Com a crescente busca por energia sustentável os países do mundo lutam para dominar tecnologias cada vez mais novas nesse mercado competitivo. Nesse âmbito a geração distribuída tem alavancado a maioria das novas pesquisas para geração ou cogeração de energia elétrica. Neste trabalho são propostos dois reatores de hidrogênio para operação de células combustíveis. A geração de hidrogênio de ambos os reatores ocorrerá por meio da reação entre água e alumínio assistido por hidróxido de sódio. Estudaram-se diversas variáveis acerca desta reação, sobretudo, a influência da temperatura e a concentração de hidróxido de sódio. Houve uma investigação dos aspectos sustentáveis do reator, evidenciando a importância industrial do resíduo do reator e a sua não degradação ambiental, bem como a possibilidade do uso de latas de alumínio vazias para a produção de hidrogênio para utilização em um PEMFC. / With the growing search for sustainable energy countries around the world struggle to dominate more and more new technologies in this competitive market. In this context distributed generation has leveraged most new research to generation or cogeneration of electricity. This paper proposes two reactors hydrogen fuel cell operation. The hydrogen generation from both reactors occurs by reaction between water and aluminium assisted by sodium hydroxide. They were studied on different variables of this reaction mainly the influence of the temperature and the concentration of sodium hydroxide. There was an investigation of sustainable aspects of the reactor, indicating the importance of the industrial reactor and its non-residue environmental degradation, as well as the possible use of empty aluminium cans for producing hydrogen for use in a PEMFC.

Após a divulgação recente pela Petrobrás, da descoberta de uma grande quantidade de Gás Natural (GN) na bacia de Santos, as políticas de incentivo ao seu consumo e conseqüente aumento de sua participação na matriz energética nacional ganham força. Aliada a isto, a busca crescente da adoção dos conceitos do Desenvolvimento Sustentável (DS) e do Planejamento Integrado de Recursos (PIR) na utilização dos recursos energéticos em favor da sociedade, necessita da implementação de novos métodos de abordagem dos usos destes recursos de forma integrada. Este trabalho tem como objetivo estudar a contribuição do GN no Setor Elétrico. O estudo será feito através de uma análise de cenários de expansão do mercado do gás no estado de São Paulo a partir da previsão indicativa de usinas termelétricas do Plano Decenal de expansão do Setor Elétrico. Para isto, serão estudados os usos do GN diretamente associados à energia elétrica no país: geração termelétrica, cogeração industrial e aquecimento residencial de água para banho. Após a apresentação dos usos e suas tecnologias, será proposta a metodologia para a execução deste estudo. A metodologia será baseada nos aspectos de Consumo de Gás Natural, Custo de Investimento e Emissão de CO2. Será então desenvolvido um estudo de caso aplicado à região central do estado de São Paulo, nas proximidades do Gasoduto Bolívia Brasil (GASBOL), região com alto grau de industrialização e infra-estrutura, e próxima dos principais pontos da malha de Gás Natural existente no país. Os resultados apontam para a importância da integração entre os planejamentos dos setores de GN e EE, dando mais atenção aos usos distribuídos do GN, que possuem maior rendimento e contribuem ainda mais para o Desenvolvimento Sustentável. / After the recent announcement by Petrobrás about the discovery on a large amount of Natural Gas (NG) in the Santos Field, consumption incentive policies and the expectation about its growth on national energy matrix are taking place again. Besides, the growing search towards the Sustainable Development (SD) and Integrated Resource Planning (IRP) concepts on energetic resources utilization at service of society needs new integrated resources utilization approach methods. This dissertation intends to study the contribution of Natural Gas use on Electric Energy Sector. The study is based on a market expansion scenarios analysis applied to the São Paulo NG market starting from the indicative thermoelectric plants planning presented on the Electric Brazilian Sector Expansion Decade Plan. For this, the straightly related to EE uses of NG: thermoelectric generation, industrial cogeneration and residential water heating are being discussed. After the uses and their technology discussion, the methodology for this study execution will be presented. It is based on NG Consumption, Investment Cost and CO2 Emission. It will be then presented a case study applied to the central region of São Paulo State, on the neighbors of Bolivia-Brazil Gas Duct (GASBOL), a region with good industrialization and infrastructure degree, near to the most important points of Brazilian NG mesh. The results show the importance of the integration between NG and EE sectors planning, with special attention to the distributed uses of NG, more efficient and better contributing to the sustainable development.

Uma análise do setor sucroalcooleiro nacional revela sua autossuficiência energética que com investimentos adequados, pode evoluir para transformar tal característica em benefício por meio de exportação de energia elétrica. Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de etanol operam com bagaço-de-cana; no entantoesse quadro deve ser alterado devido ao grande aumento de disponibilidade de palha gerada no campo. Um acordo firmado entre o Governo do Estado de São Paulo e UNICA, que limita e condiciona queimadas durante a colheita na região ratifica essa condição. O presente estudo se propõe a estimar e discutir impactos ambientais associados à cogeração de energia elétrica em destilarias autônomas para situações diversas de operação do ciclo Rankine, modelo de termodinâmico adotado para representar o funcionamento daquele sistema. Para atender a tais propósitos foram verificadas diferentes condições de pressão de operação da caldeira (20, 45, 67, 80 e 100 bar), teor de umidade da palha (10%, 15%, 25%, 35% e 50%), e taxa de adição dessa biomassa (10%, 20%, 30%, 40% e 50%) com relação ao total gerado no campo. A coordenação simultânea dessas variáveis resultou na formulação de cento e vinte e cinco cenários de análise. Os cenários foram analisados a partir de Análise Energética (Análise Termodinâmica de 1ª e 2ªLeis) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). AACVocorreusob enfoque do tipo \"berço-aoportão\", e seguiu diretrizes metodológicas descritas na norma ABNT NBR ISO 14044. Adotou-se como unidade funcional para o estudo \"produzir10 t de etanol anidro (99,5% w/w)\". O sistema de produto compreende atividades realizadas nas etapas agrícola (de produção de cana-de-açúcar e palha) e industrial (obtenção de etanol e cogeração). A análise ocorreu em termos da geração específica de eletricidade, e de perfil de impactos ambientais, definido em termos dos potenciais de Mudanças Climáticas, Acidificação Terrestre, Eutrofização Aquática, e de Formação de Oxidantes Fotoquímicos e de Material Particulado.Os resultados obtidos indicam que a eficiência energética aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido que é injetadona turbina. Em termos de desempenho ambiental, observou-se redução sistêmica de efeitos adversos com o aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados também ratificaram como condição mais favorável em termos de desempenho ambiental aquela em que 50% da palha gerada no campo, com 10% de umidade, é aproveitada como fonte de energia térmica na caldeira, produzindo vapor superaquecido a 100 bar. / Analyzing the sugar-alcohol sector in Brazil, one can perceive that it is self-sufficient in energy terms and that, with adequate investments, it can evolve to transform this characteristic into a benefit through the export of electricity. Currently, the cogeneration systems of the ethanol plants operate with bagasse. However, this picture should be changed due to the large increase in availability of straw generated in the field. An agreement signed between the Government of the State of São Paulo and the federation of ethanol and sugar mills (UNICA) that limits and conditions burnings during harvesting in the region ratifies this condition. This study estimates and discusses environmental impacts associated with the cogeneration of power in autonomous distilleries for typical operational conditions of the Rankine cycle, a thermodynamic model adopted to represent the operation of that system. In order to meet these purposes, different boiler operating pressure (20, 45, 67, 80 and 100 bar), moisture content of the straw (10%, 15%, 25%, 35% and 50%), and rate of biomass feeding (10%, 20%, 30%, 40% and 50%) in relation to the total generated in the field have been verified.The simultaneous coordination of these variables resulted in the formulation of one hundred and twenty-five analysis scenarios, which were investigated in terms of Energy Analysis (Thermodynamic Analysis of 1st and 2nd Laws) and Life Cycle Assessment (LCA). The LCA was carried out under a \"cradle-to-gate\" approach and followed the methodological guidelines described in ABNT NBR ISO 14044. It was adopted as a Functional Unit for the study \"to produce 10 t of anhydrous ethanol (99.5% w/w) \". The product system comprises activities that occur in the agricultural (production of sugarcane and straw) and industrial (synthesis of ethanol and cogeneration) stages. The analysis took place in terms of the specific generation of electricity, and of environmental impact profiles have been defined in terms of the potential of Climate Change, Terrestrial Acidification, Aquatic Eutrophication, and Formation of Photochemical Oxidants and Particulate Material. The results indicate that the energy efficiency increases with the increase of the state functions of the steam that is injected into the turbine. Regarding the environmental performance, it was observed a systemic reduction of adverse effects with the increase of the efficiency of the thermodynamic cycle. The results also confirmed that the most favorable condition in terms of environmental performance is that one which 50% of the straw produced in the field, with 10% humidity, is used as a source of thermal energy in the boiler, producing superheated steam at 100 bar.

Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa de desempenho termodinâmico de sistemas térmicos em uma unidade industrial de fabricação de celulose e papel Kraft. Foram coletados dados de projeto e operação para o sistema atual de utilidades e de um novo sistema em fase de implantação. A análise exergética é utilizada como ferramenta de avaliação quantitativa e qualitativa para os principais componentes do sistema de cogeração de energia: caldeiras de força, caldeiras de recuperação química, turbinas e válvulas redutoras. Diferentes critérios de desempenho globais e relativos são determinados através de balanços simultâneos de energia e entropia (balanços exergéticos). As irreversibilidades ou entropia gerada nos sistemas são determinadas através da exergia destruída. Esta abordagem revela os principais pontos onde a energia é degradada em sua qualidade, indicando onde devem ser buscadas alternativas de otimização termoeconômica para um melhor aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis. / This work presents a comparative evaluation from thermodynamic performance view of thermal systems in a Kraft pulp and paper mill. The design information and the data of the industrial operation were collected for the current utility system and for the new system that has been buit. The exergy analysis is applied as the quantitative and qualitative evaluation tool for the main energy conversion systems: power boilers, chemical recovery boiler, turbines and throttling valves. Different global and relatives performance criteria are estimated by simultaneous energy and entropy balances (exergy balances). The irreversibility or generated entropy in the systems is determined by the destroyed exergy. This approach reveals the places where energy quality is mainly degraded and shows where alternatives for optimization must be sought for a better use of the available energetic resources.

Com a crescente busca por energia sustentável os países do mundo lutam para dominar tecnologias cada vez mais novas nesse mercado competitivo. Nesse âmbito a geração distribuída tem alavancado a maioria das novas pesquisas para geração ou cogeração de energia elétrica. Neste trabalho são propostos dois reatores de hidrogênio para operação de células combustíveis. A geração de hidrogênio de ambos os reatores ocorrerá por meio da reação entre água e alumínio assistido por hidróxido de sódio. Estudaram-se diversas variáveis acerca desta reação, sobretudo, a influência da temperatura e a concentração de hidróxido de sódio. Houve uma investigação dos aspectos sustentáveis do reator, evidenciando a importância industrial do resíduo do reator e a sua não degradação ambiental, bem como a possibilidade do uso de latas de alumínio vazias para a produção de hidrogênio para utilização em um PEMFC. / With the growing search for sustainable energy countries around the world struggle to dominate more and more new technologies in this competitive market. In this context distributed generation has leveraged most new research to generation or cogeneration of electricity. This paper proposes two reactors hydrogen fuel cell operation. The hydrogen generation from both reactors occurs by reaction between water and aluminium assisted by sodium hydroxide. They were studied on different variables of this reaction mainly the influence of the temperature and the concentration of sodium hydroxide. There was an investigation of sustainable aspects of the reactor, indicating the importance of the industrial reactor and its non-residue environmental degradation, as well as the possible use of empty aluminium cans for producing hydrogen for use in a PEMFC.

Após a divulgação recente pela Petrobrás, da descoberta de uma grande quantidade de Gás Natural (GN) na bacia de Santos, as políticas de incentivo ao seu consumo e conseqüente aumento de sua participação na matriz energética nacional ganham força. Aliada a isto, a busca crescente da adoção dos conceitos do Desenvolvimento Sustentável (DS) e do Planejamento Integrado de Recursos (PIR) na utilização dos recursos energéticos em favor da sociedade, necessita da implementação de novos métodos de abordagem dos usos destes recursos de forma integrada. Este trabalho tem como objetivo estudar a contribuição do GN no Setor Elétrico. O estudo será feito através de uma análise de cenários de expansão do mercado do gás no estado de São Paulo a partir da previsão indicativa de usinas termelétricas do Plano Decenal de expansão do Setor Elétrico. Para isto, serão estudados os usos do GN diretamente associados à energia elétrica no país: geração termelétrica, cogeração industrial e aquecimento residencial de água para banho. Após a apresentação dos usos e suas tecnologias, será proposta a metodologia para a execução deste estudo. A metodologia será baseada nos aspectos de Consumo de Gás Natural, Custo de Investimento e Emissão de CO2. Será então desenvolvido um estudo de caso aplicado à região central do estado de São Paulo, nas proximidades do Gasoduto Bolívia Brasil (GASBOL), região com alto grau de industrialização e infra-estrutura, e próxima dos principais pontos da malha de Gás Natural existente no país. Os resultados apontam para a importância da integração entre os planejamentos dos setores de GN e EE, dando mais atenção aos usos distribuídos do GN, que possuem maior rendimento e contribuem ainda mais para o Desenvolvimento Sustentável. / After the recent announcement by Petrobrás about the discovery on a large amount of Natural Gas (NG) in the Santos Field, consumption incentive policies and the expectation about its growth on national energy matrix are taking place again. Besides, the growing search towards the Sustainable Development (SD) and Integrated Resource Planning (IRP) concepts on energetic resources utilization at service of society needs new integrated resources utilization approach methods. This dissertation intends to study the contribution of Natural Gas use on Electric Energy Sector. The study is based on a market expansion scenarios analysis applied to the São Paulo NG market starting from the indicative thermoelectric plants planning presented on the Electric Brazilian Sector Expansion Decade Plan. For this, the straightly related to EE uses of NG: thermoelectric generation, industrial cogeneration and residential water heating are being discussed. After the uses and their technology discussion, the methodology for this study execution will be presented. It is based on NG Consumption, Investment Cost and CO2 Emission. It will be then presented a case study applied to the central region of São Paulo State, on the neighbors of Bolivia-Brazil Gas Duct (GASBOL), a region with good industrialization and infrastructure degree, near to the most important points of Brazilian NG mesh. The results show the importance of the integration between NG and EE sectors planning, with special attention to the distributed uses of NG, more efficient and better contributing to the sustainable development.

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2605589 bytes, checksum: d958d98e8d432a97a6c6392aa35de6d0 (MD5) Previous issue date: 2011-09-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aimed to study the energy capacity of the cake originating from malt beer at different moisture levels for energy, through description and analysis of economic viability. Sample collection was made in a company located in the city of João Pessoa-PB. Physical and chemical analysis were carried out to determine the chemical composition, where it was found their consumption potential for both animal feed and for human consumption. The immediate analysis showed high levels of volatile materials and low content of fixed carbon. The samples were characterized according to the humidity, higher calorific value and density. Moisture content were obtained (50%, 40%, 30%, 20% and 15%) and gross calorific value ranging from 2656 to 5025 kcal.kg-1 for the highest and lowest humidity respectively. The proposed regression model was able to express in more than 98% the relationship between higher calorific value and moisture content, and more than 92% compared to gross calorific value and density. With regard to economic feasibility, can be seen that all schemes of work proposed for the new working configuration of boilers were viable and the most profitable decreased by 49.98% in the cost of natural gas, that is, an economy R$ 3,900,842.00 per year. You can check that the malt bagasse as an energy source is feasible. / Este trabalho teve como objetivo estudar a capacidade energética do bagaço de malte oriundo de cervevf jarias em diferentes níveis de umidade para fins energéticos, mediante caracterização e análise de viabilidade econômica. A coleta da amostra foi feita em uma empresa situada na cidade de João Pessoa-PB. Foram realizadas análises físico-químicas para determinação da composição centesimal, onde foi constatado seu potencial de consumo tanto para ração animal como para alimentação humana. A análise imediata apresentou elevados teores de materiais voláteis e baixos teores de carbono fixo. As amostras foram caracterizadas de acordo com a umidade, poder calorífico superior e densidade. Foram obtidas umidades de (50%, 40%, 30%, 20% e 15%) e poder calorífico superior variando de 2.656 a 5.025 kcal.kg-1 para a maior e menor umidade respectivamente. Os modelos de regressões propostos puderam expressar em mais de 98% a relação entre poder calorífico superior e teor de umidade e mais de 92% a relação poder calorífico superior e densidade. Com relação à viabilidade econômica, pode-se perceber que todos os regimes de trabalho propostos para a nova configuração de trabalho das caldeiras foram viáveis e o regime mais rentável apresentou uma redução de 49,98% nos custos com gás natural, ou seja, uma economia de R$ 3.900.842,00 por ano. Pode-se verificar que o bagaço de malte é viável como fonte energética.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-17T10:52:03Z No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:46:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-24T19:46:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T19:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCP.pdf: 2825439 bytes, checksum: 16d1517bec92aa34e219500473b768b0 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Soybean seed is a renewable feedstock and the production process of soybean meal and soybean refined oil generates residues that can be exploited, in such a way that the biorefinery concept can be applied to this production process. For this reason, this work aimed to analyse the employment of the biorefinery concept to a soybean crushing and refining facility, exploiting applications for the residues generated during the process. For that, first, information and data from literature about the traditional manufacture process of soybean meal and refined soybean oil were collected and the residues produced during this process were identified. Once the residues were recognized, data in academic literature about possible applications for the residues were collected. Next, the traditional process for producing soybean refined oil and defatted meal was simulated using a commercial simulator. The amounts of residues generated and energetic requirements were calculated. The amount of residues generated during soy protein concentrate (SPC) and soy protein isolate (SPI) process production were also obtained by simulations of these processes. Following, an application for each residue (except for SPI residues) was simulated in the same software and the results were analysed. It was verified that soybean straw and hulls could fulfill the energetic demand of the crushing, refining and biodiesel production process and even a surplus of electricity could be generated, especially when biodiesel was also used as a boiler fuel. Four residues from refining process are generated: gums, soapstock, spent bleaching earth and deodorizer distillate. From gums, it is possible to produce lecithin. From soapstock and spent bleaching earth, biodiesel can be generated, although it generates more residues and consumes more steam than the production of biodiesel from degummed oil. From deodorizer distillate, it is possible to concentrate tocopherols, which is an antioxidant and can be sold for its antioxidant properties. Soybean molasses generated during the concentration of proteins from soybean meal can also be used for electrical energy production. / A soja é uma matéria-prima renovável e o processo de produção de farelo e óleo refinado de soja gera alguns resíduos que podem ser aproveitados, de forma que o conceito de biorrefinaria pode ser aplicado a esse processo produtivo. Dessa forma, esse trabalho objetivou analisar a aplicação do conceito de uma biorrefinaria a uma instalação processadora de soja, buscando aplicação para os resíduos produzidos durante o processo. Para isso, primeiro coletaram-se informações e dados na literatura sobre o processo tradicional de produção de farelo desengordurado e óleo refinado de soja e os resíduos gerados durante esse processo foram identificados. Uma vez identificados os resíduos do processo, dados na literatura acadêmica sobre possíveis aplicações para esses resíduos foram coletados. A seguir, o processo tradicional de produção de óleo de soja refinado e farelo desengordurado foi simulado por meio de um software comercial. A quantidade de resíduos gerados e as demandas energéticas do processo foram obtidas. A quantidade de resíduos gerados durante o processo de fabricação de proteína de soja concentrada (PSC) e proteína de soja isolada (PSI) também foi calculada. Posteriormente, uma aplicação para os resíduos gerados (exceto os resíduos do processo de produção de PSI) foram simulados no mesmo software e os resultados foram analisados. Verificou-se que utilizando a casca e a palha da soja, toda a necessidade energética, tanto térmica quanto elétrica, do processo de produção de farelo, óleo refinado e biodiesel a partir do óleo degomado é satisfeita e até mesmo uma quantidade adicional de energia elétrica pode ser gerada, ainda mais quando o biodiesel também é usado como combustível na caldeira. Quatro resíduos são gerados durante o processo de refino do óleo: gomas, borra, terra clarificante gasta com óleo residual e destilado desodorizado. A partir das gomas, pode-se produzir a lecitina de soja. Da borra e terra clarificante gasta com óleo residual, pode-se produzir biodiesel, mas mais resíduos são gerados e mais vapor é consumido quando comparado à produção de biodiesel a partir do óleo degomado de soja. Os tocoferóis presentes no destilado desodorizado podem ser concentrados e vendidos devido às suas propriedades antioxidantes. O melaço da soja, gerado durante o processo de concentração das proteínas do farelo, também pode ser usado para a geração de energia elétrica.

Uma análise do setor sucroalcooleiro nacional revela sua autossuficiência energética que com investimentos adequados, pode evoluir para transformar tal característica em benefício por meio de exportação de energia elétrica. Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de etanol operam com bagaço-de-cana; no entantoesse quadro deve ser alterado devido ao grande aumento de disponibilidade de palha gerada no campo. Um acordo firmado entre o Governo do Estado de São Paulo e UNICA, que limita e condiciona queimadas durante a colheita na região ratifica essa condição. O presente estudo se propõe a estimar e discutir impactos ambientais associados à cogeração de energia elétrica em destilarias autônomas para situações diversas de operação do ciclo Rankine, modelo de termodinâmico adotado para representar o funcionamento daquele sistema. Para atender a tais propósitos foram verificadas diferentes condições de pressão de operação da caldeira (20, 45, 67, 80 e 100 bar), teor de umidade da palha (10%, 15%, 25%, 35% e 50%), e taxa de adição dessa biomassa (10%, 20%, 30%, 40% e 50%) com relação ao total gerado no campo. A coordenação simultânea dessas variáveis resultou na formulação de cento e vinte e cinco cenários de análise. Os cenários foram analisados a partir de Análise Energética (Análise Termodinâmica de 1ª e 2ªLeis) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). AACVocorreusob enfoque do tipo \"berço-aoportão\", e seguiu diretrizes metodológicas descritas na norma ABNT NBR ISO 14044. Adotou-se como unidade funcional para o estudo \"produzir10 t de etanol anidro (99,5% w/w)\". O sistema de produto compreende atividades realizadas nas etapas agrícola (de produção de cana-de-açúcar e palha) e industrial (obtenção de etanol e cogeração). A análise ocorreu em termos da geração específica de eletricidade, e de perfil de impactos ambientais, definido em termos dos potenciais de Mudanças Climáticas, Acidificação Terrestre, Eutrofização Aquática, e de Formação de Oxidantes Fotoquímicos e de Material Particulado.Os resultados obtidos indicam que a eficiência energética aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido que é injetadona turbina. Em termos de desempenho ambiental, observou-se redução sistêmica de efeitos adversos com o aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados também ratificaram como condição mais favorável em termos de desempenho ambiental aquela em que 50% da palha gerada no campo, com 10% de umidade, é aproveitada como fonte de energia térmica na caldeira, produzindo vapor superaquecido a 100 bar. / Analyzing the sugar-alcohol sector in Brazil, one can perceive that it is self-sufficient in energy terms and that, with adequate investments, it can evolve to transform this characteristic into a benefit through the export of electricity. Currently, the cogeneration systems of the ethanol plants operate with bagasse. However, this picture should be changed due to the large increase in availability of straw generated in the field. An agreement signed between the Government of the State of São Paulo and the federation of ethanol and sugar mills (UNICA) that limits and conditions burnings during harvesting in the region ratifies this condition. This study estimates and discusses environmental impacts associated with the cogeneration of power in autonomous distilleries for typical operational conditions of the Rankine cycle, a thermodynamic model adopted to represent the operation of that system. In order to meet these purposes, different boiler operating pressure (20, 45, 67, 80 and 100 bar), moisture content of the straw (10%, 15%, 25%, 35% and 50%), and rate of biomass feeding (10%, 20%, 30%, 40% and 50%) in relation to the total generated in the field have been verified.The simultaneous coordination of these variables resulted in the formulation of one hundred and twenty-five analysis scenarios, which were investigated in terms of Energy Analysis (Thermodynamic Analysis of 1st and 2nd Laws) and Life Cycle Assessment (LCA). The LCA was carried out under a \"cradle-to-gate\" approach and followed the methodological guidelines described in ABNT NBR ISO 14044. It was adopted as a Functional Unit for the study \"to produce 10 t of anhydrous ethanol (99.5% w/w) \". The product system comprises activities that occur in the agricultural (production of sugarcane and straw) and industrial (synthesis of ethanol and cogeneration) stages. The analysis took place in terms of the specific generation of electricity, and of environmental impact profiles have been defined in terms of the potential of Climate Change, Terrestrial Acidification, Aquatic Eutrophication, and Formation of Photochemical Oxidants and Particulate Material. The results indicate that the energy efficiency increases with the increase of the state functions of the steam that is injected into the turbine. Regarding the environmental performance, it was observed a systemic reduction of adverse effects with the increase of the efficiency of the thermodynamic cycle. The results also confirmed that the most favorable condition in terms of environmental performance is that one which 50% of the straw produced in the field, with 10% humidity, is used as a source of thermal energy in the boiler, producing superheated steam at 100 bar.

Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa de desempenho termodinâmico de sistemas térmicos em uma unidade industrial de fabricação de celulose e papel Kraft. Foram coletados dados de projeto e operação para o sistema atual de utilidades e de um novo sistema em fase de implantação. A análise exergética é utilizada como ferramenta de avaliação quantitativa e qualitativa para os principais componentes do sistema de cogeração de energia: caldeiras de força, caldeiras de recuperação química, turbinas e válvulas redutoras. Diferentes critérios de desempenho globais e relativos são determinados através de balanços simultâneos de energia e entropia (balanços exergéticos). As irreversibilidades ou entropia gerada nos sistemas são determinadas através da exergia destruída. Esta abordagem revela os principais pontos onde a energia é degradada em sua qualidade, indicando onde devem ser buscadas alternativas de otimização termoeconômica para um melhor aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis. / This work presents a comparative evaluation from thermodynamic performance view of thermal systems in a Kraft pulp and paper mill. The design information and the data of the industrial operation were collected for the current utility system and for the new system that has been buit. The exergy analysis is applied as the quantitative and qualitative evaluation tool for the main energy conversion systems: power boilers, chemical recovery boiler, turbines and throttling valves. Different global and relatives performance criteria are estimated by simultaneous energy and entropy balances (exergy balances). The irreversibility or generated entropy in the systems is determined by the destroyed exergy. This approach reveals the places where energy quality is mainly degraded and shows where alternatives for optimization must be sought for a better use of the available energetic resources.