A descentralização do setor de eletricidade brasileiro associado à premente necessidade de aumento da oferta de energia elétrica tem fomentado a busca por fontes alternativas para produção de energia elétrica. Este fato motiva empresas do setor sucroalcooleiro a produzir eletricidade a partir da queima do bagaço de canade- açúcar em sistemas de cogeração, elevando dessa forma a capacidade de geração de energia elétrica exatamente no período de menor oferta hídrica. A geração de eletricidade a partir da biomassa canavieira revela-se uma opção interessante, pois além de ser produzida de forma distribuída e próxima aos centros consumidores, tem criado oportunidades a destilarias e usinas de açúcar para aumentarem seus portfólios de produtos. Nesse aspecto, o presente estudo se propõe a apresentar e discutir possibilidades de cogeração de energia elétrica em usinas autônomas (destilarias) em diferentes condições de processo e operação. Para atender a estes propósitos, foram definidos cenários de cogeração e desenvolvidos modelos para simulação e análise da produção de energia térmica e elétrica bem como estimar os impactos ambientais associados, considerando um sistema de cogeração que opera através do ciclo Rankine, que é o sistema mais utilizado pelas usinas brasileiras. Os cenários foram analisados a partir das técnicas de Análise Exergética (Análise Termodinâmica de Primeira e Segunda Lei) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Adotou-se para o caso da avaliação ambiental um enfoque do berço ao portão da fábrica, conforme diretrizes metodológicas descritas nas normas ISO 14040 e 14044. A unidade funcional adotada foi gerar 1,0 MWh de eletricidade excedente em sistema de cogeração energética. O sistema de produto compreende as cargas ambientais da etapa industrial e da produção agrícola da cana-de-açúcar. Especialistas no setor e pesquisadores da área sugerem concentrar esforços de melhoria de desempenho termodinâmico na elevação das propriedades de estado do vapor na saída da caldeira de 20 bar até 100 bar, e simulação de sistemas de cogeração com reaquecimento e regeneração, que são melhorias técnicas próprias de centrais termelétricas, mas com potencial de aproveitamento pelo setor sucroalcooleiro. Os cenários foram projetados com base em diferentes combinações dessas condições considerando duas possibilidades de utilização da biomassa como fonte de energia térmica: exclusivamente bagaço de cana-de-açúcar; e uma composição de bagaço e palha. A comparação dos desempenhos termodinâmicos e ambientais dos cenários ocorreu principalmente em termos da geração específica de eletricidade, da eficiência exergética, do perfil destruição de exergia ao longo do ciclo e dos perfis de impactos ambientais potenciais. Os resultados obtidos indicam que a eficiência exergética é aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido na alimentação da turbina, e ao aumento do grau de complexidade do ciclo Rankine, conseguido à medida que arranjos com reaquecimento e regeneração são integrados ao ciclo. Esses arranjos mostraram-se efetivos na melhoria dos desempenhos exergético e ambiental dos sistemas de cogeração a partir da queima do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Em termos de desempenho ambiental, observou-se a redução sistêmica de efeitos negativos associada ao aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados da ACV ratificaram também, que a melhoria da eficiência exergética do sistema é seguida de redução de impactos ambientais. Os melhores resultados ambientais, tanto em termos relativos, como absolutos, foram obtidos aproveitando a palha como fonte de energia térmica na caldeira, na condição de geração de vapor a 100 bar e 511 oC, com ciclo Rankine que utiliza reaquecimento e regeneração simultaneamente, numa proposta chamada de ciclo Resultante, cuja redução de impactos ambientais ocorreu entre 5,3% e 15,6% nas categorias analisadas. / The decentralization of the Brazilian electricity sector in association with the internal electricity supply crisis has encouraged companies in the sugarcane industry to produce electricity by burning sugarcane bagasse in cogeneration plants. This approach reduces the environmental impact of the sugarcane production and has opened up opportunities for distilleries and annex plants to increase their product portfolios. Potential scenarios for technically and environmentally improving the cogeneration performance were analyzed by using Thermodynamic analysis and Life Cycle Assessment (LCA). The method used in this study aimed to provide an understanding and a model of the electrical and thermal energy production and the environmental impacts of conventional vapor power systems which operate with Rankine cycle that are commonly used by Brazilian distilleries. Vapor power system experts have suggested focusing on the following technical improvement areas: increasing the properties of the steam from 20 to 100 bar, regeneration and reheating. The case scenarios were projected based on different Rankine cycle configurations and two possibilities of biomass utilization: only sugarcane bagasse or sugarcane bagasse with straw. The LCA was carried out according to ISO 14040 and 14044 regulations, with focus from cradle to gate. A Functional unit of: \"To delivery 1.0 MWh of electricity to the power grid using cogeneration system\" was defined. The product system covers the environmental burdens of the industrial stage and the agricultural production of sugarcane. Thermodynamic evaluation indicated that the energy efficiency and the potential net power exported to the grid increase as the pressure at which the vapor leaves the boiler increases. From the LCA, it was noted that the improved energy performance of the system is accompanied by reduced environmental impacts for all evaluated categories. In addition, vapor production at 100 bar and 511 °C resulted in greater environmental gains, both in absolute and relative terms. Reheating and regeneration concepts were found to be considerably effective in improving the energy and environmental performance of cogeneration systems by burning sugarcane bagasse and straw. For the evaluated categories, the results indicated that the proposed modifications are favorable for increasing the efficiency of the thermodynamic cycle and for decreasing the environmental impacts of the product system. The best results were obtained using bagasse and straw in the boiler furnace and using reheat-regenerative Rankine cycle. In this case it was noted a reduction between 5.3% and 15.6% over all impact categories analysed.

[pt] Com a crescente demanda – nacional e internacional – por biocombustíveis e a pressão internacional para redução da emissão de gases de efeito estufa, o Brasil teria muito a ganhar, do ponto de vista econômico e ambiental, com um aumento na eficiência e oferta de biocombustíveis. O advento da produção de biocombustíveis produzidos em fazendas de alga possibilita uma relação de simbiose com usinas de cana-de-açúcar. Tais algas se alimentam, entre outras substâncias, de dióxido de carbono, e a abundante biomassa de cana queimada em caldeiras, aliada à incidência solar privilegiada no Brasil, fazem da utilização de algas em usinas de cana uma possibilidade de conversão de emissões de gás de efeito estufa em biocombustível. Essa dissertação tem como objetivo estimar o resultado da implantação de uma fazenda de algas em uma usina de cana-de-açúcar. A usina em questão sofreu vistoria e fez-se o levantamento da produção de energia renovável e as emissões atmosféricas dos principais gases de efeito estufa (CH4, N2O e CO2), através da metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). A meta, a partir desta análise e com o uso de dados primário de uma empresa que instala fazendas de alga, é estimar o acréscimo de biocombustível gerado por algas e o decréscimo das emissões de GEE no processo produtivo. Os resultados obtidos na Usina Estudada mostram que caso a mesma implantasse uma fazenda de algas em seu parque industrial, sua eficiência energética na produção de energia através do etanol quase triplicaria ao passo em que emitiria quatro vezes menos poluentes em sua cadeia de produção. Caso a usina optasse por gerar exclusivamente Biodiesel, produziria Biodiesel (B100) para 19 anos de subsistência com um combustível 78,4 por cento menos poluente em termos de GEE. Aproximações mostram que caso a totalidade da lavoura de cana implante fazendas de algas no Brasil, apenas o Biodiesel gerado neste processo seria equivalente à quase 70 por cento da produção Brasileira de diesel de 2012. / [en] With the demand for Biofuels growing – in Brazil and abroad – and with worldwide efforts to reduce greenhouse gas (GHG) emissions, Brazil would have much to gain, from an environmental and economic point of view, from increasing the efficiency and offer of biofuels. The advent of biofuels produced in algae farms enabled a symbiotic relationship with ethanol plants. Such algae feeds off, among other things, Carbon Dioxide, and the abundant biomass burned in ethanol plants boilers, along with Brazil s privileged solar incidence, and this regime permits such farms to convert GHG to biofuel. The objective of this study was to investigate an ethanol plant as a productive system to understand how the addition of an algae farm could change the status quo of energy efficiency and emission of pollutant gases. The system analyzed includes the sugarcane sowing, the plantation handling, the harvesting, the industrial activities, and the Ethanol distribution. The goal, from this analysis and using primary data from a company that installs algae farms, is to estimate the increase of biofuel generated by algae and decrease GHG emissions in the production process. The results obtained in Plant Studied show that an algae farm in its industrial grounds would better its energy efficiency in almost threefold, while generating four times less atmospheric pollution in their production chain. If the plant chose to produce exclusively Biodiesel, production of B100 Biodiesel would be enough for the industry s diesel needs for 19 years, with a 78.4 percent cleaner fuel in terms of GHG emissions. Approximations show that if all the sugar cane fields implant algae farms in Brazil, the Biodiesel generated in this process would be equivalent to almost 70 percent of the Brazilian production of diesel from 2012.

Because of the increasing demand for the provision of energy worldwide and the numerous damages caused by a major use of fossil sources, the contribution of renewable energies has been increasing significantly in the global energy mix with the aim at moving towards a more sustainable development. In this context, this work aims at the development of a general methodology for designing PV systems based on ecodesign principles and taking into account simultaneously both techno-economic and environmental considerations. In order to evaluate the environmental performance of PV systems, an environmental assessment technique was used based on Life Cycle Assessment (LCA). The environmental model was successfully coupled with the design stage model of a PV grid-connected system (PVGCS). The PVGCS design model was then developed involving the estimation of solar radiation received in a specific geographic location, the calculation of the annual energy generated from the solar radiation received, the characteristics of the different components and the evaluation of the techno-economic criteria through Energy PayBack Time (EPBT) and PayBack Time (PBT). The performance model was then embedded in an outer multi-objective genetic algorithm optimization loop based on a variant of NSGA-II. A set of Pareto solutions was generated representing the optimal trade-off between the objectives considered in the analysis. A multi-variable statistical method (i.e., Principal Componet Analysis, PCA) was then applied to detect and omit redundant objectives that could be left out of the analysis without disturbing the main features of the solution space. Finally, a decision-making tool based on M-TOPSIS was used to select the alternative that provided a better compromise among all the objective functions that have been investigated. The results showed that while the PV modules based on c-Si have a better performance in energy generation, the environmental aspect is what makes them fall to the last positions. TF PV modules present the best trade-off in all scenarios under consideration. A special attention was paid to recycling process of PV module even if there is not yet enough information currently available for all the technologies evaluated. The main cause of this lack of information is the lifetime of PV modules. The data relative to the recycling processes for m-Si and CdTe PV technologies were introduced in the optimization procedure for ecodesign. By considering energy production and EPBT as optimization criteria into a bi-objective optimization cases, the importance of the benefits of PV modules end-of-life management was confirmed. An economic study of the recycling strategy must be investigated in order to have a more comprehensive view for decision making.

This research shows the results obtained in a life cycle assessment (LCA) coils manufactured with copper wires and aluminum wires in two distribution transformers in order to identify which is less impact on the environment. The research is justified as a tool to assist the manufacturers of transformers industries, utilities and consumers in the choice of material to be used for the manufacture of coils. This research is characterized as a case study, using the NBR ISO 14040:2009 and 14044:2009 methodology. The text is divided into five chapters, the introductory first, second for the literature review, the third analyses the methodology, in the fourth the results are listed, and, the last, the conclusions. The main results of the LCA were in terms of impacts and environmental damage according to the assessment method Eco- Indicator 99. The results showed that the use of transformers with aluminum coils cause less impact on the environment. / Esta pesquisa apresenta os resultados obtidos em uma avaliação do ciclo de vida (ACV) de bobinas manufaturadas com fios de cobre e com fios de alumínio em dois transformadores de distribuição a fim de identificar a que representa um menor impacto no meio ambiente. A pesquisa justifica-se como uma ferramenta para auxiliar as indústrias fabricantes de transformadores, concessionárias de energia e consumidores na escolha do material a ser utilizado para a fabricação de bobinas. Esta pesquisa se caracteriza como um estudo de caso, utilizando a metodologia NBR ISO 14040:2009 e 14044:2009. O texto está dividido em cinco capítulos, sendo o primeiro introdutório, o segundo destinado à revisão bibliográfica, o terceiro à metodologia, o quarto aos resultados e, o último, às conclusões. Os principais resultados da ACV foram em termos de impactos e danos ambientais de acordo com o método de avaliação Eco-Indicador 99. Os resultados mostraram que o uso de transformadores com boninas de alumínio gera menores impactos sobre o meio ambiente.

La gestion intégrée de l'eau à l'échelle des grandes villes est un réel défi. Cependant, la quantification des flux et des impacts environnementaux liés à l'utilisation de l'eau n'est pas encore suffisamment développée. Dans ce contexte, la question de recherche de la thèse est: "comment modéliser le système d'eau urbain complexe d'une mégapole pour l'évaluation de ses impacts sur l'environnement et des services fournis aux usagers de l'eau, dans le cadre de l'analyse du cycle de vie (ACV)?" Le cœur de la thèse est le développement d'un cadre général définissant les flux d'eau et les impacts environnementaux associés aux trois composants principaux du système d'eau urbain, à savoir, les technologies de l'eau, les usagers de l'eau et les ressources en eau. Le modèle proposé de système d'eau urbain (nommé WaLA) se construit à travers une approche modulaire permettant l'interopérabilité des trois composants. Le modèle fournit des indicateurs d'impacts et de services rendus qui peuvent être utiles aux décideurs et aux parties prenantes. Il simplifie l'évaluation des scénarios et diminue la complexité du système tout en assurant sa bonne représentation du point de vue de l'ACV. En plus de cet objectif principal, la thèse vise à raffiner les indicateurs d'impact sur la privation d'eau afin qu'ils soient pertinents pour les systèmes d'eau urbains. Une méthode qui permet d'évaluer la privation d'eau à l'échelle du sous bassin versant en intégrant les effets en aval a ainsi été développée. Cette méthode permet de différencier les impacts selon les points de prélèvements et de rejets dans un même bassin versant. Enfin, le modèle WaLA et les indicateurs associés sont mis en œuvre pour évaluer les impacts environnementaux du système d'eau urbain de la banlieue parisienne (périmètre du Syndicat des Eaux d'Ile-de-France). L'intérêt et l'applicabilité du modèle pour évaluer et comparer des scénarios actuels et prévisionnels sont ainsi démontrés. / To improve water management at the scale of large cities is a real challenge. However, the quantification of flows and environmental impacts linked to water use are not yet sufficiently developed. This is the objective of the thesis: “how to model complex urban water system of a megacity for assessing its environmental impacts in relation to the provided services to water users, within the life cycle assessment (LCA) framework?” The core of the thesis is the development of a generic framework defining water flows and environmental impacts associated with 3 categories of items – i.e., water technologies, water users and water resources – from a LCA point of view. The UWS model (termed WaLA) is built through a modular approach allowing the interoperation of these three components in an integrated way. The model provides indicators of impacts on services which may be useful to decision makers and stakeholders. It simplifies the evaluation of forecasting scenarios and decreases the complexity of the urban water system while ensuring its good representation from a LCA perspective. In addition to this main objective, the thesis also aims at refining water use impact indicators at a relevant scale for UWS. A methodology that assesses water deprivation at the sub-river basin scale in life cycle impact assessment (LCIA) integrating downstream cascade effects has been developed. It allows differentiating the withdrawal and release locations within a same river basin. The WaLA model and its associated indicators are applied to assess the environmental impacts of the water system of a Paris suburban area (perimeter of Syndicat des Eaux d'Île-de-France). It shows the interest and the applicability of the model for assessing and comparing baseline and forecasting scenarios.

Os produtos podem causar impactos negativos ao meio ambiente em uma das suas etapas do ciclo de vida, quais sejam: aquisição de matéria-prima, fabricação, distribuição, uso e disposição final. A integração dos aspectos ambientais no projeto e no desenvolvimento de produto busca prevenir e minimizar os possíveis impactos ao longo de seu ciclo de vida. Esses impactos variam quanto à categoria, magnitude, extensão e duração. A principal metodologia para avaliar os impactos ambientais do ciclo de vida do produto é a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Contudo há diversos métodos e formas de aplicações desta metodologia. O primeiro objetivo é identificar os principais métodos da ACV, por meio de uma revisão sistemática, O segundo é realizar um estudo de caso comparativo da ACV entre dois tipos de cestos (de plástico e de aço inox) utilizados nas lavadoras de roupas automáticas, identificando os potenciais impactos ambientais, baseado no método EDIP. Os principais métodos identificados na revisão sistemática foram: Ecoindicator 99, EPS, CML Ecological Footprint e EDIP. A comparação do ciclo de vida dos dois cestos demonstra que, para as categorias de impactos de potencial de aquecimento global, acidificação, eutrofização, ecotoxidade e toxidade humana, o cesto inox tem uma maior contribuição para os potencias impactos ambientais em relação ao cesto de plástico, principalmente devido à maior distância transportada da matéria-prima do aço até a fabricação do cesto. / The products can cause negative impacts to the environment in one of their stages of the life cycle, which are: raw material acquisition, production, distribution, use and final disposition. The integration of the environmental aspects in the project and in the product development it looks for to prevent and to minimize the possible impacts along his life cycle. Those impacts vary as for the category, magnitude, extension and duration. The main methodology to evaluate the environmental impacts of the life cycle of the product is the Life Cycle Assessment (LCA). However there are several methods and forms of applications of this methodology. The first objective is to identify the main methods of LCA, through a systematic revision, THE second is to accomplish a study of comparative case of LCA among two types of baskets (of plastic and of stainless steel) used in the washers of automatic clothes, identifying the potentials environmental impacts, based on the method EDIP. The main identified methods in the systematic revision were: Echo-indicator 99, EPS, CML Ecological Footprint and EDIP. The comparison of the cycle of life of the two baskets demonstrates that, for the categories of impacts of potential of global warming, acidification, nutrient enrichment, ecotoxicity and human toxicity, the basket stainless steel has a larger contribution for the potencies environmental impacts in relation to the basket of plastic, mainly due to the largest transported distance of the raw material of the steel to the production of the basket.

A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma ferramenta da gestão ambiental que identifica os aspectos ambientais e avalia os impactos ambientais associados aos produtos, durante todo o seu ciclo de vida, em outras palavras, do berço ao túmulo. O ciclo de vida inicia-se quando todos os recursos requeridos (sejam eles materiais ou energéticos) para a manufatura de determinado produto são extraídos da natureza e finaliza-se após o cumprimento da função pelo produto, retornando ao meio ambiente. Devido à quantidade de dados que necessita ser coletada, um estudo de Avaliação do Ciclo de Vida somente torna-se viável caso exista a disponibilidade de um banco de dados nacional constituído por inventários do ciclo de vida dos principais insumos empregados pela sociedade - matérias primas, energia, etc. Estes inventários possuem caráter de regionalidade e representatividade, podendo tornar novos estudos mais completos, confiáveis e fáceis de serem concluídos. A ACV vem assumindo uma importância a nível global, o Brasil vem se aprimorando na capacitação e uso desta técnica. O GP2 - Grupo de Prevenção da Poluição do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da USP, tem como seu principal objetivo a contribuição para o aprimoramento de recursos humanos necessários e consolidação do uso da ACV no Brasil. Desse modo, as atividades do GP2 têm se concentrado na construção de um banco de dados que deve ser adequado, obrigatoriamente, às condições regionais. O presente estudo está inserido nessa linha de pesquisa e tem como propósito a elaboração do Inventário do Ciclo de Vida (ICV) para o papel offset produzido no Brasil. O papel offset pertence a categoria de papéis de imprimir e, atualmente, representa o tipo de papel mais produzido no país. O resultado deste estudo consiste em um inventário consolidado dos aspectos ambientais considerados significativos para a produção da madeira, a extração da celulose, a fabricação do papel offset e outros subsistemas associados, sob as condições tecnológicas típicas dominantes no Brasil. A qualidade do estudo está intrinsecamente ligada à cadeia produtiva do papel offset, que se baseou primordialmente em dados primários. Os resultados do estudo mostraram-se coerentes com um estudo parcial realizado no Chile. Uma análise mais apurada para os resultados encontrados no estudo, com base em pesquisas internacionais, não se fez necessária, considerando as diferenças tecnológicas e de matérias-primas empregadas no ciclo de vida do papel de outros países. / The Life Cycle Assessment (LCA) is a tool for the environmental management which identifies its aspects and evaluates its environmental impacts related to the products during its whole life cycle. In other words, a cycle that goes from cradle to grave. The life cycle begins when all the required resources (material or energetic) to manufacture a certain product are extracted from the nature and it ends after accomplishing its function, returning to the environment. Due to the amount of data to be collected, a study of the life cycle assessment is only viable in case there is a national data base available formed by inventories of the main input used by the society, such as raw material, energy, and so on. These inventories have a regional and representative character, allowing new studies to be fuller, more reliable and easier to be concluded. The LCA has taken on a world wise importance. Brazil has been improving its competence and usage of such technique. The GP2 - Preventing Pollution Group from the Chemical Engineering Department of Escola Politécnica at USP - has as its primal objective the contribution to an improvement of necessary Human Resources and the consolidation of the LCA usage. In this manner, GP2 activities have to be focused on a data base construction, which should be compulsorily adequate to the regional conditions. The present study is inserted in such line of research and has as its purpose the elaboration on a Life Cycle Inventory (LCI) for the offset paper made in Brazil. The offset paper belongs to the printing paper category and, lately, represents the most used type of paper in this country. The result of such study consists in a solid inventory of the environmental aspects considered meaningful for wood production, cellulose extraction, offset paper manufacture and other related subsystems under typical predominant technological conditions in Brazil. The quality of this study is significantly related to the production chain of the offset paper, which was based mainly on primary data. The results of this study showed to be coherent to the ones achieved in a Chilean study, even though they were partial results. A more refined analysis on the pursued results in the study, based on international researches, isn't necessary, considering the technological differences and raw material used in the paper life cycle in other countries.

A descentralização do setor de eletricidade brasileiro associado à premente necessidade de aumento da oferta de energia elétrica tem fomentado a busca por fontes alternativas para produção de energia elétrica. Este fato motiva empresas do setor sucroalcooleiro a produzir eletricidade a partir da queima do bagaço de canade- açúcar em sistemas de cogeração, elevando dessa forma a capacidade de geração de energia elétrica exatamente no período de menor oferta hídrica. A geração de eletricidade a partir da biomassa canavieira revela-se uma opção interessante, pois além de ser produzida de forma distribuída e próxima aos centros consumidores, tem criado oportunidades a destilarias e usinas de açúcar para aumentarem seus portfólios de produtos. Nesse aspecto, o presente estudo se propõe a apresentar e discutir possibilidades de cogeração de energia elétrica em usinas autônomas (destilarias) em diferentes condições de processo e operação. Para atender a estes propósitos, foram definidos cenários de cogeração e desenvolvidos modelos para simulação e análise da produção de energia térmica e elétrica bem como estimar os impactos ambientais associados, considerando um sistema de cogeração que opera através do ciclo Rankine, que é o sistema mais utilizado pelas usinas brasileiras. Os cenários foram analisados a partir das técnicas de Análise Exergética (Análise Termodinâmica de Primeira e Segunda Lei) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Adotou-se para o caso da avaliação ambiental um enfoque do berço ao portão da fábrica, conforme diretrizes metodológicas descritas nas normas ISO 14040 e 14044. A unidade funcional adotada foi gerar 1,0 MWh de eletricidade excedente em sistema de cogeração energética. O sistema de produto compreende as cargas ambientais da etapa industrial e da produção agrícola da cana-de-açúcar. Especialistas no setor e pesquisadores da área sugerem concentrar esforços de melhoria de desempenho termodinâmico na elevação das propriedades de estado do vapor na saída da caldeira de 20 bar até 100 bar, e simulação de sistemas de cogeração com reaquecimento e regeneração, que são melhorias técnicas próprias de centrais termelétricas, mas com potencial de aproveitamento pelo setor sucroalcooleiro. Os cenários foram projetados com base em diferentes combinações dessas condições considerando duas possibilidades de utilização da biomassa como fonte de energia térmica: exclusivamente bagaço de cana-de-açúcar; e uma composição de bagaço e palha. A comparação dos desempenhos termodinâmicos e ambientais dos cenários ocorreu principalmente em termos da geração específica de eletricidade, da eficiência exergética, do perfil destruição de exergia ao longo do ciclo e dos perfis de impactos ambientais potenciais. Os resultados obtidos indicam que a eficiência exergética é aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido na alimentação da turbina, e ao aumento do grau de complexidade do ciclo Rankine, conseguido à medida que arranjos com reaquecimento e regeneração são integrados ao ciclo. Esses arranjos mostraram-se efetivos na melhoria dos desempenhos exergético e ambiental dos sistemas de cogeração a partir da queima do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Em termos de desempenho ambiental, observou-se a redução sistêmica de efeitos negativos associada ao aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados da ACV ratificaram também, que a melhoria da eficiência exergética do sistema é seguida de redução de impactos ambientais. Os melhores resultados ambientais, tanto em termos relativos, como absolutos, foram obtidos aproveitando a palha como fonte de energia térmica na caldeira, na condição de geração de vapor a 100 bar e 511 oC, com ciclo Rankine que utiliza reaquecimento e regeneração simultaneamente, numa proposta chamada de ciclo Resultante, cuja redução de impactos ambientais ocorreu entre 5,3% e 15,6% nas categorias analisadas. / The decentralization of the Brazilian electricity sector in association with the internal electricity supply crisis has encouraged companies in the sugarcane industry to produce electricity by burning sugarcane bagasse in cogeneration plants. This approach reduces the environmental impact of the sugarcane production and has opened up opportunities for distilleries and annex plants to increase their product portfolios. Potential scenarios for technically and environmentally improving the cogeneration performance were analyzed by using Thermodynamic analysis and Life Cycle Assessment (LCA). The method used in this study aimed to provide an understanding and a model of the electrical and thermal energy production and the environmental impacts of conventional vapor power systems which operate with Rankine cycle that are commonly used by Brazilian distilleries. Vapor power system experts have suggested focusing on the following technical improvement areas: increasing the properties of the steam from 20 to 100 bar, regeneration and reheating. The case scenarios were projected based on different Rankine cycle configurations and two possibilities of biomass utilization: only sugarcane bagasse or sugarcane bagasse with straw. The LCA was carried out according to ISO 14040 and 14044 regulations, with focus from cradle to gate. A Functional unit of: \"To delivery 1.0 MWh of electricity to the power grid using cogeneration system\" was defined. The product system covers the environmental burdens of the industrial stage and the agricultural production of sugarcane. Thermodynamic evaluation indicated that the energy efficiency and the potential net power exported to the grid increase as the pressure at which the vapor leaves the boiler increases. From the LCA, it was noted that the improved energy performance of the system is accompanied by reduced environmental impacts for all evaluated categories. In addition, vapor production at 100 bar and 511 °C resulted in greater environmental gains, both in absolute and relative terms. Reheating and regeneration concepts were found to be considerably effective in improving the energy and environmental performance of cogeneration systems by burning sugarcane bagasse and straw. For the evaluated categories, the results indicated that the proposed modifications are favorable for increasing the efficiency of the thermodynamic cycle and for decreasing the environmental impacts of the product system. The best results were obtained using bagasse and straw in the boiler furnace and using reheat-regenerative Rankine cycle. In this case it was noted a reduction between 5.3% and 15.6% over all impact categories analysed.

A infraestrutura de transportes traz benefícios sociais e econômicos, porém traz também inevitáveis impactos ambientais que não podem ser negligenciados, como supressão da vegetação local e poluição atmosférica. Esses impactos ambientais podem ser quantificados e analisados pela técnica Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), que cria a possibilidade de contemplar o aspecto ambiental na tomada de decisões e pode trazer melhor compreensão da cadeia produtiva. Na última década, é crescente a utilização dessa técnica na área de pavimentação, entretanto ainda é pouco usual no Brasil. O objetivo dessa dissertação é avaliar os impactos ambientais produzidos por duas técnicas de restauração de pavimentos asfálticos, comparando-se os resultados de ACV que observaram as fases de produção de materiais e de transportes. Dois cenários de restauração foram estudados, o primeiro considerou uma mistura asfáltica composta exclusivamente por materiais virgens (restauração convencional), e o segundo, considerou uma mistura asfáltica composta por 35% de Reciclado de Pavimento Asfáltico (RPA). As ACV foram procedidas de três maneiras distintas: (a) com o banco de dados e software alemão GaBi e o método EDIP 1997, (b) com o banco de dados da USLCI e pelo método do EDIP 1997, e (c) com software PavementLCA e o método TRACI. Os resultados obtidos a partir dos três diferentes procedimentos indicaram que a restauração com RPA apresentou redução dos impactos ambientais potencias quando comparada com a restauração convencional. Observou-se também que, para a maioria das análises, a atividade que mais contribuiu para os impactos das duas estratégias de restauração foi a de produção dos materiais. A análise de sensibilidade dos resultados obtidos com o GaBi e com o USLCI mostrou diferenças consideráveis, causadas pelas diferentes fontes de dados. Apesar de ser uma técnica em crescimento, a ACV ainda apresenta limitações quando aplicada a pavimentos, sobretudo, pela complexidade de seu ciclo de vida e pelas incertezas que envolvem sua elaboração, assim, estudos sobre ACV devem continuar, a fim de padronizar a técnica para a área e, com o tempo, obter resultados cada vez mais precisos. / Transportation infrastructure brings social and economic benefits, but it also brings unavoidable environmental impacts that can not be neglected, such as suppression of local vegetation and air pollution. These environmental impacts can be quantified and analyzed by the Life Cycle Assessment (LCA) technique, which creates the possibility of contemplating the environmental aspect in decision making and can provide a better understanding of the production chain. In the last decade, the use of this technique in the area of pavement is increasing, although not very usual in Brazil. The goal of this thesis is to analyze the environmental impacts produced by two asphalt pavement rehabilitation techniques, comparing the LCA results of material production and transportation phases. Two rehabilitation scenarios were studied, the first one considering an asphalt mixture composed exclusively by raw materials (conventional rehabilitation), and the second one considered an asphalt mixture composed by 35% of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP). The LCA was done in three different ways: (a) with the German database and software GaBi and the EDIP 1997 method, (b) with the USLCI database and the EDIP 1997 method, and (c) with PavementLCA software and the TRACI method. The results obtained from the three different procedures indicated that the rehabilitation with RPA showed reduction of the potential environmental impacts when compared with the conventional rehabilitation. It was also observed that for the majority of the analysis, the activity that contributed the most to the impacts of the two rehabilitation strategies was the material production one. The sensitivity analysis of the results obtained with GaBi and with USLCI showed considerable differences in their values, caused by the different data sources. Although it is a growing technique, LCA still presents limitations when applied to pavements, mainly due to the complexity of its life cycle and the uncertainties involved in its elaboration, so studies about LCA should continue with the aim of standardizing the technique for the area and, over time, achieve increasingly more accurate results.

Foi construído um modelo representativo do ciclo de vida da água em uma refinaria de petróleo, contemplando todos os usos a que esta se presta. Nesse contexto foram avaliados do ponto de vista ambiental, energético e econômico cenários em que etapas adicionais eram incorporadas ao tratamento de efluentes de forma a viabilizar o reúso de água e o fechamento do circuito na própria refinaria, reduzindo assim a necessidade de captação e, consequentemente, de tratamento da água bruta captada pela refinaria. O Cenário I corresponde ao cenário-base, sem implantação de nenhuma ação voltada ao reúso. No Cenário II, é incorporada a etapa adicional chamada Tratamento Fase 1, constituída por um processo de Clarificação seguido de uma Eletrodiálise Reversa (EDR) que permite o reúso de 255,7 m3/h dos 350 m3/h lançados inicialmente ao corpo hídrico no Cenário I. No Cenário III, é incorporada ao arranjo do Cenário II uma etapa de Cristalização Evaporativa para tratar o concentrado salino da EDR, recuperando, assim, mais 55,4 m3/h dos 350 m3/h lançados inicialmente, utilizando, para isso, vapor residual inicialmente não aproveitado pela refinaria. A análise ambiental foi desenvolvida por Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e constatou um desempenho muito semelhante dos três cenários. Apesar disso, a análise em perfil aberto, de impactos de midpoint, evidenciou ganhos ambientais significativos associados ao fechamento de circuito de água e, embora com vantagens muito discretas, o Cenário III apresentou um desempenho superior ao do Cenário II em todas as categorias e, na grande maioria delas, também superior ao desempenho do Cenário I. A análise de indicador único, em endpoint, destacou o impacto em Mudança Climática, relativo principalmente à queima de gás natural na caldeira para a geração de vapor, como o principal impacto ambiental associado ao ciclo de vida da água na refinaria, responsável por mais de 90% do valor correspondente ao resultado do indicador único. A análise energética foi desenvolvida utilizando-se o indicador de Demanda Cumulativa de Energia (CED) e resultou em um desempenho superior do Cenário I, ainda que com pequenas diferenças em relação aos Cenários II e III. O pior desempenho foi o do Cenário II. Comparando-se a contribuição relativa dos diferentes tipos de energia, destaca-se a energia de origem hidrelétrica, responsável por cerca de 80% do indicador único de CED em todos os três cenários. A análise econômica foi realizada por meio de indicadores tradicionalmente utilizados para a análise de viabilidade de projetos Taxa Interna de Retorno (TIR) e Valor Presente Líquido (VPL) , considerando, como referência, as regras de cobrança pelo uso da água vigentes na bacia do rio Paraíba do Sul. Com os preços cobrados atualmente pelo uso da água desta bacia, a implantação de ambos os cenários de reúso (II e III) não se viabiliza economicamente. Para que isso ocorra, o valor cobrado pelo uso da água teria que ser da ordem de 50 a 80 vezes maior do que o que é cobrado atualmente. Dentre os cenários de reúso, o Cenário II apresentou desempenho econômico superior ao do Cenário III. / It was built a representative model of the water life cycle within a petroleum refinery, considering all the uses in which it is applied. In this context, under environmental, energetic and economic perspective, different scenarios were analyzed, where further treatment stages were added to the wastewater treatment process so that recycled water could be provided back to the refining process, reducing, therefore, the need for freshwater intake and pretreatment by the refinery. Scenario I is the base scenario, without implementation of any water reuse aimed action. In Scenario II, it is incorporated the additional stage called Phase 1 Treatment, which consists of a Clarification process followed by an Electrodialysis Reversal (EDR).This enables the recycling of 255.7 m3/h from the 350 m3/h previously discharged to the water body in Scenario I. In Scenario III, it is incorporated to the Scenario II setting an Evaporative Crystallization process for treating the concentrated brine resulting from the EDR process. This enables the recovery of more 55.4 m3/h from the 350 m3/h initially released, using, for that, the energy from residual steam previously not used by the refinery. The environmental analysis was developed through Life Cycle Assessment (LCA) and found very similar performances for all three scenarios. Despite that, the open profile analysis, of midpoint impacts, showed significant environmental gains from the closure of the water circuit and, though with very small advantages, Scenario III showed a better performance than Scenario II in all impact categories and, in most of them, also better than Scenario I performance. The single score analysis, considering endpoint impact categories, highlighted Climate Change, specially related to the natural gas burning in the boiler for steam generation, as the main impact category associated to the water life cycle within the refinery, being responsible for more than 90% of all the value of the single score indicator. The energetic analysis was developed using the Cumulative Energy Demand (CED) indicator and resulted in a better performance of Scenario I, even if with just small differences from Scenarios II and III. The worst performance was from Scenario II. Comparing the relative contribution of the different types of energy, the hydroelectricity was the most important one, being responsible for around 80% of the CED single score in all three scenarios. The economic analysis was developed through traditional indicators used for assessing projects viability Internal Return Rate (IRR) and Net Present Value (NPV), considering, as reference, the rules of charging for water use valid nowadays at the Paraíba do Sul river basin. With the prices charged nowadays for the water use from this basin, the implementation of both reuse scenarios is not economic viable. In order to make it viable, the charged value would have to be around 50 to 80 times higher than it is today. Among the reuse scenarios, Scenario II had a better economic performance than Scenario III.