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Biopetróleo a partir da biomassa de microalgas via liquefação hidrotermal: uma avaliação energética e ambiental

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dc.creator Cunha, Lorena
dc.date.accessioned 2023-10-26T10:34:57Z
dc.date.available 2023-10-26T10:34:57Z
dc.date.issued 2023-08-10
dc.identifier.uri https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38236
dc.description.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. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal da Bahia pt_BR
dc.subject Ciclo de vida - Avaliação pt_BR
dc.subject Microalgas -Biomassa pt_BR
dc.subject Biopetróleo pt_BR
dc.subject Energia - Demanda pt_BR
dc.subject Pegada de carbono pt_BR
dc.subject.other Life cycle analysis pt_BR
dc.subject.other Microalgae biomass pt_BR
dc.subject.other Biopetroleum pt_BR
dc.subject.other Energy demand pt_BR
dc.subject.other Carbon footprint pt_BR
dc.title Biopetróleo a partir da biomassa de microalgas via liquefação hidrotermal: uma avaliação energética e ambiental pt_BR
dc.title.alternative Biopetroleum from microalgae biomass via hydrothermal liquefaction: an energetic and environmental assessment pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ)  pt_BR
dc.publisher.initials UFBA pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA pt_BR
dc.contributor.advisor1 Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/0152838979924698 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 Moreira, Ícaro Thiago Andrade
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/9106175138631030 pt_BR
dc.contributor.advisor-co2 Medeiros, Diego Lima
dc.contributor.advisor-co2Lattes http://lattes.cnpq.br/6574996299327565 pt_BR
dc.contributor.referee1 Lobato, Ana Katerine de Carvalho Lima
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/0152838979924698 pt_BR
dc.contributor.referee2 Oliveira, Olivia Maria Cordeiro de
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/6803571168057331 pt_BR
dc.contributor.referee3 Cardoso, Lucas Guimarães
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/2454978023211073 pt_BR
dc.contributor.referee4 Moreira, Ícaro Thiago Andrade
dc.contributor.referee4Lattes http://lattes.cnpq.br/9106175138631030 pt_BR
dc.contributor.referee5 Medeiros, Diego Lima
dc.contributor.referee5Lattes http://lattes.cnpq.br/6574996299327565 pt_BR
dc.creator.Lattes https://lattes.cnpq.br/9145659330615528 pt_BR
dc.description.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. pt_BR
dc.publisher.department EDUFBA pt_BR
dc.type.degree Mestrado Acadêmico pt_BR


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