[pt] A crescente demanda mundial por matérias-primas minerais levou ao aumento da exploração mineral e paralelamente novas pesquisas estão sendo dirigidas para a produção de novos reagentes de flotação, a fim de que estes apresentem maior seletividade e não sejam agressivos ao meio ambiente. Nesta pesquisa teve-se como objetivo estudar os aspectos fundamentais da bioflotação da hematita, avaliando a cepa bacteriana Rhodococcus erythropolis como biocoletor. Entre os estudos efetuados estão análises química para determinar as proteínas e carboidratos presentes no concentrado bacteriano, estabelecendo-se que é constituída por macromoléculas com características anfipáticas. O balanço entre grupos catiônicos e aniônicos da bactéria atribui um ponto isoelétrico (PIE) equivalente de 2,2. O perfil de potencial zeta da amostra mineral de hematita após interação com a bactéria mostrou uma mudança, onde o PIE mudou de 5,3 para 2,1. Para o estudo dos ensaios de adesão e microflotação, a amostra foi condicionada com a biomassa por meio de agitação sob condições específicas, tais como os tamanho de partícula, a concentração de biomassa, o pH da solução e tempo de condicionamento. A adesão da biomassa na superfície do mineral foi maior em pH 2 e na concentração de 200 mg / L. Os testes de microflotação foram feitos num tubo de Hallimond e foi avaliado a formação de espuma para uma concentração bacteriana de 200 mg / L, onde foi observado que a tensão superficial da solução aumenta à medida que o pH se torna básico. Das três faixas granulométricas utilizadas, a maior flotabilidade (83.86 por cento) foi alcançada na fração granulométrica (53 - 38 um), num pH 6 e com um tempo de flotação de 10 min. A bioflotação do mineral hematita segue o modelo cinético de segunda ordem, observou-se que as constantes de taxa (K2) da flotação do mineral aumentam com reduções de tamanho de partícula, mudando de 0,16369 (g.min)(-1) para 0,51604 (g.min)(-1) quando o tamanho de particula passou de (150 - 106 um) para (53 - 38 um). Os resultados apresentados mostram que o estudo do comportamento da cepa bacteriana Rhodococcus erythropolis como bioreagente na flotação de hematita foi viável, demonstrando o seu potencial uso como bioreagente coletor de mineral hematita, e assim projetando-se para uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] The growing world demand for raw minerals has led to the increased mineral exploration and at the same time new research is being directed toward the production of new flotation reagents, so that they present higher selectivity and they are environmentally friendly. This research aimed to study the fundamental aspects of bioflotation of hematite, evaluating the bacterial strain Rhodococcus erythropolis as biocollector. Among the studies are conducted chemical analyzes to determine the proteins and carbohydrates present in the bacterial concentrate, it was established that is composed of macromolecules with amphipathic characteristics. The balance between cationic and anionic groups of the bacteria assigns an equivalent isoelectric point (IEP) of 2.2. The profile of zeta potential of the sample of hematite mineral after interaction with the bacteria showed a change, where the IEP has changed from 5.3 to 2.1. To study the adhesion and microflotation assays, the mineral sample was conditioned with the biomass by stirring under specific conditions, such as the particle sizes, biomass concentration, the pH of the solution and conditioning time. The biomass adhesion on mineral surface was higher at pH 2 and at the concentration of 200 mg / L. The microflotation tests were carried out in Hallimond tube and was evaluated the foam formation to a bacterial concentration of 200 mg / L, which was observed that the surface tension of the solution increases as the pH becomes basic. Of the three granulometric fractions used, the greatest floatability (83.86 percent) was achieved in the granulometric fraction (53 - 38 um), at pH 6 and with a flotation time of 10 min. The hematite mineral bioflotation follows the second-order kinetic model, was observed rate constant (K2) of the mineral flotation increase with reductions of particle size, moving from 0,16369 (g.min)(-1) for 0,51604 (g.min)(-1) when the particle size changed from (150 - 106 um) to (53 - 38 um). The results presented show that the study of the behavior of the bacterial 10 strain Rhodococcus erythropolis as bioreagent in the flotation of hematite was feasible, demonstrating its potential use as collector bioreagent of mineral hematite, and so projecting into a future application in the mineral flotation industry.

[pt] A busca por tecnologias alternativas e de baixo custo operacional para a remoção de metais em efluentes tem direcionado a atenção para a biossorção. Recentemente vários materiais de origem biológica, como bactérias e resíduos agro-industriais têm sido utilizados para a remoção de íons metálicos de efluentes industriais. A biossorção de metais pesados por espécies biológicas envolve vários mecanismos que, em geral, dependem das espécies biológicas utilizadas e do processamento da biomassa. O cobalto e o manganês são amplamente utilizados em muitas aplicações industriais, e consequentemente, estão presentes nos efluentes provenientes de vários processos industriais, como por exemplo na mineração e produção de ligas. O objetivo deste trabalho foi investigar a eficiência do Rhodococcus opacus, que apresenta vários grupamentos fenólicos e carboxílicos (capazes de interagir com íons metálicos em solução), como adsorvente para a remoção de Co(II) e Mn(II) de soluções aquosas, visando futuras aplicações para o tratamento de efluentes. A caracterização física da superfície do R. opacus foi realizada com MEV, potencial zeta e análises de FTIR. A biomassa, R. opacus, foi previamente tratada com 0,1 mol.L(-1) NaOH e usada em todos os experimentos de biossorção. Todos os testes de biossorção foram realizados em batelada e os parâmetros avaliados foram: pH, concentração da biomassa e do metal, tempo de contato e temperatura. Os melhores valores de pH para a biossorção de Co(II) e Mn(II) foram 7,0 e 5,0, respectivamente. Para ambos os metais estudados, a capacidade de biossorção específica foi maior em soluções contendo baixas concentrações de metais. Para os dois metais, o processo de biossorção foi melhor descrito pelo modelo de Langmuir e pelo modelo cinético de pseudo segunda ordem. Os parâmetros termodinâmicos como DeltaG, DeltaS e DeltaH foram calculados e os processos de biossorção para a remoção do Co(II) e do Mn(II) a partir de soluções aquosas foram consideradas reações endotérmicas e exotérmicas, respectivamente. Este trabalho mostra que o R. opacus pode ser aplicado para a remoção de íons de Co(II) e Mn(II) de soluções aquosas. Após 180 minutos de contato da biomassa com as soluções contendo Co(II) e Mn(II), 84 por cento e 97 por cento dos íons metálicos presentes em solução foram removidos. / [en] The search for alternative technologies and low operating cost for removal of heavy metals from effluent has directing attention to biosorption. Recently, various biological materials, such as bacteria and agro‐waste, have been used for removal of metallic ions from industrial effluents. Biosorption of heavy metals by biological species involves several mechanisms that, in general, depending on the type of specie used and biomass processing procedure. Cobalt and manganese are widely used in many industrial applications, consequently they are present in effluent derived from various industrial processes, for example: mining, alloy production. The objective of this work is to investigate the efficiency of Rhodococcus opacus, which presents various phenolic and carboxylic groups (able to interact with metal ions in solution), as an adsorbent for the removal of Co(II) and Mn(II) from aqueous solutions, aiming future applications for the treatment of effluents. Surface physical characterization of R. opacus was carried by MEV, zeta potential and FTIR analysis. The biomass, R. opacus, was previously treated with 0.1 mol.L(-1) NaOH solution and used in all biosorption experiments. All the biosorption tests were carried out in batch and the parameters evaluated were: pH, concentration of biomass and metal, contact time and temperature. The best pH value for biosorption of Co(II) and Mn(II) were 7.0 and 5.0 respectively. For both metal studied, the specific biosorption capacity was higher in solutions containing low metals concentrations. For both metals, the biosorption process was better described by the Langmuir and pseudo-second-order kinetic models. The thermodynamics parameters, such as DeltaG, DeltaS and DeltaH were calculated and the biosorption process for Co(II) and Mn(II) removal from the aqueous solutions were considered endothermic and exothermic reactions, respectively. This work shown the R. opacus can be applied for removal Co(II) and Mn(II) ions from aqueous solutions. After 180 min contact of biomass with solutions containing Co(II) and Mn(II), 84 per cent and 97 per cent of the metallic ion present in the solutions were removed.

[pt] As opções de geração de energia no Brasil de forma sustentável estão fortemente relacionadas às fontes de energia alternativa, em especial a biomassa. Neste estudo é analisada a viabilidade econômico-financeira de um projeto de recolhimento da palha da cana de açúcar em uma usina no Brasil que tem a flexibilidade de expandir a venda de energia, ao investir na utilização da palha como insumo na cogeração. O preço da energia elétrica é modelado como um processo geométrico de reversão à média e é aplicada a teoria de opções reais para determinar o valor das flexibilidades gerenciais. Uma vez que a decisão de recolhimento da palha é tomada, a empresa tem a opção de investir na produção de briquetes, e a partir daí, realizar o switch entre o fluxo de caixa da energia e o fluxo de caixa de briquetes. O modelo é então resolvido utilizando uma árvore binomial recombinante não censurada de reversão à média. Os resultados indicam que a flexibilidade de escolher entre a venda de energia e a venda de briquetes agrega 9,7 milhões de reais, ou 38 por cento ao valor do projeto determinístico de 25,6 milhões de reais, o que é significativo, considerando que a cogeração não é a atividade principal da usina de cana. Assim, o recolhimento da palha da cana pode ainda incentivar projetos de retrofit em usinas que de outra forma poderiam não se mostrar viáveis. / [en] Options for sustainable power generation at competitive prices in Brazil are strongly related to alternative energy sources, in particular, sugar cane biomass. In this study we analyze a cane trash recovery project for a sugarcane mill in Brazil that has the option to expand sales of surplus bioelectricity by introducing the sugarcane trash as feedstock for cogeneration. We model electricity prices as a geometric mean reverting process, and apply the real options approach to determine the value of this managerial flexibility. Once the decision to recover the cane trash has been made, the firm has the option to invest in briquetting production, that will allow it to switch between energy and briquette sales depending on the relative prices of energy and briquettes. The model is then solved using a non censored binomial mean reverting lattice. The results indicate that the flexibility to choose between energy and briquette production adds 9.7 million of reais in value, or 38 per cent to the project value of 25.6 million of reais, which is significant, considering cogeneration is not the core business of the sugarcane mill. This indicates that recovery of cane trash, which is currently wasted in the field, may represent a significant source of value for further development of bioelectricity cogeneration or briquetting production, when retrofitting older sugarcane mills.

[pt] Com aumento da preocupação político-ambiental, torna-se imperativo desenvolver processos eficientes em termos econômicos e energéticos para a produção sustentável de combustíveis e produtos químicos. A liquefação hidrotérmica (HTL) é um processo para a transformação de materiais orgânicos, tais como bio-resíduos ou biomassa, em óleo bruto, em temperaturas usualmente inferiores a 400 graus Celsius sob altas pressões na presença de água, e, dependendo do processo, de um catalisador. Nesse contexto, é importante entender o comportamento de degradação térmica do material em atmosfera inerte, no sentido de se investigar a possibilidade de quebra das cadeias poliméricas inicias em moléculas menores, que, mediante pressão, poderão ser convertidas em novos produtos. Assim sendo, os objetivos do presente trabalho estão associados ao estudo termogravimétrico (TG) da degradação térmica da fibra do coco verde na presença de ferrita de cobalto (Fe2CoO4), utilizada no intuito de gerar um efeito catalítico, acelerando a degradação térmica das estruturas poliméricas presentes, e, que possa ser usada posteriormente em uma rota HTL. Os catalisadores foram produzidos a 1000 graus Celsius em diferentes tempos de calcinação (3h, 6h e 9h), sendo, nas misturas com a fibra, a fração mássica de óxido igual a 50 por cento. As amostras de interesse para a pesquisa foram caracterizadas mediante diferentes técnicas, tais como, a microscopia eletrônica de varredura, para o estudo da morfologia e composição elementar, difração de raios X, para a quantificação das fases presentes nas amostras de ferrita, e espectroscopia de infravermelho, visando à identificação das principais ligações químicas nas fibras, tanto antes quanto durante o tratamento térmico. Dentre todos os ensaios de TG realizados, os experimentos com o catalisador calcinado durante 9h homogeneizado com gral de ágata foi o que mostrou uma melhor resposta com relação à degradação térmica das fibras. Os resultados sugerem ainda que, tanto o tempo de calcinação, quanto a natureza do processo de mistura apresentam efeitos significativos sobre a cinética de degradação. / [en] With increasing political-environmental concern, it becomes imperative to develop efficient processes in economic and energy terms for the sustainable production of fuels and chemical products. Hydrothermal liquefaction (HTL) is a process for the transformation of organic materials such as bio-waste or biomass into crude oil at temperatures usually below 400 degrees Celsius under high pressures in the presence of water and, depending on the process, of a catalyst. In this context, it is important to understand the behavior of thermal degradation of the material under inert atmosphere, in order to investigate the possibility of breaking the initial polymer chains into smaller molecules, which, under pressure, can be converted into new products. The objectives of the present work are associated to the thermogravimetric study (TG) in the thermal degradation of the green coconut fiber in the presence of a cobalt ferrite (Fe2CoO4), used to generate a catalytic effect, accelerating the thermal degradation of the polymeric structures present, and which can be used later on an HTL route. The catalysts were produced at 1000 degrees Celsius at different calcination times (3h, 6h and 9h) and in the fiber mixtures, the oxide mass fraction was equal to 50 percent. The samples of interest for the research were characterized by different techniques, such as scanning electron microscopy, for the study of the morphology and elemental composition, X-ray diffraction, for the quantification of the phases present in the ferrite samples, and spectroscopy of Infrared, in order to identify the main chemical bonds in the fibers, both before and during the heat treatment. Among all the TG assays performed, the experiments with the catalyst calcined for 9h homogenized with mortar and pestle showed the best to the thermal degradation of the fibers. The results further suggest that both the calcination time and the nature of the blending process have significant effects on the degradation kinetics.

[pt] O crescimento da demanda por energia elétrica e investimentos governamentais em fontes renováveis incentivam produtores do setor sucro-energético no país a buscar melhorias nos processos de suas usinas. Através do aumento da produção de vapor nas caldeiras de biomassa, que operam com ciclos Rankine, é possível gerar energia elétrica excedente para comercialização. O Brasil, um dos maiores produtores de cana-de-açúcar do mundo, gera resíduos derivados da cana com alto potencial energético. Os ciclos termodinâmicos híbridos têm sido utilizados em várias usinas de biomassa no exterior utilizando como combustíveis o gás natural e resíduos sólidos urbano (waste-to-energy). Como mostrado por diferentes autores, é possível, com estes ciclos, melhorar a eficiência térmica das usinas utilizando gases quentes da exaustão de uma turbina a gás operando com gás natural. A desvantagem é que o percentual de participação do gás natural de alguns ciclos híbridos pode ser alto, tornando estes projetos economicamente inviáveis. Neste trabalho será aplicado um ciclo híbrido adaptado para usinas de cana-de-açúcar brasileiras que queimam o bagaço em caldeiras de biomassa com reaquecimento externo. Os benefícios destes ciclos termodinâmicos incluem a melhoria de eficiência da planta, acarretando a maior geração de energia elétrica e aumento da quantidade de vapor de processo produzido para a mesma quantidade de bagaço queimado originalmente. Além da melhoria da eficiência térmica, o ciclo tem como uma de suas principais vantagens o fato de não depender de grandes quantidades de gás natural, reduzindo a possibilidade de prejuízos caso haja aumento do seu preço. Por último será mostrado que, embora haja a queima deste combustível fóssil, é possível reduzir as emissões específicas de CO2/kWh devido ao seu baixo consumo na usina aliado a elevada geração de energia elétrica. / [en] The growing electric energy demand and government investments in renewable sources motivated sugar producers in Brazil to improve the thermal efficiencies of their sugarcane plants. For this reason, to generate excess electric energy and to sell it, has become an important and extra source of revenue. This country, one of the biggest sugarcane producers in the world, employs sugar waste, with high energetic potential, in boilers operated with Rankine cycles. Thermodynamic hybrid cycles have been in use in several biomass plants abroad, using natural gas and municipal solids waste as fuels. As shown by different authors, it is possible to increase the thermal efficiency of these plants by means of the heat recovery from hot exhaust gases of a gas turbine operating with natural gas. The main disadvantage of hybrid cycles, for some cases, is the high fraction of natural gas as fuel, making these specific plants economically unfeasible. In this work, a hybrid cycle concept is presented and studied, adapted for Brazilian sugar cane plants which burn bagasse in biomass boilers with reheating systems. The benefits of these thermodynamics cycles include a thermal efficiency improvement thus allowing more power generation and higher production of process steam, for the same amount of bagasse originally burned. Besides the higher thermal efficiency, the hybrid cycle presents the advantage of not depending on large natural gas consumption. This makes the plant s economic feasibility less dependent on fluctuations on natural gas prices. Furthermore, this study shows that, although a fossil fuel is burned, it is possible to reduce CO2/kWh specific emissions due to lower consumption of fossil fuels and to higher power generation.

[pt] Devido aos efeitos nocivos dos combustíveis de origem fóssil, cresceu o interesse no uso de fontes sustentáveis de energia, em particular os derivados da biomassa. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma ferramenta de modelagem computacional da composição da mistura gasosa, chamado gás de síntese ou syngas resultante da gaseificação, baseado no equilíbrio termodinâmico. Assim, são avaliadas a flexibilidade, a confiabilidade e a estabilidade computacional das abordagens de equilíbrio estequiométrico e de minimização da energia livre de Gibbs para determinação das composições do syngas formado no processo. São investigados a influência da umidade relativa da biomassa (0, 20 e 40 por cento em base mássica), da temperatura de gaseificação (800, 1100 e 1400 K), da razão ar combustível em relação a estequiometria (0,2, 0,3 e 0,4) e da quantidade de oxigênio no agente de gaseificação (oxigênio puro, ar ou mistura equimolar dos dois) na composição do syngas, bem como nas eficiências energética e exergética, para biomassas compostas de carbono, oxigênio e hidrogênio. O melhor modelo é usado para otimizar a concentração de agente oxidante e de temperatura que maximizem a eficiência energética para biomassas com 20 por cento de umidade relativa no ar. Esses dados, estão usados para desenvolver modelos matemáticos preditivos usando o conceito de análise de misturas, cuja robusteza é avaliada por análise de variância (ANOVA). Esses resultados estão comparados com as simulações realizadas em um modelo teórico considerando a cinética das reações. Observou-se que o método usando a minimização da energia livre de Gibbs apresentou os melhores resultados para uma aproximação inicial, se tornando uma boa ferramenta para a fase de projeto. No entanto, é necessário desenvolvimento de outros modelos como cinético, CFD ou RNA para análises precisas da gaseificação. / [en] Due to the harmful effects of fossil fuels, interest in the use of sustainable energy sources, in particular those derived from biomass, has grown. The present work consists in the development of a computational modeling tool for the composition of the gas mixture, called synthesis gas or syngas resulting from gasification, based on thermodynamic equilibrium. Thus, the flexibility, reliability and computational stability of the stoichiometric equilibrium and Gibbs free energy minimization approaches are evaluated to determine the compositions of the syngas formed in the process. The influence of biomass relative humidity (0, 20 and 40 percent on mass basis), gasification temperature (800, 1100 and 1400 K), fuel air ratio related to stoichiometry (0.2, 0.3, 0.4) and the amount of oxygen in the gasification agent (pure oxygen, air or equimolar mixture of the two) are investigated in the composition of the syngas, as well as in the energy and exergy efficiencies, for biomasses composed of carbon, oxygen and hydrogen. The best model is used to optimize the oxidizing agent concentration and temperature that maximize energy efficiency for biomass with 20 percent relative humidity in the air. These data are used to develop predictive mathematical models using the concept of analysis of mixtures, whose robustness is assessed by analysis of variance (ANOVA). These results are compared with simulations performed in a theoretical model considering the reaction kinetics. the method using Gibbs free energy minimization presented the best results for an initial approximation, becoming a good tool for a design phase. However, it is necessary to develop other models such as kinetic, CFD or RNA for accurate gasification analysis.

[pt] O estudo avaliou a melhoria na qualidade do ar com a substituição do fogão a lenha tradicional por um modelo ecoeficiente. O monitoramento foi realizado em duas fases: em julho de 2022, durante o uso do fogão tradicional, e em julho de 2023, com o fogão ecoeficiente, ambos na comunidade quilombola do Calolé, Cachoeira, BA. Como comparação, residências com fogões a GLP em São Gonçalo também foram analisadas. Sensores em tempo real mediram poluentes como Material Particulado (MP(2.5) e MP(10)), Dióxido de Carbono (CO2) e Formaldeído (HCHO), além de temperatura e umidade, com coleta adicional de MP(2.5) usando bomba de exposição. O material particulado apresentou maior variação entre os combustíveis. A troca para o fogão ecoeficiente reduziu significativamente a carga de poluentes nas cozinhas: MP(2.5) caiu de 138 mais ou menos 216 microg m(-3) para 45 mais ou menos 154 microg m(-3) e MP(10) de 202 mais ou menos 287 microg m(-3) para 59 mais ou menos 191 microg m(-3). Também foram observadas reduções de CO2 (477 mais ou menos 62 ppm para 443 mais ou menos 34 ppm) e HCHO (0,004 mais ou menos 0,004 mg m(-3) para 0,006 mais ou menos 0,002 mg m (-3)). A análise química do material particulado indicou a presença de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). O consumo de lenha reduziu em até 52 por cento após a troca do fogão. As concentrações médias observadas para fogões a GLP foram ainda menores: 12 mais ou menos 29 microg m(-3) para MP(2.5), 18 mais ou menos 41 microg m(-3) para MP(10), 506 mais ou menos 125 ppm para CO₂ e 0,013 mais ou menos 0,010 mg m(-3) para HCHO. / [en] The study evaluated the improvement in air quality following the replacement of traditional firewood stoves with an eco-efficient model. Monitoring was conducted in two phases: in July 2022, during the use of traditional stoves, and in July 2023, with eco-efficient stoves, both in the Calolé quilombola community, Cachoeira, BA. As a comparison, households using LPG stoves in São Gonçalo were also analyzed. Real-time sensors measured pollutants such as Particulate matter (PM(2.5) and PM(10),), Carbon Dioxide (CO2), and Formaldehyde (HCHO), along with temperature and humidity, with additional PM(2.5) samples collected using an exposure pump. Particulate matter showed the greatest variation among the fuels. The shift to eco-efficient stoves significantly reduced pollutant loads in the monitored kitchens: PM(2.5) decreased from 138 more or less 216 microg m(-3) to 45 more or less 154 microg m(-3), and PM(10) from 202 more or less 287 microg m(-3) to 59 more or less 191 microg m(-3). Reductions in CO2 (from 477 more or less 62 ppm to 443 more or less 34 ppm) and HCHO (from 0.004 more or less 0.004 mg m(-3) to 0.006 more or less 0.002 mg m(-3)) were also observed. Chemical analysis of the collected particulate matter indicated the presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Firewood consumption decreased by 52 percent following the stove replacement. The average concentrations for LPG stoves were even lower: 11.6 more or less 29 microg m(-3) for PM(2.5), 18 more or less 41 microg m(-3) for PM(10), 506 more or less 125 ppm for CO₂, and 0.013 more or less 0.01 mg m(-3) for HCHO.

[pt] Com a assinatura da Lei 11.097 de 13 de Janeiro de 2005, o Biodiesel fica introduzido na matriz energética brasileira. Até o fim de 2007, a mistura deste biocombustível ao diesel mineral, derivado do petróleo, é voluntária pelas distribuidoras de combustíveis. A partir de Janeiro de 2008, todo o óleo diesel será comercializado obrigatoriamente com 2% de Biodiesel misturado e, a partir de 2013 a mistura deverá conter 5% de Biodiesel. O mercado potencial de Biodiesel para esta meta de 2008 é de aproximadamente 800 mil toneladas anuais. Revela-se, portanto, um enorme esforço de todas as esferas interessadas neste mercado: instituições de ensino e pesquisa, agro-indústrias, indústrias ligadas ao setor energético, entre outras, com objetivo de se atingir a meta estipulada pela Lei. Como parte deste esforço, no presente trabalho foram levantados aspectos técnicos, econômicos, sociais e ambientais sobre a implementação do programa de implementação do Biodiesel na matriz energética brasileira, visando identificar os prós e contras da utilização deste biocombustível. Um modelo de análise termodinâmica de uma usina termelétrica foi desenvolvido para descrever o comportamento de motores ciclo diesel de grande porte operando com 4 tipos diferentes de Óleo Combustível e 5 tipos de Biodiesel. / [en] With the Federal Act number 11.097, from January 13, 2005, Biodiesel is introduced in the Brazilian energy matrix. To the end of 2007, a voluntary mixture of this fuel to mineral diesel oil can be prepared by fuel distributors. From January 2008, diesel oil will have to be commercialized with 2% of Biodiesel. This percentage is to be increased to 5% by 2013. The goal for 2008 means, approximately, 800 thousand ton of Biodiesel annually. All parts involved, universities, research institutes, agro business and energy industries, among others, have been putting a great deal of effort to meet the target set by Federal Government. The present work is a small contribution to this effort. Technical, economical, social and environmental aspects of the problem have been taking into account in the present study, in order to identify pros and cons of the utilization of Biodiesel. A simple thermodynamic model of a thermal-electric power plant was developed to predict the behavior of a large capacity diesel engine operating with conventional fuel (four different types of fuel oil) and with Biodiesel.

[pt] A necessidade mundial de energia tem aumentado exponencialmente, no entanto, as reservas de combustíveis fósseis, além de produzirem sérios impactos ambientais, estão se esgotando ao longo dos anos. Por estas razões, muitos estudos vêm sendo feitos na busca de novas fontes renováveis de energia, como o reaproveitamento de resíduos de biomassa. Desta forma, o objetivo deste trabalho é estudar o processo de liquefação hidrotérmica (HTL) do bagaço de malte, gerado ao final do processo cervejeiro, para a produção de bio-óleo e biocarvão como potenciais combustíveis renováveis. A caracterização inicial da biomassa apresentou significativa quantidade de celulose e hemicelulose, alto teor de umidade e pequeno tamanho de partícula, sendo ideal para o processo. A HTL foi conduzida em um reator sob alta pressão em diferentes faixas de temperatura e tempos de residência. Uma modelagem cinética e termodinâmica foi realizada para a etapa inicial da liquefação, apresentando 62,08 kJ.mol−1 de energia de ativação e caráter endotérmico. Bio-óleo apresentou melhor rendimento, 18,2 por cento, a 300 C e 30 min, já o biocarvão atingiu 21,0 por cento de rendimento a 250 C e 5 min. A pequena diferença de valores, ao longo do tempo, comprovou que a maior produtividade ocorre sempre em 5 min, sendo este o tempo ótimo de reação. A análise do poder calorífico superior (PCS) demonstrou que altas temperaturas elevam a energia produzida. Em 5 min e a 300 C, melhores condições de operação, a HTL gerou um bio-óleo com PCS de 33,6 MJ.kg−1, sendo 27,8 por cento inferior a gasolina e um biocarvão com 26,7 MJ.kg−1, sendo 11,4 por cento superior ao carvão tradicional. Através das caracterizações finais, foi possível observar alta degradação da estrutura lignocelulósica da biomassa e identificar os compostos presentes no bio-óleo, indicando que os produtos da HTL apresentam alto potencial de utilização como combustíveis renováveis. / [en] The global energy needs have increased exponentially; however, fossil fuel reserves, in addition to producing serious environmental impacts, are running out over the years. For these reasons, many studies have been done in the search for new renewable energy sources, such as the reuse of biomass wastes. In this way, the purposes of this study are associated with the hydrothermal liquefaction process (HTL) of the malt bagasse, generated at the end of the brewing process, for the production of bio-oil and biochar as potential renewable fuels. The initial biomass characterization presented a significant amount of cellulose and hemicellulose, high moisture content and small particle size, ideal for the process. The HTL was conducted in a high pressure reactor in different temperature ranges and residence times. A kinetic and thermodynamic modeling was performed for the initial stage of liquefaction, presenting 62.08 kJ.mol−1 of activation energy and endothermic behavior. Bio-oil presented a better yield, 18.2 percent, at 300 C and 30 min, while the biochar reached 21.0 percent yield at 250 C and 5 min. The small distintion between values, over time, proved that the highest productivity always occurs at 5 min, which is the optimal reaction time. The higher heating value analysis (HHV) showed that high temperatures increase the energy produced. At 5 min and 300 C, better operating conditions, HTL generated a bio-oil with HHV of 33.6 MJ.kg−1, with 27.8 percent less than gasoline and a biochar with 26.7 MJ.kg−1, being 11.4 percent higher than traditional coal. Through the final characterization, it was possible to observe high degradation of the lignocellulosic structure of the biomass and to identify the compounds present in the bio-oil, indicating that the HTL products present high potential for use as renewable fuels.

[pt] O Brasil é um país cuja matriz elétrica é fortemente dependente da geração por usinas hidrelétricas. Dentro desse cenário, a utilização de usinas termelétricas a biomassa representa uma alternativa vantajosa, pois associa a diversificação da matriz energética brasileira à utilização de fontes renováveis, além de não ser poluidora como suas contrapartes movidas a combustíveis fósseis não renováveis como óleo combustível e gás. Este estudo teve como objetivo realizar a avaliação econômica de um projeto de investimento em uma usina termelétrica a biomassa, adotando estratégias com e sem flexibilidades gerenciais e operacionais, de forma a identificar a metodologia de avaliação mais adequada ao projeto em questão. Na estratégia sem flexibilidade foi adotado o método do fluxo de caixa descontado. Já nas estratégias com incertezas e flexibilidades, foram incorporadas as incertezas referentes ao mercado de energia elétrica e as flexibilidades relacionadas à possibilidade da usina comercializar a energia elétrica gerada integral ou parcialmente nos mercados de longo ou curto prazo. Além disso, há a possibilidade de instalação de uma usina de briquetagem, que permitiria a planta comercializar energia elétrica no mercado de curto prazo ou biomassa em formato de briquetes, dependendo do que for economicamente mais interessante. Os resultados obtidos indicam que a existência de incertezas e flexibilidades gerenciais aumenta o valor do projeto e reduzem significativamente o risco de insucesso do mesmo, o que reforça a idéia de que a avaliação por opções reais, apesar de mais complexa, pode ser mais adequada para determinar o real valor do projeto. / [en] Brazil is a country whose energy matrix is strongly dependent on generation by hydropower plants. Within this scenario, the use of biomass power plants represents an attractive alternative, since it associates the diversification of the Brazilian energy matrix with the use of renewable sources, and is not as polluting as their counterparts moved to non-renewable fossil fuels such as oil and gas. This study aimed to conduct the economic evaluation of an investment in a project of a biomass power plant, considering strategies with and without managerial and operational flexibilities, in order to identify the best methodology for evaluating the project in question. In the strategy without flexibilities, the discounted cash flow method was adopted. In the strategies with uncertainties and flexibilities, the uncertainties related to the electricity market and flexibilities related to the possibility of selling the electricity generated in the long or short term markets were incorporated into the analysis. Moreover, there is the possibility of installing a briquetting plant, which would allow the plant to choose between selling electricity in the short term market or briquettes, whichever is more economically interesting. The results indicate that the existence of uncertainties and managerial flexibilities increases the value of the project and reduces significantly the risk of failure, which reinforces the idea that the evaluation with real options, though more complex, can be more appropriate to determine the actual value of the project.