[pt] Nos grandes centros urbanos, o aumento da geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) é bastante superior ao crescimento da população; milhares de toneladas de lixo são despejadas diariamente em lixões ou aterros sanitários, exigindo investimentos cada vez maiores. Um sistema de limpeza urbana poderá ser implantado a partir do abastecimento dos caminhões de coleta de resíduos sólidos com o biogás produzido pela decomposição da matéria orgânica contida nos RSU depositados nestes aterros. Fonte renovável de energia, ao contrário do carvão, petróleo ou gás natural, o biogás, assim utilizado, traz significativa redução na emissão de gases de efeito estufa (GEE) e benefícios ao meio ambiente e à saúde da população. Este trabalho busca avaliar em aterros onde existe uma ampla produção de biogás, a possibilidade da aplicação de uma porcentagem do que é gerado para suprir a demanda de combustível de uma frota de caminhões coletores compactadores, (que são os veículos que mais emitem CO2/Km, além da intensa poluição sonora), substituindo o diesel mineral. São duas as tecnologias de aproveitamento do biogás a serem abordadas. A primeira refere-se ao aproveitamento do biogás para a geração de energia elétrica e sua utilização em caminhões elétricos e a segunda, em caminhões abastecidos com GNV (Gás Natural Veicular). Nesta perspectiva, os aterros deixam de ser apenas depósito final de resíduos; tornam-se um início de um novo ciclo de vida desses resíduos. Os sistemas de limpeza urbana serão projetados por analogia aos ecosistemas biológicos, criando um conceito original de ecossistema do lixo. / [en] The production of MSW (Municipal Solid Waste) is inevitable and occurs daily. Their amount varies depending on the level of economic development and the different layers that society entails. Managing information of MSW s lifecycle, from collection, treatment, disposal, recycling and energy recovery, becomes increasingly important to build a solid foundation for sustainable development. In the definition of United Nations Environment Programme (UNEP), sustainable consumption means the supply of services and related products that meet basic human needs and promote their best quality of life not only current, as future generations. Therefore, sustainable consumption matters in particular attention for the use of natural resources and toxic substances as well as on strict control of waste and pollutants emissions during the life cycle of the product or service. In a scenario of climate change, with the growing consumption of disposable things and energy and also consequent increase of garbage production, adoption of more sustainable lifestyles must be an obligation, compatible with lower rates of utilization of natural resources and levels emissions of greenhouse gases (GEE). More than any other time, mankind finds itself in a crossroad. Since Industrial Revolution, in a traditional economic vision, technology and the market think that they will always be able to find replacements for finished natural resources and solutions to environmental degradation. Mankind requires energy to perform most of their daily activities. This energy comes from primary sources such as oil, coal, gas (non-renewable), or another nature, as occurs with biomass, solar and hydropower and biogas (renewable). The future development depends on availability of energy for a long time in increasing amounts secure, reliable sources and appropriate to environment.

[pt] Em um cenário onde a geração de resíduos ao redor do mundo cresce cada vez mais, técnicas de tratamento de resíduos são fundamentais para garantir menores emissões de gases de efeito estufa ao meio ambiente. Esta pesquisa apresenta uma análise realizada com cascas de dois tipos distintos de tangerina, com a finalidade de estudar o potencial de geração de biogás das mesmas através da realização de um ensaio BMP (Biochemical Methane Potential). A digestão anaeróbia de resíduos orgânicos corresponde a um tratamento biológico que apresenta uma solução com produtos valiosos, como o biogás, no combate ao aumento de emissões poluidoras, já que o mesmo pode ser utilizado como energia térmica, elétrica ou combustível em detrimento aos combustíveis fósseis. Dessa forma, esta pesquisa também realiza um estudo acerca do processo de fabricação de sucos naturais por parte de pequenos e grandes produtores e de como os mesmos podem utilizar as cascas dos restos da produção dos sucos para a geração de biogás como fonte de energia limpa. Os resultados encontrados apresentam para a casca da tangerina Ponkan um potencial de geração de biogás de 615,38 NmL/gSV e, para a casca da tangerina Montenegrina, o valor encontrado foi de 565,84 NmL/gSV. Os resultados obtidos sugerem um potencial de geração de biogás positivo para o substrato analisado, a tangerina, quando comparados aos demais resultados de outras frutas encontradas na literatura. / [en] The constant increase in global warming that occurred after the middle of the twentieth century and intensified by anthropogenic actions based on the emission of greenhouse gases such as methane, is a reality that worries not only for the harmful damages to the environment and the quality of life of human beings, but also for the preservation of future generations (Silva and Paula, 2009). In the mid-1980s, with the Brundtland conference, the concept for sustainable development emerged which is defined as meeting the needs of the present without compromising future generations (BRUNDLAND, 1987). In order to avoid excessive damage to the existence of human beings, recent studies by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2018) examined the need to limit global warming to 1.5 Celsius instead of 2 Celsius, as previously predicted by the Paris Climate Agreement signed in 2015. According to the study, the absence of measures to be taken at present may generate extremely harmful damage to the environment, human beings, fauna, and flora of the planet. Limiting global warming to 1.5 Celsius involves large reductions in the emission of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). Thus, a strong demand in the bioenergy sector is necessary, highlighting the importance of using appropriate management measures which contribute to minimizing the problem, as is the case with the use of anaerobic digestion as a treatment for organic solid waste. The growing increase in the world population and the accelerated urbanization process of cities have resulted in the generation of excessive amounts of solid urban waste (Roth & Garcias, 2008), which, if poorly managed, contribute not only to the increase in damage caused to environment, but also inflict several problems in the social and economic aspect of modern society, thus aggravating the problem.

[pt] A busca global por sustentabilidade tem se caracterizado por uma tendência em viabilizar a recuperação energética de resíduos. Neste contexto, no setor sucroalcooleiro, um dos principais desafios é aproveitar, adequadamente, os resíduos gerados no processamento da cana-de-açúcar. Nesta tese, estuda-se a produção de eletricidade, a partir do bagaço e biogás da vinhaça, em usinas termelétricas que operam com ciclos combinados híbridos. Um modelo matemático e numérico, desenvolvido na plataforma Excel, é proposto para simular cinco modos de operação de ciclos combinados híbridos e calcular, simultaneamente, indicadores termodinâmicos (energéticos e exergéticos), econômicos e ambientais. Adicionalmente, a aplicabilidade dos sistemas híbridos é demonstrada para usinas alimentadas por resíduos sólidos urbanos e gás natural. O estudo considera dados da literatura e informações adquiridas durante visitas técnicas a diversas usinas no Brasil e no exterior. Uma análise paramétrica mostra a influência de temperaturas e pressões de operação dos componentes da planta em questões econômicas, ambientais e operacionais de cada setor. Os resultados indicam um aumento relativo médio de 10,3 por cento na eficiência elétrica das plantas convencionais sucroalcooleiras, considerando o caráter intermitente e as demandas energéticas do setor. Em relação à média das plantas brasileiras, as emissões de CO2eq evitadas pode ser até 23,7 por cento superior. Para usinas de resíduos sólidos urbanos, integradas a um consumo de gás natural significativamente reduzido, o aumento relativo de eficiência é superior a 26 por cento, resultando em um potencial de abatimento das emissões em torno de 272,0 ktonCO2eq/ano. Taxas de retorno superiores a 27,0 por cento são obtidas para projetos de usinas híbridas de ambos os setores. A pesquisa é inovadora ao apresentar uma aprimorada rota tecnológica para o tratamento de resíduos, permitindo reduzir a sua disposição inadequada. Além disso, os estudos podem contribuir, concomitantemente, para o aproveitamento eficiente do gás natural e da biomassa residual no Brasil, diversificando a matriz energética do país. / [en] The search for sustainability has been characterized by a global tendency to enable new technologies for energy recovery from waste. In this context, in the sugar and alcohol sector, one of the main challenges is to, adequately, manage the waste generated in the sugarcane processes. In this thesis, the electricity production from bagasse and vinasse biogas, in power plants that operate with hybrid combined cycles, is investigated. A mathematical and numerical model is proposed, developed on the Excel platform, to simulate five operating modes of hybrid combined cycles and simultaneously, to calculate thermodynamic (energy and exergy), economic and environmental indicators. In addition, the applicability of hybrid systems, for power plants fed by municipal solid waste and natural gas, is demonstrated. The study considers data from the literature and information obtained through technical visits to several plants in Brazil and abroad. A parametric analysis shows the influence of temperatures and operating pressure of plant components on economic, environmental, and operational issues in each sector. Results indicate an average relative increase of 10.3 percent in the electrical efficiency of sugarcane plants, considering the intermittent nature and energy demands of the sector. In relation to Brazilian mills, the avoided CO2eq emissions in hybrid plants are around 23.7 percent higher. For municipal solid waste plants, integrated with a significantly reduced natural gas consumption, the relative increase in efficiency is greater than 27 percent, resulting in a potential reduction in emissions of around 272.0 ktonCO2eq/year. An internal rate of return above 25 percent is achieved for hybrid power plant projects, for both sectors. The research is innovative in presenting an improved technological route for waste treatment, allowing to reduce its inappropriate disposal. Furthermore, the study can simultaneously contribute to the efficient use of natural gas and residual biomass in Brazil, diversifying the country s energy matrix.