Estudo de viabilidade econômica e socioambiental do etanol super-hidratado como combustível para mobilidade e geração de energia

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Machado, Henrique Moreira Fruh
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/001300000n745
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia de Produção
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19679
Resumo: Fossil fuels (gasoline and diesel) are largely used as primary energy source for mobility and stationary power generation. Meanwhile, their use has a negative impact on Greenhouse Gas (GHG) emission, and maintains the energy dependency of non-renewable and pollutant sources. In this context, biofuels (ethanol and biodiesel, for example) are feasible alternatives that provide benefits such as the natural resources preservation and GHG mitigation. In Brazil, ethanol (a blend of 94% ethanol and 6% water) is the main marketed biofuel, produced from sugarcane, because it has climate and technologies suitable for its cultivation. Distillation and dehydration are among the ethanol production steps, where the water is gradually removed from solution, increasing the final concentration of ethanol. Because of the physical conditions of the mixture, energy consumption for this production process increases drastically as long as more ethanol in water is deserved (above 80%). For this, ethanol production process become more onerous in comparison to the production of less noble ethanol-water mixtures, as 80% and 70% of ethanol. Therefore, based in this current disadvantage of the ethanol obtaining process, the present research explored the economic feasibility of more diluted ethanol-water mixtures, referred as super-hydrous ethanol, in order to reduce fuel production costs, improving its competitiveness in relation of fossil fuels, currently used for mobility and power generation. Through a bibliographical and documental research about the theme, data referred to super-hydrous ethanol production and transportation costs were analyzed. A survey was applied to ethanol experts, in order to rank the critical success factors in a viability of super-hydrous ethanol. Also, MCDA were used, specifically Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP), in order to evaluate the impact of higher water concentration in the super-hydrous ethanol chain, especially about the logistics in Brazilian territory. Using this MCDA, uncertainness is reduced about the analyzed criteria, hierarchizing them, in order to evaluate the viability of super-hydrous ethanol. As a result, it was concluded that technical and financial criteria were the most relevant to analyze the feasibility of super-hydrous ethanol.
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In Brazil, ethanol (a blend of 94% ethanol and 6% water) is the main marketed biofuel, produced from sugarcane, because it has climate and technologies suitable for its cultivation. Distillation and dehydration are among the ethanol production steps, where the water is gradually removed from solution, increasing the final concentration of ethanol. Because of the physical conditions of the mixture, energy consumption for this production process increases drastically as long as more ethanol in water is deserved (above 80%). For this, ethanol production process become more onerous in comparison to the production of less noble ethanol-water mixtures, as 80% and 70% of ethanol. Therefore, based in this current disadvantage of the ethanol obtaining process, the present research explored the economic feasibility of more diluted ethanol-water mixtures, referred as super-hydrous ethanol, in order to reduce fuel production costs, improving its competitiveness in relation of fossil fuels, currently used for mobility and power generation. Through a bibliographical and documental research about the theme, data referred to super-hydrous ethanol production and transportation costs were analyzed. A survey was applied to ethanol experts, in order to rank the critical success factors in a viability of super-hydrous ethanol. Also, MCDA were used, specifically Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP), in order to evaluate the impact of higher water concentration in the super-hydrous ethanol chain, especially about the logistics in Brazilian territory. Using this MCDA, uncertainness is reduced about the analyzed criteria, hierarchizing them, in order to evaluate the viability of super-hydrous ethanol. As a result, it was concluded that technical and financial criteria were the most relevant to analyze the feasibility of super-hydrous ethanol.Combustíveis fósseis, como a gasolina e o diesel, são largamente empregados como fonte primária de energia para a mobilidade e geração estacionária de energia elétrica. Tal utilização, entretanto, tem impacto negativo nas emissões de gases de efeito estufa (Greenhouse Gases – GHG), além de manter a dependência energética sobre fontes não renováveis e poluentes. Nesse contexto, os biocombustíveis, como etanol e biodiesel, são alternativas viáveis, tendo como benefícios a preservação dos recursos naturais e mitigação dos GHG. No Brasil, o principal biocombustível comercializado é o etanol (94% álcool etílico e 6% de água), produzido a partir da cana-de-açúcar, dado o clima e tecnologias adequadas ao seu cultivo. Dentre as etapas de produção do etanol combustível estão a destilação e a desidratação, em que a água é gradativamente removida da solução, de modo a se aumentar a concentração final de etanol. Em função das condições físicas da mistura, o consumo energético deste processo produtivo aumenta drasticamente a medida em que se almeja maiores concentrações de etanol em água, particularmente acima de 80%. Isso torna o processo produtivo do etanol combustível mais oneroso em comparação a produção de misturas etanol-água menos nobres, como aquelas com 70% e 80% de etanol. Portanto, com base nessa atual desvantagem do processo de obtenção do etanol combustível, a presente pesquisa explora os fatores que interferem na utilização de misturas etanol-água mais diluídas, aqui referido como etanol super-hidratado, de modo a se reduzir os custos de produção do combustível e torná-lo mais competitivo em relação aos combustíveis fósseis atualmente empregados na mobilidade e geração de energia. Através de uma pesquisa bibliográfica, documental e de campo sobre o assunto, são analisados dados referentes aos custos de produção e transporte do etanol super-hidratado. Foi aplicado também questionário com especialistas a fim de melhor elencar os fatores críticos de sucesso na viabilidade do etanol super-hidratado. Ainda, são utilizados elementos da abordagem multicritério Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP) para apoio a decisão, a fim de se avaliar os critérios que interferem na produção, comercialização e distribuição do etanol super-hidratado como combustível. Ao utilizar este método multicritério, reduz-se a incerteza sobre os critérios analisados, buscando hierarquiza-los, para melhor avaliar a viabilidade do etanol super-hidratado. Como resultado, chegou-se à conclusão de que os critérios técnico e financeiro são os mais relevantes em uma análise de viabilidade do etanol super-hidratado como combustível.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia de ProduçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoCentro de TecnologiaDalla Nora, Macklinihttp://lattes.cnpq.br/9287411920265033Padillo, Alejandro Ruizhttp://lattes.cnpq.br/2242380948719423Siluk, Julio Cezar Mairessehttp://lattes.cnpq.br/8315298509051752Guimaraes, Gil Eduardohttp://lattes.cnpq.br/8142709905105377Machado, Henrique Moreira Fruh2020-02-28T21:05:40Z2020-02-28T21:05:40Z2019-03-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19679ark:/26339/001300000n745porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2020-02-29T06:01:29Zoai:repositorio.ufsm.br:1/19679Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2020-02-29T06:01:29Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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