Produção integrada de etanol de cana-de-açúcar e milho em usinas flex: simulação e análises tecno-econômica e ambiental

Oliveira, Luiza Stolte Bezerra Lisbôa de

dc.contributor.author	Oliveira, Luiza Stolte Bezerra Lisbôa de
dc.date.accessioned	2022-03-24T20:35:20Z
dc.date.available	2022-03-24T20:35:20Z
dc.date.issued	2022-03-03
dc.identifier.citation	OLIVEIRA, Luiza Stolte Bezerra Lisbôa de. Produção integrada de etanol de cana-de-açúcar e milho em usinas flex: simulação e análises tecno-econômica e ambiental. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15745.	*
dc.identifier.uri	https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15745
dc.description.abstract	Liquid biofuels are important alternatives to traditional fossil fuels, not only environmentally, but also socially and from an energy security standpoint. Brazil has a consolidated infrastructure for the production, distribution, and commercialization of biofuels, in particular ethanol. Even though sugarcane has been the main raw material used for ethanol production for years, the processing of corn for ethanol production has been experiencing a rapid growth, especially in the Center-West region. This project evaluated the technical, economic and environmental feasibility of corn ethanol production integrated to a standalone sugarcane ethanol distillery (called flex plant). The standalone distillery processes 4 million tons of sugarcane in the harvest season, and one scenario considers cogeneration from sugarcane straw during the off-season. Two scenarios for corn ethanol production were studied: conventional (sequential liquefaction, saccharification and fermentation) and simultaneous (simultaneous saccharification and fermentation of non-liquefied starch), each processing about 246 and 208 thousand tons of corn in the off-season. The process simulator Aspen Plus was used to estimate capital costs and process yields. The incremental capital cost for the flex plants was 53,8 and 52,9 million dollars for the conventional and simultaneous scenarios, respectively, and the increase in anhydrous ethanol production, relative to the amount produced in the harvest season from sugarcane, was 25,2 and 21,3%. The NPV (Net Present Value) of the flex plants was 86,1 and 63,9 million dollars, following an incremental approach. However, the Maximum Purchase Price for Corn (MPPC) was around 58 R$/60kg, which is lower than the price in Mato Grosso for February 2022 (75 R$/60kg). The risk analysis indicated that the probability of profitability for the incremental flex plants is around 68%. The open software OpenLCA was used to perform the Life Cycle Assessment (LCA). The incorporation of corn ethanol production increased the impact in the global warming category by 6% (from 0,533 to 0,564 kg CO2 eq/kg ethanol), relative to the value obtained for the standalone distillery with cogeneration from straw. In addition, the impact on the freshwater ecotoxicity category was 6 to 7 times greater for the flex scenarios than for the standalone distillery, due to the high application of pesticides during corn cultivation. This suggests that improvements to this impact category should be made at the agricultural level.	eng
dc.description.sponsorship	Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)	por
dc.description.sponsorship	Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP)	por
dc.language.iso	por	por
dc.publisher	Universidade Federal de São Carlos	por
dc.rights	Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/	*
dc.subject	Etanol	por
dc.subject	Cana-de-açúcar	por
dc.subject	Milho	por
dc.subject	Biorrefinaria	por
dc.subject	Simulação de processos	por
dc.subject	Análise tecno-econômica	por
dc.subject	Avaliação do ciclo de vida	por
dc.subject	Ethanol	eng
dc.subject	Sugarcane	eng
dc.subject	Corn	eng
dc.subject	Biorefinery	eng
dc.subject	Process simulation	eng
dc.subject	Techno-economic analysis	eng
dc.subject	Life cycle assessment	eng
dc.title	Produção integrada de etanol de cana-de-açúcar e milho em usinas flex: simulação e análises tecno-econômica e ambiental	por
dc.title.alternative	Integrated sugarcane and corn ethanol production in flex plants: simulation, techno-economic and environmental analyses	eng
dc.type	Dissertação	por
dc.contributor.advisor1	Cruz, Antonio José Gonçalves da
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/1812806190521028	por
dc.description.resumo	Biocombustíveis são importantes alternativas aos combustíveis fósseis, não apenas do ponto de vista ambiental, mas também dos pontos de vista social e de segurança energética. O Brasil apresenta uma situação ímpar nesse contexto, pois possui uma estrutura de produção, distribuição e consumo de biocombustíveis, em particular o etanol, já bastante consolidada e desenvolvida. Muito embora a cana-de-açúcar seja há anos a principal matéria-prima para a produção de etanol no Brasil, a utilização de milho para produção de etanol vem apresentando rápido crescimento, principalmente na região Centro-Oeste. Assim, este projeto avaliou a viabilidade técnica, econômica e ambiental da produção de etanol de milho integrada a uma destilaria autônoma já produtora de etanol de cana-de-açúcar (chamada usina flex). A destilaria autônoma usada como base processa 4 milhões de toneladas de cana na safra, e um dos cenários considera cogeração na entressafra a partir da palha de cana. Dois cenários de produção de etanol de milho foram considerados: convencional (liquefação, sacarificação e fermentação sequenciais) e simultâneo (sacarificação e fermentação simultâneas do amido não-liquefeito), processando cerca de 246 e 208 mil toneladas de milho na entressafra da cana, respectivamente. O simulador de processos Aspen Plus foi usado para calcular os custos de capital e os rendimentos de processo. O custo de capital incremental para as usinas flex foi de 53,8 e 52,9 milhões de dólares para os cenários convencional e simultâneo, respectivamente, e o aumento na produção de etanol anidro, em relação à quantidade produzida na safra a partir da cana, foi de 25,2 e 21,3%. O VPL (Valor Presente Líquido) calculado para as usinas flex foi de 86,1 e 63,9 milhões de dólares, seguindo a abordagem incremental. Porém o Preço Máximo de Compra do Milho (PMCM) foi de cerca de 58 R$/saca, inferior ao valor comercializado em fevereiro de 2022 no Mato Grosso (75 R$/saca). A análise de risco indicou que a probabilidade de rentabilidade das usinas flex incrementais é de cerca de 68%. O software aberto OpenLCA foi usado para realizar a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). A incorporação da produção de etanol de milho aumentou o impacto na categoria de potencial de mudança climática em 6% (de 0,533 para 0,564 kg CO2 eq/kg de etanol), em relação ao valor obtido para a destilaria autônoma com cogeração a partir da palha. Além disso, os cenários flex apresentaram impacto na categoria de potencial de ecotoxicidade da água fresca cerca de 6 a 7 vezes maior do que o impacto da destilaria autônoma, devido à alta aplicação de pesticidas no cultivo do milho. Isto sugere que melhorias nesta categoria de impacto devem ocorrer na etapa agrícola.	por
dc.publisher.initials	UFSCar	por
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ	por
dc.subject.cnpq	ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA	por
dc.description.sponsorshipId	Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP, Financiadora de Estudos e Projetos - FINEP, e Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações - MCTI, por meio do Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor de Biocombustíveis - PRH-ANP no. 39/FINEP	por
dc.description.sponsorshipId	CAPES: Código de Financiamento 001	por
dc.publisher.address	Câmpus São Carlos	por
dc.contributor.authorlattes	http://lattes.cnpq.br/5653079460114658	por