redução nos efluentes gerados no processo de produção.

Considera-se a implantação do processo de água residual zero em 5 etapas:

Etapa 1: Levantamento de campo para verificação das condições operacionais da indústria, verificação dos processos que consomem mais água, verificação de existência de algum sistema de tratamento implementado, verificação das fontes de captação de água, análise documental e de fluxogramas de processos.

Etapa 2: Quantificação, racionalização, reuso interno e redução ao mínimo das águas residuais.

Etapa 3: Elaboração do projeto básico para validação da vazão mínima das águas residuais, tratamento (decantação) e reuso.

Etapa 4: Verificação das possibilidades de reuso de água, identificação das tecnologias que deverão ser utilizadas, análise do retorno (ambiental, econômico, imagem da empresa) que o projeto trará, adequado à legislação.

Etapa 5: Implantação e acompanhamento do projeto, para verificação dos objetivos propostos.

Neste relato técnico considera-se as alternativas previstas nas etapas 3 e 4, sem descartar as condições industriais existentes e a análise de dados; todavia, em função da complexidade de informações técnicas e o próprio escopo do relato, objetivou-se concentrar atenção nas ecoinovações voltadas para a eliminação das águas residuais.

Deste modo, foi calculado para mensuração do balanço hídrico, a capacidade de produção atual da usina com moagem de 15 mil toneladas de cana por dia.

Os balanços foram elaborados em três condições de produtividade possíveis em que a cana (matéria-prima) pode ser processada durante a safra. Essas condições envolvem o indicador Açúcar Redutor Total (ART), que é um percentual da cana que representa a quantidade de açúcar presente na matéria-prima.

4 Análise da Situação-Problema

A partir da elaboração dos balanços de massa, energia e hídrico apresentam as premissas referentes a capacidade de produção atual da usina:

1) A situação 1 apresenta ART de 13% da cana, gerando 11.593 sacos de açúcar e 750 m³ de álcool hidratado por dia, sendo um mix de produção de 36% açúcar e 64% etanol.

2) A situação 2 apresenta ART de 15,25% da cana, gerando 11.626 sacos de açúcar e 950 m³ de álcool hidratado por dia, sendo um mix de produção de 30% açúcar e 70% etanol.

3) A situação 3 apresenta ART de 16% da cana, gerando 12.106 sacos de açúcar e 1000 m³ de álcool hidratado por dia, sendo um mix de produção de 30% açúcar e 70% etanol.

Nestes cenários, conforme demonstrado na Tabela 1, têm-se a seguinte situação de captação de água e águas residuais:

Tabela 1
Quantidade de captação de água e água residual nas três situações

4.1 Diagnóstico da Situação Atual

Nesta etapa foram identificados os setores da produção que apresentam grande volume de uso de água e a situação atual em que se encontram. A estratégia da empresa é identificar no sistema atual as perdas (de água e de eficiência operacional), a geração de água residual e os setores que apresentam baixo aproveitamento do sistema hídrico.

O diagnóstico (Quadro 1) foi construído a partir da análise de conteúdo, tomada por meio das entrevistas com os gestores entrevistados, sendo que, se utilizou como categorias de análise as etapas do processo. Ressalta-se que as informações tomadas nas entrevistas foram confrontadas com a observação do processo nas visitas, sendo que, a descrição apresentada é um resumo.

Quadro 1
Diagnóstico da situação atual

Elaborado pelos autores

4.2 Proposta de Intervenção e Melhoria

A estratégia de ecoinovação da empresa é voltada para o investimento em tecnologias limpas, a partir da P+L. Neste caso, com o reuso das águas residuais e consequente redução na captação de água, a empresa vislumbra a possibilidade de ganhos ambientais, sociais e econômicos. Nesse estágio, foram propostas as melhorias em cada setor identificado como mostra o Quadro 1 e assim, verificadas as possíveis melhorias do sistema atual por meio da minimização das perdas e determinação da melhor utilização da água residual gerada, como infere o Quadro 2.

Quadro 2
Diagnóstico da intervenção e resultados do projeto

Elaborado pelos autores

Instalação de novas bombas no Tanque 2 de Água Bruta; 2) Adaptação de tanque existente para utilização como Tanque 2 de Água Bruta; 3) A atual rede de água bruta deve ter válvulas, separando a rede de modo a não permitir que água de reuso seja direcionada ao tratamento de água; 4) O Tanque 2 de Água Bruta será o responsável por alimentar a rede de água bruta com a instalação de novas bombas; 5) Adaptar decantador de caldo existente para operação no tratamento de águas residuais; 6) Substituição e realocação das tubulações de águas residuárias que serão destinadas ao decantador; 7) Instalar bomba para captar água de descarte das torres de resfriamento dos geradores Turbo Gerador 1, Turbo Gerador 2 e Turbo Gerador 3 e recalcar ao decantador.

4.3 Resultados Preliminares e Potenciais

Após elaboração dos balanços de massa, energia, hídrico e realização da segunda visita in loco (3 meses depois), constatou-se os resultados na Tabela 2.

Tabela 2
Captação de água e águas residuais após da implantação do projeto

Elaborado pelos autores

Pode-se observar com a implantação do programa de águas residuais zero, que teve reaproveitamento das águas do processo, com redução de até 150 m³/h ou 28% na captação, que fica com 379 m³/h (0,61 m³ TC) referente ao ART 13% cana, que foi o cenário proposto com maior produção de açúcar. É importante lembrar que, quanto mais açucareiro estiver o processo, menor será a captação.

Assim como, na situação 2 houve uma redução de 17% da captação de água bruta no processo. Em relação à geração de águas residuais houve redução de 107 m³/h para 0 m³/h. Na situação 3, por sua vez, redução de 0,93 m³/TC para 0,77 m³/TC. Em relação à geração de águas residuais houve redução de 109 m³/h para 0 m³/h.

A proposta do programa de águas residuais zero conseguiu atender as expectativas, pois em todas as situações que a cana foi processada, houve redução na captação de água e não houve geração de águas residuais.

Quanto à eficiência operacional e redução de custos, a empresa almeja com a implantação, redução de gastos com recursos hídricos de 20%, equivalente com o que deixou de captar no meio ambiente natural, o que representaria uma economia de aproximadamente 7,4 milhões de reais ao ano, referente aos gastos com a captação de água bruta, bem como os custos para tratamento destas para entrada no ciclo produtivo e tratamento pós-consumo pela indústria. Deve-se considerar, também, a redução de gastos com insumos agrícolas pelo aumento da utilização da vinhaça para fertirrigação.

Apesar do estudo detalhado e abrangente, foram identificados grandes processos consumidores de água em que não foi possível melhorar a eficiência da captação de água, devido às condições e localização das instalações, como consta na Tabela 3.

Tabela 3
Processos não mensurados para captação de água

Elaborado pelos autores

Os processos relatados na Tabela 3, que ainda demandam captação de água, apresentaram um menor consumo deste recurso, pois no agregado do processo industrial evidenciou-se menor utilização da água e a emissão zero de águas residuárias (Tabela 2).

Com a elaboração do Programa de Águas Residuais Zero, a indústria teve que realizar investimentos no montante total de R$ 1,18 milhão em decantador, tanque, material de interligação, engenharia civil, elétrica e instrumentação, serviços de projeto montagem e licença e contingências.

5 Contribuição Tecnológica Social

A água é um insumo essencial para as operações no setor industrial e uma variável importante na busca pelo aumento da eficiência das empresas. Consoante a esse cenário a indústria estudada está investindo em ecoinovação, por meio do projeto de redução das águas residuais e apresentou benefícios em três aspectos:

a) Benefícios ambientais: redução do impacto ambiental causado pelo lançamento de efluentes industriais em cursos d´água, aumento da disponibilidade de água para processos industriais com usos mais exigentes, reduzindo, consequentemente, a captação de água e possibilitando uma situação ecológica mais equilibrada.

b) Benefícios econômicos: otimização do uso da água garantindo melhor desempenho dos processos envolvidos, apresenta uma redução nos custos de produção, aumento da competitividade, conformidade em relação à legislação ambiental, o que favorece a inserção dos produtos em mercados internacionais e redução nos fatores de cobrança pelo uso da água.

c) Benefícios sociais: pelo fato do grande consumo de água na indústria, o reaproveitamento aumenta a disponibilidade de água na região em que se encontra a indústria, redução do impacto ambiental na região na qual está instalada, reduzindo riscos ecológicos e a saúde, bem como a ampliação de negócios para empresas fornecedoras de serviços e equipamentos, melhora da imagem da indústria junto à sociedade.

Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi atendido, na medida em que a proposta de ecoinovações implantada pela usina trouxe benefícios. Foi possível evidenciar melhorias nos processos de produção, no sistema de gestão (que foi necessário para controle e monitoramento do programa) e também em alguns equipamentos e instalações.

Como limitação da pesquisa, tem-se o método utilizado, que apesar de permitir maior interação e exploração do fenômeno, apresenta resultados restritos a unidade investigada, sendo que qualquer extrapolação precisa respeitar o contexto do setor e as características operacionais existentes. Assinala-se ainda, que o estudo não aborda todo o escopo da produção da cana-de-açúcar junto as suas dimensões agrícolas e de distribuição e que podem ser alvos de ações integradas de ecoinovação para águas residuárias. A avaliação econômica dos benefícios assinalados não foi alcançada neste estudo e limita a abrangência das ecoinovações pontuadas para a dimensão econômica.

Como sugestões para trabalhos futuros, pretende-se analisar do desempenho ambiental gerado pelas águas residuais no processo produtivo e, além disso, mensurar a capacidade de criação de valor econômico das ecoinovações frente ao investimento realizado.