Orientadores: Telma Teixeira Franco, Adriano Pinto Mariano

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Recentemente, a pirólise rápida tem atraído o interesse da indústria como um dos processos em potencial para converter a biomassa lignocelulósica em bio-óleo. Também é notável que a análise técnico-econômica é uma das atividades mais importantes durante a fase de desenvolvimento das...

Resumo: Recentemente, a pirólise rápida tem atraído o interesse da indústria como um dos processos em potencial para converter a biomassa lignocelulósica em bio-óleo. Também é notável que a análise técnico-econômica é uma das atividades mais importantes durante a fase de desenvolvimento das biorrefinarias. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade técnico-econômica de unidades centralizadas para a produção de bio-óleo por meio da pirólise rápida, utilizando resíduos de eucalipto provenientes da indústria de papel e celulose do Estado de São Paulo (SP), Brasil. Este trabalho considerou 243.000 ton/ano de resíduos de eucalipto em SP; esses resíduos foram distribuídos em 16 biorrefinarias (denotadas com as letras A, B, C, D) com 106 km de raio e uma biorrefinaria com 125 km de raio com centro em Limeira. Nestas condições, a produção simulada anual de bio-óleo foi de 60 milhões de litros (46% de rendimento de bio-óleo). De acordo com o total de bio-óleo produzido, SP poderia contribuir com o fornecimento de 3,4% de bio-óleo para o co-processamento de gasóleo (ou diesel é um óleo derivado da destilação do petróleo bruto) em uma refinaria com capacidade anual produtiva de 20 milhões de toneladas. Conjuntamente, uma análise do fluxo de caixa descontado (FDC) foi avaliada para estimar a atratividade de cada biorrefinaria através do preço mínimo de venda (PMV). O PMV foi de 194 USD / tonelada (12 USD / GJ) para a biorrefinaria com a maior capacidade de produção. Devido às premissas empregadas no FDC, a sensibilidade e a análise de Monte Carlo foram realizadas a fim de se analisar o impacto das premissas sobre a viabilidade. Foi observado que a variável disponibilidade de resíduos tem alto impacto no PMV, podendo aumentá-lo em até 50% e diminuí-lo em até 26%. Por fim, as biorrefinarias simuladas apresentaram bom desempenho econômico baseado no Valor Presente Líquido (VPL), a Taxa Interna de Retorno (TIR), e o payback descontado. Elas foram C4 (VPL: 15 MM USD, TIR: 33%, Payback 2,0 anos), C3 (VPL: 12 MM USD, TIR: 30%, Payback 2,3 anos), D3 (VPL: 7 MM USD, TIR: 26%, Payback 3,1 anos), B4 (VPL: 5 MM USD, TIR: 24%, Payback 3,5 anos), C5 (VPL: 4 MM USD, TIR: 22%, Payback 4,2 anos), B3 (VPL: 3 MM USD, TIR: 22%, Payback 4,4 anos, C6 (VPL: 1 MM USD, TIR: 16%, Payback 7,1 anos), D4 (VPL: 0.83 MM USD, TIR: 15%, Payback 8,1 anos), B5 (VPL: 0.67 MM USD, TIR: 14%, Payback 8,7 anos), A4 (VPL: 0.22 MM USD, TIR: 12%, Payback 12,5 anos)

Abstract: Latterly, fast pyrolysis has attracted industry increasing interest as one of the potential processes to convert lignocellulosic biomass into bio-oil. Being the study of economic viability one of the most important stages during the development of biorefineries. Hence, the objective of...

Abstract: Latterly, fast pyrolysis has attracted industry increasing interest as one of the potential processes to convert lignocellulosic biomass into bio-oil. Being the study of economic viability one of the most important stages during the development of biorefineries. Hence, the objective of this work is to evaluate the techno-economic feasibility of centralized unit for the production of bio-oil via fast pyrolysis using eucalyptus residues from pulp and paper industry sources in the State of the São Paulo (SP), Brazil. This work identified 243,000 ton/year of eucalyptus residues in SP; those residues were distributed in 16 biorefineries (preceded by the letters A, B, C, D) with 106 km of radius, and one biorefinery with 125 km of radius located. The total simulated bio-oil production was 60 million L/year (46% bio-oil yield). According to the total bio-oil produced, SP could contribute 3.4% of bio-oil to co-processing with gas oil at refinery that producing 20 million ton per year. Jointly, a discounted cash flow (DCF) analysis was evaluated to estimate the attractiveness of each biorefinery through the minimum selling price (MSP). The MSP for a simulated large-scale biorefinery was 194 USD/ton (12 USD/GJ). Due to the DCF being based on assumptions, sensitivity, and Monte Carlo analysis were done, as it allows us to look at the impact that changes to these assumptions may have on feasibility. The sensitive analysis showed the MSP was sensitive to the variation of plant capacity (available residues), it is a variable that could increase the MSP up to 50%, and decrease it up to 26%. The biorefineries presented a good economic performance based on economic indicators Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and discounted payback. They are C4 (NPV: 15 MM USD, IRR: 33%, Payback 2.0 years), C3 (NPV: 12 MM USD, IRR: 30%, Payback 2.3 years), D3 (NPV: 7 MM USD, IRR: 26%, Payback 3.13 years), B4 (NPV: 5 MM USD, IRR: 24%, Payback 3.5 years), C5 (NPV: 4 MM USD, IRR: 22%, Payback 4.2 years), B3 (NPV: 3 MM USD, IRR: 22%, Payback 4.4 years), C6 (NPV: 1 MM USD, IRR: 16%, Payback 7.1 years), D4 (NPV: 0.83 MM USD, IRR: 15%, Payback 8.1 years), B5 (NPV: 0.67 MM USD, IRR: 14%, Payback 8.7 years), A4 (NPV: 0.22 MM USD, IRR: 12%, Payback 12.5 years)

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