Orientadores: Antonio Carlos Moretti, Luis Gustavo Barioni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaeldeOliveira_M.pdf: 1266731 bytes, checksum: c7c072db6adf998a52f0d31e791f3996 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O Brasil e um dos primeiros países em desenvolvimento a se comprometer com metas de redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE). As metas estabelecidas requerem uma redução entre 36,1% a 38,9% relativos as emissões estimadas para 2020. Focando na regiao central do Cerrado, responsavel por cerca de 35% da producao total de carne bovina do Brasil, este estudo estima as emissoes totais de GEE de 2006 a 2030. O estudo tambem identifica o custo efetivo do potencial de reducao das emissoes. A analise foi feito por meio da construcao de um modelo de programacao linear, batizado de "EAGGLE" (Analise Econômica dos Gases de Efeito Estufa das Emissoes da Pecuária), que representa um sistema de producao de gado de corte a pasto, com e sem suplementação, e confinamento. Um segundo modelo foi desenvolvido para estimar os estoques de carbono no solo sob pastagens com diferentes níveis de produtividade. Neste modelo e simulado o efeito da degradação, manutenção, recuperação, e dinâmica de mudança de uso da terra nos estoques de carbono. Os resultados mostraram que, no cenário de referencia, a regiao vai emitir cerca de 1,2 Gt de CO2 entre 2010 a 2020, o que equivale a 8% das emissoes liquidas totais do pais. Um conjunto de tecnologias de mitigação de GEE, foram analisados através da construcao de Curvas de Custo de Abatimento Marginal (CCAM). Os resultados indicam que ate 2030, a regiao e capaz de reduzir as emissoes em 24,3 Mt de CO2 equivalente por ano (CO2e/yr), utilizando tecnologias com custo efetivo negativo, enquanto que o potencial de reducao total apresentado pelas CCAM e 24.7MtCO2e.yr-1. Uma analise de sensibilidade foi feita para avaliar o potencial de mitigação da recuperação de pastagens em função de variações na demanda por carne. Ao contrario do que poderia se esperar, os resultados mostraram que, se as projeções de demanda diminuírem em 10%, 20% ou 30 %, ate 2030, as emissoes totais para o período aumentam em 1%, 4% e 5%, em GWP, respectivamente. Em contrapartida, considerando que as projeções de demanda cresçam em 10%, 20%, ou 30%, ate 2030, haverá uma reducao de 2%, 3 % e 4% do total das emissoes de GEE, respectivamente. Isto sugere que a recuperação de pastagens e capaz de compensar as emissoes diretas de CH4 e N2O pelo gado brasileiro, devido ao aumentando das taxas de seqüestro de carbono do solo / Abstract: Brazil is one of the first major developing countries to commit to a national emissions target that requires a reduction of between 36.1% and 38.9% relative to baseline emissions by 2020. Focusing on the Cerrado core (Central Brazilian Savanna), responsible for about 35% of the country's beef production, this study estimates the region GHG emissions from 2006 to 2030. This work also investigates the cost-effectiveness of the GHG abatement potential. The analysis was made by means of a construction of linear programing (LP) model, coined EAGGLE (Economic Analysis of Greenhouse Gases for Livestock Emissions). The LP model represents a beef production system under grazing and feedlot finishing. A second model was developed to estimate the C stocks under pastures soils with different dry-matter productivity. In this model it is simulated the effects of degradation, maintenance, restoration end the land use change dynamics over the C stocks. As a baseline, the region is going to emit 1.2 Gt from 2010 to 2020, the equivalent of 8% of the country's total liquid emissions. A set of mitigation measures, applicable to Brazil, were analyzed by constructing a marginal abatement cost curve (MACC). The results show that by 2030 the region could reduce emissions by 24.3 MtCO2e.yr-1 with negative costs; while total abatement potential shown by the MACC is 24.7MtCO2e.yr-1. Pasture restoration, involving avoided deforestation, offers the largest contribution to these results. Sensitivity analysis is used to evaluate the abatement potential of pasture restoration against variations in beef demand. Counterintuitively, the results showed, if demand projections decreases by 10%, 20% or 30% until 2030, the total liquid emissions for the period increases 1%, 4%, and 5%, in GWP, respectively. Whereas increasing demand projections by 10%, 20%, and 30% until 2030, there will be a reduction of 2%, 3% and 4% in total liquid GHG emissions for the period. This suggests that PR is able to offset the cattle direct emissions of CH4 and N2O by boosting carbon soil sequestration rates / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Orientadores: Joaquim Eugênio Abel Seabra, Manoel Regis Lima Verde Leal / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_TassiaPenha_M.pdf: 1594617 bytes, checksum: a3dc43286048d664f65908f6a7e2bc71 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Em 2011 a cana-de-açúcar foi confirmada como a fonte renovável primária mais importante para a oferta interna de energia no Brasil (15,7% suplantando os 14,7% da energia hidráulica). Atualmente, as formas de energia resultantes do processamento da cana são o etanol e a eletricidade. Com o aumento da mecanização uma quantidade considerável de biomassa se torna disponível na lavoura. Algumas usinas já tentam recuperar economicamente parte dessa biomassa para uso como combustível suplementar ao bagaço, estendendo o período de geração de energia para além do período de colheita. Adicionalmente, há um esforço em pesquisa em desenvolvimento para se ter alternativas para o aproveitamento do material lignocelulósico da cana (bagaço e palha) integrando processos tecnológicos e, assim, utilizar a biomassa como matéria-prima para a obtenção de artigos de maior valor agregado. Diante dessas opções, há a preocupação em saber qual forma de conversão da biomassa é mais eficiente não só do ponto de vista técnico-econômico, mas também ambiental. A Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) é uma técnica que pode ser usada para analisar a eficiência e sustentabilidade de alternativas quando comparadas com tecnologias convencionais. Neste trabalho, seis cenários tecnológicos para conversão da biomassa da cana-de-açúcar foram confrontados quanto ao potencial de mitigação de gases de efeito estufa (GEE) e aos respectivos custos de mitigação: ciclo a vapor (Rankine) e sistema BIG-GT, para a geração de energia excedente durante todo o ano; síntese de combustíveis, para produção de etanol e álcoois superiores; conversão bioquímica a partir da hidrólise enzimática para produção de etanol; pirólise lenta para a produção de biocarvão (utilizado como condicionador de solo); e produção de peletes para exportação para a Europa. Tais cenários foram comparados com a configuração mais comum de uma destilaria de etanol na nova expansão do setor brasileiro. Análises de incertezas e de sensibilidade também foram realizadas. Os resultados mostram que a peletização da biomassa é a opção tecnológica mais promissora devido ao bom potencial de mitigação (23 t CO2eq/ha.a) e baixo custo (-7 R$/t CO2eq). A pirólise lenta, apesar da grande incerteza, apresenta o segundo melhor potencial de mitigação (21 t CO2eq/ha.a) através do sequestro promovido pelo biocarvão, porém é a alternativa mais onerosa (260 R$/t CO2eq). De forma geral, dentre as opções investigadas, aquelas mais viáveis economicamente são as que apresentam os menores potenciais de redução de emissões de GEE / Abstract: In 2011 sugarcane was confirmed as the main renewable source in the domestic energy supply in Brazil (15.7% against 14.7% from hydropower). Currently, the energy products resulting from sugarcane processing are ethanol and electricity. With the increased mechanized harvesting, a considerable amount of biomass becomes available in the field, and some mills have already started to recover and use that biomass as supplementary fuel to bagasse, extending the period of power generation beyond the sugarcane season. Additionally, there are ongoing research efforts aimed at the better utilization of the sugarcane lignocellulosic material (bagasse and straw), enabling the production of higher value-added products through the integration of new conversion technologies. In face of these alternatives, debates arise about which would be the most efficient, cost effective and environmental friendly conversion alternative. The Life Cycle Assessment (LCA) is a technique that can be used to analyze the efficiency and sustainability of alternatives when compared to conventional technologies. In this work, six technology scenarios for sugarcane biomass conversion were compared in terms of GHG emissions mitigation and costs: steam cycle and BIG-GT systems, for electricity generation; production of ethanol via biochemical and thermochemical conversion; slow pyrolysis for the production of biochar (to be used as soil conditioner); and production of pellets (to be exported to Europe). Such scenarios were compared with the most common configuration of an ethanol distillery in the new expansion of the Brazilian industry. Uncertainty and sensitivity analyses were also performed. The results show that the biomass pelletizing is the most interesting option due to the good mitigation potential (23 tCO2eq/ha.a) and low required carbon price (-7 R$/t CO2eq). Slow pyrolysis, despite the high uncertainties, features the second largest mitigation potential (21 t CO2eq/ha.a) through the carbon sequestration promoted by biochar, although it is the most expensive option (260 R$/t CO2eq). In general, among the alternatives investigated in this study, those featuring the lowest mitigation costs are also those with the lowest mitigation potential / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestra em Planejamento de Sistemas Energéticos