Avaliação multicritério do potencial de produção de bioetanol através de resíduos florestais e agrícolas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fontes, Afonso Vaz Palos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/14145
Resumo: Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica
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spelling Avaliação multicritério do potencial de produção de bioetanol através de resíduos florestais e agrícolasResíduos de biomassaPortugalEconomia circularSustentabilidadeBioetanol 2GAvaliação multicritérioMACBETHBiomass residuesCircular economySustainability2G bioethanolMulticriteria assessmentTrabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e BiológicaVivemos em contagem decrescente. Com o fim à vista das reservas de petróleo, todos os recursos que nos chegam através do seu processamento e que suportam, confortam e regulam o nosso dia-a-dia prontamente terão o seu término. Encontrar e consolidar fontes alternativas de energia, de preferência limpas, renováveis e, sobretudo, sustentáveis, para a sobrevivência do Homem nunca foi tão necessário. A adoção de políticas de economia circular que possibilitem recuperar, transformar e reaproveitar produtos à partida sem utilidade, destino e valor algum, para a produção de recursos que façam funcionar todo um sistema económico minimiza o impacte ambiental resultante do descarte desses resíduos, permite criar postos de trabalho e diminui os custos decorrentes da produção. Neste contexto, os biocombustíveis de segunda geração assumem um papel principal na mudança do rumo da Indústria e da Sociedade. O Bioetanol encontra-se neste caminho, que é imperioso percorrer. Partindo de uma revisão bibliográfica referente aos últimos anos em que se relata os diversos tipos de tecnologias passíveis de serem utilizadas num processo de produção de Bioetanol de segunda geração e se analisam seus respetivos pontos fortes e fracos, apresenta-se um estudo que, além de abordar a situação do país face a esta temática, permitiu eleger o melhor processo de produção de Bioetanol 2G a implementar em Portugal, a partir essencialmente de residuos florestais e agrícolas existentes em território nacional. Para o efeito, construíram-se dois modelos multicritério de avaliação e de apoio à decisão, recorrendo ao software M-MACBETH. Enquanto o 1º modelo permitiu determinar os resíduos com maior potencial para a produção de Bioetanol, o 2º modelo possibilitou selecionar a melhor tecnologia de produção deste biocombustível, que utiliza como matéria-prima os resíduos selecionados no 1º modelo. Com efeito, no 1º modelo, a avaliação multicritério conduziu à seleção dos resíduos de eucalipto, de Paulownia Tomentosa, de tabaco, de castanha, de milho, de trigo e de cevada, como os mais promissores para a produção de Bioetanol e, no 2º modelo, a avaliação multicritério efetuada conduziu ao processo de produção mais atrativo do ponto de vista tecnológico, que é aquele que, partindo de resíduos de eucalipto, recorre a um pré-tratamento Organossolv de etanol/água, seguido de uma hidrólise enzimática e de uma fermentação alcoólica efetuadas em simultâneo. Efetuou-se ainda uma análise custo-benefício, suportada numa breve estimativa dos custos de produção dos diversos processos tecnológicos em estudo, tendo elegido, como mais promissoras, não só a opção acima referida de resíduos de eucalipto, mas também a opção que, utilizando resíduos de Paulownia Tomentosa como matéria-prima, é capaz de produzir Bioetanol a partir de um pré-tratamento de Autohidrólise com dois estágios, seguido de uma hidrólise enzimática e de uma fermentação alcoólica efetuadas separadamente. Para além destas opções, também poderá ser promissora a utilização de resíduos de castanha num pré-tratamento de hidróxido de sódio, seguido de uma hidrólise enzimática e de uma fermentação alcoólica efetuadas em simultâneo, se bem que com um muito menor benefício, mas também com um custo inferior. Concluiu-se que os residuos florestais e agrícolas apresentam potencial relevante para motivar uma aposta na sua recolha e tratamento à escala industrial e para implementação de um modelo de negócio.We live in countdown. With the end in sight of the oil reserves, all the resources that arrive to us through their processing and that support, comfort and regulate our daily lives will promptly end. Finding and consolidating alternative energy sources, preferably clean, renewable and, above all, sustainable, for the survival of Man has never been more necessary. The adoption of circular economy policies that make it possible to recover, transform and reuse products without any use, destination, or value at the outset, for the production of resources that make an entire economic system work, minimizes the environmental impact resulting from the disposal of this waste, allows the creation of stations of labor and lowers production costs. In this context the second-generation biofuels assume a main role in changing the course of Industry and Society. Bioethanol is on this path, which is imperative. Based on a literature review referring to the last few years in which the various types of technologies that can be used in a second generation Bioethanol production process are reported and their respective strengths and weaknesses are analyzed, a study is presented that, in addition to addressing the country's situation in relation to this issue, allowed for the choice of the best 2G Bioethanol production process to be implemented in Portugal, based essentially on forestry and agricultural waste existing in the national territory. For this purpose, two multicriteria evaluation and decision support models were built, using the M-MACBETH software. While the 1st model made it possible to determine the residues with the greatest potential for the production of Bioethanol, the 2nd model made it possible to select the best production technology for this biofuel, which uses the residues selected in the 1st model as raw material. Indeed, in the 1st model, the multi-criteria evaluation led to the selection of eucalyptus, Paulownia Tomentosa, tobacco, chestnut, corn, wheat and barley residues as the most promising for the production of Bioethanol, and in the 2nd In this model, the multi-criteria evaluation carried out led to the most attractive production process from a technological point of view, which is the one that, starting from eucalyptus residues, uses an Organossolv pre-treatment of ethanol/water, followed by an enzymatic hydrolysis and an alcoholic fermentation carried out simultaneously. A cost-benefit analysis was also carried out, supported by a brief estimate of the production costs of the various technological processes under study, having chosen, as the most promising, not only the aforementioned option of eucalyptus residues, but also the option that, using Paulownia Tomentosa residues as raw material, is capable of producing Bioethanol from a two-stage Autohydrolysis pre-treatment, followed by an enzymatic hydrolysis and an alcoholic fermentation carried out separately. In addition to these options, the use of chestnut residues in a pre-treatment of sodium hydroxide may also be promising, followed by an enzymatic hydrolysis and an alcoholic fermentation carried out simultaneously, although with much less benefit, but also with a lower cost. It was concluded that forestry and agricultural waste has a relevant potential to encourage a commitment to its collection and treatment on an industrial scale and to implement a business model.Instituto Superior de Engenharia de LisboaJoão, Isabel Maria da SilvaSilva, João Miguel Alves daRCIPLFontes, Afonso Vaz Palos2022-01-05T16:49:51Z2021-122021-12-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/14145TID:202842312porFONTES, Afonso Vaz Palos – Avaliação multicritério do potencial de produção de bioetanol através de resíduos florestais e agrícolas. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2021. 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