Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Avaliação termodinâmica e ambiental de complexos integrados de biorrefinarias que utilizam cana e palma.
Autor(es): BATLLE, Eric Alberto Ocampo
Primeiro Orientador: PALACIO, José Carlos Escobar
metadata.dc.contributor.advisor-co1: LORA, Electo Eduardo Silva
Resumo: O presente trabalho objetivou realizar uma avalição Termodinâmica e Ambiental de complexos integrados de biorrefinarias que utilizam cana-de-açúcar e palma africana (Elaeis guineensis) para as condições brasileiras. Para tal, foram propostos quatro estudos de casos, localizado nas regiões Norte ou Nordeste, visto que nestas regiões existem mais de 31 milhões de hectares de terras degradadas que possuem as caraterísticas edafoclimáticas favoráveis para o cultivo das culturas de cana e palma. O caso base (C-I) foi concebido com o intuito de ser uma referência para os demais estudos, em este não existe nenhum tipo de integração (industrial ou agrícola) e encontra-se composto por (i) uma usina de açúcar e álcool, (ii) uma planta de extração de óleo de palma, (iii) uma planta de refinação e transesterificação de óleo palma e (iv) um sistema de cogeração, já nos estudos de casos subsequentes existe uma integração agrícola e industrial, sendo que no caso II é incorporada uma planta de etanol 2G, enquanto que no caso III foi incorporado uma planta de metanol 2G e o caso IV é uma extensão do caso III, donde foram aplicados conceitos avançados de cogeração, especificamente a tecnologia BIG/GT (Biomass Integrated Gasifier-Gas Turbine). Para a avaliação dos estudos sob o ponto de vista termodinâmico e ambiental, foi utilizada a ACV e indicadores de desempenho baseados na 1a e 2a Lei da Termodinâmica. Os resultados obtidos da avaliação termodinâmica expõem a vantagem de obter um maior portfolio energético a partir de diversas matérias primas (cana-de-açúcar e palma), sendo que C-IV destaca-se perante os outros, já que tem um desempenho superior na ηGlo (53,4%), Iexced (86,6 kWh/tMP), σMP (257 GJ/ha-ano) e ηexe (62,7%), pelo fato de integrar a tecnologia de gaseificação e turbina a gás (BIG/GT), verificando o atrativo que é para as agroindústrias. Enquanto que os resultados obtidos na ACV mostraram os potenciais benefícios ambientais que traz a substituição total do diesel fóssil pelo biodiesel (seja etílico ou metílico), tanto na cultura de cana como na de palma, possibilitando a redução do consumo de energia fóssil em 74,7% (cana) e 64,8% (palma) pela rota etílica ou 79,6% (cana) e 69,2% (palma) pela rota metílica. Consequentemente, se poderia atingir um aumento na Relação energética liquida (NER) de até 9 unidades e uma Eficiência energética do ciclo de vida (LCEE) de até 18,4% do bioetanol de cana
Abstract: The present work aimed to perform a thermodynamic and environmental evaluation of integrated biorefinery complexes using sugarcane and african palm (Elaeis guineensis) for brazilian conditions. To this end, four case studies were proposed, located in the North or Northeast regions, since in these regions there are more than 31 million hectares of degraded lands that have favorable edaphoclimatic characteristics for the cultivation of cane and palm crops. The base case (C-I) was conceived with the intention of being a reference for the other studies, in which there is no type of integration (industrial or agricultural) and is composed of (i) a sugar and alcohol plant, (ii) a palm oil extraction plant, (iii) a palm oil refining and transesterification plant, and (iv) a cogeneration system, in the subsequent case studies there is an agricultural and industrial integration, and in case II a 2G ethanol plant is incorporated, while in case III a 2G methanol plant was incorporated and case IV is an extension of case III where advanced cogeneration concepts were applied, specifically the BIG/GT technology (Biomass Integrated Gasifier-Gas Turbine). For the evaluation of the studies from the thermodynamic and environmental point of view, the LCA and performance indicators based on the 1st and 2nd Law of Thermodynamics. The results obtained from the thermodynamic evaluation show the advantage of obtaining a larger energy portfolio from several raw materials (sugar cane and palm), and C-IV stands out from the others, since it has a superior performance in the ηGlo (53.4%), Iexced (86.6 kWh/tMP), σMP (257 GJ/ha-year) e ηexe (62.7%), by integrating the technology of gasification and gas turbine (BIG/GT), verifying the attractiveness that it is for agroindustries. While the results obtained in the LCA showed the potential environmental benefits that brings the total replacement of fossil diesel by biodiesel (whether ethyl or methyl), both in cane and palm cultivation, making it possible to reduce the consumption of fossil energy by 74.7% (cane) and 64.8% (palm) by the ethanol route or 79.6% (cane) and 69.2% (palm) by the methyl route. Consequently, one could achieve an increase in NER up to 9 units and a renewability (LCEE) of up to 18.4% of cane bioethanol could be achieved.
Palavras-chave: Cana-de-açúcar
Palma de azeite
Biorrefinarias
Análise do ciclo de vida
Análise termodinâmica
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2361
Data do documento: 24-Jun-2019
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