Desempenho exergético e emissões de gases de efeito estufa no uso do biocarvão no setor sucroenergético
Título alternativo
Exergetic performance and greenhouse gas emissions in the use of biochar in the sucroenergy sector
Autor(a)
Araújo Júnior, Jair Dinoah de
Orientador(a) Coorientador(a)
Caldeira-Pires, Armando de Azevedo||Oliveira, Sérgio Botelho de
Data de aceite
2020-04-22
Data de disponibilizacao
2020-04-22
Data de publicacao
2020-04-22
Data de defesa submissao
2019-08-12
Citacao
ARAÚJO JÚNIOR, Jair Dinoah de. Desempenho exergético e emissões de gases de efeito estufa no uso do biocarvão no setor sucroenergético. 2019. xviii, 161 f., il. Tese (Doutorado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
Resumo Portugues
A perda da qualidade da energia ao longo de um processo qualquer pode ser avaliada pela grandeza termodinâmica relacionada ao desempenho entrópico, a exergia, definida como o trabalho máximo que pode ser obtido de um sistema desde seu estado inicial até atingir o estado final, caracterizado pelo equilíbrio termodinâmico com o ambiente. Após nortear melhorias em equipamentos e processos pós crise do petróleo da década de 70, hoje consolidada nestes termos a exergia tem demonstrado ser também um indicador ambiental, ao quantificar o uso de recursos, renováveis ou não, em processos quaisquer. Ao tratar fluxos de massa e de energia com a mesma unidade de energia, que é a exergia Joules, esta grandeza possui vantagens em relação a outros indicadores de desempenho ambiental, porém relacioná-la com a tradicional metologia da ACV (Avaliação do Ciclo de Vida) mesmo que somente no indicador referente às emissões de gases de efeito estufa (GEE) não é tão simples. Trabalhando com três tipos de exergia em dois cenários, o primeiro, de referência, sem uso do biocarvão e o segundo ao retornar este produto ao solo agrícola, trouxe para à exergia CEENE (Cumulative Exergy Extraction from the Natural Environment) os seguintes resultados: a) com o uso do biocarvão houve um aumento na produtividade da cana-de-açúcar em 10% e b) redução das emissões de óxido nitroso em 27%. Essas mudanças resultaram em alterações entre os cenários 1 e 2, reduzindo a exergia destruída (CEENE) de 390 para 355 MJ/MJ de etanol (9,0%) e uma diminuiçãodas emissões de GEE de 11,8 para 11,0 g de CO2 equivalente / MJ etanol (6,8%). A análise de sensibilidade, além de trazer uma equação que relaciona a exergia com as emissões, mostrou a produtividade ser bastante sensível, onde a exergia mostrou uma sensibilidade de -0,49, e as emissões totais este valor é ligeiramente inferior, -0,41. Especificamente para as emissões de N2O no solo, a sensibilidade da exergia foi quase nula e referente às emissões foi de 0,077. Seja com o uso da eficiência exergética CEENE ou Breeding, usando estes mesmos indicadores, houve resultados equivalentes, porém, por abranger de maneira mais sensível demais indicadores, a exergia Breeding é vista como a mais adequada para quantificar emissões bem como a razão exergia-emissões na bioenergia.
Resumo Ingles
The loss of energy quality throughout any process can be evaluated by thermodynamic magnitude related to entropic performance, the exergy, defined as the maximum work that can be obtained from a system from its initial state to its final state, characterized by thermodynamic equilibrium with the environment. After guiding improvements in equipment and processes following the oil crisis of the 1970s, exergy has also been shown to be an environmental indicator in quantifying the use of resources, renewable or otherwise, in any processes. Expanding this initial achievement, exergy has also proved to be an environmental indicator, quantifying the use of renewable and non-renewable resources in any process. In dealing with mass and energy flows with the same energy unit, which is the Joules exergy, this greatness has advantages over other environmental performance indicators, but relates it to the traditional LCA (Life Cycle Assessment) even though only the indicator on greenhouse gas (GHG) emissions is not so simple. Working with three types of exergy in two scenarios, the first one, reference, without the use of biochar and the second when returning this product to the agricultural soil, brought to the exergy CEENE (Cumulative Exergy Extraction from the Natural Environment) the following results. With the use of biocarbon there was an increase in the productivity of sugarcane by 10% and a reduction of nitrous oxide emissions by 27%. These changes resulted in changes between Scenarios 1 and 2, reducing the destroyed exergy (CEENE) from 390 to 355 MJ / MJ of ethanol (9.0%) and a decrease in GHG emissions from 11.8 to 11.0 g of CO2- equivalent / MJ ethanol (6.8%). The sensitivity analysis, in addition to bringing an equation that relates the exergy to the emissions, showed the productivity to be quite sensitive, where the exergy showed a sensitivity of -0.49, and the total emissions this value is slightly lower, -0.41. Specifically for the N2O emissions in the soil, the exergy sensitivity was almost nil and the emissions were 0.077. With the use of the exergetic efficiency CEENE or Breeding, using these same indicators, there were equivalent results, however, since it includes a more sensitive indicator, Breeding exergy can be considered the most adequate to quantify emissions as well as the ratio exergy-emissions in bioenergy.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas
Idioma
Português
Tipo de documento
Tese
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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Palavras-chave
Avaliação de Ciclo de Vida (ACV)||Biocarvão||Bioenergia||Exergia||Gases - efeito estufa
