Submitted by ELZIMAR TADEU DE FREITAS FERREIRA null (elzimar@feg.unesp.br) on 2016-08-17T20:29:45Z No. of bitstreams: 1 Tese de doutorado de Elzimar Tadeu de Freitas Ferreira.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) / Atualmente, a grande preocupação relacionada ao meio ambiente e redução do uso de combustíveis fósseis levou a comunidade acadêmica/científica a se concentrar em novas tecnologias de conversão de energia que possam garantir sua produção nos níveis necessários ao atendimento das necessidades humanas, mas considerando também os meios para minimizar os impactos ambientais. Propõe-se estabelecer o estado da arte da estrutura de geração termelétrica, conceituando a estrutura tecnológica de ciclos térmicos no mundo, caracterizada em centrais termelétricas distribuída e centralizada. São precedidos estudos termodinâmicos em centrais termelétricas de diferentes configurações, nas escalas industrial, municipal e nacional. Para fins de avaliação do desempenho de uma central térmica, é apresentado o desenvolvimento de uma modelagem térmica, utilizando ciclos combinados com gaseificação integrada (IGCC) e suas variações, usando balanço de massa, balanço de energia e balanço de exergia. Na geração distribuída em nível industrial, foi realizada uma análise no setor de papel e celulose, mostra-se que seu subproduto, o licor negro, um passivo ambiental, será mais bem aproveitado se passar por um processo de gaseificação e antes da queima em ciclo combinado em um sistema de cogeração. Na geração distribuída em escala municipal, o estudo de uma configuração de planta piloto foi elaborado para operar em empreendimento vinculado a alguma forma às cidades. Para o projeto de uma instalação piloto, dentre as opções de tecnologias envolvidas, as mais recomendadas seriam o ciclo IGCC (gaseificação do resíduo sólido urbano) e diferentes concepções de ciclos híbridos (incineração de resíduo sólido urbano, integrada a conjuntos a gás acionados com biogás de aterro ou gás natural). Na geração centralizada em escala nacional, empregaram-se centrais de grande porte que são usualmente encontradas na literatura. Nesta parte do estudo verificou-se a utilidade de um ciclo IGCC, com tecnologia avançada de co-gaseificação de resíduo sólido urbano e carvão aplicada a um gaseificador entrained-flow, sistema ASU (Air Separation Unit), com injeção de oxigênio e captura de CO2 pré-combustão, como alternativa eficiente de geração de energia frente às tecnologias convencionais, como a incineração e o aterro sanitário para o tratamento de materiais residuais. / Currently, the major concern related to the environment and reduction of fossil fuels has led the academic/scientific community to focus on new energy conversion technologies that can guarantee production levels necessary to meet human needs, but also that consider the means to minimize environmental impacts. In this work, it is proposed to establish the state of the art of thermoelectric generation structure, conceptualizing the technological structure of thermal cycles in the world, in the context of distributed and centralized thermal power plants, as well as their technological characteristics. Thermodynamic studies are performed in thermal power plants of different configurations, considering scales in industrial, municipal and national levels. For the purpose of evaluating the performance of a thermal power plant, it is presented the development of a thermal modeling for combined cycles with an integrated gasification (IGCC) and their variations, using mass, energy and exergy system balances. In distributed generation at the industrial level, an analysis in the paper and pulp sector was held. It is shown that its by-product, the black liquor, an environmental liability, would be better used if sent through a process of gasification before being burned in a combined cycle cogeneration system. In distributed generation at the municipal level, the study of a pilot plant configuration is designed to operate in an enterprise linked to some form to the cities. For the design of a pilot plant, from the options of technologies involved, the most recommended would be the IGCC cycle (gasification of municipal solid waste) and different conceptions of hybrid cycles (municipal solid waste incineration, integrated to gas cycles powered with landfill biogas or natural gas). For the centralized generation at the national level, it was employed large-scale plants that are usually found in the literature. In this part of the study it is demonstrated the utility of an IGCC cycle, with advanced technology co-gasification of municipal solid waste and coal applied to an entrained-flow gasifier, ASU system (Air Separation Unit), with oxygen injection and capture of CO2 in a pre combustion mode as an efficient alternative compared to power generation with conventional technologies such as incineration and the use of a landfill for the treatment of waste materials. / ANEEL: PD-0553-0022/2012

Os consórcios são conhecidos pelo aumento da capacidade de realização que confere aos participantes, e maior eficiência no uso dos recursos disponíveis, o que auxiliaria os pequenos governos locais para solucionar a escassez de recursos. Este trabalho apresenta o estudo do sistema consorciado intermunicipal para destinação dos resíduos sólidos urbanos, para auxiliar os municípios de pequeno porte na solução da inadequada destinação do lixo, responsáveis por constantes impactos ambientais. Os estudos foram realizados através de análises de custos com enfoque logístico, no nível estratégico de localização de facilidades e roteirização e programação da frota. Os estudos foram possíveis, com o auxílio do software TransCAD, uma ferramenta de Sistema de Informações Geográficas. Através do TransCAD, foi realizado a localização dos aterros sanitários, obedecendo-se as restrições impostas, e a roteirização da frota de veículos, que levassem ao menor custo logístico. Para se chegar à situação de menor custo, diversas configurações foram consideradas, nas quais foram variados o número de aterros que atendem os municípios, e a presença ou não de estações de transferência de resíduos. O método desenvolvido promoveu a análise de custos da implantação e operação do sistema consorciado, que consiste desde a coleta de resí-duos, até a disposição final em aterros sanitários. Os resultados deste trabalho comprovaram quantitativamente que o consórcio é mais eficiente do que a solução isolada para cada município. / The consortium are known by the growth of the accomplishment capacity that grants to the participants, and larger efficiency in the use of the available resources, what would aid the small local governments to solve the lack of resources. This work presents the study of the intermunicipal consortium system for the destination of the urban solid waste, to aid the small cities to solve the inadequate destination of the waste, responsible for constant environmental damages. The studies were developed through the costs analysis with logistics focus, on the strategic level of facilities location and the vehicle routing. The studies were possible with the aid of the software TransCAD, a tool of Geographical Information System. Through the TransCAD, being obeyed the imposed restrictions, the location of the sanitary landfill was made, and vehicles routing, to take to the lowest logistics cost. To reach the situation of lowest cost, several configurations were considered, in which the number of sanitary landfill for the cities were varied, and the inclusion or not the solid waste transfer stations. The developed method promoted the cost analysis of the implantation and operation of the consortium system, from the waste collection, until the final disposition in sanitary landfills. The results of this work proved quantitatively that the consortium is more efficient than the isolated solution for each city.

A Contribuição Nacional Pretendida, apresentada pelo Governo Brasileiro na 21ª Conferência das Partes, em Paris 2015, definiu o compromisso nacional de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEE) frente aos demais países que compõem a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. Para que este compromisso seja cumprido, medidas de desenvolvimento de baixo carbono devem ser adotadas. Cenários quantitativos de emissão de GEE podem antecipar as estimativas que serão apresentadas nos inventários futuros de GEE. Os cenários quantitativos podem também auxiliar o governo brasileiro a cumprir as determinações do Decreto da Presidência da República no 7.390/10 e da Decisão 2/CP.17 da Convenção do Clima para elaborar, respectivamente, estimativas anuais e bianuais de emissão de GEE. Além disso, os cenários ainda podem reduzir a incerteza do inventário nacional e podem auxiliar na identificação das alternativas de baixo carbono. As projeções de crescimento populacional, de variação da taxa coleta de resíduo, de variação da composição do resíduo coletado e de qualidade de operação dos locais de disposição permitem definir um futuro único, em que serão comparadas as consequências das opções, disponíveis em 2016, de tratamento do resíduo. Para as avaliações, foram estimadas as variações da composição, do poder calorífico e das frações fóssil e orgânica do resíduo urbano. Os prazos e metas considerados no estudo são inspirados nas políticas Nacional e Estadual do Estado de São Paulo sobre Mudanças Climáticas e no Plano Nacional de Resíduo Sólido. Implantações de opções com início em 2016, evoluindo até 30% em 2040 foram simuladas. A coleta e combustão do biogás de aterro, que até 2000 não era praticada no país, hoje é uma realidade. Por essa razão, admite-se a possibilidade da implantação desta opção em todos os locais de disposição de resíduos da Macrometrópole Paulista. Este estudo mostra que, no setor de resíduos, a recuperação e uso energético do metano, associada à reciclagem e tratamento da matéria orgânica de parte dos resíduo coletados pode levar à redução de emissão superior a 45% em relação à observada em 2005. Mostra também que a incineração de material plástico pode ocasionar aumento de mais de 80% em relação à emissão em 2005. / The Proposed National Contribution presented by the Brazilian Government at the 21st Conference of Parties in Paris 2015 defined the national commitment to reduce greenhouse gas emissions (GHG) with other countries of the United Nations Framework Convention Climate Change (UNFCCC). To fulfill this commitment, policies have to be adopted. Quantitative GHG emission scenarios can anticipate estimates for future inventories of those gases. Scenarios can help the Government to comply with the Decree 7.390/10 and Decision 2 / CP.17 to prepare annual and bi-annual GHG emission estimates. Scenarios can also reduce the uncertainty of the national inventory and may assist in identifying low carbon alternatives. The projection of population growth, the changes on waste collection rate, the differences of collected waste composition of and the variation of operational quality of disposal sites allows to define a single future, in which the consequences of the available options for waste management in 2016 can be compared. Waste composition, lower calorific value and organic and fossil fraction in urban waste were estimated. Deadlines and targets considered in this study were inspired on National Solid Waste Act and São Paulo State policies on Climate Change. Waste treatment options, starting in 2016, raising to 30% in 2040 were simulated. The collection and combustion of landfill biogas, which until 2000 were not common in the country, are now a reality. The possibility of implementing this option in all the Macrometropole Paulista disposal sites is assumed. This study shows that, in the waste sector, recovery and the energetic use of methane, associated with recycling and treatment of organic matter from part of the collected solid waste can reduce emission over 45% in relation to the 2005 observed emission. This study also shows that incineration of plastics can increase emission over 80% as compared to that observed in 2005.

A Contribuição Nacional Pretendida, apresentada pelo Governo Brasileiro na 21ª Conferência das Partes, em Paris 2015, definiu o compromisso nacional de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEE) frente aos demais países que compõem a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. Para que este compromisso seja cumprido, medidas de desenvolvimento de baixo carbono devem ser adotadas. Cenários quantitativos de emissão de GEE podem antecipar as estimativas que serão apresentadas nos inventários futuros de GEE. Os cenários quantitativos podem também auxiliar o governo brasileiro a cumprir as determinações do Decreto da Presidência da República no 7.390/10 e da Decisão 2/CP.17 da Convenção do Clima para elaborar, respectivamente, estimativas anuais e bianuais de emissão de GEE. Além disso, os cenários ainda podem reduzir a incerteza do inventário nacional e podem auxiliar na identificação das alternativas de baixo carbono. As projeções de crescimento populacional, de variação da taxa coleta de resíduo, de variação da composição do resíduo coletado e de qualidade de operação dos locais de disposição permitem definir um futuro único, em que serão comparadas as consequências das opções, disponíveis em 2016, de tratamento do resíduo. Para as avaliações, foram estimadas as variações da composição, do poder calorífico e das frações fóssil e orgânica do resíduo urbano. Os prazos e metas considerados no estudo são inspirados nas políticas Nacional e Estadual do Estado de São Paulo sobre Mudanças Climáticas e no Plano Nacional de Resíduo Sólido. Implantações de opções com início em 2016, evoluindo até 30% em 2040 foram simuladas. A coleta e combustão do biogás de aterro, que até 2000 não era praticada no país, hoje é uma realidade. Por essa razão, admite-se a possibilidade da implantação desta opção em todos os locais de disposição de resíduos da Macrometrópole Paulista. Este estudo mostra que, no setor de resíduos, a recuperação e uso energético do metano, associada à reciclagem e tratamento da matéria orgânica de parte dos resíduo coletados pode levar à redução de emissão superior a 45% em relação à observada em 2005. Mostra também que a incineração de material plástico pode ocasionar aumento de mais de 80% em relação à emissão em 2005. / The Proposed National Contribution presented by the Brazilian Government at the 21st Conference of Parties in Paris 2015 defined the national commitment to reduce greenhouse gas emissions (GHG) with other countries of the United Nations Framework Convention Climate Change (UNFCCC). To fulfill this commitment, policies have to be adopted. Quantitative GHG emission scenarios can anticipate estimates for future inventories of those gases. Scenarios can help the Government to comply with the Decree 7.390/10 and Decision 2 / CP.17 to prepare annual and bi-annual GHG emission estimates. Scenarios can also reduce the uncertainty of the national inventory and may assist in identifying low carbon alternatives. The projection of population growth, the changes on waste collection rate, the differences of collected waste composition of and the variation of operational quality of disposal sites allows to define a single future, in which the consequences of the available options for waste management in 2016 can be compared. Waste composition, lower calorific value and organic and fossil fraction in urban waste were estimated. Deadlines and targets considered in this study were inspired on National Solid Waste Act and São Paulo State policies on Climate Change. Waste treatment options, starting in 2016, raising to 30% in 2040 were simulated. The collection and combustion of landfill biogas, which until 2000 were not common in the country, are now a reality. The possibility of implementing this option in all the Macrometropole Paulista disposal sites is assumed. This study shows that, in the waste sector, recovery and the energetic use of methane, associated with recycling and treatment of organic matter from part of the collected solid waste can reduce emission over 45% in relation to the 2005 observed emission. This study also shows that incineration of plastics can increase emission over 80% as compared to that observed in 2005.

Os consórcios são conhecidos pelo aumento da capacidade de realização que confere aos participantes, e maior eficiência no uso dos recursos disponíveis, o que auxiliaria os pequenos governos locais para solucionar a escassez de recursos. Este trabalho apresenta o estudo do sistema consorciado intermunicipal para destinação dos resíduos sólidos urbanos, para auxiliar os municípios de pequeno porte na solução da inadequada destinação do lixo, responsáveis por constantes impactos ambientais. Os estudos foram realizados através de análises de custos com enfoque logístico, no nível estratégico de localização de facilidades e roteirização e programação da frota. Os estudos foram possíveis, com o auxílio do software TransCAD, uma ferramenta de Sistema de Informações Geográficas. Através do TransCAD, foi realizado a localização dos aterros sanitários, obedecendo-se as restrições impostas, e a roteirização da frota de veículos, que levassem ao menor custo logístico. Para se chegar à situação de menor custo, diversas configurações foram consideradas, nas quais foram variados o número de aterros que atendem os municípios, e a presença ou não de estações de transferência de resíduos. O método desenvolvido promoveu a análise de custos da implantação e operação do sistema consorciado, que consiste desde a coleta de resí-duos, até a disposição final em aterros sanitários. Os resultados deste trabalho comprovaram quantitativamente que o consórcio é mais eficiente do que a solução isolada para cada município. / The consortium are known by the growth of the accomplishment capacity that grants to the participants, and larger efficiency in the use of the available resources, what would aid the small local governments to solve the lack of resources. This work presents the study of the intermunicipal consortium system for the destination of the urban solid waste, to aid the small cities to solve the inadequate destination of the waste, responsible for constant environmental damages. The studies were developed through the costs analysis with logistics focus, on the strategic level of facilities location and the vehicle routing. The studies were possible with the aid of the software TransCAD, a tool of Geographical Information System. Through the TransCAD, being obeyed the imposed restrictions, the location of the sanitary landfill was made, and vehicles routing, to take to the lowest logistics cost. To reach the situation of lowest cost, several configurations were considered, in which the number of sanitary landfill for the cities were varied, and the inclusion or not the solid waste transfer stations. The developed method promoted the cost analysis of the implantation and operation of the consortium system, from the waste collection, until the final disposition in sanitary landfills. The results of this work proved quantitatively that the consortium is more efficient than the isolated solution for each city.