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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.106.2020.tde-04112020-100152
Document
Author
Full name
Willian Jun Kimura
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Matai, Patricia Helena Lara dos Santos (President)
Moreira, Marcelo Melo Ramalho
Rodrigues, Luciano
Santos, Marilin Mariano dos
Title in Portuguese
Aproveitamento do biogás, do biometano e do gás carbônico no setor sucroenergético e os possíveis impactos no mercado do etanol brasileiro
Keywords in Portuguese
BECCU
biogás
etanol
intensidade de carbono
Abstract in Portuguese
Este trabalho tem como objetivo analisar os potenciais impactos ambientais e comercias provenientes da inserção do biogás, do biometano e da captura e uso de carbono (BECCU) no modelo atual de negócio do setor sucroenergético. Para tanto, foram criados três cenários, nos quais foram calculados a capacidade de produção com base na literatura, a intensidade de carbono utilizando o modelo CA-GREET 3.0 (Tier 1 Simplified CI Calculator for Sugarcane-derived Ethanol) e a arbitragem para o mercado da Califórnia para a safra 18/19. No cenário I foi simulada uma usina padrão da região Centro Sul com base na produção e usinas em operação. No segundo, considerou-se a inserção do biogás para geração de bioeletricidade e a captura de gás carbônico (CO2) no processo de fermentação na produção de etanol. No terceiro, considerou-se a inserção do biogás para geração de bioeletricidade, produção de biometano para substituição ao diesel e a captura de CO2 nos processos de fermentação (produção de etanol) e na purificação do biogás. Os resultados mostram que a intensidade de carbono de uma usina padrão é de 51,0 gCO2e/MJ. Para os cenários II e III, observa-se a redução nas emissões para 21,2 e 15,7 gCO2e/MJ, respectivamente. Em relação à arbitragem, o cenário I, indica que a comercialização deve ser restrita ao mercado doméstico. Por outro lado, nos cenários II e III, a arbitragem foi positiva em quase toda a safra, com um ágio médio de 35 e 50 USD/m3, respectivamente, indicando que a inserção desses procedimentos no setor sucroenergético, além dos benefícios ambientais, pode abrir novas possibilidades comerciais.
Title in English
Usage of biogas, biomethane and carbon dioxide in the sugar-energy sector and the impacts on the Brazilian ethanol market
Keywords in English
BECCU
biogas
carbon intensity
ethanol
Abstract in English
The objective of the work is to analyze the environmental and commercial impacts of biogas, biomethane and carbon capture and use (BECCU) implementation in the current business model of the sugar cane-energy sector. Therefore, three scenarios were elaborated using a production capacity based on the literature, and the carbon intensity using the CA-GREET 3.0 model (Tier 1 Simplified CI Calculator for Sugarcane-derived Ethanol) also the California market arbitrage for the 18/19 season. In the scenario I, it was simulated a standard mill by South Central region based on mills operation. In the second scenario, it was considered the biogas insertion for bioelectricity generation and the carbon dioxide (CO2) capture on ethanol production during the fermentation process. In the third scenario, it was considered the biogas insertion for bioelectricity generation, biomethane production for replacing diesel and CO2 capture in the fermentation (ethanol production) and in the biogas upgrading. The results show that the carbon intensity of a standard mill is 51.0 gCO2e/MJ. For the scenarios II and III, it was observed a reduction in emissions to 21.2 and 15.7 gCO2e/MJ. In accordance with the arbitrage, the scenario I indicates that trade should be restricted to the domestic market. On the other hand, in scenarios II and III, the arbitrage was positive in almost the entire season, exhibit an average premium of 35 and 50 USD/m3. Although the environmental benefits, the insertion of these procedures through the sugar cane - energy industry would open new commercial opportunities.
 
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Corrigida.pdf (2.33 Mbytes)
Publishing Date
2020-12-14
 
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