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Avaliação termodinâmica e ambiental de complexos integrados de biorrefinarias que utilizam cana e palma.

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dc.creator BATLLE, Eric Alberto Ocampo
dc.date.issued 2019-06-24
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2361
dc.description.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. pt_BR
dc.description.sponsorship Agência 1 pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Cana-de-açúcar pt_BR
dc.subject Palma de azeite pt_BR
dc.subject Biorrefinarias pt_BR
dc.subject Análise do ciclo de vida pt_BR
dc.subject Análise termodinâmica pt_BR
dc.title Avaliação termodinâmica e ambiental de complexos integrados de biorrefinarias que utilizam cana e palma. pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2021-03-25
dc.date.available 2021-03-25T18:24:16Z
dc.date.accessioned 2021-03-25T18:24:16Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/0565881275105650 pt_BR
dc.contributor.advisor1 PALACIO, José Carlos Escobar
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/1472037977658347 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 LORA, Electo Eduardo Silva
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/5479717772667720 pt_BR
dc.description.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 pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEM - Instituto de Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA pt_BR
dc.relation.references BATLLE, Eric Alberto Ocampo. Avaliação termodinâmica e ambiental de complexos integrados de biorrefinarias que utilizam cana e palma. 2019. 154 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2019. pt_BR


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