Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5793_1.pdf: 1931732 bytes, checksum: bb17cf93728de79323a6119f49546645 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / A metodologia emergética permite medir o trabalho da natureza e da economia gerado na produção de um produto porque utiliza uma unidade de medida comum, que é a energia solar. Neste trabalho aplicou-se a metodologia emergética em duas alternativas de ETE destinadas a tratar o esgoto de uma comunidade de Jaboatão dos Guararapes/PE. Uma contempla lagoas de estabilização e a outra, reator UASB com filtro. Um dos objetivos deste trabalho foi aplicar a metodologia emergética e usar o resultado para analisar e avaliar quais destes sistemas apresentariam um melhor desempenho emergético. E assim despertar a aplicação da análise emergética como complemento na avaliação da escolha do melhor sistema de tratamento de esgotos. Para esta análise foi calculada a transformidade do esgoto tratado, os índices emergéticos e os indicadores específicos para avaliar o desempenho emergético. Também foram analisados e comparados os dados emergéticos de mais cinco ETE‟s da literatura. O resultado emergético deste trabalho apontou o sistema com lagoas com os melhores índices emergéticos, maior eficiência para reduzir 1 kg de DBO e para tratar 1 m3 de esgoto. As ETEs com reatores e pós-tratamento estudadas apontaram uma menor eficiência emergética

Orientadores: Enrique Ortega Rodriguez, Enrique Murgueitio Restrepo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_TeldesCorrea_M.pdf: 5901634 bytes, checksum: b0f16bda0dcf7960e3a51a4d600be29b (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

O uso de microalgas e cianobactérias para a produção de biocombustíveis e outros produtos e matérias-primas de interesse comercial tem sido amplamente divulgado como uma tecnologia sustentável bastante promissora, em função das elevadas produtividades areais, potencial para fixação de CO2, uso de terras não adequadas para cultivo e possibilidade de utilizar fontes alternativas de nutrientes, tais como água salobra ou efluentes agroindustriais. A produção comercial de cianobactérias em tanques abertos em formato de pista foi estudada combinando-se a modelagem matemática do crescimento nos tanques com a avaliação técnica, econômica e de sustentabilidade do processo. Construiu-se um macromodelo para a simulação dos tanques, que permitiu determinar o impacto de variáveis ambientais como, por exemplo, temperatura e luminosidade, e otimizar condições de operação e coleta. A análise econômica detalhada demonstrou o impacto dos custos de capital, operação e consumo de energia pelo processo, também destacando a importância da receita de produtos de alto valor agregado para a viabilidade do sistema, com base na tecnologia atual. Os valores de transformidade e índices de sustentabilidade e carga ambiental, obtidos através da análise emergética, são comparáveis com outros processos para obtenção de biocombustíveis de segunda geração, mas os elevados custos de construção e operação e grande consumo de energia nas etapas de coleta e extração representam ainda grandes desafios à sua sustentabilidade. A análise de sensibilidade para as principais variáveis de processo e estudos de caso para melhorias e modelos de negócio alternativos permitiram priorizar áreas para pesquisa futura com base no impacto econômico e ambiental. / The use of microalgae and cyanobacteria for the production of biofuels and other substances of commercial interest has been widely advertised as an extremely promising sustainable technology, due to the high areal productivity, potential for fixation of CO2, possibility of using non-arable land and alternative sources of nutrients such as brackish water and agricultural and industrial effluents. The commercial production of cyanobacteria in open raceway ponds was studied through the combination of a mathematical model for the algal growth with technical, economical and sustainability evaluations. A macromodel was developed to simulate the ponds, and it was used to assess the impact of environmental variables, such as light and temperature, and to optimize the process conditions for operation and harvesting. A detailed economic analysis demonstrated the impact of capital, operation costs and energy consumption, also highlighting the importance of revenue from high value products to process viability, considering the current technology. The transformity, emergy sustainability and environmental loading indices obtained by emergy analysis are comparable to other second generation biofuels, but the high construction and operation costs and energy consumption by the harvesting and extraction steps still represent major challenges to sustainability. The sensitivity analysis and evaluation of both technology improvements and alternative business models enabled the prioritization of future research areas, based on economic and environmental impact.

O uso de microalgas e cianobactérias para a produção de biocombustíveis e outros produtos e matérias-primas de interesse comercial tem sido amplamente divulgado como uma tecnologia sustentável bastante promissora, em função das elevadas produtividades areais, potencial para fixação de CO2, uso de terras não adequadas para cultivo e possibilidade de utilizar fontes alternativas de nutrientes, tais como água salobra ou efluentes agroindustriais. A produção comercial de cianobactérias em tanques abertos em formato de pista foi estudada combinando-se a modelagem matemática do crescimento nos tanques com a avaliação técnica, econômica e de sustentabilidade do processo. Construiu-se um macromodelo para a simulação dos tanques, que permitiu determinar o impacto de variáveis ambientais como, por exemplo, temperatura e luminosidade, e otimizar condições de operação e coleta. A análise econômica detalhada demonstrou o impacto dos custos de capital, operação e consumo de energia pelo processo, também destacando a importância da receita de produtos de alto valor agregado para a viabilidade do sistema, com base na tecnologia atual. Os valores de transformidade e índices de sustentabilidade e carga ambiental, obtidos através da análise emergética, são comparáveis com outros processos para obtenção de biocombustíveis de segunda geração, mas os elevados custos de construção e operação e grande consumo de energia nas etapas de coleta e extração representam ainda grandes desafios à sua sustentabilidade. A análise de sensibilidade para as principais variáveis de processo e estudos de caso para melhorias e modelos de negócio alternativos permitiram priorizar áreas para pesquisa futura com base no impacto econômico e ambiental. / The use of microalgae and cyanobacteria for the production of biofuels and other substances of commercial interest has been widely advertised as an extremely promising sustainable technology, due to the high areal productivity, potential for fixation of CO2, possibility of using non-arable land and alternative sources of nutrients such as brackish water and agricultural and industrial effluents. The commercial production of cyanobacteria in open raceway ponds was studied through the combination of a mathematical model for the algal growth with technical, economical and sustainability evaluations. A macromodel was developed to simulate the ponds, and it was used to assess the impact of environmental variables, such as light and temperature, and to optimize the process conditions for operation and harvesting. A detailed economic analysis demonstrated the impact of capital, operation costs and energy consumption, also highlighting the importance of revenue from high value products to process viability, considering the current technology. The transformity, emergy sustainability and environmental loading indices obtained by emergy analysis are comparable to other second generation biofuels, but the high construction and operation costs and energy consumption by the harvesting and extraction steps still represent major challenges to sustainability. The sensitivity analysis and evaluation of both technology improvements and alternative business models enabled the prioritization of future research areas, based on economic and environmental impact.

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ConsuelodeLimaFernandez_D.pdf: 2050603 bytes, checksum: 3f931c3af2efe7a2d1288038a9a5d189 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O estudo tem o objetivo combinar as metodologias Emergética e de Ciclo de Vida para avaliar a sustentabilidade de produtos agroindustriais, considerando a cadeia produtiva completa. Combinação das duas metodologias permite avaliar os impactos ambientais associados a cada uma das etapas das cadeias e a demanda de recursos não renováveis em relação aos recursos totais empregados, ou sua viabilidade ao longo do tempo. A avaliação foi realizada para dois produtos de grande importância para o estado de São Paulo: a) cadeia produtiva de suco de laranja concentrado congelado exportado para a Europa; e b) a cadeia produtiva de álcool combustível produzido a partir da cana de açúcar e consumido no Brasil. No estudo do suco de laranja foram comparados os modelos de produção convencional e orgânica. As etapas incluídas foram: produção agrícola de laranjas, transporte da fruta e seu processamento para SLCC, transporte a granel do SLCC (rodoviário e marítimo, além das operações portuária), diluição e embalagem em fábrica na Europa. O sistema orgânico apresentou melhor desempenho ambiental do que o convencional. Entretanto, devido a sua menor produtividade por área, o sistema orgânico apresentou maior consumo de água e uso da terra por litro de suco diluído. Nos dois sistemas, a etapa agrícola é aquela com maior consumo de recursos, enquanto que a etapa industrial é a que apresenta maior consumo de combustível fóssil, direto e indireto. Nos dois casos os índices pioram ao longo da cadeia, sendo que o desempenho da etapa agrícola determina o desempenho da cadeia total. Os resultados indicam que esta cadeia, embora extremamente eficiente na utilização de energia e no aproveitamento de resíduos, não é sustentável, mesmo quando o sistema orgânico é adotado. O subsistema agrícola apresentou desempenho pobre devido à intensa utilização de materiais e serviços. O estudo da cadeia produtiva de álcool etanol combustível considerou sua produção e dois pontos de consumo: estado de São Paulo e do Mato Grosso. Seus resultados mostram que a etapa agrícola é aquela com maior impacto. As etapas industrial e de transporte, devido à utilização de grande volume de recursos da economia, diminuem a renovabilidade da cadeia, aumentam o consumo de recursos, em especial de combustíveis fósseis, piorando seus índices emergéticos. Os resultados também indicam que, por serem atividades que consomem combustíveis fósseis, a produção e distribuição do etanol emitem CO2, não podendo ser considerada uma atividade mitigadora deste gás de efeito estufa. O aumento da distância entre a usina produtora e o centro consumidor aumenta os impactos e piora o desempenho ambiental da cadeia, podendo, dependendo das distâncias, dissipar as vantagens do etanol frente a outros combustíveis. Resumindo, o uso do etanol de cana-de-açúcar como substituto de combustível fóssil apresenta algumas vantagens em relação a outros biocombustíveis. Entretanto, seu uso representa uma série de impactos ambientais e o modelo de produção e distribuição deve considerar estes impactos a fim de que as vantagens de seu uso não se percam devido a um modelo de produção, muito intensivo, ou devido à etapa de distribuição, muito extensa / Abstract: The objective of the present study was to combine Emergy and Life Cycle Assessment methodologies, used regularly for the evaluation of productive models, to evaluate the sustainability of raw and processed agricultural products, considering the complete productive chain. The combination of these two methodologies allows the evaluation of environmental impacts associated to each one of the chain¿s stages and, also, the evaluation of the renewable and non ¿ renewable demand of resources and, therefore, its viability on the long run. The evaluation was accomplished for two products of great importance for state of São Paulo agriculture: a) productive chain of frozen concentrated orange juice (FCOJ) exported mainly to Europe; and b) productive chain of combustible ethanol produced from sugar cane and consumed in Brazil. Conventional and organic productions of FCOJ were evaluated. The following chain¿s steps were included: agricultural production of oranges, fruit transport and processing to FCOJ, bulk FCOJ transportation (both, road and marine, as well as port operations) dilution and packing in European processing plant. The organic system presented better environmental performance than the conventional system. However, due to the smallest productivity per area, the organic system presented larger consumption of water and land use needed to cultivation per liter of diluted juice. In the two systems, the agricultural stage presented the largest consumption of total resources, while the industrial phase presented the largest consumption of fossil fuel, both direct and indirect. For both systems, the inclusion of more steps in the chain results in worse environmental performance. Moreover, agricultural phase determines the total chain performance. The results indicate that FCOJ chain is not sustainable, although extremely efficient in the use of energy and in the use of residues, even if the organic model is adopted. The agricultural sub-system, for both organic and conventional model, presented poor environmental performance due to the intense use of materials and services. The ethanol chain study was accomplished considering the production in São Paulo and two supply chains: São Paulo and Mato Grosso States. Agricultural phase accounted for the main environmental impacts of ethanol chain. Processing and transportation, due to the consumption of great amounts of resources from economy, reduce ethanol renewability worsening the emergy indices; these phases consume material, particularly fossil fuels. The results also indicate that, since processing and distribution operations consume fossil fuels, ethanol production do emit CO2, and can not be regarded as a CO2 mitigator. Further, the increase in the distance between the producing plant and the consuming center, consequently in the distribution phase, increases the impacts resulting in worse environmental performance. Summarizing, the use of sugarcane ethanol as substitute of fossil fuel presents some advantages in relation to other biofuels. However, its use causes several important environmental impacts. Therefore, production and distribution models should consider these impacts in order not to lose the advantages of using ethanol due to the production model, very intensive, or due to the distribution stage, too extensive / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Enrique Ortega Rodriguez, Ivan Bergier Tavares de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buller_LuzSelene_M.pdf: 2995716 bytes, checksum: 7169eaed43d8a521a5154da2d23578ea (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Pantanal ocupa uma área extensa do Brasil em torno de 140.000 km²; seus ecossistemas são caracterizados por áreas com alagamento periódico, campos inundados constantemente e ambientes aquáticos naturais com lagoas (baías), rios e canais (vazantes e corixos); não existem quedas d¿ água para a geração de energia elétrica dentro da bacia. Em virtude das áreas alagadas existem poucas vias para o abastecimento de combustíveis para as fazendas produtoras que, assim, dependem fortemente de diesel e lenha como fonte de energia. Além disso, as cidades da região dependem da energia elétrica originária de outros estados da federação e a produção industrial (cimento e ferro gusa) é baseada em carvão vegetal, cuja origem é questionável, possivelmente do desmatamento do Cerrado. O uso de fontes alternativas de biomassa produzidas localmente poderia amenizar a carência energética no Pantanal. O aguapé, que se desloca nas lagoas e rios do Pantanal na forma de ilhas flutuantes, pode ser uma fonte alternativa de biomassa para a obtenção de combustíveis sólidos, líquidos e gasosos renováveis produzidos e distribuídos localmente. Esta pesquisa objetivou uma análise do ciclo de vida do aguapé na região de Corumbá mediante estudos teóricos que permitiram modelar e simular a dinâmica de crescimento (nas baías e margens dos rios) e de decaimento do aguapé (decomposição), elaborar cenários de colheita sustentável e dos mecanismos de remoção de nutrientes pelo aguapé em diferentes épocas do ano e realizar a avaliação emergética da produção natural de biomassa e de produtos derivados da conversão termoquímica desta biomassa, bio-óleo e bio-carvão. O estudo foi complementado com uma avaliação econômica de uma unidade industrial de pirólise rápida de biomassa. Os resultados obtidos permitem que tomadores de decisão avaliem de modo sistêmico a viabilidade ambiental e econômica da criação de um sistema para extração e aproveitamento de biomassa de aguapé. Os níveis de colheita estudados e os indicadores emergéticos e econômicos apontam para a viabilidade ecológica e econômica de um sistema operando com extração de 1% da biomassa de aguapé escoada no rio Paraguai. Para níveis maiores de extração, os resultados trazem à tona questões que requerem estudos adicionais a fim de garantir uma visão ecológica sobre a exploração de recursos naturais do Pantanal que é um importante provedor de serviços ambientais. As interferências na região devem ser baseadas em mecanismos de monitoramento contínuo dos impactos ambientais e socioeconômicos da atividade antrópica e em premissas de responsabilidade socioambiental no longo prazo / Abstract: Pantanal covers an extensive area of Brazil, around 140.000 km²; its ecosystems are characterized by periodic flooded areas, permanently flooded fields and natural aquatic environments with bays, rivers, streams and channels (locally denominated ¿vazantes¿ and ¿corixos¿); there are no water falls for power generation within the basin. Because of the flooded areas there are few routes for fuel supply to farms that rely heavily on diesel fuel as an energy source. In addition, the cities of the region depend on the energy originated in other states of the federation and its industrial production (cement and cast iron) is based on charcoal, whose origin is questionable, possibly from the deforestation of the Cerrado (Brazilian Savanna). The use of alternative sources based on biomass locally produced could ease energy shortages in the Pantanal. Water hyacinth, which flows in the lakes and rivers of Pantanal in the form of floating islands, can be an alternative source of biomass to obtain solid, liquid and gaseous renewable fuels locally produced and distributed. This research aimed the analysis of water hyacinth life cycle in Corumbá by theoretical studies that allowed to model and to simulate the growth dynamics (in the bays and riverbanks) and water hyacinth decay (decomposition), to elaborate scenarios of sustainable harvesting level and mechanisms of nutrient removal by water hyacinth at different periods of the year and to perform the emergy evaluation of the natural production of biomass and of the industrial products derived from the thermochemical conversion of biomass, bio-oil and biocharcoal. The study was complemented with an economic evaluation of one plant of biomass fast pyrolysis. The results allow decision makers to systemically evaluate the environmental and economic feasibility of a system for extraction and utilization of water hyacinth biomass. Harvest levels studied and emergy and economic indicators obtained indicate the ecological and economic feasibility of an operating system with extraction of 1% of the water hyacinth biomass that flows in Paraguay River. For higher levels of extraction, the results bring to light issues that require further investigation to ensure an ecological view of the exploitation of natural resources of Pantanal that is a leading provider of environmental services. The interference in the region should be based on mechanisms for continuous monitoring of environmental and socioeconomic impacts of human activity and on premises of social and environmental responsibility in the long term / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos