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Projeto e análise de viabilidade econômica do pré-tratamento de casca de café para produção de briquetes e aplicação em bioenergia

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dc.creator SILVA, Amanda de Oliveira e
dc.date.issued 2026-06-13
dc.identifier.citation SILVA, Amanda de Oliveira e. Projeto e análise de viabilidade econômica do pré-tratamento de casca de café para produção de briquetes e aplicação em bioenergia. 2026. 163 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Energia) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4448
dc.description.abstract Brazil, the world's largest coffee producer and exporter, generates substantial amounts of coffee husks, the main solid residue from wet processing. Recent research has demonstrated its energy potential. However, the high moisture, low density and irregular particle size require pre-treatment for efficient thermochemical conversion. This study aimed to design and perform the economic analysis of a coffee husk pre-treatment plant, including drying, comminution and densification steps, for the production of briquettes. The economic feasibility of the bioenergy plant, i.e., the pre-treatment associated with the combustion of briquettes for electricity generation, was also analyzed. Sensitivity analyses of the design and economic variables were performed, focusing on the influence of the drying operating conditions. The Net Present Value (𝑁𝑃𝑉), Internal Rate of Return (𝐼𝑅𝑅), simple payback (𝑃) and discounted payback (𝑃𝑑) were evaluated. The Levelized Cost of Production per Briquette Mass (𝐿𝐶𝑀) for the pre-treatment plant and the Levelized Cost of Electricity (𝐿𝐶𝑂𝐸) for the bioenergy plant were calculated. The results demonstrated that the commercialization of the briquettes was viable, with 𝑁𝑃𝑉 in the range of US$ 38,635 to US$ 192,046, 𝐼𝑅𝑅 of 11.62% to 11.95%, simple payback of 5.66 to 5.74 years and discounted payback of 9.27 to 9.48 years. The lowest 𝐿𝐶𝑀 of R$ 602 t−1 (US$ 0.115 kg−1) occurred from higher values of drying air temperature (120 ºC), bed height (4 cm) and biomass flow rate (1500 kg h−1). Under these conditions, the minimum price (𝑃𝑏𝑟𝑖𝑞) and sales value (𝑉𝑏𝑟𝑖𝑞) of the briquette were R$ 609 t−1 (US$ 0.116 kg−1) and R$ 811 t−1 (US$ 0.155 kg−1), respectively, within the ranges reported in the literature and some advertisements in the Brazilian market. However, 𝑉𝑏𝑟𝑖𝑞 was not attractive when compared to firewood, which may make it difficult to accept coffee husk briquettes in practice, if there are no tax incentives. The bioenergy plant was unfeasible, with an average 𝑁𝑃𝑉 of − US$ 7.92 million, mainly due to the high investment in combustion technology (63.7% of the total investment) and high drying costs (56.8% of the operating costs). The lowest 𝐿𝐶𝑂𝐸 (US$ 198.58 MWh−1) was achieved at the highest air temperature in the optimistic scenario (𝐶𝑢𝑛 = US$ 2,000 kW−1), but above the base tariff (US$ 67.32 MWh−1). Air temperature, followed by bed height, were the drying variables with the greatest influence on the bioenergy plant economics, while air velocity was inelastic. The unitary cost of conversion technology (𝐶𝑢𝑛) was the economic variable with the greatest impact. Therefore, in addition to considering economic improvements in drying, it is also necessary to reduce the capital costs of combustion or investigate more affordable conversion technologies. The pre-treatment plant thus emerges as the most promising alternative for the utilization of wet-processed coffee husks. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Biocombustível sólido pt_BR
dc.subject Biomassa pt_BR
dc.subject Conversão termoquímica pt_BR
dc.subject Potencial energético pt_BR
dc.subject Resíduos agroindustriais pt_BR
dc.subject Secagem pt_BR
dc.title Projeto e análise de viabilidade econômica do pré-tratamento de casca de café para produção de briquetes e aplicação em bioenergia pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.date.available 2026-06-19
dc.date.available 2026-06-19T14:42:50Z
dc.date.accessioned 2026-06-19T14:42:50Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/3774506227785557 pt_BR
dc.contributor.advisor1 PERAZZINI, Hugo
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2676311547535414 pt_BR
dc.description.resumo O Brasil, maior produtor e exportador mundial de café, gera quantidades substanciais de casca de café, principal resíduo sólido do processamento via úmida. Pesquisas recentes demonstram seu potencial energético. Entretanto, a alta umidade, baixa densidade e tamanho irregular das partículas requerem o pré-tratamento para conversão termoquímica eficiente. Este estudo teve como objetivo projetar e realizar a análise econômica de uma planta de pré-tratamento de cascas de café, incluindo etapas de secagem, cominuição e densificação, visando à produção de briquetes. Analisou-se também a viabilidade econômica da planta de bioenergia, ou seja, o pré-tratamento associado à combustão dos briquetes para geração de energia elétrica. Análises de sensibilidade das variáveis de projeto e econômicas foram realizadas, com foco na influência das condições operacionais de secagem. Avaliaram-se o Valor Presente Líquido (𝑉𝑃𝐿), Taxa Interna de Retorno (𝑇𝐼𝑅), payback simples (𝑃) e descontado (𝑃𝑑). Foram calculados o Custo Nivelado de Produção por Massa de Briquete (𝐿𝐶𝑀) para a planta de pré-tratamento, e o Custo Nivelado de Eletricidade (𝐿𝐶𝑂𝐸) para a planta de bioenergia. Os resultados demonstraram que a comercialização dos briquetes foi viável, com 𝑉𝑃𝐿 na faixa de US$ 38.635 a US$ 192.046, 𝑇𝐼𝑅 de 11,62% a 11,95%, payback simples de 5,66 a 5,74 anos e descontado de 9,27 a 9,48 anos. O menor 𝐿𝐶𝑀 de R$ 602 t−1 (US$ 0,115 kg−1) ocorreu a partir de valores mais altos de temperatura do ar de secagem (120 ºC), altura do leito (4 cm) e vazão de biomassa (1500 kg h−1). Nestas condições, o preço (𝑃𝑏𝑟𝑖𝑞) e valor de venda (𝑉𝑏𝑟𝑖𝑞) mínimos do briquete foram R$ 609 t−1 (US$ 0,116 kg−1) e R$ 811 t−1 (US$ 0,155 kg−1), respectivamente, enquadrando-se nas faixas relatadas pela literatura e alguns anúncios do mercado brasileiro. Contudo, 𝑉𝑏𝑟𝑖𝑞 não foi atrativo quando comparado com a lenha, o que pode dificultar a aceitação do briquete de casca de café na prática, caso não haja incentivos fiscais. A planta de bioenergia foi inviável, com 𝑉𝑃𝐿 médio de − US$ 7,92 milhões, principalmente devido ao alto investimento da tecnologia de combustão (63,7% do investimento total) e altos custos de secagem (56,8% dos custos operacionais). O menor 𝐿𝐶𝑂𝐸 (US$ 198,58 MWh−1) foi alcançado na maior temperatura do ar no cenário otimista (𝐶𝑢𝑛 = US$ 2.000 kW−1), mas acima da tarifa base (US$ 67,32 MWh−1). A temperatura do ar, seguida da altura do leito, foram as variáveis de secagem com maior influência na economia da planta de bioenergia, enquanto a velocidade do ar mostrou-se inelástica. O custo unitário da tecnologia de conversão (𝐶𝑢𝑛) foi a variável econômica de maior impacto. Assim, além de considerar melhorias econômicas na secagem, é preciso ainda reduzir os custos de capital da combustão ou investigar tecnologias de conversão mais acessíveis. A planta de pré-tratamento apresenta-se, portanto, como a alternativa mais promissora para o aproveitamento da casca de café da via úmida. 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: Mestrado - Engenharia de Energia pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA pt_BR


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