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Habilitation Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-28012021-105843
Document
Author
Full name
Luiz Alexandre Kulay
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Committee
Alcantara Filho, Pedro de (President)
Araujo, Ofelia de Queiroz Fernandes
Guerrini, Fabio Muller
Ometto, Aldo Roberto
Queiroz, Eduardo Mach
Title in Portuguese
Aplicações da técnica de Avaliação de Ciclo de Vida como recurso para o aprimoramento de processos e transformações que se desenvolvem no âmbito da Indústria Química.
Keywords in Portuguese
Ciclo de Vida (Avaliação)
Desempenho ambiental
Dimensionamento
Modelos matemáticos
Otimização
Processos químicos
Projeto de processo
Abstract in Portuguese
Este arrazoado se ocupa em testar a hipótese de que a Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) pode contribuir para o aprimoramento de atividades e transformações que ocorrem no âmbito da Indústria de Processos Químicos (IPQ). Para cumprir com tal propósito são apresentadas e discutidas seis aplicações da técnica, todas voltadas a uma perspectiva específica de sua potencial interface com a IPQ. Na primeira dessas situações a ACV investigar possíveis desdobramentos energéticos e ambientais derivados de ações de scale up de processo em uma unidade de cogeração de energia lotada em destilaria autônoma de etanol. A seguir, a técnica fornece elementos para a concepção de uma embalagem mais sustentáveis, obtida a partir de fécula de mandioca pela tecnologia de casting. Em outra intervenção a ACV verifica a efetividade ambiental de se recuperar efluente com vistas a torná-lo um fluido de processo em uma refinaria de petróleo. O caso seguinte irá testar o desempenho ambiental da tecnologia de Carbon Capture and Storage no tocante, exatamente, à redução de emissões de gases de efeito estufa no contexto da geração de energia em usinas termelétricas operadas com carvão e gás natural, que mais recentemente vêm ganhando participação na matriz elétrica brasileira. Depois, a ACV é testada em sua habilidade de selecionar a rota mais adequada - entre os leitos arrastado e fluidizado - para produção de gás de síntese a partir de biomassa de cana-de-açúcar. No contexto em questão, impactos ambientais e energéticos associados a sucessivas adições de palha em substituição ao bagaço são também quantificados e analisados. A narrativa se encerra com uma experiência na qual a ACV produz um indicador ambiental que será aplicado a equivalentes para as dimensões técnica e econômica no sentido de propor um arranjo otimizado, segundo esses enfoques, de distribuição de fontes, mais uma vez para o grid brasileiro de eletricidade. Em todas as situações avaliadas os resultados obtidos a partir da aplicação da técnica foram robustos o suficiente para atender às expectativas de que se cercavam. Esse desfecho ratifica a condição de artifício de suporte para gestão de processos que se desenvolvem no âmbito da IPQ.
Title in English
Applications of the Life Cycle Assessment technique as a resource for the improvement of processes and transformations that are developed within the Chemical Industry
Keywords in English
Chemical processes
Environmental performance
Life cycle assessment
Mathematical models
Optimization
Process design
Sizing
Abstract in English
This buchar content tests the hypothesis that the Life Cycle Assessment (LCA) can contribute to the improvement of activities and transformations that occur within the Chemical Process Industry (CPI). To accomplish this purpose, six applications of the technique are presented and discussed, all focused on a specific perspective of its interface with the CPI. In the first of these situations, LCA investigates possible energy and environmental effects derived from process scale-up actions in an energy cogeneration unit located in an autonomous ethanol distillery. Next, the technique provides elements for the design of a more sustainable packaging, obtained from cassava starch by casting technology. In another intervention, LCA checks the environmental effectiveness of recovering effluent to make it an oil refinery process fluid. The following case will test the environmental performance of Carbon Capture and Storage technology with respect, exactly, to the reduction of greenhouse gas emissions in the context of the generation of energy in thermoelectric plants operated with coal and natural gas, which more recently have been gaining participation in the Brazilian electrical matrix. Then, LCA is tested on its ability to select the most suitable route - between the entrained and fluidized beds - for the production of syngas from sugarcane biomass. Environmental and energy impacts associated with successive additions of straw to replace bagasse are also quantified and analyzed in the same context. The narrative ends with an experience in which the LCA produces an environmental indicator that will be associated with others - for the technical and economic dimensions - in the sense of proposing an optimized arrangement for the distribution of sources, also for the Brazilian electricity grid. In all situations evaluated, the results obtained from the application of the technique were robust enough to meet the expectations they were surrounded by. This outcome confirms the condition of the LCA as a support metric for the management of processes that are developed within the scope of CPI.
 
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TeseLDLuizKulay.pdf (3.32 Mbytes)
Publishing Date
2021-01-29
 
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