Alternativa à tecnologia de fornecimento de vapor e eletricidade em destilarias de etanol de cana para projetos green field via biogás de bagaço, vinhaça e torta de filtro
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17776 |
Resumo: | Considering the great relevance and impact that the sugar and alcohol sector has in the national context, with a focus on waste generation and the cogeneration process, it is essential to study technologies that can offer alternatives to the treatment and disposal of this waste. An alternative route was proposed for the cogeneration of thermal and electrical energy in ethanol distilleries, a route that uses the main residues of the process (bagasse, straw, filter cake and vinasse) to produce biogas, which will be used as fuel for the cogeneration system using an internal combustion engine or gas turbine in a first stage and a heat recovery boiler (HRSG) in a second stage. In addition to being used in cogeneration, biogas can go through a purification process, transforming it into biomethane and replacing the diesel oil consumed by machines and trucks used for planting, harvesting and transport. To simulate this technological route, several process parameters and assumptions were adopted that allowed the calculations to be carried out. An economic feasibility analysis of the technology was also carried out, using cost and revenue assumptions, in addition to financial indicators such as Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). Several different scenarios and combinations were simulated for the generation of biogas from filter cake, vinasse and also from bagasse and straw to supply the fleet and cogeneration. Supplying the fleet with biomethane produced from biogas is the most financially attractive option. The best results were obtained with the use of 100% of the filter cake and 15% of the vinasse for the production of biomethane capable of supplying the entire diesel demand of the automotive fleet. The alternative cogeneration technology is also attractive (considering technical and environmental aspects), but due to the importation of equipment, investment is high, reducing its competitiveness, although there is a greater export of electricity. |
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An alternative route was proposed for the cogeneration of thermal and electrical energy in ethanol distilleries, a route that uses the main residues of the process (bagasse, straw, filter cake and vinasse) to produce biogas, which will be used as fuel for the cogeneration system using an internal combustion engine or gas turbine in a first stage and a heat recovery boiler (HRSG) in a second stage. In addition to being used in cogeneration, biogas can go through a purification process, transforming it into biomethane and replacing the diesel oil consumed by machines and trucks used for planting, harvesting and transport. To simulate this technological route, several process parameters and assumptions were adopted that allowed the calculations to be carried out. An economic feasibility analysis of the technology was also carried out, using cost and revenue assumptions, in addition to financial indicators such as Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). Several different scenarios and combinations were simulated for the generation of biogas from filter cake, vinasse and also from bagasse and straw to supply the fleet and cogeneration. Supplying the fleet with biomethane produced from biogas is the most financially attractive option. The best results were obtained with the use of 100% of the filter cake and 15% of the vinasse for the production of biomethane capable of supplying the entire diesel demand of the automotive fleet. The alternative cogeneration technology is also attractive (considering technical and environmental aspects), but due to the importation of equipment, investment is high, reducing its competitiveness, although there is a greater export of electricity.Considerando a grande relevância e impacto que o setor sucroalcooleiro possui no contexto nacional, com foco na geração de resíduos e no processo de cogeração, é essencial estudar tecnologias que possam oferecer alternativas ao tratamento e descarte desses resíduos. Foi proposta uma rota alternativa para a cogeração de energia térmica e elétrica em destilarias de etanol, rota essa que utiliza os principais resíduos do processo (bagaço, palhiço, torta de filtro e vinhaça) para produzir biogás, que por sua vez será combustível para o sistema de cogeração utilizando num primeiro estágio motor de combustão interna (MCI) ou turbina a gás (TG) e num segundo estágio uma caldeira de recuperação de calor (HRSG). Além da utilização na cogeração, o biogás pode passar por um processo de purificação, se transformando em biometano e substituir o óleo diesel consumido por máquinas e caminhões utilizados para plantio, colheita e transporte. Para simular essa rota tecnológica, foram adotados diversos parâmetros de processo e premissas que permitiram a realização dos cálculos. Foi realizada também uma análise de viabilidade econômica da tecnologia, utilizando premissas de custos e receitas, além de indicadores financeiros como Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR). Foram simulados vários cenários e combinações diferentes para geração do biogás a partir da torta de filtro, vinhaça e também do bagaço e do palhiço para o abastecimento de frota e cogeração. O abastecimento de frota com o biometano produzido a partir do biogás é a opção mais atrativa financeiramente. Os melhores resultados foram obtidos com a utilização de 100% da torta de filtro e 15% da vinhaça para produção de biometano capaz de suprir toda a demanda de diesel da frota automotiva. A troca da tecnologia da cogeração também apresenta atratividade (no âmbito técnico e ambiental), mas devido à importação de equipamentos o investimento é elevado, diminuindo sua competitividade, embora haja maior exportação de eletricidade.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Química - EQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessDestilariaEtanolCogeraçãoBagaçoPalhiçoVinhaçaBiogásBiometanoDistilleryEthanolCogenerationBagasseStrawVinasseBiogasBiomethaneENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAAlternativa à tecnologia de fornecimento de vapor e eletricidade em destilarias de etanol de cana para projetos green field via biogás de bagaço, vinhaça e torta de filtroAlternative technology for supplying steam and electricity in sugarcane ethanol distilleries for green field projects via biogas from bagasse, vinasse and filter cakeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis6006001ecbe8f3-8aa9-4ce7-ae79-fd37ef799cd6reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdfTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdfapplication/pdf1526254https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17776/1/TG%20-%20Matheus%20Menezes%20Fernandes%20%28631388%29%20-%20Vers%c3%a3o%20Final%20%28revisada%29%20-%20V2.pdff88f85f343f1676cf0cf8b930b838543MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17776/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdf.txtTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdf.txtExtracted texttext/plain122244https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17776/3/TG%20-%20Matheus%20Menezes%20Fernandes%20%28631388%29%20-%20Vers%c3%a3o%20Final%20%28revisada%29%20-%20V2.pdf.txtf2904957e63b9fbb8de6bdcebcb2f222MD53THUMBNAILTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdf.jpgTG - Matheus Menezes Fernandes (631388) - Versão Final (revisada) - V2.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7894https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/17776/4/TG%20-%20Matheus%20Menezes%20Fernandes%20%28631388%29%20-%20Vers%c3%a3o%20Final%20%28revisada%29%20-%20V2.pdf.jpg45b0810f6b7b0435db9725281570cfeaMD54ufscar/177762023-09-18 18:32:36.818oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/17776Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:36Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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