A indústria de fertilizantes é responsável por cerca de 35% dos compostos químicos utilizados nos alimentos mundialmente, movimentando entre 7 a 9 bilhões de dólares anualmente relacionados à importação de fertilizantes em escala global. O Brasil, em contrapartida, possui um déficit na balança comercial atrelada aos fertilizantes nitrogenados, importando entre 80-90% dos compostos utilizados no país. Dentre os fertilizantes nitrogenados, a amônia possui elevadas emissões de CO2 uma vez que o principal insumo utilizado é o gás natural, com emissões na faixa de 290 MtCO2/ano. Baseado neste cenário, o presente trabalho objetiva avaliar o potencial de produzir fertilizantes nitrogenados sintéticos a partir de bagaço de cana-de-açúcar no estado de São Paulo, Brasil. Uma planta de síntese de amônia com gaseificação de biomassa sob pressão atmosférica é alimentada com bagaço advindo da indústria sucroalcooleira. Três fontes de energia, nomeadas syngas, eletricidade e gás natural, são usadas como combustíveis na planta de utilidades para descarbonizar parcial ou totalmente a produção de amônia. Dois cenários foram analisados, um alternativo, considerando excedente de bagaço para produzir amônia e o convencional, no qual o excedente de bagaço é queimado em caldeiras para produzir excedente de eletricidade e a produção de amônia utiliza reforma de metano a vapor do gás natural. A análise também inclui o transporte de bagaço de usinas sucroalcooleiras 20 km distante da localização da planta de amônia, resultando numa produção estimada de 1235 tNH3/dia. Para uma taxa de juros de 8%, o valor presente líquido dos cenários com gaseificação se reduziu de 39 a 53% comparado com o cenário convencional enquanto a taxa interna de retorno modificada varia de 14 a 19% dos cenários alternativos para o convencional, respectivamente. O custo exergético unitário da amônia é elevado em 54 a 100% quando oscenários de gaseificação são comparados com o convencional. Por fim, até 2,0 MtCO2/ano podem ser evitados se o bagaço residual for utilizado em gaseificação e não queima direta, o que corresponde a reduzir pela metade as emissões de CO2 do cenário convencional.

The fertilizer industry is responsible for 35% of chemical compounds used in food worldwide, Worthing between 7 to 9 billions of dollars annually, related to the importation of fertilizers in global scale. Brazil, otherwise, has a deficit in its trade balance linked to the nitrogen fertilizers, importing up to 80-90% of the compounds used in the country. Over the nitrogen fertilizers, ammonia has higher CO2 emissions, once its input fuel is natural gas, with emissions ranging 290 MtCO2/year. Based on this scenario, the present work aims to evaluate the potential to produce synthetic nitrogen fertilizers from sugarcane bagasse in São Paulo state, Brazil. An ammonia synthesis plant with biomass gasification at atmospheric pressure is fed with residual sugarcane bagasse from one or more sugarcane mills. Three energy resources, namely syngas, electricity or natural gas are used as utility fuel, in order to partially or totally decarbonize the production of ammonia. Two scenarios were analyzed, the alternative one considering bagasse surplus from the mill for ammonia production, and the conventional one, with no bagasse surplus, aiming to separately generate electricity to the grid in the sugar cane mill and produce ammonia by using a typical steam methane reforming plant. The analysis also includes the transportation of surplus bagasse 20 km far from the ammonia plant localization, resulting in an ammonia production estimated in 1235 tNH3/day. For a discount rate of 8%, the net present value of the scenarios with biomass gasification decreased by 39 to 53% compared to the conventional scenario, whereas the modified internal rate of return ranges from 14-19% from alternative to conventional scenario, respectively. The unit exergy cost of ammonia is increased in 54 to 100% when biomass gasification scenarios are compared to the conventional. Finally,2.0 MtCO2/y can be avoided by using the residual bagasse as feedstock in the ammonia plant, which is half the CO2 emissions for the conventional scenario.