Mapeamento do potencial ambiental e tecno-econômico de bioenergia no Brasil

Autor: Walter Rossi Cervi
Přispěvatelé: Junginger, H.M., Lamparelli, R., Van der Hilst, F., Seabra, J., University Utrecht, Lamparelli, Rubens Augusto Camargo, 1955, Seabra, Joaquim Eugênio Abel, 1981, van der Hilst, Floor, Cherubini, Francesco, van der Wielen, Luuk Antonius Maria, Walter, Arnaldo César da Silva, Verstegen, Judith, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos, Utrecht University, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Floor van der Hilst e Joaquim Eugênio Abel Seabra Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Utrecht University Resumo: A bioenergia pode ser um sistema energético de fundamental importância para reduzir mudanças climáticas e, ao mesmo tempo, promover o desenvolvimento socioeconômico. No entanto, é muito difícil quantificar os potenciais ambientais e técnico-econômicos da produção de bioenergia devido à alta variabilidade espacial e temporal dos impactos ambientais e fatores técnico-econômicos. Portanto, um desafio crucial da pesquisa sobre a quantificação do potencial de bioenergia é abordar os impactos ambientais e os fatores tecno-econômicos de maneira temporal e espacialmente explícita. O objetivo desta tese é avaliar espacialmente o potencial ambiental e técnico-econômico atual e futuro do fornecimento de bioenergia no Brasil em diferentes escalas geográficas. Para atingir esse objetivo, dois sistemas promissores de bioenergia no Brasil são analisados em quatro diferentes estudos de caso. Nos capítulos 2 e 3, são avaliados os potenciais de bioeletricidade da palha da cana-de-açúcar no estado de São Paulo (Brasil). Nos capítulos 4 e 5, várias rotas de produção de biocombustíveis de aviação (BQR) de culturas energéticas e resíduos de biomassa são avaliadas para mapear e quantificar os potenciais de bioenergia ambientais e técnico-econômicos no Brasil. Ao longo dos capítulos, diferentes abordagens metodológicas foram tomadas devido às várias escalas geográficas, prazos e níveis de complexidade dos estudos de caso. Os métodos utilizados em cada estudo de caso estão resumidos no capítulo 1 e comparados entre si no capítulo 6. Os principais resultados desta tese podem ser compreendidos em cinco pontos principais: i) Refinar as restrições ambientais e tecno-econômicas das cadeias de produção de bioenergia ao nível de pixel é um grande desafio metodológico para quantificar os potenciais de bioenergia de maneira espacialmente explícita. ii) As usinas de cana-de-açúcar em São Paulo com os maiores potenciais ambientais e técnico-econômicos de bioeletricidade da palha da cana-de-açúcar estão em sua maioria em regiões com ótimas condições agro-ecológicas, têm de média a alta capacidade de moagem e alta acessibilidade à rede de distribuição de energia elétrica. iii) O desenvolvimento da indústria de BQR não deve se concentrar apenas nas rotas de produção que atingem os menores custos totais de BQR. Existem regiões no Brasil nas quais até 10 rotas de produção podem produzir custos totais do BQR abaixo do preço de combustível fóssil para aviação. iv) Atualmente, o BQR não é competitivo com combustível fóssil para aviação nas regiões (centrais) do Brasil com maior demanda por combustíveis para aviação. No entanto, em virtude da extensão territorial do país e aos altos preços do combustível fóssil para aviação em aeroportos localizados em regiões (remotas) do Brasil, podem existir nichos para o desenvolvimento de BQR competitivo. v) O Brasil tem um grande potencial técnico-econômico e ambiental de bioenergia (bioeletricidade e BQR), mas a implementação é limitada por vários fatores adicionais (e contextuais locais). Por meio desses resultados, métodos e discussões apresentados ao longo dos capítulos, esta tese contém informações úteis para apoiar uma ampla gama de stakeholders a nível local e nacional, como agricultores, investidores privados e públicos, formuladores de políticas e órgãos reguladores Abstract: Bioenergy can be a crucial energy system to reduce climate change, while promoting socio-economic development. However, it is rather difficult to quantify the environmental and techno-economic potentials of bioenergy production due to the high spatial and temporal variability of environmental impacts and techno-economic factors. Hence, a key research challenge on bioenergy potential quantification is to address environmental impacts and techno-economic factors in a spatially and temporally explicit manner. The objective of the thesis is to spatially explicitly assess the current and future environmental and techno-economic potentials of bioenergy supply in Brazil at different geographical scales. To reach this goal, two promising bioenergy systems in Brazil are analyzed in four different case studies. In chapters 2 and 3, the bioelectricity potentials from sugarcane straw are assessed in the state of São Paulo (Brazil). In chapters 4 and 5, various aviation biofuels (BJF) supply chains from energy crops and biomass residues are assessed to map and quantify the environmental and techno-economic bioenergy potentials in Brazil. Throughout the chapters, different methodological approaches were taken due to the various geographical scales, timeframes and levels of complexity of the case studies. The methods used in each chapter are briefly summarized in chapter 1 and cross-compared in chapter 6. The main results of this thesis can be comprised in five points: i) Refining environmental and techno-economic constraints of bioenergy supply chains to pixel level is a major methodological challenge for quantifying bioenergy potentials spatially explicitly. ii) The sugarcane mills in Sao Paulo with the highest environmental and techno-economic potentials of bioelectricity from sugarcane straw are mostly in regions with optimal agro-ecological conditions, have a medium to high milling capacity and have high accessibility to the electricity distribution network. iii) The development of BJF industry should not only focus on the supply chain that achieves the lowest BJF total costs. There are regions in Brazil in which up to 10 supply chains could produce BJF total costs below the fossil jet fuel price. iv) Currently, BJF is not competitive with fossil jet fuel in the (central) regions of Brazil with highest demand for aviation fuels. Nonetheless, due to the large size of the country and the high fossil jet fuel prices in airports located in (remote) regions of Brazil, niches for the development of competitive BJF may exist. v) Brazil has a large techno-economic and environmental potential of bioenergy (bioelectricity and BJF), but implementation is limited by several additional (and local contextual) factors. Through the methods, results and discussions presented across the chapters, this thesis contains useful information to support a broad range stakeholders at local and national levels, such as farmers, private and public investors, policy makers and regulating bodies Doutorado Bioenergia Doutor em Ciências CAPES 2015/08291-0
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: