Life cycle assessment of industrial production of ethanol and sugar : case study : Jalles Machado S / A Plant

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013.O diagnóstico de cargas ambientais e a busca pela eficiência energética na produção de açúcar e etanol proveniente da cana-de-açúcar tem sido uma das veementes preocupações dos setores envolvidos na área devido ao fato de a cana ser uma das principais fontes de energia renovável no Brasil, tratando-se de fator estratégico quanto ao surgimento de novas oportunidades produtivas com potencial de geração de lucro e atendimento à metas de governo. A busca pela redução de emissões de gases de efeito estufa e diminuição do uso de combustíveis fósseis são um dos principais alvos na busca pela sustentabilidade do setor sucroalcooleiro. Baseando-se nas questões levantadas, este trabalho objetiva analisar o desempenho ambiental e energético de um modelo industrial de forma a propor novos projetos e soluções ecoeficientes baseando-se na metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Como estudo de caso, tomou-se com referência o sistema industrial da Usina Jalles Machado. Para obter os resultados esperados, seguiu-se as etapas de uma ACV conforme a metodologia padronizada pela norma ISO 14040. Dentre essas etapas a fase de elaboração de Inventário de Ciclo de Vida (ICV) foi a que mais demandou trabalho por se tratar da fase de coleta de dados em campo e posterior estruturação para prosseguimento da ACV. Com o inventário concluído, as informações de ICV foram incluídas no software GaBi 6 Education para então serem analisados os balanços mássicos e energéticos. Primeiramente, toda a caracterização ambiental do padrão atual da usina foi realizado analisando emissões de carbono e depleção de recursos abióticos, posteriormente, avaliou-se os resultados obtidos para outros sete cenários arbitrados de acordo com projetos da usina considerando apenas emissões de CO2. Os resultados apontam que a cogeração de energia é etapa mais impactante em praticamente todos os quesitos estudados ao longo da produção industrial, tais como consumo de água, uso de vapor, consumo de eletricidade e geração de emissões. Já na comparação de cenários, concluiu-se que o uso da palha contribui consideravelmente com a elevação de emissões e com a quantidade de energia vendida para a rede, fato que gera discordâncias estratégicas. Ao final do estudo, realizou um comparativo entre produtividade, balanço de CO2 e quantidade de energia vendida para os cenários avaliados. O estudo contribuiu para que fosse possível identificar novas soluções e projetos futuros que alie retorno financeiro e redução de emissões, além de identificar a contribuição referentes a impactos ambientais de todos elos da cadeia produtiva do fase industrial da usina. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe diagnosis of environmental loads and the pursuit of energy efficiency in the production of sugar and ethanol from sugarcane has been a vehement concerns of the sectors involved in the area due to the fact that cane be a major source of renewable energy in Brazil , in the case of strategic factor as the emergence of new productive opportunities with potential for generating profit and service goals of the government. The quest for reducing emissions of greenhouse gases and reducing the use of fossil fuels are a major target in the search for sustainability of this sector. Based on the issues raised, this study aims to analyze the energy and environmental performance of an industrial model in order to propose new projects and eco-efficient solutions based on the methodology of Life Cycle Assessment (LCA). As a case study, taken with reference to the system of Jalles Machado industrial plant. To obtain the expected results, followed the steps of an LCA methodology as standardized by ISO 14040. Among these steps the preparation of Life Cycle Inventory (LCI) was the most demanded effort because it is the phase of data collection in the field and later for further structuring LCA. With the inventory complete, the LCI information included in the GaBi 6 Education software and then analyzing the energy and mass balances. First, all of the current standard environmental characterization of the plant was conducted by analyzing carbon emissions and depletion of abiotic resources, then assessed the results obtained for seven other scenarios arbitrated according to the power plant projects considering only CO2 emissions. The results show that cogeneration power stage is most striking in virtually all questions studied over industrial production, such as water consumption, use of steam, electricity consumption and generation of emissions. In comparison scenarios, it was concluded that the use of straw contribute considerably with the rise of emissions and the amount of electricity sold to the grid, a fact that strategic disagreements. At the end of the study made a comparison between productivity and CO2 balance amount of electricity sold to the scenarios evaluated. The study contributed to make it possible to identify new solutions and future projects, combining financial returns and reduced emissions, besides identifying the contribution regarding environmental impacts of all links in the production chain of the industrial phase of the plant