Orientadores: José Roberto de França Arruda, Pierre Lamary / Tese (doutorado) ¿ Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:47:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pegoretti_ThaisdosSantos_D.pdf: 2527596 bytes, checksum: 4a887632523490eee648b59c0de7e4a2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia capaz de adicionar critérios ambientais à fase de pré-projeto de um tratamento acústico veicular. Essa integração foi realizada através de uma otimização multiobjetivo baseada em um algoritmo genético. Um caso real foi analisado com a metodologia proposta. Ele consiste em um painel acústico multicamadas aplicado em um automóvel de passeio. O método da matriz de transferência é usado para o cálculo do comportamento acústico do painel. Neste método é feita a hipótese simplificadora de painel de área infinita, o que permite um custo computacional muito menor do que modelos de elementos finitos. Para a modelagem de materiais poroelásticos, utiliza-se o modelo de Johnson-Champoux-Allard, que inclui os fenômenos de dispersão de energia resultante da interação térmica e viscosa entre as fases sólida e fluida. O custo computacional menor do modelo é essencial para a otimização. Foram estabelecidos como objetivos da otimização a curva de perda de transmissão desejada e os resultados da análise do ciclo de vida do painel. Uma curva de perda de transmissão em função de bandas de oitava foi estabelecida como um critério de desempenho acústico mínimo. Para os critérios ambientais, o impacto de um painel existente foi estabelecido como máximo. A análise do ciclo de vida quantifica o impacto do produto em relação a diversos aspectos. Na metodologia proposta três critérios foram selecionados inicialmente: aquecimento global, destruição de recursos abióticos e toxicidade da água doce. Finalmente, apenas um deles foi utilizado na otimização, o aquecimento global, pois os critérios máximos estabelecidos para os demais eram facilmente atingidos ao longo da otimização. A otimização multiobjetivos gera como resultado uma frente de Pareto com um conjunto de soluções, e cabe ao projetista escolher a melhor opção, analisando-a em relação ao impacto ambiental e a outros aspectos, tais como disponibilidade e custo / Abstract: This work aims at developing a methodology capable of adding environmental criteria to the pre-design of a vehicular acoustic treatment. This integration was accomplished through a multi-objective optimization based on a genetic algorithm. A real case study was analyzed with the proposed methodology. It consists of a multilayered acoustic panel applied in passenger vehicles. The transfer matrix method is used to calculate the acoustic behavior of the panel. In this method the panel area is infinite. It provides a lower computational cost than finite element models, which can take into account the real dimensions of the panel. The Johnson-Champoux-Allard model was used for poroelastic material modeling. It includes the energy loss generated by the viscous and the thermal interactions between the solid and the fluid media. The lower computational cost of the model is essential for the optimization. The desired acoustic transmission and results of the life cycle analysis of the panel were established as the optimization objectives. A transmission loss curve in octave bands was defined as a minimum noise performance criterion. For the environmental criteria, an existing panel behavior was established as the maximum. The life cycle assessment quantifies the product impact with respect to many aspects. In the proposed methodology, three criteria were initially selected: global warming, abiotic depletion, and fresh water aquatic ecotoxicity. Finally, only one of them was used in the optimization, the global warming, because the maximum values established for the other criteria were easily achieved during the optimization. The multi-objective optimization provides a Pareto front solutions set, and it is up to the designer to choose the best option, analyzing the solution set with relation to environmental impact and other aspects, such as availability and cost / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutora em Engenharia Mecânica

A principal limitação da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é a necessidade da coleta de um elevado número de dados representativos para a região em estudo. Esta limitação pode ser contornada pela construção de bancos de dados regionais, ou seja, de inventários de elementos que são comuns aos ciclos de vida de inúmeros produtos. Entre esses elementos encontram-se os fertilizantes químicos. Nesse contexto este trabalho de doutorado apresenta uma contribuição ao banco de dados brasileiro para apoio aos estudos de ACV, qual seja: os inventários do ciclo de vida da uréia; do nitrato de amônio e do sulfato de amônio adequados às condições brasileiras. Para a elaboração dos inventários foi necessário obter o perfil detalhado do setor de fertilizantes nitrogenados no país. Em seguida, efetuou-se a identificação e quantificação das entradas de recursos naturais e das disposições de rejeitos associados ao ciclo de vida dos fertilizantes estudados. Por fim, fez-se uma discussão dos principais aspectos ambientais associados à produção dos três fertilizantes no Brasil. Os dados obtidos no inventário da uréia revelaram 45 aspectos ambientais. No que diz respeito às emissões atmosféricas, verificou-se que o dióxido de carbono foi responsável por 98,3% do total e em relação aos efluentes líquidos, os compostos nitrogenados corresponderam a 73,5% do total. Quanto ao inventário do nitrato de amônio, foram encontrados 42 aspectos ambientais. Verificou-se que o dióxido de carbono foi responsável por 79% do total de emissões atmosféricas e que em relação aos efluentes líquidos, os compostos nitrogenados corresponderam a 25,3% do total. O inventário do sulfato de amônio revelou a existência de 46 aspectos ambientais. Concluiu-se que o dióxido de carbono contribuiu por 99% do total de emissões e que os compostos nitrogenados e de enxofre foram responsáveis, respectivamente, por 5% e 41% do total de efluentes líquidos gerados. A partir dos resultados deste trabalho torna-se possível identificar oportunidades para a melhoria de desempenho ambiental dos processos industriais analisados. / The main limitation of Life Cycle Assessment (LCA) is the necessity for collection a large number of representative data for the region under study. This limitation can get rounded by the construction of regional databases, or inventories of elements that are common to the life cycle of many products. Among these elements are the chemical fertilizers. In this context is inserted this doctorate thesis which presents a contribution to the Brazilian database for support LCA studies which is: the life cycle inventories of urea, ammonium nitrate and ammonium sulfate for the Brazilian conditions. For the elaboration of inventories was necessary to get the detailed profile of nitrogen fertilizers industry in Brazil. Following, the quantified identification of the natural resources inputs and the waste dispositions associated to the fertilizers life cycle referred in this study is made. Finally, there was a discussion of main environmental aspects associated to production of the three fertilizers in Brazil. Data from urea inventory showed 45 environmental aspects. With regard to air emissions, it was found that carbon dioxide was responsible for 98.3% of the total and for the liquid effluents, the nitrogen compounds accounted for 73.5% of the total. As ammonium nitrate inventory, were found 42 environmental aspects. It was found that carbon dioxide was responsible for 79% of total emissions and in relation to liquid effluents, the nitrogen compounds accounted for 25.3% of the total. The ammonium sulfate inventory revealed the existence of 46 environmental aspects. It was concluded that carbon dioxide contributed by 99% of total emissions and the sulfur and nitrogen compounds were responsible, respectively, for 5% and 41% of all liquid effluents generated. From the results of this study becomes possible to identify opportunities for improving the environmental performance of industrial processes analyzed.

O crescimento da conscientização ambiental pela sociedade acarretou na necessidade de se produzir bens de consumo e serviços de maneira mais racional e harmônica com o meio ambiente e, dentro deste cenário, novas técnicas ambientais surgiram, tendo a metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) obtido destaque, uma vez que ela pode ser utilizada por empresas como uma ferramenta de suporte de decisão ambiental, a partir de indicadores ambientais relevantes e caracterizando-se como uma oportunidade competitiva para diversos setores da economia. Na busca por uma oportunidade de diferenciação, destacam-se as indústrias cosméticas que possuem a necessidade de apresentar novidades e podem, com a aplicação da metodologia de ACV, desenvolver produtos mais sustentáveis. Os produtos cosméticos mais consumidos pela população são os sabonetes, barra e líquido, que podem, em seus processos de fabricação, privilegiar o uso de ingredientes de origem vegetal e utilizar o apelo de serem produtos ecologicamente corretos, porém um estudo mais detalhado de todos os seus processos, pode incluir o consumo de alguns materiais de origem não renovável e o próprio uso do sabonete, no banho, pode desclassificá-lo do apelo de ecologicamente correto. Sendo assim, neste trabalho, buscou-se a aplicação da ferramenta de ACV na gestão da cadeia de dois sabonetes cosméticos, barra e líquido, permitindo a identificação das suas etapas críticas e avaliação dos seus efeitos ambientais, realizando uma comparação ambiental entre seus resultados para a escolha de qual sabonete é menos impactante para o meio ambiente. Foi realizado um estudo de caso numa empresa cosmética fabricante dos sabonetes em barra e líquido e foram avaliados os processos de produção nos fornecedores das matérias-primas desses sabonetes, a sua etapa de uso no banho e o processo de descarte das embalagens desses sabonetes. O método RECIPE 2008 foi utilizado como metodologia de AICV e, na comparação ambiental dos dois sabonetes, foi possível concluir que o sabonete líquido possui impacto global menor que o sabonete em barra. As categorias de impacto Mudanças climáticas e Depleção fóssil foram as mais significativas para ambos os sabonetes e a Transformação da terra ou Uso do Solo foi significativa apenas para o sabonete em barra. / The society´s environmental awareness growth resulted in a need to produce consumer goods and services in a more rational and harmonious way with the environment and, within this scenario, new environmental techniques have emerged, and the methodology of Life Cycle Assessment (LCA ) achieved prominence, since it can be used by companies as a tool for decision support environment, from environmental relevant indicators and characterized as a competitive opportunity for diverse sectors of economy. In search of an opportunity for differentiation, there are the cosmetic industries that have the need to present news and may, with the application of LCA methodology, develop more sustainable products. The cosmetic products more consumed are the soap, bar and liquid, which may in its manufacturing processes, favoring the use of plant ingredients and use the appeal of being environmentally friendly products, but a more detailed study of all its processes, may include the use of some non-renewable source materials and the use of soap in the bath, may disqualify it from the eco-friendly appeal. Therefore, in this study, sought it the application of LCA tool chain management of two cosmetic soaps, bar and liquid, allowing the identification of critical steps and their assessment of their environmental effects, performing an environmental comparison between the results for the choice of which soap is less harmful to the environment. It was conducted a case study in a cosmetic company manufacturer of bar soaps and liquid and were evaluated the production processes in the suppliers of raw materials soaps, its use in the bath step process and the packaging dispose of these soaps. Through this model, it was possible to identify the most critical stages of manufacturing processes, to observe the impact that the stage of use of cosmetic soap in the shower and compare the differentiation of impact that the type of packaging promotes in a life cycle assessment\' study. The RECIPE 2008 was used as the LCIA methodology and at the environmental comparison of the two soaps, it was possible to conclude that the liquid soap had less over-all impact than the bar soap. The impact categories like Climate change and Fossil depletion were the most significant for both soaps and the Transformation of land or Land use was significant only for the bar soap.

Considerando a importância do setor elétrico para a economia de um país e os impactos ambientais causados por ele, o presente trabalho propõe a aplicação da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) para o cálculo do fator de emissão de gases de efeito estufa (GEE) da matriz de energia elétrica brasileira. Por meio da aplicação de uma revisão sistemática da literatura com meta-análise, foi possível identificar estudos que estimavam as emissões de GEE do ciclo de vida das tecnologias de geração da matriz brasileira e avaliar seus resultados conjuntamente. Os estudos selecionados apresentaram estimativas de emissões de GEE em um largo intervalo para uma mesma tecnologia. O procedimento estatístico adotado permitiu avaliar como as características das usinas podem afetar os resultados da ACV e reduzir a variabilidade das estimativas de emissões de GEE. Comparativamente, a energia eólica e a nuclear são as tecnologias que apresentam os menores fatores de emissão. Já entre os combustíveis fósseis, é a termeletricidade a gás natural que apresenta o melhor desempenho. As estimativas das emissões de hidrelétricas mostraram-se bastante variáveis, desde valores negativos até valores superiores aqueles encontrados para a termeletricidade a carvão mineral. Considerando que grande parte das emissões das hidrelétricas está relacionada com a decomposição da biomassa submersa em seus reservatórios, tem-se a indicação de que não há um consenso na metodologia utilizada para medi-las e que elas são extremamente dependentes das características dos reservatórios. Com isso, observa-se a importância de não negligenciar essas emissões na avaliação ambiental desses sistemas. O fator de emissão estimado para a matriz brasileira é de 125gCO2eq/kWh. Entende-se que no Brasil ainda exista uma série de desafios para que se construa uma base de dados de ACV com as características das tecnologias brasileiras. Portanto, com os resultados obtidos, espera-se contribuir para a inclusão da ACV nas análises ambientais de sistemas de geração de eletricidade, mostrando como essa abordagem é relevante para o planejamento energético que busque mitigar as emissões de GEE / Considering the electricity sector importance to a country economy and the environmental impacts that it causes, this work evaluates the adoption of Life Cycle Assessment (LCA) methodology to calculate the greenhouse gases (GHG) emission factor of the Brazilian electricity matrix. Using a literature systematic review together with a metaanalysis, this work identified studies that have estimated life cycle GHG emissions of electricity generation technologies of the Brazilian electricity matrix and combined the results of these studies. The selected studies provided estimates of GHG emissions in a wide range for the same technology. The statistical procedure adopted allowed to evaluate how characteristic factors of the generation technologies can affect the LCA results and to reduce the variability of GHG emissions estimates. In comparison, wind and nuclear power are the ones that have the lowest GHG emission factors. Among fossil fuels, natural gas-fired power plants have the best performance. Estimates of hydroelectric power plants emissions were quite variable, from negative values to values higher than those found for the coal-fired power plants. Whereas a large proportion of dams emissions is related to submerged biomass decomposition in the reservoirs, there is no consensus on the methodology used to measure such emissions which are dependent on reservoir characteristics. Still, one can notice the importance of not neglecting these issues in the environmental assessment of these systems. The emission factor estimated for the Brazilian electricity matrix is 125gCO2eq/kWh. It is understood that in Brazil still exists a number of challenges in order to build a LCA database with Brazilian technologies characteristics. Therefore, the results obtained in this work are expected to contribute to the inclusion of LCA in environmental analysis of electricity generation systems, showing how this approach is relevant to energy planning that seeks to mitigate GHG emissions

A cana-de-açúcar e o dendê estão entre as culturas de maior produtividade, 6 a 7,5 mil litros de etanol/ha.ano e 4 a 6 toneladas de óleo/ha.ano, respectivamente. A produção integrada de biocombustíveis derivados dessas culturas é uma alternativa atraente para melhorar o ciclo de vida através da redução no consumo de combustível fóssil e emissão de gases de efeito estufa (GEE), bem como no aumento da eficiência energética. Nesse sentido, o objetivo desta dissertação é comparar, por meio de indicadores ambientais, o sistema produtivo brasileiro de etanol de cana-de-açúcar com uma proposta de sistema integrado de produção desse álcool com biodiesel de dendê, sendo os indicadores avaliados sob o enfoque do ciclo de vida, segundo norma ISO 14.044/2006. Considerou-se a produção dessas culturas sob bioma de Cerrado, Cerradão e pastagem degradada. Para tanto, foram avaliados o balanço de energia, balanço de carbono e mudança no uso do solo. O sistema integrado inclui a substituição de 100% do diesel, utilizado nas etapas agrícolas do ciclo de vida, por biodiesel de dendê. Foram avaliados os indicadores para diferentes frações de cana-de-açúcar destinada à produção de açúcar, considerando, nesse caso, a produção de etanol via mel final. Os dados foram levantados através de observação direta extensiva por meio de questionários e a partir de dados secundários já publicados. Foram selecionadas três usinas sucroenergéticas no interior de São Paulo e uma unidade industrial de óleo de palma localizada no Pará. Os resultados demonstraram um aumento de 164% no balanço de energia no sistema integrado de produção, quando comparado ao sistema tradicional de etanol de cana-de-açúcar. Além disso, o sistema integrado apresentou 24% de redução nas emissões de GEE. Na avaliação dos indicadores para a produção de etanol via mel final, o balanço de energia foi até 59% e 162% superior nos cenários 1 e 2, respectivamente, os quais se diferenciam pelo tipo de caldeira utilizada. Para as emissões de GEE, a redução pode chegar a 91%. A mudança no uso do solo identificou que o tempo de reposição do carbono liberado com a substituição dos biomas de Cerrado, Cerradão e Pastagem Degradada será, em média, 5, 10 e -5 anos, respectivamente. Por fim, verificou-se que a produção integrada das culturas de cana-de-açúcar e palma de dendê, para a produção de biocombustíveis, apresentou melhorias no ciclo de vida do etanol de cana-de-açúcar sob os aspectos de balanço de energia, balanço de emissões de GEE e mudança no uso do solo. / Sugarcane and palm are amongst the crops with the highest yields, which can reach 6 to 7.5 thousand liters of ethanol per hectare year and 4 to 6 metric tons of oil per hectare year, respectively. A joint production of biofuels from these crops is an interesting alternative for life cycle assessment improvement through fossil fuel and greenhouse gas emissions reduction, besides energy efficiency gains. The objective of this work is comparing the Brazilian production system sugarcane ethanol with an integrated system proposal where the ethanol and palm biodiesel are produced together. This comparative study is based on a life cycle approach using the ISO 14.044/2006 and appropriate indicators. Production systems in Cerrado, Cerradão and grassland ecosystem were considered. The energy balance, carbon balance and land use change were evaluated. The integrated system includes a 100% substitution of biodiesel by diesel, which is used in life cycle agriculture stages. Distinct fractions of sugarcane used for sugar production were assessed. When all sugarcane is sent to sugar production, ethanol is produced by molasses. The data were collected by direct observation method by questionnaire and secondary sources. Three sugarcane mills situated in São Paulo state and a palm mill located in Para state were surveyed. Results showed a 164% increase in energy balance for the joint production system in comparison to the traditional system. Besides this, the joint production system demonstrated a 24% GHG emission reduction. For ethanol production by molasses, the energy balance was up to 59% and 162% higher in scenarios 1 and 2, respectively, which differ each other through of the boiler that was utilized. For GHG emission, the reduction can reach 91%. The land use change identify an average ecosystem carbon payback time for Cerrado, Cerradão and Degraded Grassland of 5, 10, and -5 years, respectively. In conclusion, the joint production system of sugarcane ethanol and palm biodiesel presents an improvement in energy balance, GHG emissions and land use change impacts in comparison to the traditional ethanol system.

A energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento sócio-econômico. No entanto, o atual modelo de produção baseado em combustíveis fósseis é considerado ameaçador para o homem e a natureza. Desta forma, as preocupações relacionadas às atividades antrópicas e os seus efeitos no meio ambiente são traduzidos pela implementação de padrões mais rígidos de controle ambiental e pela mobilização da sociedade em favor das tecnologias energéticas menos impactantes. Diante desse cenário, a Célula a Combustível de Membrana Trocadora de Prótons - PEMFC tem sido reconhecida como a resposta para a premente necessidade de energia limpa e eficiente. Em relação aos sistemas convencionais de geração de energia, suas vantagens durante o uso a configuram como candidata ideal para diversas aplicações, em especial as móveis. Entretanto, embora o foco de diversas avaliações ambientais em sistemas de energia seja voltado para a etapa da sua utilização, os estágios relacionados à produção do sistema e destinação final devem ser considerados já que estes também apresentam impactos. No caso da PEMFC, nas fases anteriores e posteriores ao uso, os aspectos relacionados aos catalisadores de platina apontam cargas ambientais que não podem ser negligenciadas. Neste sentido, a Avaliação do Ciclo de Vida tem sido utilizada para entender e questionar os riscos e oportunidades que acompanham um determinado produto, a partir de uma visão sistêmica das suas relações com o meio ambiente. É precisamente nesse contexto que o presente trabalho pretende dar sua maior contribuição, a partir de um estudo exploratório almeja-se prover uma análise ambiental dessa tecnologia na etapa pós-uso do conjunto eletrodo membrana, nomeadamente em relação aos catalisadores de platina, sob o enfoque da Avaliação do Ciclo de Vida - ACV. Para atingir tal propósito, são apresentadas e discutidas as relações entre energia, meio ambiente e desenvolvimento, bem como a tecnologia de Células a Combustível e os atuais estudos sobre ACV da PEMFC. As contribuições das questões levantadas foram utilizadas para o desenvolvimento de um método de recuperação dos catalisadores da PEMFC e, especialmente, para a sua posterior avaliação ambiental. Dentre os resultados significativos destaca-se a importância da ACV como ferramenta útil para compreender o peso das questões ambientais relacionadas à platina e, para subsidiar as estratégias relacionadas ao desenvolvimento, consolidação e inovação da PEMFC. / The energy is the fuel of growth and an essential requirement for the socioeconomic development. However, the current production model is based on fossil fuels, considered as threat to man and nature. As for, the relating to the human activities and their effects on the environment, they are handled by the implementation of a more rigid model of environmental control and the mobilization of the society in favor of technologies with less energy impact. In view of this scenario, the Proton Exchange Membrane Fuel Cell - PEMFC has been recognized as a key for the vital need of a clean and efficient energy. Considering the conventional power generation system, their advantages during usage configure its application as an ideal option for several utilities, especially in the mobile sector. Even though, the focus on several environmental evaluations in energy systems is referred back to the initial stage of it use, the employment relating to production of the system and to final destination should be considered, since these also present impacts. In the case of PEMFC, their previous and subsequent phases of use are issues related to the platinum catalysts, which indicates an environmental importance that cannot be overlooked. In this sense, the Life Cycle Assessment has been used to understand and to question the risks and opportunities that are associated to certain product, starting from a systemic concept of their relationships with the environment. It is precisely in this context that the present research intends to present its major contribution, starting from an exploratory study towards the its objectives to provide an environmental analysis of such technology linked to post stage of powder-use of the membrane electrode assembly - MEA, concerning the platinum catalysts, on the subject of Life Cycle Assessment - LCA. To attain such aim, the relationships between energy, environment and development are presented and discussed, as well as, the Fuel Cell technology and the current studies on LCA of PEMFC. Several questions raised up on this issues have conthbuted in the development of a method of recuperating the PEMFC catalysts and, particularly, for its subsequent environmental evaluation. Among significant results are the importance of LCA, out lined as useful tool for perceiving the weight of environmental matters concerning the platinum and its subsidy strategies relating to the development, consolidation and to the innovation of PEMFC.

A busca por energias renováveis no setor de transportes fez com que os biocombustíveis se destacassem. No entanto, a preocupação com a sustentabilidade na produção dessas fontes alternativas motivou diversas iniciativas na proposição de critérios com o intuito de reduzir os impactos ambientais e garantir os benefícios desses biocombustíveis, principalmente relacionados à redução da emissão de gases de efeito estufa (GEE). Países como os Estados Unidos e membros da União Européia criaram legislação específica com a finalidade de direcionar esses critérios tanto para a produção interna, quanto para a importação dessas fontes de energia. A principal metodologia presente nessas legislações e utilizada na caracterização da cadeia dos biocombustíveis é a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Este trabalho teve por objetivo comparar os resultados da Diretiva Européia para Energias Renováveis, para as emissões de GEE no ciclo de vida do etanol de cana-de-açúcar, com os estudos nacionais de maior relevância, a fim de verificar se há diferenças significativas entre eles. A partir desta análise, foi possível concluir que há diferenças entre os estudos, principalmente relacionadas à etapa agrícola, mas que, no entanto, foram pontuais, sendo balanceadas entre os processos e atingindo, em sua maioria, um resultado final semelhante de emissões de GEE entre eles. Neste trabalho também foram discutidas as incertezas existentes nos estudos de ACV do etanol de cana-de-açúcar, principalmente relacionadas às emissões pelo uso de fertilizantes nitrogenados e a mudança indireta do uso do solo. Além disso, a partir das contribuições de instituições brasileiras no estabelecimento de diretrizes para que o etanol fosse aceito como importante combustível na redução dos GEE, este trabalho apresentou a relevância em se discutir as normativas internacionais de sustentabilidade, para que os critérios não sejam considerados como mais uma barreira protecionista ao comércio de biocombustíveis. / The search for renewable energy to be used in the transportation sector emphasized the role of biofuels as an alternative to fossil fuels. However, concerns about the sustainability in the production of alternative sources stimulated several initiatives aiming to reduce environmental impacts and ensure the benefits of biofuels, mainly related to the reduction of greenhouse gases emission (GHGs). In order to address such question, countries such as United States and European Union members have designed specific legislation establishing social and environmental criteria for domestic production and imports of biofuels. The main methodology adopted in these laws and used to characterize the biofuels chain is the Life Cycle Assessment. Thus, this study aimed to compare the results on GHG emission of the Renewable Energy Directive (RED) in the lifecycle of sugar cane ethanol to most relevant studies developed within the country in order to verify differences between them. From the analysis, it was concluded that there were differences, mainly related to the agricultural phase, but they were specific, and balanced between the processes; resulting, in most cases, in quite similar final GHG emissions. In this work, it were also indicated the uncertainties in sugar cane ethanol LCA studies, mainly associated to emissions due the use of nitrogen fertilizer and indirect land use change. Furthermore, based on the contributions of Brazilian organizations in establishing guidelines for the acceptance of ethanol as an important fuel to GHG emissions reduction, this study showed the relevance of discussing international standards of sustainability, considered another protectionist barrier to biofuels trade.

O uso intensivo de petróleo tem sido matéria de discussões constantes por diferentes setores da sociedade, seja pela possibilidade de seu esgotamento ou pelos potenciais danos ambientais por ele ocasionados. Assim, com o intuito de minimizar os impactos gerados na produção de bens de consumo fundamentalmente constituídos por recursos fósseis, a indústria petroquímica se mobilizou no desenvolvimento de novas tecnologias. No que tange a produção de derivados poliméricos, a principal estratégia adotada nesse sentido está associada à substituição de petróleo por insumos manufaturados a partir de fontes renováveis. Esta solução visa tanto reduzir a extração dos recursos fósseis, quanto amenizar as emissões de gases efeito estufa. Entretanto, poucos são os estudos que avaliam os reais efeitos decorrentes desta medida, quantificando os impactos, positivos e negativos, ocasionados ao meio ambiente e ao homem. Diante deste fato, o presente trabalho tem por finalidade investigar os efeitos ambientais da substituição de eteno de origem fóssil por sucedâneo obtido via desidratação de etanol de cana-de-açúcar, no processo produtivo do poliestireno. O atendimento de tal objetivo foi alcançado a partir da aplicação da técnica de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), cuja visão sistêmica permite analisar a influência da troca de matérias- primas para a produção de uma tonelada de poliestireno cristal (GPPS) e uma tonelada de poliestireno de alto impacto (HIPS), respectivamente. A abordagem possui uma abrangência do berço-ao-portão da fábrica e faz uso do método de avaliação ReCiPe (H) Midpoint, versão 1.07. Considerando treze categorias de impacto, os resultados dos perfis de desempenho do GPPS e HIPS parcialmente renováveis apresentaram-se pior em: mudanças climáticas; acidificação terrestre; eutrofização; toxicidade humana; formação de oxidantes fotoquímicos e material particulado; ecotoxicidade terrestre e aquática; uso de solo agricultável e depleção de água; em resposta às atividades agrícolas para a produção de cana-de-açúcar. Por outro lado, os maiores consumos de gás natural e petróleo requeridos para a manufatura de eteno no sistema de produto do GPPS e HIPS fósseis, contribuíram para impactos relativamente superiores nas categorias de depleção de ozônio, transformação de solo natural e depleção de recursos fósseis. / The intensive use of oil has been a subject of constant discussion among different sectors of society, due to the fossil depletion and potential environmental damage caused by it. Therefore, in order to minimize impacts on the production of consumer goods made from fossil resources, the petrochemical industry has been developing new technologies. Regarding the production of polymer derivatives, the key strategy was to replace fossil assets by raw materials obtained from renewable resources, for the purpose of slowing down the extraction of crude oil, as well as balancing atmospheric emission of greenhouse gases. However, there are only few studies assessing the actual results of this solution, quantifying its positive and negative environmental impacts. Considering this scenario, this study aims to investigate the environmental effects associated to the replacement of ethylene produced from natural gas by ethylene obtained by sugarcane ethanol dehydration in the production of polystyrene. This study used the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, which systemic view allows to analyze the influence of this substitution during the production of one ton of crystal polystyrene (GPPS) and one ton of high impact polystyrene (HIPS). The system boundary comprises a \"cradle-to-gate\" approach and uses ReCiPe Midpoint (H) V1.07 method to analyze thirteen environmental impacts. Both GPPS and HIPS partially made from renewable resource presented unfavorable results in ten impacts categories: climate change, terrestrial acidification, eutrophication, human toxicity, photochemical oxidants formation, particulate matter formation, terrestrial and freshwater Ecotoxicity, agricultural land occupation and water depletion. This scenario can be assigned to sugarcane production activities. On the other hand, the higher consumption of natural gas and crude oil required for the manufacture of ethylene in the fossil GPPS and HIPS system boundary contributed to greater impacts in the categories of ozone depletion, natural land transformation and fossil depletion.

Esta Tese propõe e aplica um método de Avaliação Social do Ciclo de Vida de Produtos. Os indivíduos que compõem o recurso humano desempenham o papel de vetor entre o sistema social e o sistema de produto. Duas categorias de sustentabilidade social são definidas: 1) Atendimento de Necessidades Básicas; e, 2) Autonomia Intelectual. O Indicador desenvolvido para a primeira categoria é a Renda Monetária Anual, medida em unidades monetárias. O indicador desenvolvido para a segunda categoria é a Escolaridade Ajustada pela Duração do Vínculo. A escolaridade dos indivíduos, medida em anos equivalentes de estudo, é multiplicada pelo número de meses em que houve o vínculo entre o sistema social e sistema de produto através de cada indivíduo, no ano de referência da avaliação. Critérios de referência são desenvolvidos para a avaliação dos indicadores. A renda e a escolaridade ajustada são impactadas por fatores que avaliam a gravidade da desigualdade entre os indivíduos do conjunto recurso humano e entre estes e os indivíduos do conjunto consumidor. Os resultados são comparados com valores de referência para condição mínima de sustentabilidade em cada categoria de sustentabilidade. Um modelo matemático é desenvolvido para que nenhum desempenho positivo em uma, ou mais categorias, seja suficiente para anular o desempenho negativo em qualquer categoria, ou categorias, avaliada. Este método é aplicado em uma avaliação preliminar do Álcool Etílico Hidratado Combustível. / A method for Social Life Cycle Assessment of Products is proposed and applied. In this method, the individuals that constitute the human resources play the role of vectors connecting the social system and the product system. Two categories of social sustainability are defined: 1) Basic Needs Fulfillment; and, 2) Intellectual Autonomy. The Annual Monetary Income, in monetary units, is the indicator of the former category. The Job Duration Adjusted Schooling is the indicator of the later category. The individualss schooling, in years of study equivalent, is multiplied by the number of months that the link between the social and the product systems lasted, in the reference year of the assessment. Reference criteria are defined for the assessment of the indicators. The income and the adjusted schooling are impacted by two inequality gravity factors. One factor concerns the inequality gravity among the individuals of the human resource. The other factor concerns the inequality gravity between the individuals in the human resource and the consumer groups. The results are compared to reference values of minimum sustainability for each category of sustainability. A mathematical model for aggregation of category indicators is developed to not allow that a positive result for any category indicator, or set of categories, offsets a negative result in any other sustainability category, or set of categories. This method is applied to a preliminary assessment of the Hydrous Ethyl Alcohol Fuel.

A questão energética, associada às mudanças climáticas e à dependência dos recursos naturais é um dos principais desafios do século XXI. A necessidade de produzir alimentos, para atender a crescente demanda da população, requer o aumento da utilização de máquinas e equipamentos, demandando maior quantidade de energia e causando emissões dos gases de efeito estufa. Fontes de materiais e de energia são consumidas ao longo do ciclo de vida do produto, portanto é importante reduzir a demanda dessas fontes e aperfeiçoar o uso de recursos pelo reuso, reciclagem e materiais renováveis, além da preservação do ambiente. No sistema de produção agrícola, as máquinas agrícolas são consideradas fundamentais para produção de biomassa. A análise de energia em máquinas agrícolas tem sido feita, porém com dados de indicadores da década de 1960. Estudos de energia incorporada e emissões em máquinas agrícolas devem ser feitos, devido à importância do sistema de produção de bioenergia na economia, além da otimização do consumo em operações necessárias à obtenção do produto. Esse estudo propôs determinar o inventário de materiais, energia incorporada e emissões dos gases de efeito estufa em máquinas agrícolas. Foram avaliadas oito máquinas: colhedora de café, pulverizador autopropelido, semeadora-adubadora, colhedora de grãos, trator 55 kW, trator 90 kW, trator 172 kW e trator 246 kW, em seus ciclos de vida útil. Tais sidos adotados segundo três fontes distintas. Os dados foram coletados em uma montadora multinacional, em suas unidades localizadas nos municípios de Piracicaba e Sorocaba, Estado de São Paulo e no município de Curitiba, Estado do Paraná, Brasil. Para cada máquina foi contabilizado o consumo dos insumos diretos utilizados na fase de montagem, e também o consumo dos insumos utilizados na fase de manutenção. Os dados de consumo dos insumos foram processados apresentando os fluxos de materiais utilizados, os quais foram multiplicados pelo seu índice de energia incorporada e fator de emissões, resultando na energia incorporada e nas emissões dos gases de efeito estufa, requeridos pelo sistema de produção. Os resultados apresentaram que a energia incorporada e emissões foram maiores no ciclo de vida indicado pelo fabricante, para colhedora de café, pulverizador, semeadora-adubadora, colhedora de grãos, e no ciclo de vida indicado pelo (BRASIL, 2010), para os tratores 55 kW, 90 kW, 172 kW e 246 kW, respectivamente. Para avaliação ambiental em tratores, equações foram fornecidas para demanda de energia e emissões pela massa (energia = -0,0057 massa + 129,2669), (emissões = -0,0003 massa + 5,9845) e pela potência motor (energia = -14,7672 potência motor + 6.507,9639), (emissões = -0,6861 potência motor + 299,1242). / The energy subject, associated with global climate changes and the environment dependency is one of the main challenges of 21st century. The need to produce food, to meet the growing demand of the population, requires increased use of machinery and equipment, demanding more energy and raising greenhouse gases emissions. Materials and energy sources are consumed during the product life cycle, so it is important to reduce the demand for these sources and optimizing the use of resources by reuse, recycling and renewable materials, plus environment preservation. At agricultural production system, agricultural machinery are considered fundamental for biomass production. The energy analysis in agricultural machinery has been done, but with indicator data from late 1960s. Embodied energy and emissions studies in agricultural machinery should be done, because of bioenergy production system importance in economy, beyond consumption optimization in operations necessary to obtain the product. This study aimed to determine the inventory for materials, embodied energy and greenhouse gases emissions in agricultural machinery. Eight machines were evaluated, so called: coffee harvester, self-propelled sprayer, seeder-fertilizer, combine harvester, tractor 55 kW, tractor 90 kW, tractor 172 kW and tractor 246 kW, on their life cycle. Such were taken from three different sources. The data were collected in a multinational manufacturer, in its units located at Piracicaba and Sorocaba regions, State of São Paulo and Curitiba region, State of Paraná, Brazil. For every harvester, the consumption of the direct input used in the assembly phase, was accounted, and also the consumption of the input used in the maintenance phase. The consumption data of the inputs were processed presenting the materials flows used, which they were multiplied by their embodied energy indices and emissions factor, resulting in the embodied energy and greenhouse gases emissions required by the production system. The results presented higher embodied energy and emissions on life cycle mentioned per manufacturer, for coffee harvester, sprayer, seeder-fertilizer, combine harvester, and on life cycle mentioned per (BRASIL, 2010), for tractors 55 kW, 90 kW, 172 kW and 246 kW, respectively. For environmental assessment on tractors, equations were provided to energy demand and emissions per mass (energy = -0.0057 mass + 129.2669), (emissions = -0.0003 mass + 5.9845) and per engine power (energy = -14.7672 engine power + 6,507.9639), (emissions = -0.6861 engine power + 299.1242).