[pt] Na busca por uma energia mais sustentável e equitativa para o futuro, o uso de resíduos de biomassa de ação antrópica surge como fonte de matéria-prima para bio ou termoconversão, economicamente viável e ecologicamente sustentável. Neste sentido, macrófitas aquáticas tornam-se interessantes do ponto de vista de sua valorização a fonte de biomassa para produção de energia. Este estudo teve por objetivo a caracterização completa dos resíduos de podas de wetlands visando avaliar a potencialidade do uso dessas biomassas em processos de bio ou termoconversão. Considerou-se, para esta pesquisa, as biomassas provenientes de resíduos de podas de controle das macrófitas aquáticas Cyperus giganteus, Eichhornia crassipes e Salvinia auriculata, das wetlands de tratamento semi-terciário e terciário, de esgoto sanitário da ETE Ponte dos Leites, localizada no município de Araruama, RJ. As amostras das macrófitas foram submetidas a análises experimentais de suas propriedades físicas, químicas e térmicas, bem como estudo cinético (energia de ativação e fator pré-exponencial), a partir da análise das curvas termogravimétricas, considerando os modelos de Friedman, Kissinger e Ozawa. Além disso, uma avaliação da caracterização das biomassas foi realizada, utilizando-se a metodologia heurística de árvores de estado para propor possíveis rotas tecnológicas de conversão termoquímica e bioquímica das biomassas estudadas. Os resultados do comportamento térmico caracterizaram as biomassas como fonte de energia viável devido ao PCS variar entre 14,88 - 20,61 MJ.kg-1. As análises termogravimétricas confirmaram que as estruturas moleculares das macrófitas (Lignina: 9,99 - 26,83 por cento b.s, Celulose: 9,72 - 32,65 por cento b.s, Hemicelulose: 22,13 - 31,46 por cento b.s) afetam os mecanismos de decomposição térmica. Os rendimentos de processamento da pirólise variaram entre 71,73 por cento a 87,87 por cento, de acordo com a natureza da biomassa e diferentes taxas de aquecimento. Isso mostra a eficácia da técnica adotada na transformação dos resíduos vegetais analisados em matérias-primas para geração de energia, evidenciando o potencial energético das biomassas e confirmando a possibilidade de uso destas como matéria-prima em processos de bio e termoconversão. Com base na caracterização completa dos resíduos de podas de wetlands indica-se: combustão direta para a C. giganteus, biodigestão anaeróbia para a E. crassipes e pirólise para a S. auriculata, como rotas tecnológicas capazes de proporcionar a melhor valorização energética. / [en] In the search for a more sustainable and equitable energy energy for the future, the use of biomass residues from anthropic action arises as valuable source of raw material for bio or thermo-conversion, economically viable and ecologically sustainable. In this sense, aquatic macrophytes become interesting from the standpoint of their valorization as biomass source for energy production.The objective of this study was the fully characterization of wetlands pruning wastes in order to evaluate the use potential of these biomasses in bio or thermal-conversion processes. To this research biomasses of wastes prunning of aquatic macrophytes Cyperus giganteus, Eichhornia crassipes and Salvinia auriculata, from semi-tertiary and tertiary treatment wetlands, from sanitary sewage of the Ponte dos Leites ETP, located in Araruama, RJ, were considered. The macrophyte samples were submitted to experimental analyzes of their physical properties, chemical properties and thermal analysis, as well as a kinetic study (activation energy and pre exponencial factor), starting from the analysis of the thermogravimetric curves, considering Friedman, Kissinger and Ozawa models. Thermal behavior results characterized biomasses as a viable source of energy due to the PCS varying between 14.88 - 20.61 MJ.kg-1. Focused on the use in thermochemical and biochemical conversion processes, analyzes of the bromatological properties confirmed that the molecular structures of macrophytes (Lignin: 9.99 - 26.83 wt percent, Cellulose: 9.72 - 32.65 wt percent, Hemicellulose: 22,13 - 31.46 wt percent, depending on the species analyzed) affect the mechanisms of thermal decomposition. Pyrolysis processing yields vary from 87.87 to 71.73 percent, depending on the nature of the biomass and different heating rates. This shows the effectiveness of the technique adopted in the transformation of the analyzed vegetal residues into raw materials for energy generation, evidencing the energy potential of the biomass and, confirming the possibility of the use of these plants as raw materials in bio or thermo-conversion processes. Based on the fully characterization of wetland pruning wastes, the technological routes capable of providing the best energy recovery were: the direct combustion route for C. giganteus, anaerobic biodigestion for E. crassipes and pyrolysis for S. auriculata.

[pt] A análise do ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta útil para dimensionar e expor os crescentes impactos ambientais, econômicos e sociais causados por produtos e processos industriais, principalmente quando estes possuem uma cadeia de suprimentos complexa, como é o caso dos principais combustíveis do ciclo diesel (diesel A, biodiesel éster e diesel verde). Utilizando diferentes cenários possíveis para a matriz de combustíveis diesel no Brasil como contexto e a ACV simplificada a partir da estrutura metodológica descrita pela ABNT como ferramenta, esse estudo buscará responder qual o combustível do motor diesel que, ao longo do seu ciclo de vida, gera menos emissões de CO2 na atmosfera, utilizando esse indicador como forma de quantificar os impactos ambientais desses produtos. Uma das principais conclusões é que as duas alternativas renováveis reduzem significativamente as emissões de CO2, quando comparadas com o diesel de origem fóssil. Isso acontece porque enquanto o combustível fóssil gera emissões de CO2 na sua etapa de matéria-prima (petróleo), os biocombustíveis capturam CO2 na etapa equivalente (plantas). Outra conclusão é em relação ao maior impacto de algumas etapas (como consumo e matéria prima) em relação a outras (como produção e transporte). Finalmente, concluiu-se também que a possibilidade de se utilizar o diesel verde sem a necessidade de mistura com o diesel de origem fóssil nos motores à combustão é uma vantagem ambiental desse biocombustível em relação ao biodiesel éster. / [en] LCA (Life Cycle Assessment) is a useful tool for assessing and exposing the growing environmental, economic, and social impacts caused by products and industrial processes, especially when they have a complex supply chain, as is the case with the main fuels of the diesel cycle (diesel A, FAME biodiesel, and HVO). Using different possible scenarios for the diesel fuel matrix in Brazil as context and a simplified LCA methodological structure described by ABNT as a tool, this study aims to answer which diesel engine fuel, over its life cycle, generates fewer CO2 emissions into the atmosphere, using this indicator to quantify the environmental impacts of these products. One of the main conclusions is that both renewable alternatives significantly reduce CO2 emissions when compared to fossil-origin diesel. This is because while fossil fuel generates CO2 emissions in its raw material stage (petroleum), biofuels capture CO2 in the equivalent stage (plants). Another conclusion relates to the greater impact of some stages (such as consumption and raw material) compared to others (such as production and transportation). Finally, it was also concluded that the possibility of using HVO without the need for blending with fossil-origin diesel in combustion engines is an environmental advantage of this biofuel over FAME biodiesel.

[pt] O desenvolvimento econômico-social desde a revolução industrial está relacionado à abundância de recursos naturais e à evolução de atividades produtivas baseadas na economia fóssil, em especial, a exploração e produção de petróleo e derivados. Todavia, os danos ambientais deste progresso e a escassez dos recursos não renováveis vêm conduzindo tal economia fóssil ao centro de um debate exatamente sobre a sua sustentabilidade. Surge, então, a bioeconomia, um conjunto de atividades produtivas geradoras de riqueza renovável e sustentável, estabelecendo-se como pauta prioritária nas agendas de governos e empresas. Nesse sentido, a pesquisa lança mão de um arcabouço teórico voltado à análise relacional, o Global SNA Framework, almejando investigar a sustentabilidade estratégica do negócio de biodiesel do Sistema Petrobras, parte de um dos maiores portfólios de empresas de energia do mundo, considerando as suas alianças e o contexto das redes de valor intra e supra-setoriais, na bioeconomia global. Para tanto, o método de estudo de caso mostrou-se o mais adequado, apoiando-se em múltiplas fontes de evidências: documentais, entrevistas e questionários de percepção com executivos da empresa. Os resultados indicaram que a estratégia caracterizada com o tipo Analítico é adequada à luz de Milles e Snow, não obstante o tipo Prospectivo ter sido evidenciado de forma relevante, durante a investigação. Alguns insights forjados durante a pesquisa inspiraram sugestões de temas aplicáveis a novos estudos acadêmicos e à própria gestão do negócio. / [en] The economic and social development since the industrial revolution is related to the abundance of natural resources and the evolution of productive activities based on fossil economy, in particular, the exploration and production of oil and its derived products. However, the environmental damage caused by this way of progress and the intrinsic scarcity of non-renewable fossil resources are leading this issue to the center of a debate precisely regarding its sustainability. Then comes the bioeconomy, as a set of productive activities that generates renewable and sustainable wealth, establishing itself as a priority issue in the agendas of governments and companies. In this sense, the research makes use of a theoretical framework aimed at relational analysis, the Global SNA Framework, intending to investigate the strategic fit of Petrobras System biodiesel business, which composes one of the largest energy companies’ portfolios in the world, considering its alliances and value nets through the global bioeconomy context. Thus, the case study method revealed to be the most appropriate, relying on multiple sources of evidences: documentary, interviews and perception questionnaires with company executives. The results indicated that the strategy characterized with the Analytical type fits well and is sustainable in light of Milles and Snow, despite the Prospective type have arisen in a relevant way through the investigation. Some insights obtained during this case study inspired suggestions of themes for academic research and the business management itself.

[pt] Diante da crise ambiental dos dias atuais, desenvolver tecnologias de menor impacto negativo e promover ações de eficiência energética tornam-se imprescindíveis para conciliar produtividade e redução de emissões. Neste contexto, aprofundar-se no estudo de motores de combustão interna modelando seu funcionamento se apresenta como uma ferramenta bastante interessante, seja por ensaios em bancada ou modelagens. O presente trabalho buscou desenvolver modelos usando diferentes arquiteturas de Redes Neurais Artificiais (RNAs) para obter parâmetros de performance de Motores de Combustão Interna movidos a gás natural e a misturas de diesel – biodiesel – etanol. Para o primeiro caso, foram coletados dados de 5 motores visando a avaliação da eficiência térmica, consumo específico, temperatura de exaustão, e para o segundo a base de dados contempla um motor, sobre o qual foram avaliados, em acréscimo aos parâmetros mencionados, os coeficientes de compressão e expansão da politrópica, o consumo específico de etanol, a taxa máxima de liberação de calor e a pressão máxima. Para as redes que apresentaram melhores resultados, foram construídas superfícies de resposta a fim de analisar os modelos sobre a perspectiva do fenômeno que representam. Foi possível obter modelos com boa representatividade dos parâmetros mencionados (obtendo valores de R2 acima de 70 por cento para dados de treino e teste), exceto para os dois coeficientes da politrópica. Neste caso, embora os erros fossem relativamente satisfatórios, as superfícies de resposta atingiram extremos que não condizem com a teoria relacionada. Por outro lado, foi possível construir um modelo para a eficiência térmica a partir do consumo e abertura da válvula, com R2 de 99 por cento para treino e teste. Isto se explica pelo fato de que a primeira variável de entrada é parte da equação que calcula o parâmetro em questão, e a segunda está ligada à relação ar-combustível da mistura. / [en] Faced with the current environmental crisis, developing technologies with less negative impact and promoting energy efficiency actions are essential to reconcile productivity and emissions reduction. In this context, the study of internal combustion engines by modeling their operation presents itself as a very interesting tool, whether by bench tests or modeling. The present work aimed to develop models using different architectures of Artificial Neural Networks (ANNs) to obtain performance parameters of Internal Combustion Engines powered by natural gas and blends of diesel – biodiesel – ethanol. For the first case, 5 engines were considered to evaluate the thermal efficiency, specific consumption, exhaust temperature, and for the second case, the database includes an engine, on which, in addition to the mentioned parameters, the compression and expansion polytropic coefficients were evaluated, the specific consumption of ethanol, the maximum rate of heat release and the maximum pressure. For the networks that presented better results, response surfaces were made in order to analyze the models from the perspective of the phenomenon they represent. It was possible to obtain models with good representation of the mentioned parameters (obtaining R2 values above 70 percent for training and test data), except for the two polytropic coefficients. In this case, although the errors were relatively satisfactory, the response surfaces reached extremes that do not agree with the related theory. On the other hand, it was possible to build a model for thermal efficiency from consumption and throttle, with R2 of 99 percent for training and testing. This is explained by the fact that the first input variable is part of the equation that calculates this parameter, and the second is linked to the air-fuel ratio of the mixture.

[pt] A dissertação faz uma análise do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), criado em 2005, que introduziu na matriz energética brasileira o biodiesel, um combustível renovável e orgânico, que pode ser produzido a partir de óleos vegetais, gorduras de animais e óleos residuais de frituras. O PNPB estabeleceu a adição do biodiesel ao diesel fóssil de forma gradual e parcial, cujo teor deverá alcançar 15 por cento em 2026. O PNPB é analisado com base nos três pilares da sustentabilidade, considerando os aspectos econômicos, sociais e ambientais. Na economia, apesar dos custos do biodiesel serem maiores que os do diesel fóssil, o PNPB vem contribuindo para reduzir a sua importação, melhorando o saldo da balança comercial. Na questão ambiental, o biodiesel, ao substituir parcialmente o consumo de diesel, contribui para a descarbonização do setor de transporte e para que o Brasil cumpra seu objetivo de redução de emissões, determinado no Acordo de Paris (2015), uma vez que o biodiesel emite cerca de 70 por cento menos GEE, em relação ao diesel fóssil. No aspecto social, embora não tenha cumprido o objetivo original de priorizar a agricultura familiar do Norte e Nordeste, o PNPB instituiu desonerações fiscais através do Selo Biocombustível Social aos produtores de biodiesel que adquirissem matérias-primas da agricultura familiar, fomentando a inclusão social, a geração de trabalho e renda no campo e o desenvolvimento regional. Desse modo, o PNPB contribui para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), que englobam metas ambientais, econômicas e sociais, que deverão ser cumpridas até 2030. A dissertação também analisa se há competição relevante pelo uso da terra entre a produção de biodiesel e as terras reservadas à conservação ambiental ou utilizadas na produção de alimentos. Por fim, são analisados diferentes cenários tendenciais de produção e uso do biodiesel e biocombustíveis no Brasil, em um contexto em que os veículos elétricos tendem a ser cada vez mais disseminados, mas com intensidade menor no caso dos veículos pesados (caminhões e ônibus) e nos países em desenvolvimento. / [en] The dissertation analyzes the National Program for the Production and Use of Biodiesel (PNPB), created in 2005, which introduced biodiesel into the Brazilian energy matrix, a renewable and organic fuel that can be produced from vegetable oils, animal fats and used cooking oil. The PNPB established the gradual and partial addition of biodiesel to fossil diesel, whose content should reach 15 percent in 2026. The PNPB was analyzed based on the three pillars of sustainability, considering the economic, social and environmental aspects. In the economy, despite the higher costs of biodiesel than diesel, the PNPB has contributed to reducing diesel imports, improving the trade balance. On the environmental side, biodiesel contributes to the decarbonization of the transport sector by partly replacing diesel consumption. It also helps Brazil to meet its Paris Agreement emission reduction objectives, since biodiesel emits about 70 percent less GHG than fossil diesel. In terms of social contribution, even though it did not fulfill its original objective to prioritize family farming in the North and Northeast, the PNPB instituted tax breaks for biodiesel producers who purchase raw materials from family farmers through the Social Biofuel Certificate, fostering social inclusion, the generation of jobs and income in the countryside and regional development. In this way, the PNPB contributes to the Sustainable Development Goals (SDGs), which include environmental, economic and social goals, which must be met by 2030. The dissertation also analyzes whether there is relevant land use competition between the production of biodiesel with land reserved for environmental conservation or used in food production. Finally, different future scenarios of production and use of biodiesel and biofuels in Brazil are analyzed, in a context in which electric vehicles tend to be increasingly widespread, but with lower intensity in the case of heavy vehicles (trucks and buses) and in developing countries.