A produção de energia elétrica é intimamente vinculada ao seu consumo. Ela acompanha o consumo, pois os processos de produção não armazenam energia e o ponto ótimo se dá quando não se tem nem excesso nem falta da quantidade de energia produzida em relação à consumida. Por sua vez, o consumo de energia elétrica está relacionado ao padrão de crescimento e desenvolvimento da nação. Inúmeras evidências, associando o consumo de energia elétrica ao produto interno bruto e outros índices de desenvolvimento, são encontrados na literatura, os quais mostram claramente esta justa correlação. Por outro lado, o total de energia elétrica produzida é o resultado da soma das produções individuais das diversas fontes de recursos, tais como: gás natural, carvão vapor, hídricas, produtos de cana, eólica e urânio. Este é um cenário típico de produtores e consumidores, em que os produtores concorrem, entre si, para suprir a demanda. Qualquer variação na produção de um é compensada pela produção dos outros, a fim de se manter a demanda atendida na exata medida de suas necessidades. Neste trabalho foram desenvolvidas uma metodologia original e uma ferramenta de simulação, no aplicativo MATLAB®, e estabelecidos parâmetros e indicadores ambientais para auxiliar a tomada de decisões quanto ao direcionamento de investimentos na área de produção de energia elétrica, mostrando como minimizar os efeitos nocivos ao meio ambiente e acompanhar o crescimento da demanda simultaneamente. São utilizadas técnicas e metodologias consagradas, tais como a Avaliação do Ciclo de Vida, a Contabilidade Emergética, a Análise Estatística, a Teoria de Sistemas sobre a base de dados oficial do governo brasileiro, isto é, a matriz 27x47 do relatório anual Boletim Energético Nacional (BEN) do Ministério das Minas e Energia (MME), fornecendo uma visão holística e otimizada do setor energético nacional e em particular da área de energia elétrica. Alguns temas polêmicos como o efeito da utilização da área florestal para a produção de energia elétrica e o esgotamento de reservas energéticas são discutidos no final deste trabalho. / The production of electricity is closely linked to its consumption. It follows the consumption, because the production processes do not stock up energy and the optimum point is when it does not have over or less quantity of energy produced according to its consumption. In turn, energy consumption is related to the level of growth and development of the nation. A lot of evidence associating energy consumption to gross domestic product and other development indicators are found in the literature, which clearly shows this correlation. On the other side, there are several sources of resources from which is produced electric power, such as: natural gas, steam coal, hydro, sugarcane waste, wind and uranium in amounts that together supply the need consumption required all the time and could supply more than the required amount. This presented scenario is a typical example of producers and consumers, where producers compete to supply demand, and any variation in one of them is offset by the production of others, in order to get demand attended in the exact extent of their needs. In this work were developed a methodology and a tool, and also parameters were set to help decision making regarding guidelines for investments in the production of electricity, directing to minimize harm to the environment and at the same time meet the growing of the demand. Techniques and traditional methods were used, such as Life Cycle Assessment, Emergy Accounting, Statistical Analysis, the System Theory on the official database of the Brazilian government, that is, the 27x47 matrix of the Annual Report National Energy Bulletin (BEN) of Ministry of Mines and Energy (MME), providing an holistic and optimized overview in the energy national sector and in particular the electric power sector. Some controversial issues as the effect of using the forest for the production of electricity and the depletion of energetic reserves are discussed at the end of this work.

A produção de energia elétrica é intimamente vinculada ao seu consumo. Ela acompanha o consumo, pois os processos de produção não armazenam energia e o ponto ótimo se dá quando não se tem nem excesso nem falta da quantidade de energia produzida em relação à consumida. Por sua vez, o consumo de energia elétrica está relacionado ao padrão de crescimento e desenvolvimento da nação. Inúmeras evidências, associando o consumo de energia elétrica ao produto interno bruto e outros índices de desenvolvimento, são encontrados na literatura, os quais mostram claramente esta justa correlação. Por outro lado, o total de energia elétrica produzida é o resultado da soma das produções individuais das diversas fontes de recursos, tais como: gás natural, carvão vapor, hídricas, produtos de cana, eólica e urânio. Este é um cenário típico de produtores e consumidores, em que os produtores concorrem, entre si, para suprir a demanda. Qualquer variação na produção de um é compensada pela produção dos outros, a fim de se manter a demanda atendida na exata medida de suas necessidades. Neste trabalho foram desenvolvidas uma metodologia original e uma ferramenta de simulação, no aplicativo MATLAB®, e estabelecidos parâmetros e indicadores ambientais para auxiliar a tomada de decisões quanto ao direcionamento de investimentos na área de produção de energia elétrica, mostrando como minimizar os efeitos nocivos ao meio ambiente e acompanhar o crescimento da demanda simultaneamente. São utilizadas técnicas e metodologias consagradas, tais como a Avaliação do Ciclo de Vida, a Contabilidade Emergética, a Análise Estatística, a Teoria de Sistemas sobre a base de dados oficial do governo brasileiro, isto é, a matriz 27x47 do relatório anual Boletim Energético Nacional (BEN) do Ministério das Minas e Energia (MME), fornecendo uma visão holística e otimizada do setor energético nacional e em particular da área de energia elétrica. Alguns temas polêmicos como o efeito da utilização da área florestal para a produção de energia elétrica e o esgotamento de reservas energéticas são discutidos no final deste trabalho. / The production of electricity is closely linked to its consumption. It follows the consumption, because the production processes do not stock up energy and the optimum point is when it does not have over or less quantity of energy produced according to its consumption. In turn, energy consumption is related to the level of growth and development of the nation. A lot of evidence associating energy consumption to gross domestic product and other development indicators are found in the literature, which clearly shows this correlation. On the other side, there are several sources of resources from which is produced electric power, such as: natural gas, steam coal, hydro, sugarcane waste, wind and uranium in amounts that together supply the need consumption required all the time and could supply more than the required amount. This presented scenario is a typical example of producers and consumers, where producers compete to supply demand, and any variation in one of them is offset by the production of others, in order to get demand attended in the exact extent of their needs. In this work were developed a methodology and a tool, and also parameters were set to help decision making regarding guidelines for investments in the production of electricity, directing to minimize harm to the environment and at the same time meet the growing of the demand. Techniques and traditional methods were used, such as Life Cycle Assessment, Emergy Accounting, Statistical Analysis, the System Theory on the official database of the Brazilian government, that is, the 27x47 matrix of the Annual Report National Energy Bulletin (BEN) of Ministry of Mines and Energy (MME), providing an holistic and optimized overview in the energy national sector and in particular the electric power sector. Some controversial issues as the effect of using the forest for the production of electricity and the depletion of energetic reserves are discussed at the end of this work.

Constructed wetlands have been widely accepted as a natural ecotechnology for wastewater treatment. Constructed wetland system is a treatment system, while it utilizes intertine relationship among water, plants, soils, microorganism and atmosphere in natural environment, and applies natural physics, chemistry and biochemical actions to remove pollutions natural. In addition, the constructed wetland can also to increase the areas to attract more wild animals as their habits. In this study, we analyzed quality of Koping River Old Railroad Bridge constructed wetlands to understand the remove efficiencies for different pollutions. The analytical results showed that A system of the constructed wetlands because some other sewage of A system flowed into the system. However, the treatment system were still better than those in B system. The average removal efficiencies of BOD5 ,COD ,NH3-N ,TP in A system equal to 81.93¢H,50.98¢H,74.89¢H,46,70¢H,respectively. However the average removal efficiencies of SS and Chlorophyll-a were increased for both A and B systems, which might because algae can grow vigorously in summer. Resulting in an increase for both Chlorophyll-a and SS. Besides, in autumn the litter effect of wetland plants might cause the concentrations of nutrients increased. In addition, in this study we also utilized emergy analysis to evaluate the economical values while comparing with a sewage treatment plant. The analytical results showed that the constructed wetlands could remove more pollutants than of the sewage treatment plant. However, the constructed wetland system could still increase the biodiversity. If they could reach steady treatment efficiencies under proper operation and maintenance. It is concluded that the constructed wetland system can provide advantages in both ecology and economics systems.

Orientador: Enrique Ortega Rodríguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:16:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AlexandreMonteiro_D.pdf: 2423900 bytes, checksum: 31c002482baa4999decb832f402d6a98 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar a sustentabilidade de um projeto de implantação de uma microdestilaria de etanol junto a um grupo de pequenos agricultores do assentamento Gleba XV de Novembro, município de Rosana, região do Pontal do Paranapanema, São Paulo, Brasil. Esta pesquisa foi motivada por duas razões principais. A primeira é avaliar uma alternativa a produção de etanol em larga escala que vem causando danos ao meio ambiente como a poluição dos cursos d¿água, do solo e da atmosfera (devido à queima da palha da cana), diminuindo a área destinada à produção de alimentos, além das péssimas condições enfrentadas pelos trabalhadores rurais no corte da cana. O outro motivo é atender ao interesse de um grupo de agricultores do assentamento de reforma agrária ¿Gleba XV de Novembro¿, na implantação de uma microdestilaria de álcool combustível para gerar renda e postos de trabalho. Mediante o uso de cenários, da metodologia emergética, de indicadores econômico-financeiros e de ferramentas participativas foram verificados os efeitos da inserção da microdestilaria no grupo estudado. Os resultados mostram que: (a) o projeto da implantação da microdestilaria apresentou bons indicadores de desempenho emergético (ELR = 0,41;%R = 71%), porém o bom desempenho ambiental exige um processo de integração dos subprodutos da microdestilaria com a agricultura e pecuária local, pois sem integração o desempenho ambiental diminuiu (ELR = 0,73; %R = 58%); (b) o projeto da microdestilaria é um investimento viável (TRC = 3,32 anos, PE = 24,35%, TIR = 20% e VPL = R$ 167.540, 82); (c) o projeto oferece condições de inclusão social, pois pode gerar renda e postos de trabalho (podendo chegar a 6 empregos diretos). Portanto é um projeto que pode contribuir com a elaboração de políticas para a produção de etanol e para o desenvolvimento dos assentamentos rurais / Abstract: This study aimed to assess the sustainability of a project of a small scale ethanol distillery in a group of peasants in the settlement ¿Gleba XV de Novembro¿, Rosana County, Pontal do Paranapanema region, São Paulo State, Brazil. This research was motivated by two main reasons. The first is evaluating an alternative to large scale ethanol production. Large scale has caused several damages in the environment as pollution of waterways, land and atmosphere (due to burning before the harvesting). In addition, the expansion of sugarcane crops is reducing the area for food production and the rural workers have facing up very bad working conditions. The other reason is to supply the interest of a peasant group of "Gleba XV de Novembro" settlement in the realization of an ethanol microdistillery to provide income and jobs opportunities for themselves and their sons. Therefore, the effects of micro-distillery insertion in this study group were verified through the use of scenarios approach, emergy methodology, economic indicators and participatory tools. The results demonstrate that: (a) the implementation of the project obtained good emergy performance indicators (ELR = 0.41,% R = 71%), although the good environmental performance requires an integrated management of the distillery byproducts with local agriculture and livestock, because the environmental performance for without integration decreased (ELR = 0.73% R = 58%); (c) the distillery project is a viable (TRC = 3.32 years, PE = 24 , 35% IRR = 20% and NPV = U.S. $ 167,540, 82); (d) the project provides conditions for social inclusion, because it can generate income and jobs (which may possibly reach 6 direct jobs). Therefore, the project considering micro-distillery integrated with agriculture and livestock is able to contribute to the development of public polices for a more sustainable ethanol production and improvement of rural settlements / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-26T00:21:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nakajima_ElisaSayoko_D.pdf: 30104009 bytes, checksum: 5628384cdcbc40871aec39b1cbadc18d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Município de Ibiúna, com área de 105.800 hectares, está localizado a 70 km a Oeste da cidade de São Paulo. Em 2014, a cidade completou 154 anos e conta com 72.029 habitantes, dos quais, 67% vivem na área rural e os outros 33%, no espaço urbano. A proximidade com a região metropolitana de São Paulo tornou o município de interesse em um importante fornecedor de hortícolas e legumes para a metrópole conurbada. Tradicionalmente, a agricultura é a atividade principal, porém com a elevação dos custos de produção e sem o aumento dos preços dos produtos, muitas famílias que viviam da atividade agrícola venderam suas terras e muitas dessas se tornaram condomínios residenciais. Alguns agricultores buscaram se especializar na horticultura convencional, enquanto outros adotaram a agricultura orgânica. O objetivo deste trabalho foi propor políticas públicas ao município, a partir do diagnóstico realizado com a avaliação emergética, considerando tanto a área urbana, como a rural. O resultado mostrou que, embora, o município tenha um histórico de expansão da área urbana no meio rural, os indicadores ainda revelam bons resultados: a porcentagem de renovabilidade é considerada alta (%R=45,23%), a razão de rendimento emergético é pequena (EYR= 1,16), mas a razão de carga ambiental é alta (ELR=13,07). Já nas áreas rurais estudadas, a renovabilidade das propriedades orgânicas está entre 39 e 45%, o que se mostra melhor do que a renovabilidade das produções convencionais com 17%. A comparação desses sistemas de produção hortícola com as horticulturas orgânicas de outros municípios que apresentam maior renovabilidade (55 a 90%) evidenciou que os sistemas de Ibiúna podem ser aprimorados revelando os fatores que estabelecem essa diferença. A razão de carga ambiental das áreas rurais (1,4 a 4,75) é considerada como moderada, mas os valores tendem a aumentar de acordo com o grau de intensificação dos sistemas de horticultura. Na análise da capacidade de suporte para o município, a área de suporte renovável calculada pelo método emergético foi 239.699 ha ou 3,33 hectares por pessoa (ha/pessoa). A área de suporte também foi calculada por meio da metodologia da pegada ecológica considerando-se o perfil de consumo da população e, neste caso, o resultado foi 346842 ha ou 4,8 ha/pessoa. Este último resultado revelou a importância da manutenção da área de vegetação nativa preservada e a necessidade de mudança na configuração da economia do município, a partir de ajustes no estilo de vida da população, a fim de transformar o município em uma região realmente sustentável. Para complementar os indicadores emergéticos, foram levantadas outras informações sobre as condições socioeconômicas e culturais visando aprimorar o diagnóstico. Estas informações foram utilizadas nas propostas de políticas públicas aqui apresentadas visando melhorias na dinâmica do uso da terra, nas condições socioeconômicas dos produtores rurais e nas formas de recuperação e preservação ambiental. Ao final apresentam-se recomendações para novas pesquisas no município. As considerações finais sugerem a integração da metodologia emergética com tecnologias de sensoriamento remoto, permitindo a criação de modelos para a projeção de cenários futuros de desenvolvimento que considerem mudanças na paisagem e seus impactos no clima / Abstract: Ibiúna County, area of 105,800 hectares, is located 70 km west of the city of São Paulo. In 2014, the county completed 154 years old and its population is 72,029 inhabitants, which 67% live in the rural area and 33% in the urban limits. The proximity to the metropolitan region of São Paulo made the county of interest an important supplier of horticultures and vegetables for the metropolis and its surroundings. Traditionally, agriculture is the main activity. However, with the production costs and products market price lowing, many families living from agricultural activities sold their properties and many of those lands became residential condominiums. Some farmers sought to specialize in conventional horticulture while others adopted the organic farming. The aim of this study was to propose public policies to the county from the diagnosis done using the Emergy assessment and considering the urban and rural areas. Results showed that, although the county has a history of urban expansion onto the rural area, the indicators yet show good results: the renewability percentage is considered high (%R=45.23%), the Emergy Yield Ratio is low (EYR=1.16), but the Environmental Loading Ratio is high (ELR=13.07). While this, in the rural areas studied, the renewability of the organic production is between 39 to 45%, what is a better renewability than the conventional production with 17%. The comparison of Ibiúna¿s horticultural production to other cities organic production which present higher renewability (55 to 90%) evinced that Ibiúna¿s systems can be improved and revealed the factors that establish this difference. The Environmental Loading Ratio in the rural areas (1.4 to 4.75) is considered moderate, meanwhile the results tend to increase with the intensification of the horticultural systems. The renewable support area calculated through the carrying capacity analysis with the emergy methodology was 239,699 ha or 3.33 ha per person (ha/person). The support area was also calculated using the ecological footprint method considering the consumption profile of the population and, in this case, the result was 346,842 ha or 4.8 ha/person. This last study revealed the importance of maintaining the preserved native vegetation areas and the necessity of changings in the county¿s economy configuration from adjusts in the population¿s lifestyle in order to convert the county into a more sustainable region. Other information about the socioeconomic conditions and cultural aspects, were collected to complement the emergy indicators in order to improve the diagnosis to propose public policies related to the land use dynamics, rural producers socioeconomic aspects and ways to environmental recovery and conservation. Lastly, further research recommendations for the county were presented. The final remarks suggest the integration of the Emergy assessment to remote sensing technologies enabling the creation of models to future development scenarios considering the landscape transition and its impacts on climate / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_TeldesCorrea_D.pdf: 7267454 bytes, checksum: 6b7d1a0c37b6579116030821ad560cea (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A forma de produção da agricultura em larga escala, intensiva em defensivos agrícolas, tem demonstrado ser destrutiva quanto à preservação da biodiversidade e de outros fatores de produção como solo e água. Neste sentido, novas alternativas de produção agrícola têm sido estudadas e aplicadas objetivando a recuperação dos solos, entre as quais se destaca a metodologia de sistemas agroflorestais (SAFs). A presente pesquisa tem como objetivo estudar o processo de recuperação de uma área degradada por meio da implantação de um sistema agroflorestal no Sítio Catavento, localizado no município de Indaiatuba, São Paulo, para evidenciar a viabilidade econômica dos SAFs para pequenos produtores rurais, assim como mostrar a eficiência dessa técnica na recuperação de solo degradado. Foram utilizadas neste trabalho as seguintes ferramentas científicas: (a) metodologia emergética proposta por Howard T. Odum, (b) metodologia de consórcio de espécies com sucessão vegetal e ciclagem de nutrientes desenvolvida por Ernst Götsch. Foram feitos: o levantamento dos dados sobre cobertura do solo, espécies vegetais existentes e a classificação das mesmas, bem como a identificação de suas funções ecológicas e econômicas e seus ciclos de vida. Foi equacionado e calculado o crescimento de cada uma das espécies do sistema agroflorestal. Foi estimado o valor da percolação de água de chuva. Foram obtidos os indicadores emergéticos para um ciclo completo de recuperação florestal (cinquenta anos). Os índices emergéticos calculados foram: Transformidade (Tr), Renovabilidade (%R), Razão de Rendimento Emergético (EYR), Razão de Investimento de Emergia (EIR) e a Razão de Intercâmbio de Emergia (EER). Foram encontrados os seguintes valores: a Transformidade se mantém entre 8000 e 12000, o valor inicial de EYR é 2 e depois cresce (6,5 no ano 10 e 13 no ano 50), EIR inicia com 0,17 e chega aos 40 anos com o valor de 0,10 pois o investimento é mínimo, EER inicia com 1,0 e depois decresce rapidamente (0,2 no ano 4) e a seguir decresce lentamente com o valor mínimo de 0,1 no ano 40 e depois se recupera um pouco (chegando a 0,2 no ano 50) e a Renovabilidade inicia em 52% e chega a 81% no terceiro ano, depois cresce lentamente até atingir 93% no ano 50. O lucro anual foi calculado para o caso da agricultura patronal e da agricultura familar considerando uma área de 1 ha. A patronal tem rentabilidade negativa nos primeiros 4anos, a partir do ano 5 o lucro é US$ 550 / ha.ano, no ano 6 é 900 US$ ha.ano e no ano 40 chega a US$ 17000/ ha.ano. Para o agricultor familiar os resultados são melhores / Abstract: The large-scale agricultural production system with intensive use of pesticides has been questioned by not preserving the biodiversity, the soil and the water. In this sense, new alternatives for agricultural production have been studied and implemented aiming at recovering the soil through farming techniques, among which stands out the agroforestry systems (AFS). This research aims to study the recovery of a degraded area through the establishment of an agroforestry system in Catavento farm, located at Indaiatuba county, São Paulo, in order to demonstrate either the economic viability of agroforestry systems for small farmers and the high ecological efficiency of this agricultural practice for recovering degraded environments. The method used in this study is based in: (a) ecosystems assessment using emergy methodology, as proposed by H. T. Odum (1996); (b) species consortium with vegetable succession and nutrients cycling, methodology developed by Ernst Götsch. A data survey has been done on soil covering, existing species and their classifications, as well as the identification of their ecological and economic functions and their life cycles. By applying the mentioned methodologies, a prediction of the agroforestry system behavior and a diagnosis of the dynamic process of ecological restoration have been done, using emergy indicators calculated for one complete cycle of forest recovery (fifty years). The emergy indices obtained were: Transformity (Tr), Renewability (% R), Emergy Yield Ratio (EYR), Emergy Investment Ratio (EIR) and Emergy Exchange Ratio (EER). There were found the following indices: Transformity remains between 8000 and 12000; the initial value of EYR is 2 and then it grows to 6.5, in year 10 and to 13, in year 50; the value of EIR starts at 0.17 and, after 40 years it decreases to 0.10 because the investment is minimum; the value of EER (1.0) at first decreases rapidly (0.2 in year 4) and then decreases slowly (minimum value of 0.1 in 40 years) and then it shows a slight recovery (up to 0.2 years in 50), Renewability starts at 52% and reaches 81% in the third year, then grows slowly up to 93% in 50 years. The annual profit has been calculated for the cases of employer and familiar agricultures. In the employeremployee case, the profitability is negative in the first 4 years; in the year 5, the profit is $550/ha.year, goes to US $ 900/ha in year 6 and reaches a maximum in year 40 (US$ 17.000). For the family managed farm without employees, results are better. The Catavento SAF results are promising and show, besides the recovery of biodiversity, greater valuation of rural activity, with improved socioeconomic conditions for families of small farmers / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Le développement continu d’outils pour mesurer le développement durable a conduit à la théorie éMergétique. L’éMergie d’une ressource ou d’un produit est définie en convertissant toutes les ressources (matières premières) et les entrées d’énergie sous la forme de leurs équivalents énergétiques solaires (solar energy unit seJ), cf Odum (1996, 2000). L'objectif principal de cette thèse est d'adapter la méthode d'analyse éMergétique aux pratiques de recyclage industriel. La principale contribution scientifique de cette étude peut être résumée comme suit: contribution à la théorie éMergétique en temps discret appliquée au recyclage. Sous certaine hypothèses, l’émergie d'un produit recyclé peut être exprimée sous la forme d’une série géométrique. L'éMergétique d'un produit se détériorant, il existe un prix éMergétique au recyclage et une analogie avec l’énoncé de Carnot peut être faite. En conséquence, un nouveau «facteur» est introduit, ce dernier peut être inclus dans les tables d'évaluation éMergétique, pour tenir compte des accroissements de transformité dû aux recyclages multiples. Enfin, l'approche développée est appliquée avec succès à l'utilisation de matériaux de recycle dans un bâtiment basse énergie. / The continuous development of tools to measure sustainability led to the eMergy theory. The Emergy of a resource or product is defined by converting all resource (raw materials) and energy inputs in the form of solar energy equivalents (solar energy unit, seJ), cf Odum (1996, 2000). The main objective of this thesis is to adapt the method of emergy evaluation to industrial recycling practices. The principal scientific contribution from the study can be summarized as: contribution to th eMergy theory in discrete time applied to recycling. Under certain assumptions, the emergy of a recycled product can be expressed in the form of a geometric series. If the emergy of a product deteriorates, there is a cost to the emergy of recycling with similarities to the Carnot principle. As a result, a ‘factor’ is introduced which could be included on emergy evaluation tables to reflect increases in transformity due to multiple recycling. Fi nally, the developed approach is successfully applied to the use of recycle materials in a Low Energy Building.

This report represents an overall view on thermodynamical studies of wastewater treatment plant, concepts like exergy, emergy and entropy. In addition, there has been an introduction of calorimetry. A common unit of measurement of organic contents in wastewater treatment facilities is COD. However, the unit of measurement which shows the sustainability of an industry is exergy and emergy. According to the calculations represented in this report it has been tried to make a correlation between the COD and exergy in order to make it easier to assess the sustainability of a treatment plant. The calorific measurement methods which have been used in the food science can also be used in wastewater treatment industry. Therefore, it is possible to replace COD and BOD measurement devices with online calorific measurements. It has been tried to find a correlation between exergy value and calorific contents. Accordingly, if the calorific values in wastewater input and output are known they can be transferred into exergy values. The energy and exergy production from wastewater has been observed in a Microbial Fuel Cell made in the laboratory and the measured values of current produced by the microbial activities has been analyzed in this report. For future studies, exergy can be used directly in modeling a wastewater treatment plant and improving an already made one.

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Este trabalho apresenta os resultados obtidos na comparação - através da contabilidade em emergia, em termoeconomia e em análise econômico financeira - de sistemas energéticos agropecuários. O objetivo deste estudo é o de reunir em um único trabalho três métricas distintas de atribuição de custos, considerando suas limitações e seus indicadores. Comparam-se três configurações: o primeiro utiliza um sistema de geração de energia instalado em uma usina autônoma no Estado de São Paulo; o segundo um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos bovinos, integrado à usina, e o terceiro sistema um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos suínos que, para efeito do estudo também é integrado aos sistemas anteriores. Realiza-se a análise em emergia, termoeconomia e economia financeira, comparando-se as configurações com a finalidade de possibilitar uma visão multimétrica sobre as interações. Verifica-se que ao integrarmos os biossistemas, utilizando suas biomassas residuais como insumo de geração de eletricidade, o custo da eletricidade gerada é reduzido. A metologia empregada neste trabalho possibilita uma visão por três aspectos dos biossistemas: a visão ambiental por parte da emergia, a visão termodinâmica interna através dos rendimentos da primeira e segunda lei da termodinâmica por parte da termoeconomia e por fim a visão do investidor, que apresenta os resultados econômics financeiros da integração dos biossistemas. / This work shows the results obtained when compairing the account in emergy, in Thermoeconomy and in an economic analysis of energy farming energy systems. The goal of this study is to assemble in an unique work three different ways of attributing costs, considering their restrictions and indexes. Three configurations are compaired: the first one uses an energy generation system installed in a sugar-ethanol plant in São Paulo. The second operates with a generator fed with biogas from a biodigestor of cattle manure that is integrated to the plant.The third system operates with a generator that receives pig slurry that is also integrated to the plant. The goal of quantifying the emergy on these systems, the thermoeconomic and the economic analysis in to make possible a wide view about the implications on these integrations.It is shown that when the biosystems are integrated, using their residual biomass as an input to electricity generation, the electricity cost is reduced. The methodology of this work makes possible seeing three aspects of the biosystems: the environmental sight by emergy, the inner thermodynamic sight given by the first and the second thermodinamic laws by the thermoeconomy and the investor sight that presents the economic financial results of the biosystems integration.