Environmental assessment of bioproducts and biorrefinery proposals from mango waste

Autor: Silva, Anne Karolyne Pereira da
Přispěvatelé: Casimiro Filho, Francisco, Figueirêdo, Maria Cléa Brito de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
Popis: Mango is one of the main fruits produced in Brazil, with a production of 1 million tons per year, its market is mostly national, where it can be found natural or processed industrially as whole juice, or pulp. However, industrial fruit processing is responsible for the generation of large volumes of waste. Faced with this problem, researchers found that mango co-products (peel and stone) can be extracted pectin and phenolic compounds (peel); lignin, cellulose and hemicellulose (coat); and starch, fat and phenolic compounds (kernel). Processes capable of extracting these products are being developed and it is important to consider from the outset of the project environmental criteria to develop environmentally friendly products. In this sense, the Life Cycle Assessment (LCA) contributes to this purpose, because it allows to identify the environmental impacts throughout the life cycle of the products under study. Thus, the purpose of this study was to choose the extraction processes with the lowest environmental impact and, subsequently, to evaluate the integrated extraction of these products. The first part of this work consisted in comparing reference processes with other alternatives or with an improvement scenario to choose the process with the lowest impact. In turn, the second part considered the routes identified in the previous step with the lowest environmental impact, in order to set up a system capable of extracting all bioproducts from mango co-products or combinations thereof. The recommendations of ISO 14040 and 14044 (2006) were adopted. The scope of the study is from cradle to gate; The process inventory was assembled after standardization for 1 month of extraction; The functional unit considered was 1g (part I) and 1 US $ (part II). The impact assessment methods used were ILCD Midpoint 2011 (climate change, acidification, freshwater and marine eutrophication, ecotoxicity, carcinogenic and non-carcinogenic human toxicity) and AWARE (water scarcity). After calculating the environmental impacts, the uncertainty analysis was performed by the Monte Carlo method. In part I, the results showed that the processes with the lowest impact were: i) CF extraction by ESP; ii) pectin extraction by Ultrasound; iii) Acetoolv lignin extraction using alternative equipment; iv) acetosolv extraction of cellulose; v) isolated extraction of starch. Where the main element responsible for the environmental impact was the production of electricity in all processes. In the second part, the results showed that the scenario with the best environmental performance was the one that benefited the mango peel, since it presented a better relationship between the revenue obtained and the level of complexity of the biorefinery. A manga é uma das principais frutas produzidas no Brasil, contando com uma produção de 1 milhão de tonelada por ano, seu mercado é majoritariamente nacional, no qual pode ser encontrada in natura ou processada industrialmente como suco integral, ou polpa. No entanto, o processamento industrial de frutas é responsável pela geração de grandes volumes de resíduos. Diante dessa problemática, pesquisadores descobriram que dos coprodutos da manga (cascas e caroços), podem ser extraídos pectina e compostos fenólicos (CF, da casca); lignina, celulose e hemicelulose (tegumento); e, amido, gordura e compostos fenólicos (amêndoa). Processos capazes de extrair esses produtos estão sendo desenvolvidos, tornando-se importante considerar desde o início do projeto critérios ambientais, para desenvolver produtos ecologicamente corretos. Nesse sentido, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) contribui para esse fim, porque permite identificar os impactos ambientais ao longo do ciclo de vida dos produtos em estudo. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi escolher os processos de extração com menor impacto ambiental e, posteriormente, avaliar a extração integrada desses produtos. A primeira parte do trabalho consistiu em comparar processos de referência com outras alternativas ou com cenário de melhoria para escolher o processo de menor impacto. Por sua vez, na segunda parte foram consideradas as rotas identificadas na etapa anterior com menor impacto ambiental, a fim de montar um sistema capaz de extrair conjuntamente todos os bioprodutos dos coprodutos da manga ou combinações desses. Foram adotadas as recomendações das ISO 14040 e 14044 (2006). O escopo do estudo é do berço ao portão; o inventário dos processos foi montado após padronização para 1 mês de extração; a unidade funcional considerada foi 1g de produto (parte I) e 1 US$ de receita com a venda deos produtos (parte II). Os métodos de avaliação de impactos usados foram o ILCD Midpoint 2011 (mudanças climáticas, acidificação, eutrofização de água doce e marinha, ecotoxicidade, toxicidade humana cancerígena e não cancerígena) e o AWARE (escassez hídrica). Após o cálculo dos impactos ambientais, realizou-se a análise de incerteza pelo método de Monte Carlo. Na parte I, os resultados mostraram que os processos com menor impacto foram: i) extração de CF por ESP; ii) extração de pectina por Ultrassom; iii) extração acetosolv de lignina utilizando equipamentos alternativos; iv) extração acetosolv de celulose; v) extração isolada de amido. O principal elemento responsável pelo impacto ambiental em todos os processos foi a produção de energia elétrica. Na parte II, os resultados mostraram que o cenário com melhor desempenho ambiental foi o que beneficiou a casca da manga, visto que, apresentou melhor relação entre a receita obtida e o nível de complexidade da biorrefinaria.
Databáze: OpenAIRE
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