Otimização da Cadeia de Valorização de Resíduos Agroindustriais do Sistema de Produção de Suco de Laranja, Soja e Café

• Processo: 24/17847-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Moisés Teles dos Santos
• Beneficiário: Marília Gabriela Lopes Cavenaghi
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/02809-0 - Valorização de resíduos e inovação tecnológica na cadeia agroindustrial e de quitina por meio de modelos computacionais, AP.PNGP.PI
• Assunto(s): Indústria agrícola Biomassa Café Laranja Otimização Soja
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agroindustria | Biomassa | café | laranja | otimização | Soja | modelagem, simulação e otimização

Resumo

O Brasil possui tradição e expressiva participação em diversos setores agroindustriais, destacando-se na produção de suco de laranja, soja e café. Nos últimos dez anos, a participação do país no mercado mundial de alimentos aumentou significativamente, principalmente com exportações de carne, soja, milho, algodão e produtos florestais. A expectativa é que o Brasil se torne o maior exportador de grãos do mundo nos próximos cinco anos. As cadeias de produção nesses setores geram resíduos com potencial de conversão em produtos de valor comercial, energia e biocombustíveis, em um contexto de biorrefinarias integradas. Apesar das condições favoráveis e da relevância da agroindústria no Brasil, a modelagem matemática, simulação computacional e otimização de sistemas de valorização de resíduos das cadeias agroalimentares ainda são incipientes, em comparação com a literatura científica em outros países. O presente projeto de doutorado pretende abordar desafios científicos e tecnológicos que dificultam o estabelecimento de uma cadeia eficaz de valorização de resíduos, tais como: (i) modelagem e otimização de toda a cadeia de valorização de resíduos, da obtenção do resíduo, passando pelo transporte, armazenamento, conversão e atendimento de demandas por produtos gerados, segundo as metodologias de OBSC (optimal biorefinery supply chain); (ii) obtenção de parâmetros técnicos relativos aos processos de conversão de resíduos sujeitos a incertezas; (iii) obtenção de parâmetros ambientais relativos aos processos de conversão de resíduos sujeitos a incertezas; (iv) obtenção de parâmetros econômicos relativos aos processos de conversão de resíduos sujeitos a incertezas. Os objetivos específicos deste doutorado contemplam os seguintes objetivos gerais do projeto: (6) elaboração de superestruturas e modelagem do problema de otimização OBSC - optimal biorefinery supply chain, (7) modelagem e solução do problema de otimização base do sistema laranja-café-soja, (8) modelagem e solução do problema de otimização com incertezas do sistema laranja-café-soja e (9) recomendação das melhores rotas de acordo com cenários e risco tolerado do sistema laranja-café-soja. Os trabalhos desenvolvidos previamente no grupo de pesquisa do Pesquisador Responsável para resíduos florestais serão estendidos e adaptados para a cadeia de suprimentos agroindustriais, particularmente as técnicas de otimização descritas por Theozzo e Teles dos Santos (2021). Devido à natureza dos resíduos, sujeitos à sazonalidade e localização, serão utilizados modelos estocásticos de geração de cenários para lidar com tais incertezas. O projeto também considerará incertezas e especificidades regionais do Brasil em relação a indicadores tributários que impactam o desempenho financeiro das rotas de processamento. As ferramentas computacionais utilizadas serão Matlab (programação), GAMS (otimização) e a linguagem Python para desenvolvimento de módulos de cálculo próprios. O trabalho será integrado a modelos de simulação desenvolvidos por outros membros do grupo de pesquisa.