Tese e Dissertação

Tese: Análise 4E de uma biorefinaria produzindo biodiesel de microalgas em sinergia com a indústria sucroalcooleira no Brasil

A cana-de-açúcar contribui significativamente para a sustentabilidade da matriz energética brasileira, ao prover bioetanol para o setor transporte, através de operações industriais autossuficientes energeticamente dado o uso do bagaço em sistemas de cogeração. O setor vem ainda abraçando a tecnologia da digestão anaeróbia de resíduos, a exploração energética da palha colhida do canavial, e a possibilidade de uso do bagaço para a produção de etanol lignocelulósico. Aliado as estas tecnologias, este trabalho, simulado no software Aspen Hysys, considera a prospecção tecnológica de se capturar CO2 biogênico emitido por uma planta de etanol de cana (500 t/h) através do cultivo autotrófico de microalgas e produção de biodiesel. Os atributos desta sinergia foram quantificados sob o espectro energético, exergético, econômico e ambiental (análise 4E) para três níveis de arrojo tecnológico. No nível mais simples, a biorefinaria demonstrou-se sustentável, sendo relevante o aproveitamento da exergia desperdiçada em resíduos de processo. Ao se promover tal integração via a biorefinaria avançada, obteve-se um sistema com produtos com intensidade de carbono de 15,75 g CO2eq/MJ (similar à performance de uma planta padrão de etanol), e com uma taxa interna de retorno de 12,7%. No nível arrojado, que incorpora a palha na cogeração, atingiu-se uma escala de 55 L biodiesel/t cana e de 60,2 MWh/t cana de excedente elétrico. Para essa configuração, um planejamento de Doehlert permitiu otimizar as variáveis, usando o conceito de desejabilidade global, em uma análise multicritério, apontando para a alocação exclusiva do bagaço para a cogeração. Essa conclusão foi consolidada através de uma simulação de Monte Carlo, incorporando incertezas de custos e um processo estocástico sobre o preço do biodiesel, resultando em uma viabilidade econômica de projeto com probabilidade de sucesso de 80%. Desta prova de conceito, recomenda-se o desenvolvimento de tecnologias de cultivo de microalgas (teor de lipídeos acima de 30% m/m) para a produção de biodiesel, para apoiar a descarbonização do setor de transportes no Brasil.

Link da defesa:

https://puc-rio.zoom.us/j/95478141806?pwd=ZXM4WGZHY0I0dVJpNzVGOXFDMkZwQT09

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