This thesis assesses the sugarcane industrial process. First, it presents a broad understanding of sugar and bioethanol production in Brazil; in this part, the reasons why ethanol becomes a successful alternative to partially replace petroleum fuel and the potential to expand its production are evaluated. Then, a simulation platform is established to simulate the sugarcane industry. Sugar, ethanol, and electricity production are simulated considering the current process; parameters and production efficiencies are compared with those of the industrial process. In this platform, multiple-effect evaporation is shown to be a key operation that plays an important role in saving industrial thermal energy; saving thermal energy means saving bagasse, which is the feedstock for advanced fuel production. The sugarcane simulation platform is then interconnected with some advanced biofuel production processes, such as second-generation ethanol and biogas. The production of biogas and second-generation ethanol using bagasse and straw is evaluated and compared with the production of electricity; this assessment considered the use of these fuels in a light vehicle. In this part, it is concluded that depending on the criteria used to analyze, one fuel would be preferred to another. A general conclusion is that the sugarcane industry plays an important role in the Brazilian energy matrix and the use of agricultural and industrial residues has great potential to increase the share of environmentally friendly fuel.

Esta tese avalia o processo industrial da cana-de-açúcar. Inicialmente, é apresentado um amplo entendimento da produção de açúcar e bioetanol no Brasil; foram avaliados os motivos pelos quais o etanol se tornou uma alternativa de sucesso para substituir parcialmente o petróleo e também o potencial de expansão de sua produção. Em seguida, é mostrado como foi elaborada a plataforma de simulação para simular o setor sucroenergético. A produção de açúcar, etanol e eletricidade foi simulada considerando parâmetros e eficiências de produção e então comparados com os do processo industrial. Depois, é apresentado como a evaporação de múltiplos efeitos desempenha um papel chave na economia de energia térmica da industria; economizar energia térmica significa economizar bagaço, que é a matéria-prima para a produção de combustível avançado. Por fim, a plataforma de simulação foi então conectada com os processos produção de biocombustível avançado, como etanol de segunda geração e biogás. A produção de biogás e etanol de segunda geração usando bagaço e palha é comparada com a produção de energia elétrica; essa avaliação considerou o uso desses combustíveis em um veículo leve. Nesta parte, conclui-se que dependendo dos critérios utilizados para análise, um combustível seria preferível a outro. A conclusão geral é que o setor sucroenergético desempenha um papel importante na matriz energética brasileira e o uso de resíduos agrícolas é fundamental para aumentar a participação de combustíveis ecologicamente correto no país.