Thesis (M.Ing. (Development and Management))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2007.

Today, a large proportion of the world's plenteous offshore natural gas resource are stranded, flared or re-injected due to constraints pertaining to its utilisation. The major constraint in the utilisation of this resource is linked to its properties, which makes it difficult to transport or store. Although the resource presents an excellent opportunity for the Gas-to-Liquid (GTL) technology (process for converting natural gas into high energy liquid fuels with qualities that surpass the most stringent current and future clean-fuel requirements), the further processing of this resource is still impeded by high cost of transportation. However, it is believed that the emerging Floating GTL concept could offer superb opportunities to bring such offshore stranded natural gas reserves to markets by converting the gas into high quality liquid fuels, at the production sites, before it is transported using conventional oil tankers or vessels. But the question is: can this venture be profitable or economically viable? In response, an Economic Model (the EV Model) to review the economic viability of the Floating GTL option was developed. Analyses on technical and economical aspects of the floating GTL application offshore are presented with case studies on Syntroleum's and Statoil's floating GTL designs. Profitability analyses were conducted using the EV model to evaluate economic parameters such as Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Discounted PayBack Period (DPBP), Profitability index (PI), Break-Even Analysis (BEA) and Scale Economies for some assumed case scenarios involving both designs. In addition, sensitivity analyses were also carried out to find the most sensitive parameters which affect the viability of the floating GTL option. The economic analyses revealed that, a modest feedstock cost (~0 - $3/MSCF), high crude oil price (that stays above $30 per barrel) and reduction trend in capital expenditure (for stand alone Floating GTL plant) up to $20,00O/BPD or lower in the next few years, will open windows for the floating GTL concept. Finally, the energy policy needed to achieve the capitalisation of the plenteous offshore stranded gas resource via floating GTL is also discussed. / Thesis (M.Ing. (Development and Management))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2007.

Devido à sua natureza, o gás natural (GN) tem na distância aos pontos de consumo um obstáculo para sua utilização, a qual vai além simples queima para geração de energia ou obtenção de calor. Portanto, é importante que sejam discutidos novos métodos para distribuí-lo e transformá-lo em fontes de energia de maior valor agregado ou em matéria-prima para fabricação de produtos a serem utilizados na indústria química. Uma opção é a conversão do GN em combustíveis líquidos de pronto uso como óleo diesel, gasolina e querosene de aviação através da rota Gas-To-Liquids (GTL). O presente trabalho avalia o potencial da tecnologia GTL no contexto do crescimento da oferta de gás natural no Brasil pelos gasodutos Rota 2 e Rota 3, contextualizando o cenário brasileiro desse energético, as perspectivas futuras e o estado da tecnologia GTL com o processo Fisher-Tropsch. Para tanto, é simulado e analisado o desempenho econômico de uma planta de diesel GTL operante por 30 anos em cenários de preços de insumo e produto obtidos por projeções de reconhecimento internacional. / The usage of natural gás (NG) is related to the distance to the final customers, that is a real obstacle to its full utilization which is beyond the usage as fuel for electricity or heat generation. It is important to prospect, analyze and propose new methods for distribution and transformation of this important energy suppy to more value added products or special raw material for the chemical industry. The transformation in ready for use liquid fuels like diesel, gasoline and kerosene through the gas-to-liquid route (GTL) is one of the options. This dissertation evaluates the GTL technology in a context of the NG additional volume available through 2 new pipelines coming from offshore, Rota 2 and Rota 3 in the Brazilian context of NG current usage and its future perspectives taking advantage of this additional availability via the traditional and long term tested GTL Fischer-Tropsch (FT) technology. A GTL FT Diesel plant operating for 30 years was taken as an example considering different scenarios for NG and Oil prices retrieved from the IEA data base that is internationally considered as a consistent source of information.

Esta pesquisa abordou a questão do desenvolvimento social e econômico do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR), localizado no sul do estado de São Paulo, a partir de um estudo geográfico realizado sob a luz da tríade analítica GTP: Geossistema, Território e Paisagem. Partindo dessa análise geográfica, foi possível identificar como as potencialidades e fragilidades do meio físico influenciaram na territorialização da região onde hoje se encontra o parque, e como a paisagem cultural é construída sobre esta realidade. Com isso foi possível contrapor a interpretação dos dados levantados ao Plano de Manejo proposto para o PETAR em 2010, que se encontra, desde aquele ano, sob análise no Conselho Estadual do Meio Ambiente do estado de São Paulo. O documento apresenta contradições internas no que tange à exploração dos recursos minerais. Com a aprovação da Lei Estadual 16.260/2016, que concede 25 unidades de conservação para a exploração da iniciativa privada, é necessário que não restem pontos obscuros no Plano de Manejo, para que fique claro quais são os recursos que poderão ou não serem explorados. Há indícios de que neste processo os interesses econômicos se sobrepuseram tanto ao objetivo de preservação da área como ao do desenvolvimento socioeconômico. Com essa problemática em foco, discutimos como a Geografia e as ciências, de maneira geral, podem ser úteis ao processo civilizatório ao estabelecer critérios éticos de forma objetiva, apontando assim, as causas dos problemas regionais relacionados à territorialização, as contradições políticas deste processo e de que forma seria possível promover o desenvolvimento socioambiental na região. Um dos principais problemas que levantamos foi a questão das restrições às atividades econômicas impostas pela legislação ambiental. Tendo o turismo como única fonte de sustento possível, a região se tornou altamente dependente dos programas de transferência de renda que, nos últimos anos, provaram ser cruciais para a redução da pobreza extrema e evolução dos índices de desenvolvimento humano. Uma vez que uma flexibilização muito grande das restrições ambientais seria desaconselhável e, levando em consideração que a área do parque é ocupada, historicamente, por populações tradicionais, como comunidades quilombolas, concluímos que seria razoável demandar do estado alguma compensação financeira. Esta medida evitaria que recaíssem, exclusivamente sobre a população local, os custos de uma conservação ambiental que é de interesse do conjunto da sociedade. / This research addressed the issue of the social and economic development of the Upper Ribeira State Tourist Park (PETAR), in the state of São Paulo, Brazil, from a geographic study conducted under the light of the analytical triad GTL: Geosystem, Territory and Landscape. Based on this geographical analysis, it was possible to identify how the potentialities and fragilities of the physical environment influenced the territorialization of the region where the park is today, and how the cultural landscape is built on this reality. Thus, it was possible to counter the interpretation of the data collected with the proposed Management Plan for PETAR in 2010, which has been under analysis by the State Environmental Council of the state of São Paulo since that year. The document presents internal contradictions regarding the exploitation of mineral resources. With the approval of State Law 16.260 / 2016, which grants 25 conservation units for the exploitation of the private initiative, it is necessary that there are no obscure points in the Management Plan so it is clear which resources may or may not be exploited. There are indications that, in this process, economic interests overshadowed both the objective of preserving the area and that of socioeconomic development. With this problematic in focus, we discuss how Geography and the sciences, in general, can be useful to the civilizational process by establishing objective ethical criteria, thus pointing to the causes of regional problems related to territorialization, the political contradictions of this process and how it would be possible to promote socio-environmental development in the region. One of the main problems raised is the issue of the restrictions on economic activities imposed by the environmental legislation. With tourism as the only possible source of income, the region has become highly dependent on income transfer programs which, in recent years, have proved to be crucial for the reduction of extreme poverty and the improvement of the human development indexes in the area. Since a significant relaxation of environmental restrictions would be inadvisable, and considering that the area of the park has historically been occupied by traditional populations such as quilombola communities, we have concluded that it would be reasonable to demand financial compensation from the state. This would prevent the local population from paying, alone, for the costs of an environmental conservation, that is in the best interest of society, as a whole.

Esta pesquisa abordou a questão do desenvolvimento social e econômico do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR), localizado no sul do estado de São Paulo, a partir de um estudo geográfico realizado sob a luz da tríade analítica GTP: Geossistema, Território e Paisagem. Partindo dessa análise geográfica, foi possível identificar como as potencialidades e fragilidades do meio físico influenciaram na territorialização da região onde hoje se encontra o parque, e como a paisagem cultural é construída sobre esta realidade. Com isso foi possível contrapor a interpretação dos dados levantados ao Plano de Manejo proposto para o PETAR em 2010, que se encontra, desde aquele ano, sob análise no Conselho Estadual do Meio Ambiente do estado de São Paulo. O documento apresenta contradições internas no que tange à exploração dos recursos minerais. Com a aprovação da Lei Estadual 16.260/2016, que concede 25 unidades de conservação para a exploração da iniciativa privada, é necessário que não restem pontos obscuros no Plano de Manejo, para que fique claro quais são os recursos que poderão ou não serem explorados. Há indícios de que neste processo os interesses econômicos se sobrepuseram tanto ao objetivo de preservação da área como ao do desenvolvimento socioeconômico. Com essa problemática em foco, discutimos como a Geografia e as ciências, de maneira geral, podem ser úteis ao processo civilizatório ao estabelecer critérios éticos de forma objetiva, apontando assim, as causas dos problemas regionais relacionados à territorialização, as contradições políticas deste processo e de que forma seria possível promover o desenvolvimento socioambiental na região. Um dos principais problemas que levantamos foi a questão das restrições às atividades econômicas impostas pela legislação ambiental. Tendo o turismo como única fonte de sustento possível, a região se tornou altamente dependente dos programas de transferência de renda que, nos últimos anos, provaram ser cruciais para a redução da pobreza extrema e evolução dos índices de desenvolvimento humano. Uma vez que uma flexibilização muito grande das restrições ambientais seria desaconselhável e, levando em consideração que a área do parque é ocupada, historicamente, por populações tradicionais, como comunidades quilombolas, concluímos que seria razoável demandar do estado alguma compensação financeira. Esta medida evitaria que recaíssem, exclusivamente sobre a população local, os custos de uma conservação ambiental que é de interesse do conjunto da sociedade. / This research addressed the issue of the social and economic development of the Upper Ribeira State Tourist Park (PETAR), in the state of São Paulo, Brazil, from a geographic study conducted under the light of the analytical triad GTL: Geosystem, Territory and Landscape. Based on this geographical analysis, it was possible to identify how the potentialities and fragilities of the physical environment influenced the territorialization of the region where the park is today, and how the cultural landscape is built on this reality. Thus, it was possible to counter the interpretation of the data collected with the proposed Management Plan for PETAR in 2010, which has been under analysis by the State Environmental Council of the state of São Paulo since that year. The document presents internal contradictions regarding the exploitation of mineral resources. With the approval of State Law 16.260 / 2016, which grants 25 conservation units for the exploitation of the private initiative, it is necessary that there are no obscure points in the Management Plan so it is clear which resources may or may not be exploited. There are indications that, in this process, economic interests overshadowed both the objective of preserving the area and that of socioeconomic development. With this problematic in focus, we discuss how Geography and the sciences, in general, can be useful to the civilizational process by establishing objective ethical criteria, thus pointing to the causes of regional problems related to territorialization, the political contradictions of this process and how it would be possible to promote socio-environmental development in the region. One of the main problems raised is the issue of the restrictions on economic activities imposed by the environmental legislation. With tourism as the only possible source of income, the region has become highly dependent on income transfer programs which, in recent years, have proved to be crucial for the reduction of extreme poverty and the improvement of the human development indexes in the area. Since a significant relaxation of environmental restrictions would be inadvisable, and considering that the area of the park has historically been occupied by traditional populations such as quilombola communities, we have concluded that it would be reasonable to demand financial compensation from the state. This would prevent the local population from paying, alone, for the costs of an environmental conservation, that is in the best interest of society, as a whole.

O objetivo do trabalho é fazer a avaliação global de alguns dos modos energéticos de transporte do gás natural (gasodutos, GNL e GNC), inclusive como energia secundária (eletricidade e GTL). Para a escolha do melhor modo de transporte, além dos custos de cada projeto, serão considerados outros três fatores, que são: impactos ambientais, impactos sociais e riscos políticos. Para isto foi escolhida uma ferramenta de análise conhecida como Avaliação de Custos Completos (ACC), sendo que esta considera os quatro fatores citados anteriormente como de mesma importância na avaliação para um planejamento que vise a sustentabilidade. Para melhor visualização e entendimento do trabalho, foi feito um estudo de caso para o transporte de energia (gás natural e/ou eletricidade) para atender mercados consumidores na região de fronteira entre o Brasil e a Bolívia. Fundamentalmente o estudo do transporte foi feito em solo boliviano, correspondente entre os campos produtores de gás, localizados em Margarita, até a região de fronteira próxima a Corumbá no Mato Grosso do Sul (MS), e também próxima a uma região com grandes jazidas de minério de ferro conhecida como El Mutún. Metodologicamente dentro das quatro dimensões consideradas, foram usados alguns subcritérios mais relevantes para esta análise. Para todos os sub-critérios foram atribuídas notas específicas, de acordo com a região e com o tipo de transporte de energia, e após isto os dados foram passados para um software de tomada de decisão chamado Decision Lens, obtendo assim um rank das melhores opções transporte para a região. Como resultado, o mais coerente para atender a região, são gasodutos de transporte para as demandas elétricas e de gás natural (consumo do MS mais Mutún) e trens carregados com derivados líquidos do gás natural (GTL) para atender a demanda de diesel do MS. / The objective of this work is to make a global evaluation of some energy ways of transport of natural gas (gas-pipelines, LNG and CNG), as well as secondary energy (electricity and GTL). For the selection of a better way of transport, beyond the costs of each project, others three factors were considered: environmental impacts, social impacts and political risks. To perform this, a tool of analysis known as Evaluation of Complete Costs (ACC in portuguese) was chosen. This tool considers the four factors above mentioned as having the same importance in the evaluation process for planning that aims towards sustainability. For better visualization and understanding of the work, a case study for energy transport was made (natural gas and/or electricity) to supply the consumer markets in the region bordering Brazil and Bolivia. Basically the study of the transport was made in Bolivian territory; at the producing gas fields located in Margarita as far as the region bordering Corumbá in the Mato Grosso do Sul area, and also next to a region with great known iron ore deposits known as El Mutún. Methodologically, within the four dimensions above, some more relevant sub-criteria for the analysis were used. For all the sub-criteria considered specific ranks were taken, in accordance with the region and type of transported energy, and after this the data was fed to a software called Decision Lens, thus getting a rank of the best options to carry gas to the region. The results, most coherent way to supply gas to the region, happens to be gas-pipelines of transport for the electric and natural gas demands (consumption in MS plus Mutún) and trains with liquid derivatives of natural gas (GTL) to supply care of the demand of diesel of MS.

An experimental study was performed to study soot formation and evolution in atmospheric, laminar, coflow, diffusion flames of Jet-A1, Synthetic Paraffinic Kerosene and their surrogates. Light extinction, rapid thermocouple insertion and thermophoretic sampling followed by transmission electron microscopy and atomic forced microscopy were used to obtain soot volume fraction profiles, temperature profiles and soot morphologies, respectively. Different soot evolution processes were observed on the flame centerline and on a streamline with a significantly different temperature history. Formation and agglomeration of the first soot particles are different on the two streamlines. Transparent liquid-like particles are produced in large volumes in the early regions of the flame centerline where T < 1500 K; these particles are undetectable by the extinction method with the wavelength of 632.8 nm. Most of the currently used computational soot models do not predict the liquid-like nature of nascent soot particles which has major effects on the modeling.

An experimental study was performed to study soot formation and evolution in atmospheric, laminar, coflow, diffusion flames of Jet-A1, Synthetic Paraffinic Kerosene and their surrogates. Light extinction, rapid thermocouple insertion and thermophoretic sampling followed by transmission electron microscopy and atomic forced microscopy were used to obtain soot volume fraction profiles, temperature profiles and soot morphologies, respectively. Different soot evolution processes were observed on the flame centerline and on a streamline with a significantly different temperature history. Formation and agglomeration of the first soot particles are different on the two streamlines. Transparent liquid-like particles are produced in large volumes in the early regions of the flame centerline where T < 1500 K; these particles are undetectable by the extinction method with the wavelength of 632.8 nm. Most of the currently used computational soot models do not predict the liquid-like nature of nascent soot particles which has major effects on the modeling.

O objetivo do trabalho é fazer a avaliação global de alguns dos modos energéticos de transporte do gás natural (gasodutos, GNL e GNC), inclusive como energia secundária (eletricidade e GTL). Para a escolha do melhor modo de transporte, além dos custos de cada projeto, serão considerados outros três fatores, que são: impactos ambientais, impactos sociais e riscos políticos. Para isto foi escolhida uma ferramenta de análise conhecida como Avaliação de Custos Completos (ACC), sendo que esta considera os quatro fatores citados anteriormente como de mesma importância na avaliação para um planejamento que vise a sustentabilidade. Para melhor visualização e entendimento do trabalho, foi feito um estudo de caso para o transporte de energia (gás natural e/ou eletricidade) para atender mercados consumidores na região de fronteira entre o Brasil e a Bolívia. Fundamentalmente o estudo do transporte foi feito em solo boliviano, correspondente entre os campos produtores de gás, localizados em Margarita, até a região de fronteira próxima a Corumbá no Mato Grosso do Sul (MS), e também próxima a uma região com grandes jazidas de minério de ferro conhecida como El Mutún. Metodologicamente dentro das quatro dimensões consideradas, foram usados alguns subcritérios mais relevantes para esta análise. Para todos os sub-critérios foram atribuídas notas específicas, de acordo com a região e com o tipo de transporte de energia, e após isto os dados foram passados para um software de tomada de decisão chamado Decision Lens, obtendo assim um rank das melhores opções transporte para a região. Como resultado, o mais coerente para atender a região, são gasodutos de transporte para as demandas elétricas e de gás natural (consumo do MS mais Mutún) e trens carregados com derivados líquidos do gás natural (GTL) para atender a demanda de diesel do MS. / The objective of this work is to make a global evaluation of some energy ways of transport of natural gas (gas-pipelines, LNG and CNG), as well as secondary energy (electricity and GTL). For the selection of a better way of transport, beyond the costs of each project, others three factors were considered: environmental impacts, social impacts and political risks. To perform this, a tool of analysis known as Evaluation of Complete Costs (ACC in portuguese) was chosen. This tool considers the four factors above mentioned as having the same importance in the evaluation process for planning that aims towards sustainability. For better visualization and understanding of the work, a case study for energy transport was made (natural gas and/or electricity) to supply the consumer markets in the region bordering Brazil and Bolivia. Basically the study of the transport was made in Bolivian territory; at the producing gas fields located in Margarita as far as the region bordering Corumbá in the Mato Grosso do Sul area, and also next to a region with great known iron ore deposits known as El Mutún. Methodologically, within the four dimensions above, some more relevant sub-criteria for the analysis were used. For all the sub-criteria considered specific ranks were taken, in accordance with the region and type of transported energy, and after this the data was fed to a software called Decision Lens, thus getting a rank of the best options to carry gas to the region. The results, most coherent way to supply gas to the region, happens to be gas-pipelines of transport for the electric and natural gas demands (consumption in MS plus Mutún) and trains with liquid derivatives of natural gas (GTL) to supply care of the demand of diesel of MS.

Globally, there are significant quantities of natural gas reserves that lie economically or physically stranded from markets. Options to monetize such reserves include Gas to Liquids (GTL) and Liquefied Natural Gas (LNG) technologies. GTL is a unique monetization option that brings natural gas products to crude oil markets. This technology is commercially immature, appears to have attractive market potential, requires substantial capital investments, and has uncertain operating costs and revenue generation. LNG is a more established monetization option. Project economics for the two technologies are reviewed, as well as literature evaluating such for either or both. Discounted cash flow models are studied for two project scenarios, and results are discussed and compared. The modeling effort seeks to inform the decision to invest in GTL or LNG for the monetization of a stranded gas reserve. / text