Environmental impacts assessment of thermochemical routes for integral use of biomass at a sugarcane biorefinery

Autor(es)

Ricardo Justino da Silva

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2015-02-20

Membros da banca

Rubens Maciel Filho; Mylene Cristina Alves Ferreira Rezende; Edgardo Olivares Gómez

• Orientador: Otavio Cavalett; Rubens Maciel Filho

Resumo

As biorrefinarias têm sido consideradas uma alternativa extremamente importante para o desenvolvimento sustentável e para o desenvolvimento de uma `economia verde¿ baseada em recursos locais e renováveis. A biomassa é um recurso renovável com o potencial de reduzir a dependência dos recursos fósseis e uma viável fonte alternativa capaz de substituir os principais combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural). No caso do Brasil, as biorrefinarias de cana-de-açúcar ocupam uma posição de destaque neste cenário, com a produção de energia (térmica e elétrica), açúcar e etanol combustível com potenciais excedentes de biomassa para produção de bioprodutos e/ou bioenergia. A biomassa de cana-de-açúcar pode ser convertida em diversos bioprodutos através de rotas químicas, bioquímicas e termoquímicas. Neste sentido, esta dissertação de mestrado contribui com a avaliação dos impactos ambientais (berço-ao-portão) da produção de energia térmica, eletricidade, biocombustíveis líquidos e produtos químicos através de rotas termoquímicas de conversão da biomassa integradas a uma biorrefinaria de cana-de-açúcar de primeira geração otimizada com destilaria de etanol anexa (dois milhões de toneladas de cana processada na safra) a partir da utilização integral da biomassa lignocelulósica disponível. As rotas termoquímicas de conversão da biomassa avaliadas são: sistemas de cogeração (ciclo Rankine) para produção de calor e potência (CHP) usando turbina a vapor de condensação-extração (CEST) ou usando turbina a vapor de contra pressão-extração (BPEST); gaseificação direta da biomassa integrada a um motor de combustão interna operando em ciclo combinado (BIG-ICE/CC); gaseificação direta da biomassa integrada a uma turbina a gás operando em ciclo combinado (BIG-GT/CC); produção de metanol a partir da biomassa pela gaseificação direta da biomassa integrada a um processo de síntese de metanol a baixa pressão (Biomass-to-Methanol); produção de uma de álcoois pela gaseificação direta da biomassa integrada a um processo de síntese de álcoois misturados (Biomass-to-Mixed alcohol). Cenários com diferentes possibilidades de integração energética (térmica e elétrica) entre as tecnologias são avaliados (preservando ou não o tradicional sistema de CHP/BPEST), bem como a possibilidade/necessidade de um sistema upstream de co-captura de CO2/H2S presente no gás de síntese. A avaliação de impactos ambientais está baseada na metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) (ISO14040:2006 e ISO14044:2006) de acordo com o escopo da Biorrefinaria Virtual de Cana-de-açúcar (BVC) e foi desenvolvida utilizando-se o modelo World midpoint ReCiPe no software SimaPro®7.3.3 com uma abordagem de alocação econômica para avaliar o inventário do ciclo de vida obtido a partir de modelos do CanaSoft spreadsheet e balanços de massa e energia da plataforma de simulação AspenPlus®v.8.4. Os indicadores de impactos ambientais obtidos para os principais bioprodutos em geral mostram vantagens sobre os correspondentes produtos derivados de recursos fósseis (caso Brasil) em termos de: mudanças climáticas; depleção da camada de ozônio; radiação ionizante; ecotoxicidade marinha; transformação de área natural; ocupação de área urbana; depleção dos minerais/metal; depleção dos recursos fósseis; e mostram desvantagens em termos de: ocupação de área agrícola; formação de material particulado; acidificação terrestre; ecotoxicidade terrestre, formação de oxidante fotoquímico; eutrofização da água doce; ecotoxicidade da água doce; eutrofização marinha; toxicidade humana; e depleção da água (AU)

• Processo FAPESP: 12/23533-1 - Avaliação de impactos ambientais de rotas termoquímicas para aproveitamento integral da biomassa na biorrefinaria de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Ricardo Justino da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado