Lifecycle assessment of fuel ethanol from sugarcane in Brazil

This paper presents the lifecycle assessment (LCA) of fuel ethanol, as 100% of the vehicle fuel, from sugarcane in Brazil. The functional unit is 10,000 km run in an urban area by a car with a 1,600-cm(3) engine running on fuel hydrated ethanol, and the resulting reference flow is 1,000 kg of ethanol. The product system includes agricultural and industrial activities, distribution, cogeneration of electricity and steam, ethanol use during car driving, and industrial by-products recycling to irrigate sugarcane fields. The use of sugarcane by the ethanol agribusiness is one of the foremost financial resources for the economy of the Brazilian rural area, which occupies extensive areas and provides far-reaching potentials for renewable fuel production. But, there are environmental impacts during the fuel ethanol lifecycle, which this paper intents to analyze, including addressing the main activities responsible for such impacts and indicating some suggestions to minimize the impacts. This study is classified as an applied quantitative research, and the technical procedure to achieve the exploratory goal is based on bibliographic revision, documental research, primary data collection, and study cases at sugarcane farms and fuel ethanol industries in the northeast of SA o pound Paulo State, Brazil. The methodological structure for this LCA study is in agreement with the International Standardization Organization, and the method used is the Environmental Design of Industrial Products. The lifecycle impact assessment (LCIA) covers the following emission-related impact categories: global warming, ozone formation, acidification, nutrient enrichment, ecotoxicity, and human toxicity. The results of the fuel ethanol LCI demonstrate that even though alcohol is considered a renewable fuel because it comes from biomass (sugarcane), it uses a high quantity and diversity of nonrenewable resources over its lifecycle. The input of renewable resources is also high mainly because of the water consumption in the industrial phases, due to the sugarcane washing process. During the lifecycle of alcohol, there is a surplus of electric energy due to the cogeneration activity. Another focus point is the quantity of emissions to the atmosphere and the diversity of the substances emitted. Harvesting is the unit process that contributes most to global warming. For photochemical ozone formation, harvesting is also the activity with the strongest contributions due to the burning in harvesting and the emissions from using diesel fuel. The acidification impact potential is mostly due to the NOx emitted by the combustion of ethanol during use, on account of the sulfuric acid use in the industrial process and because of the NOx emitted by the burning in harvesting. The main consequence of the intensive use of fertilizers to the field is the high nutrient enrichment impact potential associated with this activity. The main contributions to the ecotoxicity impact potential come from chemical applications during crop growth. The activity that presents the highest impact potential for human toxicity (HT) via air and via soil is harvesting. Via water, HT potential is high in harvesting due to lubricant use on the machines. The normalization results indicate that nutrient enrichment, acidification, and human toxicity via air and via water are the most significant impact potentials for the lifecycle of fuel ethanol. The fuel ethanol lifecycle contributes negatively to all the impact potentials analyzed: global warming, ozone formation, acidification, nutrient enrichment, ecotoxicity, and human toxicity. Concerning energy consumption, it consumes less energy than its own production largely because of the electricity cogeneration system, but this process is highly dependent on water. The main causes for the biggest impact potential indicated by the normalization is the nutrient application, the burning in harvesting and the use of diesel fuel. The recommendations for the ethanol lifecycle are: harvesting the sugarcane without burning; more environmentally benign agricultural practices; renewable fuel rather than diesel; not washing sugarcane and implementing water recycling systems during the industrial processing; and improving the system of gases emissions control during the use of ethanol in cars, mainly for NOx. Other studies on the fuel ethanol from sugarcane may analyze in more details the social aspects, the biodiversity, and the land use impact.

Reducing Urban Transport Energy Dependence: A New Urban Development Framework and GIS-Based Tool

High urban transport energy consumption is directly influenced by transport energy dependence. Dramatic reductions in urban transport energy dependence or consumption are not yet being widely observed despite the variety of urban planning tools currently available. A new urban development framework is presented to tackle this issue that makes use of a recently developed and successfully trialed GIS-based tool, the Transport Energy Specification (TES). The TES was simulated on a neighborhood in Sao Carlos, Brazil. In the simulation, energy dependence was reduced by a factor of 8 through activity location or infrastructure modifications to the built environment.

The new research centre of the Brazilian Petroleum Company in Rio de Janeiro, Brazil: The achievements in the thermal performance of air-conditioned buildings in the tropics

The study on the thermal performance of the air-conditioned buildings of the new research centre of the Brazilian Petroleum Company, in the tropical climate of Rio de Janeiro, was part of a bigger research and consultancy, project involving environmental issues. The architectural design was the subject of a national competition in 2004, encompassing over 100,000 m(2). According to the design brief, out of the 10 buildings of the new research centre, 7 have to be either completely or partially air-conditioned, due to specific occupation requirements. The challenge for better thermal performance was related to systems` energy efficiency, to the introduction of natural ventilation and to the notion of adaptive comfort, which were verified with the support of thermal dynamic simulations. At the early stages of the assessments, the potential for natural ventilation in the working spaces considering the mixed-mode strategy achieved 30% of occupation hours. However, the development of the design project led to fully air-conditioned working spaces, due to users` references regarding the conventional culture of the office environment. Nevertheless, the overall architectural approach in accordance to the climatic conditions still showed a contribution to the buildings` energy efficiency. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Protein Intake during Weight Loss Influences the Energy Required for Weight Loss and Maintenance in Cats

The effects of 2 diets with different protein contents on weight loss and subsequent maintenance was assessed in obese cats. The control group [Cc; n = 8; body condition score (BCS) = 8.6 +/- 0.2] received a diet containing 21.4 g crude protein (CP)/MJ of metabolizable energy and the high-protein group (HP; n = 7; BCS = 8.6 +/- 0.2) received a diet containing 28.4 g CP/MJ until the cats achieved a 20% controlled weight loss (0.92 +/- 0.2%/wk). After the weight loss, the cats were all fed a diet containing 28.0 g CP/MJ at an amount sufficient to maintain a constant body weight (MAIN) for 120 d. During weight loss, there was a reduction of lean mass in Cc (P < 0.01) but not in HIP cats and a reduction in leptinemia in both groups (P < 0.01). Energy intake per kilogram of metabolic weight (kg(-0.40)) to maintain the same rate of weight loss was lower (P < 0.04) in the Co (344 +/- 15.9 kJ.kg(-0.40).d(-1)) than in the HP group (377 +/- 12.4 kJ.kg-(0.40).d(-1)). During the first 40 d of MAIN, the energy requirement for weight maintenance was 398.7 +/- 9.7 kJ.kg(-0.40).d(-1) for both groups, corresponding to 73% of the NRC recommendation. The required energy gradually increased in both groups (P < 0.05) but at a faster rate in HP; therefore, the energy consumption during the last 40 d of the MAIN was higher (P < 0.001) for the HP cats (533.8 +/- 7.4 kJ.kg(-0.40).d(-1)) than for the control cats (462.3 +/- 9.6 kJ.kg(-0.40).d(-1)). These findings suggest that HIP diets allow a higher energy intake to weight loss in cats, reducing the intensity of energy restriction. Protein intake also seemed to have long-term effects so that weight maintenance required more energy after weight loss. J. Nutr, 139: 855-860, 2009.

Caracterização experimental e numérica do desempenho térmico de um edifício "gaioleiro": identificação de oportunidades de melhoria

O sector dos edifícios é responsável por uma percentagem significativa dos consumos de energia primária e de energia eléctrica em Portugal, associada principalmente ao conforto térmico dos seus ocupantes. A União Europeia pretende uma redução de 20%, até 2020, dos consumos de energia e consequentes emissões de CO2 através da melhoria da eficiência energética dos edifícios públicos e residenciais. Em Portugal, o Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE) tem por objectivo obter uma poupança anual de energia de pelo menos 1% até ao ano de 2016, tomando como base a média de consumos de energia final, registados entre 2001 e 2005. Neste contexto, os edifícios anteriores a 1990 (primeira versão do RCCTE) podem apresentar um potencial significativo de melhoria da sua eficiência energética com base na sua reabilitação. Os edifícios “Gaioleiros” (1880 – 1930) constituindo uma parte importante do património histórico da cidade de Lisboa, para os quais a informação sobre o seu desempenho térmico é limitada, considerou-se pertinente efectuar um estudo destinado à sua caracterização experimental e numérica, face à especificidade do comportamento térmico das suas paredes caracterizadas pela elevada espessura. No presente trabalho, apresenta-se a metodologia e os resultados experimentais da medição da resistência térmica das paredes e da medição das necessidades térmicas de aquecimento da habitação. Estes resultados experimentais foram utilizados na validação do modelo de simulação térmica da habitação, que posteriormente serviu para avaliar as suas necessidades térmicas de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), identificar oportunidades de melhoria e avaliar o respectivo potencial de reabilitação. Neste trabalho, como contributos para uma reabilitação sustentável, apresentam-se avaliações de oportunidades de melhoria com base em estratégias de reforço do isolamento térmico. Dos resultados obtidos concluiu-se que melhorando o isolamento térmico das paredes e vãos envidraçados é possível baixar consideravelmente os consumos de energia associados à habitação, cumprindo assim as exigências estabelecidas no RCCTE ao nível dos requisitos de qualidade térmica da envolvente e consumos energéticos para edifícios novos e grandes reabilitações.

Manutenção de edifícios: manutenção das instalações técnicas de um grande edifício

Este relatório de estágio, que se realizou no Edifício Atrium Saldanha em Lisboa, tem por finalidade demonstrar as aptidões adquiridas no decorrer do Mestrado e que tornaram possíveis a participação num estágio que envolveu várias áreas da Engenharia Mecânica. Nos últimos anos, tem-se assistido a um crescente aumento do consumo e do custo da energia eléctrica. De acordo com análises realizadas pela União Europeia, uma percentagem significativa deste aumento de consumo está relacionado com edifícios e habitações. A manutenção preventiva das instalações técnicas é, entre outros aspectos, uma das ferramentas essenciais na redução desta factura energética. A questão que se coloca relaciona-se com a metodologia a aplicar para esse efeito. De que forma podem ou devem os planos de manutenção ser elaborados, qual a periodicidade das intervenções a considerar de modo a aumentar a eficiência energética dos edifícios, reduzir as emissões de dióxido de carbono e garantir uma maior protecção do utilizador? Numa fase inicial do estágio foi feita uma caracterização geral das principais instalações técnicas do edifício de modo a se analisarem, posteriormente, os procedimentos de manutenção adoptados pelas equipas de manutenção. Foram ainda sugeridas algumas periodicidades para os procedimentos de manutenção já existentes e algumas intervenções que não estavam incluídas no plano de manutenção do edifício e que podem contribuir para aumentar a fiabilidade dos equipamentos e consequentemente a eficiência energética e a qualidade do ar interior dos edifícios.

Utilização racional de energia eléctrica no município de Vila Franca de Xira: casos de estudo

O objectivo pretendido alcançar é o de obter uma redução nos consumos de energia eléctrica do Município de Vila Franca de Xira, recorrendo à URE. Esta URE consiste num conjunto de acções e/ou medidas e/ou procedimentos e/ou equipamentos cuja aplicação tem como fim, o de potenciar uma utilização e uma gestão mais racional e rentável da energia - daí se podendo dizer, cada vez mais, que a mesma é um factor essencial de economia energética, logo, de redução de custos. A aplicação destas acções e/ou medidas e/ou procedimentos e/ou equipamentos deverá, por isso, ser extensível aos Municípios, com o fim de fazer reduzir uma factura energética de grande peso e significado, a qual, em tempos que são de profunda crise económica, pode tornar problemático ou até mesmo hipotecar, o respectivo futuro. Assim e se por um lado existe no Município um conjunto alargado de situações estabelecidas sem critérios de racionabilidade energética e ás quais, todavia, é já possível fazer aplicar essas acções e/ou medidas e/ou procedimentos e/ou equipamentos de URE, por outro lado, é daí garantido que se poderá alcançar a pretendida redução dos consumos energéticos do Município, sempre assegurando e mantendo o conforto e a produtividade das actividades dependentes dessa energia. Com esse objectivo e partindo da análise de um conjunto de instalações e/ou equipamentos já existentes ou com possibilidades de virem a ser estabelecidas/os pelo Município, é pretendido definir, estudar e classificar, um conjunto de dados que tendam a desenvolver, potenciar e justificar a decisão da sua aplicação. Um conjunto alargado de exemplos práticos ou Casos de Estudo serão desenvolvidos, tentando chegar a conclusões sobre a viabilidade económica das soluções apresentadas e, daí, da decisão da oportunidade da execução do conjunto de trabalhos inerentes à aplicação desse tipo de situação.

Avaliação energética de uma escola

Mestrado em Engenharia Química

Convergência para NZEB de um edifício classificado

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Edificações

Análise e optimização dos consumos de utilidades (vapor e energia eléctrica) na Petibol – Embalagens de Plásticos, S.A.

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química.

Avaliação energética do Complexo Municipal de Piscinas de Folgosa

O presente trabalho insere-se no âmbito do Mestrado de Engenharia Química, ramo Optimização Energética na Indústria Química e pretende-se efectuar a avaliação energética do Complexo Municipal de Piscinas de Folgosa, localizado no Concelho da Maia, tendo como principais bases os Decretos-Lei 78, 79 e 80 de 04 de Abril 2006. Uma vez que a área útil de pavimento do presente edifício é superior a 1000 m2, encontra-se englobado no conceito de Grande Edifício de Serviços (GES). A escolha do Complexo Municipal de Piscinas de Folgosa para a realização do presente estudo prendeu-se com o facto de ser um objectivo da Câmara Municipal, mais concretamente do Departamento de Conservação e Manutenção de Estruturas Municipais, dar inicio aos procedimentos necessários para a certificação energética dos diversos edifícios Municipais, aliado ao facto das piscinas serem um tipo de edifício desportivo de elevada complexidade em termos de gestão, um grande consumidor de energia e possuidor de uma elevada diversidade de equipamentos. O objectivo principal será o de caracterizar energeticamente o edifício e optimizar os consumos do mesmo, de forma a reduzir, não só os consumos energéticos e respectiva factura, mas também nas emissões dos gases de efeito de estufa (CO2), pelo que a ordem de trabalhos inclui a realização de: - Avaliação Energética de acordo com o n.º1 do artigo 2º e artigo 34º do D. L. 79/2006; - Verificação dos Requisitos de Condução e manutenção das instalações de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC); - Caracterização Energética do Edifício – Índice de Eficiência Energética. A metodologia seguida baseou-se na utilizada para a realização de uma auditoria energética, sendo que foram contempladas as seguintes etapas: estudo pormenorizado da legislação referente à certificação de edifícios; realização de um levantamento de consumos energéticos reais da instalação (com base nas facturas energéticas); das suas características funcionais e levantamento dos vários equipamentos consumidores de energia. O Complexo Municipal de Piscinas de Folgosa é uma instalação cuja média de consumo de energia eléctrica nos últimos três anos foi de 445969 kWh/ano e de 87300 m3 de gás natural, representando um consumo global de energia primária de 174,85 tep/ano. De acordo com o Sistema de Certificação Energética o Índice de Eficiência Energética determinado é de 54,50 kgep/m2 .ano. Uma vez que o IEE determinado é superior ao valor de IEEReferência existentes, o edifício estará obrigado ao cumprimento de um Plano de Racionalização Energética (PRE). É apresentado um conjunto de medidas que visam uma redução do consumo de energia do edifício e consequentemente uma melhoria no Índice de Eficiência Energética.

NZEB e os novos revestimentos

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Análise da eficiência energética num estabelecimento de ensino

Devido à crescente preocupação com a racionalização energética, torna-se importante adequar os edifícios à sua utilização futura, procedendo à escolha acertada de materiais e técnicas a utilizar na construção e/ou na remodelação. Atualmente, com o desenvolvimento tecnológico, os serviços profissionais e os materiais existentes ao dispor dos projectistas e construtores permitem a implementação eficaz de soluções de elevado impacto a nível da eficiência energética dos edifícios de uma forma acessível e não muito dispendiosa. Nesta área, a regulamentação é essencial para controlar e catalogar energeticamente os sistemas, mitigando o seu sobredimensionamento e consequentes desperdícios, de forma a contribuir eficazmente para as melhorias ambientais e económicas pretendidas. Sem dúvida, que a preocupação consiste em tornar a médio/longo prazo o investimento numa poupança acrescida, proporcionando os mesmos níveis de conforto. As técnicas de climatização e todo o equipamento que está associado têm um peso importante nos custos e na exploração ao longo do tempo. Os sistemas de gestão técnica só poderão tirar partido de toda a estrutura, tornando-a confiável, se forem corretamente projetados. Com este trabalho, pretende-se sensibilizar o leitor sobre as questões práticas associadas ao correto dimensionamento de soluções que contribuam para a eficiência energética dos edifícios, exemplificando-se com um caso de estudo: um edifício de um centro escolar construído obedecendo aos requisitos listados no programa de renovação do parque escolar que o governo incentivou. A sensibilização passa por propostas objetivas de soluções alternativas que poderiam ter sido adotadas ainda na fase de projeto do caso de estudo, tendo em conta os custos e operacionalidade dos sistemas e o local em que se encontram, e que poderiam ter contribuído para melhorar a eficiência energética de todo o edifício, bem como por soluções transversais que se poderiam aplicar em outras situações. Todas as sugestões passam pela simplificação, com o objetivo de contribuir para uma melhor racionalização a curto e longo prazo dos recursos disponibilizados.

Avaliação do desempenho energético e da qualidade do ar de uma piscina coberta

Este trabalho teve como propósito fazer uma avaliação do desempenho energético e da qualidade do ar no interior das instalações de uma Piscina Municipal Coberta, localizada na zona norte de Portugal, sendo estabelecidos os seguintes objetivos: caracterização geral da piscina, no que respeita aos seus diferentes espaços e equipamentos, cálculo dos consumos térmicos e elétricos bem como o registo das concentrações de elementos poluentes para controlo da qualidade do ar no interior da piscina, tendo como base a legislação atualmente em vigor. A caracterização geral da piscina permitiu verificar algumas inconformidades como a temperatura da água nos tanques de natação que tem valores superiores aos recomendados e a sala de primeiros socorros que não possui acesso direto ao exterior. Acrescente-se que o pavimento nos chuveiros da casa de banho feminina e os valores de pH para água do tanque grande e pequeno não estão sempre dentro da gama de recomendação. O caudal da renovação de ar está a ser operado manualmente e quando está a funcionar a 50% da sua capacidade máxima, que acontece numa parte do dia, apenas consegue renovar 77,5% do caudal recomendado pelo RSECE. Para se obter o valor recomendado é necessário ter pelo menos 7 horas com o caudal a 100% da capacidade máxima. A avaria na UTA2 originou que 40% dos registos diários da humidade relativa interior estivessem fora da gama de valores recomendados e que esta é fortemente dependente da humidade no exterior e pode ser agravada quando as portas dos envidraçados da nave são abertas. Analisando ainda a quantidade de água removida na desumidificação do ar com a água evaporada em condições de Outono-Inverno ou Primavera-Verão, este estudo permitiu concluir que todas as combinações demonstraram a necessidade de desumidificação salvo a combinação Outono-Inverno e UTA2 a funcionar a 100% da sua capacidade máxima. Os isolamentos das tubagens na sala das caldeiras foram observados e comparados com as soluções recomendadas pelas empresas especialistas e verificou-se que alguns estão mal colocados com parcial ou total degradação, promovendo perdas térmicas. No caso das perdas calorificas por evaporação, estas representaram cerca de 67,78% das perdas totais. Como tal, estudou-se a aplicação de uma cobertura sobre o plano de água durante o período de inatividade da piscina (8 horas) e verificou-se que o resultado seria uma poupança de 654,8 kWh/dia, na ausência de evaporação da água, mais 88,00 kWh/dia do período da UTA2 a funcionar a 50% da sua capacidade, perfazendo um total de 742,8 kWh/dia. A aplicação da cobertura permite obter um VAL de valor positivo, uma TIR de 22,77% e sendo este valor superior ao WACC (Weight Average Cost of Capital), o projeto torna-se viável com um Pay-Back de 3,17 anos. Caracterizou-se também o consumo total diário em eletricidade, e verificou-se que as unidades de climatização, as bombas de circulação de água, a iluminação, e outros equipamentos representam, respetivamente, cerca de 67,81, 25,26, 2,68 e 3,91% da energia elétrica total consumida. Por fim, a análise à qualidade do ar no interior da nave em Maio e Setembro identificou que as concentrações de ozono apresentavam valores no limite do aceitável em Maio e superiores ao valor de emissão em Setembro. Os compostos orgânicos voláteis também apresentavam valores em Maio 4,98 vezes superior e em Setembro 6,87 vezes superior aos valores máximos exigidos pelo D.L. nº 79/2006. Houve ainda altas concentrações de radão registadas na casa dos filtros, em Maio com um valor 11,49 vezes superior, no entanto esse valor desceu em Setembro para 1,08 vezes, mesmo assim superior ao exigido pelo D.L. nº 79/2006.

Urubu: energy scavenging in wireless sensor networks

For the past years wireless sensor networks (WSNs) have been coined as one of the most promising technologies for supporting a wide range of applications. However, outside the research community, few are the people who know what they are and what they can offer. Even fewer are the ones that have seen these networks used in real world applications. The main obstacle for the proliferation of these networks is energy, or the lack of it. Even though renewable energy sources are always present in the networks environment, designing devices that can efficiently scavenge that energy in order to sustain the operation of these networks is still an open challenge. Energy scavenging, along with energy efficiency and energy conservation, are the current available means to sustain the operation of these networks, and can all be framed within the broader concept of “Energetic Sustainability”. A comprehensive study of the several issues related to the energetic sustainability of WSNs is presented in this thesis, with a special focus in today’s applicable energy harvesting techniques and devices, and in the energy consumption of commercially available WSN hardware platforms. This work allows the understanding of the different energy concepts involving WSNs and the evaluation of the presented energy harvesting techniques for sustaining wireless sensor nodes. This survey is supported by a novel experimental analysis of the energy consumption of the most widespread commercially available WSN hardware platforms.