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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-02062009-164523
Document
Author
Full name
Osvaldo Bernardo Neto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Supervisor
Committee
Garcia, Claudio (President)
Leal, Manoel Regis Lima Verde
Martins, Ricardo Correa de Oliveira
Title in Portuguese
Integração das principais tecnologias de obtenção de etanol através do processamento de celulose (2ª geração) nas atuais usinas de processamento de cana-de-açúcar (1ª geração).
Keywords in Portuguese
Biocombustível
Biomassa
Energia
Energia elétrica
Abstract in Portuguese
A demanda por energia é crescente devido ao desenvolvimento mundial. A energia renovável advinda de Biomassa, na forma de biocombustível e energia elétrica, tem um papel importante no atendimento desse crescimento, devido às políticas de desenvolvimento sustentável e à pressão das organizações mundiais. Este trabalho tem como objetivo demonstrar que a integração de tecnologias de segunda geração, aproveitamento da celulose, em unidades existentes de processamento de cana-deaçúcar (etanol e energia elétrica), resulta em uma melhor eficiência energética, com um aumento de aproximadamente 25% na produção atual, visto que as unidades existentes convertem apenas sacarose em etanol e utiliza o bagaço apenas como insumo para caldeiras de vapor. Além disso, definem-se as plataformas bioquímica e termoquímica, informando o estado atual das principais tecnologias de segunda geração, realizando uma comparação entre as plataformas. Em seguida, é demonstrada a eficiência energética utilizando quatro cenários: cenário I unidade industrial atual sem aproveitamento do bagaço excedente; cenário II unidade industrial atual com aproveitamento do bagaço excedente; cenário III integração parcial com aproveitamento do bagaço excedente e 50% da palha com a tecnologia de Biomass Integrated Gasification/Gas Turbine (BIG/GT); cenário IV integração total utilizando 100% de bagaço e 50 % da palha com a tecnologia BIG/GT. Na seqüência, é realizado um estudo de caso, que simula a integração da tecnologia BIG/GT em uma usina existente de primeira geração, demonstrando os três cenários finais. Conclui-se que as unidades de processamento de cana-de-açúcar, produtoras de etanol e energia elétrica, existentes podem possuir um melhor aproveitamento energético, melhorando as suas instalações de primeira geração, reduzindo o consumo de vapor através de equipamentos eficientes. Porém, a utilização de tecnologias de segunda geração elevam para outro patamar a eficiência energética da planta, mesmo comparado com a primeira geração otimizada. É válido informar que essas novas tecnologias ainda estão em desenvolvimento, possuindo barreiras tecnológicas a serem ultrapassadas, possibilitando o desenvolvimento de diversas linhas de pesquisa. O conhecimento das tecnologias de segunda-geração, tanto da plataforma bioquímica como da termoquímica, e a consideração da utilização dessas tecnologias em curto prazo, no planejamento de ampliações das plantas existentes ou em novos empreendimentos de processamento de cana-de-açúcar que estão ocorrendo no Brasil, é essencial para um melhor aproveitamento energético da cana-de- açúcar e um bom aproveitamento dos equipamentos que estão sendo implantados.
Title in English
Integration of ethanol production technologies throw the cellulose processing (2nd generation) on existing sugar cane processing units (1st generation).
Keywords in English
Big/gt
Bio-ethanol
Energy efficiency
Sugar cane
Abstract in English
The demand for energy has been increasing due to world development. Renewable energy of biomass, biofuel and electric energy have an important role to assist this growth, due to sustainable development policies and to the pressure of global organizations. The main aim of this dissertation is to demonstrate that the integration of second-generation technologies, cellulose utilization, in processing sugar cane units (Ethanol and Electric Energy), results in an increase of the energy efficiency, a rise of 25% in the current production, due to the fact that first-generation tecnologies convert only sucrose in ethanol and use the bagasse just as fuel to steam-boiler. Besides, this paper brings the concept of biochemical and thermochemical platforms, informing the second-generation status and making a comparision between the plataforms. After that, it demonstrates the energy efficiency using four scenarios: Scenario I present industrial plant without using the bagasse, Scenario II present industrial plant using the bagasse, Scenario III parcial integration using the bagasse and 50% sugar cane trash with the BIG/GT technology, Scenario IV- total integration using the bagasse and 50% sugar cane trash with the BIG/GT technology. Besides, it makes a case study that simulates the integration of BIG/GT technology in a real first-generation unit, showing the scenarios II, III and IV. It will be concluded that the existent plants of sugar cane processing, producers of ethanol and electric energy, can increase their energy efficiency, improving their instalation of firstgeneration, reducing steam consumption through more efficient equipment. Nevertheless, the application of second-generation technology takes to an even higher level the energy efficiency of the unit than the improved first-generation plant. It is important to inform that these new technologies are still being developed, and have to overcome technological barriers, leading to several research lines. The knowledge of second generation technologies, including thermochemical and biochemical platforms, and the possibility to utilize these technologies in a short period of time to plan the amplifications of the existing plants of sugar cane processing or to new ventures that are being established in Brazil, are essencial to a better sugar cane energetic utilization and good use of equipments that are being implanted.
 
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Publishing Date
2009-07-03
 
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