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Tipo: Dissertação
Título: Biopetróleo a partir da biomassa de microalgas via liquefação hidrotermal: uma avaliação energética e ambiental
Título(s) alternativo(s): Biopetroleum from microalgae biomass via hydrothermal liquefaction: an energetic and environmental assessment
Autor(es): Cunha, Lorena
Primeiro Orientador: Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Moreira, Ícaro Thiago Andrade
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Medeiros, Diego Lima
metadata.dc.contributor.referee1: Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira, Olivia Maria Cordeiro de
metadata.dc.contributor.referee3: Cardoso, Lucas Guimarães
metadata.dc.contributor.referee4: Moreira, Ícaro Thiago Andrade
metadata.dc.contributor.referee5: Medeiros, Diego Lima
Resumo: A transição para uma matriz energética mais sustentável e com menor impacto é um objetivo global, e as bioenergias desempenham um papel significativo nessa transição. Encontrar oportunidades de melhorias na produção e consumo de recursos energéticos apoia o aumento da eficiência de energia e diminui o seu impacto no ambiente. Este estudo realizou a Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) para identificar a demanda energética e a pegada de carbono na produção de biopetróleo por liquefação hidrotermal (LHT). Foram consideradas as espécies Scenedesmus acutus (SC),Chlorella vulgaris (CV) e Nannochloropsis granulata (NG) para a comparação de três cenários de produção da biomassa de microalgas: alto teor de proteína (HP), alto teor de carboidrato (HC) e alto teor lipídico (HL). O fluxo de referência foi 1 kg de biomassa de microalgas em sólidos totais processados em LHT. O banco de dados ecoinvent™ 3.6 e métodos de avaliação para demanda de energia acumulada (CED) em megajoules (MJ) e potencial de aqueciemento global (IPCC-2021 – GWP de 100 anos) em quilogramas de dióxido de carbono equivalente (kg CO2eq ) foram usados no openLCA® 1.11.0. O cenário mais favorável foi o NG-HL, que apresentou a menor demanda de energia e pegada de carbono,19,1 MJ kg−1 e 0,85 kg CO2eq /kg de biopetróleo, respectivamente. O NG-HL alcançou o maior rendimento de biopetróleo 68%m/m com 42,1 MJ kg−1 PCS. Além disso, foram desenvolvidas duas análises de sensibilidade, a primeira para avaliar o efeito do tempo antes da colheita da biomassa de microalgas e uma segunda que visou compreender a influência da demanda de calor no LHT. O retorno sobre o investimento em energia (EROI) variou de 0,8 a 2,4 MJ MJ−1CED nos cenários avaliados. O tempo de colheita tardia considerada na análise de sensibilidade aumentou a demanda de energia em 84% e a pegada de carbono em 70% em NG-HL. Além disso, a demanda de calor no LHT ´e um parâmetro chave no desempenho energético e ambiental do biopetróleo, que variou de -19–30% na análise de sensibilidade das categorias avaliadas ao mudar de 5,9 MJ kg−1 em LHT para 3–10 MJ kg−1. Foi identificado que a biomassa de microalgas para produção de bioeptróleo com a utilização fonte de calor residual pode reduzir a demanda de energia e a pegada de carbono. A abordagem proposta neste estudo apoia a tomada de decisão na LHT com base na composição da biomassa, tempo de cultivo antes da colheita e demanda de calor na LHT para reduzir a demanda de energia e a pegada de carbono de bioprodutos de microalgas. Devido `a necessidade de otimização de parâmetros técnicos, como a eficiciência da produção e custos operacionais, a implementação na cadeia de abastecimento de biopetróleo a partir de microalgas enfrenta desafios em escala comercial, que reflete a necessidade de estudos posteriores.
Abstract: The transition to a more sustainable energy matrix with less impact is a global objective, and bioenergies play a significant role in this transition. Finding opportunities for improvements in the production and consumption of energy resources supports increased energy efficiency and lessens its impact on the environment. This study carried out a Life Cycle Assessment (LCA) to identify the energy demand and carbon footprint in the production of biopetroleum by hydrothermal liquefaction (HTL). The species Scenedesmus acutus (SC),Chlorella vulgaris (CV) and Nannochloropsis granulata (NG) were considered for the comparison of three microalgae biomass production scenarios: high protein content (HP), high carbohydrate (HC) and high lipid (HL). The reference flow was 1 kg of microalgae biomass in total processed solids in HTL. The ecoinvent™ 3.6 database and assessment methods for cumulative energy demand (CED) in megajoules (MJ) and global warming potential (IPCC-2021 – 100-year GWP) in kilograms of carbon dioxide equivalent (kg CO2eq ) were used in openLCA® 1.11.0. The most favorable scenario was the NG-HL, which presented the lowest energy demand and carbon footprint, 19.1 MJ kg−1 and 0.85 kg CO2eq /kg of biopetroleum, respectively. NG-HL achieved the highest biopetroleum yield 68.3%m/m with 42.1 MJ kg−1 HHV. In addition, two sensitivity analyzes were developed, the first to obtain more realistic values from the literature regarding the cultivation time before harvesting and the second aimed at understanding the influence of heat demand on the HTL. The return on energy investment (EROI) ranged from 0.8 to 2.4 in the evaluated scenarios. The late harvest time considered in the sensitivity analysis increased the energy demand by 84% and the carbon footprint by 70% in NG-HL. In addition, the heat demand in the HTL is a key parameter in the energy and environmental performance of the biopetroleum, which ranged from -19–30% in the sensitivity analysis of the evaluated categories when changing from 5.9 MJ kg−1 in HTL for 3 –10 MJ kg−1. It has been shown that microalgae biomass for bioepetroleum production using waste heat sources can reduce energy demand and carbon footprint. The approach proposed in this study supports decision-making in HTL based on biomass composition, growing time before harvest and heat demand in HTL to reduce the energy demand and carbon footprint of microalgae bioproducts. Due to the need to optimize technical parameters, such as production efficiency and operating costs, the implementation of biopetroleum from microalgae in the supply chain faces challenges on a commercial scale, which reflects the need for further studies.
Palavras-chave: Ciclo de vida - Avaliação
Microalgas -Biomassa
Biopetróleo
Energia - Demanda
Pegada de carbono
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: EDUFBA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) 
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38236
Data do documento: 10-Ago-2023
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