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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.106.2020.tde-24022021-145533
Document
Author
Full name
Fernando Carlos de Oliveira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Coelho, Suani Teixeira (President)
Barros, Virginia Parente de
Freitas, Marcos Aurélio Vasconcelos de
Matai, Patricia Helena Lara dos Santos
Nastari, Plinio Mario
Stradiotto, Nelson Ramos
Title in Portuguese
Comparação de impactos ambientais do biodiesel produzido a partir do óleo residual de fritura via rotas etílica e metílica
Keywords in Portuguese
avaliação do ciclo de vida
biodiesel
demanda energética
impactos ambientais
sustentabilidade
Abstract in Portuguese
Este trabalho de doutorado teve como objetivos avaliar o desempenho ambiental do biodiesel de óleo residual de fritura por meio da análise comparativa de sua produção pelas tecnologias da transesterificação etílica, transesterificação metílica e hidroesterificação metílica. A Avaliação do Ciclo de Vida como metodologia criou as bases para que a comparação de tais rotas tecnológicas pudesse ser feita por dois métodos diferentes: o método que calcula os impactos ambientais oriundos de emissões que saem de um sistema (definido como Método CML), e o método que calcula a Demanda Cumulativa de Energia ao quantificar as demandas energéticas que entram no sistema e que resultam no indicador de retorno sobre a energia investida (definido como Método CED). Pela ótica do Método CML, as duas rotas metílicas quando comparadas com a etílica obtiveram melhores resultados em cinco de oito categorias de impacto avaliadas: Toxicidade Humana, Mudança Climática, Acidificação Terrestre, Eutrofização e Formação Fotoquímica de Oxidantes. Já a rota etílica obteve melhores resultados nas outras três categorias de impacto: Depleção da Camada de Ozônio, Ecotoxicidade Marinha e Depleção de Recursos Fósseis. O Método CML mostrou ainda que os maiores impactos ambientais da rota etílica decorreram principalmente dos processos produtivos do etanol e da cana-de-açúcar, bem como do uso da terra e de fertilizantes na fase de cultivo, especialmente a vinhaça. A hidroesterificação metílica quando comparada com a transesterificação metílica obteve melhores resultados também em cinco de oito categorias de impacto: Mudança Climática, Depleção da Camada de Ozônio, Ecotoxicidade Marinha, Formação Fotoquímica de Oxidantes e Depleção de Recursos Fósseis. Os principais motivos foram porque os processos de extração e produção de petróleo e gás natural, além da produção de diesel e seu consumo nas etapas de transporte, causaram maiores impactos à transesterificação metílica. Já pela ótica do Método CED, a rota etílica foi a que apresentou o melhor resultado entre as três avaliadas, uma vez que ela foi a que consumiu menos energia fóssil para produzir a mesma quantidade de energia renovável. Quando as duas rotas metílicas são comparadas entre si, o resultado da hidroesterificação foi melhor do que o da transesterificação. O Método CED também mostrou que os processos de produção e extração de petróleo, o diesel usado no transporte de matérias-primas e insumos, bem como os processos de produção e extração do gás natural (matéria-prima para a produção de metanol) foram os principais responsáveis pelo maior consumo energético das rotas metílicas em comparação com o da rota etílica.
Title in English
Comparison of environmental impacts of biodiesel produced from used cooking oil via ethyl and methyl routes.
Keywords in English
biodiesel
cumulative energy demand
environmental impact
life cycle assessment
used cooking oil
Abstract in English
This PhD study aimed to assess the environmental impacts of biodiesel from used cooking oil by means of a comparative analysis of its production from ethyl and methyl transesterification, as well as methyl hydroesterification. The Life Cycle Assessment approach as a methodology provided the basis for comparing such technological routes by two different methods: one that assessed the environmental impacts (CML), and another that analyzed the Cumulative Energy Demand (CED). The CML results showed in this study that the two methyl routes when compared to the ethyl route were environmentally better in five out of eight assessed impact categories: Human Toxicity, Global Warming Potential, Terrestrial Acidification, Eutrophication, and Photochemical Oxidation. On the other hand, the ethyl route presented the lowest environmental impacts in three assessed categories: Ozone Layer Depletion, Marine Ecotoxicity, and Resource Depletion. The CML results also showed that the greatest environmental impacts of the ethyl route are ascribed to the production process of sugarcane and ethanol, as well as the use of soil and fertilizers during the agricultural phase, especially vinasse. These results also showed that methyl hydroesterification was better than ethyl transesterification also in five out of eight impact categories: Global Warming Potential, Ozone Layer Depletion, Marine Ecotoxicity, Photochemical Oxidation, and Resource Depletion. When the performance of each route is analyzed by the CED method, the result of the ethyl route was two and a half times better than that of hydroesterification and almost three times better than that of methyl transesterification. When the two methyl routes are compared to each other, the result of hydroesterification was better than that of transesterification. The CED method also showed that the production and extraction process of crude oil, diesel used to transport raw materials, in addition to the extraction and production of natural gas (raw material for the production of methanol) were the main contributors to a higher energy consumption of both methyl routes when compared with the ethyl route.
 
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Publishing Date
2021-03-24
 
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