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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2014.tde-12012015-192659
Document
Author
Full name
Márcia Regina Osaki
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2014
Supervisor
Committee
Seleghim Junior, Paulo (President)
Moreira, José Roberto Simões
Reali, Marco Antonio Penalva
Santos, Antonio Moreira dos
Seabra, Joaquim Eugênio Abel
Title in Portuguese
Análise de um modelo de conversão de cana-de-açúcar em vetores energéticos através da integração de tecnologias 1G e 2G: simulação de Monte Carlo para otimização multiobjetivos
Keywords in Portuguese
Bagaço
Biomassa
Cana-de-açúcar
Energia elétrica
Etanol
Etanol celulósico
Palha
Abstract in Portuguese
O objetivo deste trabalho foi encontrar os melhores cenários para os vetores energéticos etanol e eletricidade em termos das quantidades disponibilizadas de bagaço e palha para cada processo e da composição de biomassa em uma usina de processamento de cana-de-açúcar. O modelo simulado é abrangente, com otimização multiobjetivo. Com isso, mostrou-se que a biomassa possui características específicas para os conjuntos de vetores de saída próximos ao limite máximo de energia (fronteira de Pareto). Os resultados foram obtidos com a utilização do Método de Monte Carlo para gerar de forma aleatória a combinação das variáveis de interesse como umidade, fibra e outras. A contribuição das variáveis na produção otimizada dos vetores de energia foi avaliada por meio de distribuição de probabilidade e mostrou que a conversão ideal ocorre para altos teores de fibra e pequena umidade. A composição da fibra do bagaço e da palha tem importante papel nas vias de conversão, sendo a lignina a variável de maior impacto. O modelo mostrou que a palha tem papel menos relevante na otimização, possivelmente em função da menor quantidade em que é usada e da menor variabilidade de suas propriedades.
Title in English
Analysis of a model of conversion of sugarcane into energy vectors by integrating 1G and 2G technologies: Monte Carlo simulation for multiobjective optimization
Keywords in English
Bagasse
Biomass
Cellulosic ethanol
Electricity
Ethanol
Straw
Sugarcane
Abstract in English
The objective of this work was to find the best scenarios for production of the energy vectors ethanol and electricity from sugarcane bagasse and straw, considering variables as mass flow rate destined to each process, biomass composition and fibers composition in a sugarcane plant. The model is comprehensive with multiobjective optimization and was able to show that biomass has a characteristic set of properties in the vicinity of the maximum limits of energy (Paretos frontier). In order to generate the stochastic variables of interest as humidity, fiber content and fiber properties as well as the amounts of biomass destined to energy and ethanol it was applied the Monte Carlo method. The contribution of each variable to the optimized production of energy vectors was assessed by probability distribution and showed that the ideal conversion occurs for high fiber and low humidity contents. The fiber compositions of the bagasse and straw had a secondary importance on the conversion routes, with lignin playing a prominent role. The model indicated that straw has a less relevant role in the optimization, possibly because it is used in smaller quantities and has a narrower variation of its properties.
 
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Publishing Date
2015-01-21
 
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