Search

Orientador: José Maria Ferreira Jardim da Silveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Economia Resumo: Este estudo insere-se na temática da evolução tecnológica da agroindústria canavieira. Este setor tem ganhado relevância conforme aumentam seu leque de produtos e a demanda por estes e conforme ele consolida-se como parcela crescente da matriz energética do país. Tendo estas perspectivas em vista, grandes esforços de pesquisa têm sido despendidos focados nas necessidades e potenciais do setor. Uma vez que estes esforços resultem em inovações, será relevante entender a dinâmica e os determinantes da difusão de inovações na agroindústria canavieira. Neste contexto, propõe-se elaborar e utilizar um modelo de simulação baseado em agentes para organizar, explicitar e testar hipóteses acerca dos determinantes do processo de difusão de nova tecnologia de extração de sacarose. Observa-se a competição entre duas tecnologias alternativas, uma baseada em ternos de moendas e outra baseada em difusores. A primeira, disponível há séculos, mantém-se, no período estudado, dominante sobre a segunda, adaptada da produção de açúcar de beterraba há poucas décadas. Pretende-se, com este estudo, contribuir ao entendimento dos determinantes do processo de difusão de tecnologias no setor. Os resultados obtidos pela simulação indicam que as hipóteses não foram capazes de replicar o fenômeno observado. Isso se mostra útil ao objetivo final da pesquisa conduzida, tendo em vista que o conhecimento adquirido no desenvolvimento do modelo e no estudo de seus resultados foi relevante no balizamento de estudos futuros para aprimorar essas hipóteses. A principal direção apontada pelos resultados é para o estudo da estrutura de modularidade do processo produtivo e de seu impacto nos processos de difusão de tecnologia na agroindústria canavieira Abstract: This study relates to the question of the diffusion technologies in the sugar-cane agroindustry. This sector gains relevance as its range of products increases, its demands grows and it settles as a relevant part of the national energy sources. With this in sight, there have been great research efforts aiming at the needs and potentials of this sector. Once these efforts result in innovations, it will be relevant to understand the dynamics and determinants of innovation diffusion in sugar-cane agroindustry. In this context, the development and use of an agent-based simulation model as a tool for organizing, explicitly stating and testing hypothesis about the determinants of the diffusion process of new technology of sucrose extraction is proposed. The competition between two technologies, one based on press rolls and the other on diffusers, is observed. The first, available for centuries, holds, throughout the studied period, dominant over the second, adapted from the beetroot sugar production a few decades ago. This study aims, with this, at contributing to the understanding of the determinants of the process of diffusion of technologies in this sector. The results obtained from the simulations show that the hypothesis was not enough to replicate the observed phenomena. This proves useful to the established aim of this research, given that the knowledge developed by the building of the model and the analysis of its results was relevant in the identification of good future research on diffusion of technologies in the sector. The main path to be studied shown by the results of this research is the modularity structure of the production process and its impact on the diffusion of new technologies processes on the sugar-cane agroindustry Mestrado Ciências Econômicas Mestre em Ciências Econômicas

Orientador: Luís Augusto Barbosa Cortez Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A região do Vale do rio Cauca é tradicionalmente a principal área de produção de cana-de-açúcar na Colômbia, com aproximadamente 230.000 hectares sendo usados para a produção de açúcar e etanol. Esta região não têm previsão de expandir suas fronteiras agrícolas principalmente devido as limitações sociais, geográficas e hídricas. Além disso, os potenciais benefícios de uma crescente produção de etanol só poderiam ser alcançados com uma expansão sustentável da produção de cana-de-açúcar. Este estudo faz parte do projeto LACAf, que avaliou as potenciais regiões de expansão para a produção de etanol na Colômbia e Moçambique. Estudos anteriores ligados ao projeto LACAf identificaram a região dos Llanos Orientales como a opção mais adequada para a expansão da produção de cana-de-açúcar e etanol na Colômbia, devido às condições climáticas favoráveis e uma quantidade significativa de terras cultiváveis disponíveis para a agricultura. Levando em consideração a dependência da Colômbia nos combustíveis fósseis e o compromisso do país em diminuir as emissões de gases de efeito estufa, o principal objetivo deste estudo foi avaliar várias opções de biorrefinaria para a produção de etanol na área de expansão dos Llanos Orientales na Colômbia e avaliar possíveis alternativas para maximizar os benefícios econômicos e ambientais. Os cenários avaliados nesta pesquisa foram baseados em diferentes alternativas de biorrefinaria: O primeiro cenário (a) representa a atual produção de cana-de-açúcar e etanol do Valle del rio Cauca (baseline), (b) uma destilaria anexa baseada no atual processo industrial do Valle del rio Cauca, mas levando em consideração os parâmetros agrícolas dos Llanos Orientales, (c) uma destilaria anexa com o modelo industrial brasileiro assumindo o uso de caldo de cana para a produção de açúcar e etanol (relação 50/50), (d) foi considerada a atual produção de cana-de-açúcar e etanol da destilaria autônoma da região, que no caso é o modelo da Bioenergy Company (baseline), (e) destilaria autônoma com recuperação de palha de cana-de-açúcar no campo, (f) destilaria autônoma 1G com integração da produção de etanol de primeira e segunda geração (1G2G ). Os resultados desta pesquisa mostraram que todas as biorrefinarias de primeira e segunda geração avaliadas eram lucrativas e atraentes. Além disso, os resultados das simulações para a região dos Llanos Orientales mostraram grande potencial de redução de impactos ambientais em relação à atual produção no Valle del rio Cauca que apresenta os maiores impactos ambientais em função da combustão do carvão, em comparação com os cenários propostos para os Llanos Orientales. Consequentemente, o etanol produzido pode se qualificar como "avançado" em termos dos critérios da Agência de Proteção Ambiental dos EUA, e atende aos requisitos do Parlamento Europeu, representando uma oportunidade de negócios para entrar nos maiores mercados de etanol e assim aumentando a produção de biocombustíveis na Colômbia. Após um conflito armado de 50 anos, as negociações do governo com grupos guerrilheiros que lideraram os acordos de paz na Colômbia abririam a possibilidade de modernizar a agricultura, gerando empregos rurais, melhorando os padrões de vida nas áreas rurais e aproveitando os vastos recursos naturais, contribuindo para reduzir os impactos ambientais dos combustíveis fósseis no país. Os resultados deste estudo podem contribuir para a avaliação do desenvolvimento de cultural bioenergéticas em uma nova área agrícola na Colômbia, um país com dependência de combustíveis fósseis, porém com grande potencial agrícola, e dentro de um contexto de pós-conflito Abstract: The Cauca River Valley region is traditionally the main sugarcane production area in Colombia, with approximately 230,000 hectares being used for sugar and ethanol production. This area is not expected to expand its agricultural frontiers mainly due to social, geographic, and water limitations. Also, the potential benefits of an increasing ethanol production only could be reached if ensured with a sustainable expansion of sugarcane production. This study is part of the LACAf project, which accessed the potential expansion regions for ethanol production in Colombia and Mozambique. Previous studies linked to the LACAf project have identified the Llanos Orientales region as the most appropriate option for the sugarcane and ethanol production expansion in Colombia, due to its favorable climate conditions and a significant amount of arable land available for agriculture. Taking into consideration the dependency of Colombia on fossil fuels and the country's commitment in diminishing greenhouse gas emissions, the main goal of this study was to assess several biorefinery options for ethanol production in the expansion area of Llanos Orientales in Colombia and evaluate possible alternatives to maximize economic and environmental benefits. The evaluated scenarios in this research were based on different biorefinery alternatives: The first scenario (a) represents the current sugarcane and ethanol production of Cauca River Valley (baseline), (b) an annexed distillery based on the current industrial process of the Cauca River Valley, but taking into consideration the agricultural parameters of the Llanos Orientales, (c) an Annexed distillery with the Brazilian industrial model assuming the use of cane juice for the sugar and ethanol production (50/50 ratio), (d) the current sugarcane and ethanol production of an autonomous distillery taking into consideration the Bioenergy Company model (baseline), (e) autonomous distillery with sugarcane straw recovery from the field, (f) an 1G autonomous distillery with the integration of first and second generation ethanol production (1G2G). The results of this research showed that all the first-and second-generation biorefineries assessed were profitable and attractive. Furthermore, the results of the simulations for the Llanos Orientales region have shown great potential for reducing environmental impacts compared to the current production in the Cauca River Valley that presents the highest environmental impacts due to the coal combustion, in comparison with the scenarios proposed for the Llanos Orientales. Consequently, the ethanol produced could qualify as `advanced¿ in terms of the US Environmental Protection Agency criteria, and it meets the requirements of the European Parliament, representing a business opportunity to enter into the largest ethanol markets, and increasing biofuel production in Colombia. Following a 50 year armed conflict, the government negotiations with guerrilla groups that led to the peace agreements in Colombia that would open up the possibility of modernizing agriculture, generating rural jobs, improving living standards in rural areas and making good use of the vast natural resources, besides contributing to reduce the environmental impacts of fossil fuels in the country. The results of this study may contribute to policymaker¿s evaluation of the bioenergy crop development at a new agricultural area in Colombia, a country with fossil fuel dependence and a great potential of bioenergy crop production, and in a post-conflict context Doutorado Bioenergia Doutor em Ciências CNPEM

Orientadores: Arnaldo Cesar da Silva Walter, Marcelo Pereira da Cunha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Em 2015, antes da 21ª Conferência das Partes da Convenção Quadro das Nações Unidas (COP21), o Brasil assumiu o compromisso de reduzir suas emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) em 43%, em 2030, em relação às de 2005. Caberá ao setor sucroenergético significativa contribuição para o cumprimento dessa meta, tanto com a substituição da gasolina automotiva quanto com a geração de eletricidade a partir da biomassa residual da cana-de-açúcar. A presente tese tem como objetivo principal avaliar de maneira sistêmica a contribuição do setor no combate às mudanças do clima, combinando técnicas de planejamento energético, a modelagem de uso da terra e a avaliação de emissões de GEE, nesse caso considerado o ciclo de vida dos energéticos. O método baseia-se em simulações com uso de uma versão melhorada do modelo BLUM (Brazilian Land Use Model), o que exigiu identificação do perfil regional da indústria sucroenergética e das respectivas tendências até 2030. Nas simulações, foram consideradas políticas de estímulo à bioeletricidade, precificação do carbono da gasolina e a produção de etanol de segunda geração (2G). Quando não são consideradas políticas para a diferenciação dos preços do etanol em relação à gasolina, os resultados são distantes das metas de produção e de consumo de etanol automotivo, o que levou à conclusão de que o foco exclusivo no desenvolvimento tecnológico provavelmente não será suficiente para cumprir com os objetivos de redução das emissões de GEE. Por outro lado, quando considerado o Custo Social do Carbono emitido pela gasolina, os resultados são muito mais significativos. A tecnologia 2G pode aumentar significativamente a disponibilidade de etanol no mercado, contribuindo para o cumprimento das metas. Porém, os resultados indicam um efeito crowding-out (o etanol 2G compete tanto com a gasolina quanto com o etanol de primeira geração) de até 20%; o efeito crowding-out do etanol 2G é menor na presença de políticas de precificação do carbono. A melhor remuneração da bioeletricidade resulta maior adoção de modernos sistemas de cogeração, e excedentes de bioeletricidade significativos, porém, apenas com bagaço como combustível os resultados ficam abaixo do almejado para a redução das emissões de GEE. Já a complementação com palha da cana-de-açúcar eleva não só o excedente de bioeletricidade mas também a produção e o consumo de etanol, que evidencia a existência de efeitos sinérgicos, via rentabilidade, entre bioeletricidade e produção de etanol. Mesmo contabilizadas as emissões diretas e indiretas de uso da terra, as emissões da produção de cana-de-açúcar são pequenas comparativamente aos benefícios. Já a análise de sensibilidade em relação ao fator de emissão da eletricidade na linha de base indica resultados bastante amplos, porém sem alterar as principais conclusões. Nas condições consideradas neste estudo, o benefício do etanol de primeira geração e da geração de eletricidade excedente (inclusive com palha), quanto às emissões de GEE, pode ser maior que o do etanol 2G, uma vez que o efeito indireto de uso da terra é pequeno no Brasil. Cabe destacar que as conclusões deste estudo são válidas unicamente para avaliação de redução de GEE (uma vez que outras análises ambientais não foram realizadas) e não podem ser automaticamente replicadas para outros territórios, particularmente nos quais a restrição de área é mais severa Abstract: Under the scope of the Paris Agreement, Brazil committed himself to strongly reduce its Greenhouse Gases emissions (GHG), requiring reducing them by 43% in 2030 compared to 2005. The sugarcane industry will have a significant contribution to the achievement of such goal, through the displacement of automotive gasoline and the generation of electricity from the residual biomass from sugarcane. The main objective of this thesis is to evaluate in a systemic way the contribution of the sector in combating climate change, combining techniques of energy planning, land use modeling and GHGs emissions assessment, in this case considered the full life cycle of energy sources. The method is based on long-term simulations, using an improved version of the BLUM (Brazilian Land Use Model) model, which required regional identification of the sugarcane industry profile and trends up to 2030. The scenarios considered policies to foster bioelectricity generation, the of Social Cost of Carbon (SCC) into gasoline pricing structure, as well as the production of second generation (2G) ethanol. When carbon pricing is not considered, the results are far from the expected levels of production and consumption of automotive ethanol, leading to the conclusion that with the exclusive focus on technological development it is unlikely to achieve the goals regarding reduction of GHGs emissions. On the other hand, when the SCC emitted is considered on gasoline pricing structure, the results are much more significant. The 2G technology can significantly increase the availability of ethanol in the market, contributing to the achievement of the commitment targets. However, the results indicate a crowding-out effect (where 2G ethanol competes with both gasoline and first-generation ethanol) of up to 20% of additional 2G ethanol. The crowding-out effect of 2G ethanol is lower in the presence of carbon pricing policies. The higher price of bioelectricity results in a higher adoption of modern cogeneration systems and significant bioelectricity surpluses, but the results are still below the expected bioelectricity levels when bagasse is the only fuel used in cogeneration systems. When sugarcane trash is added into cogeneration (as a complementary fuel), bioelectricity surplus increases significantly, inducing also the production and consumption of ethanol. This shows the existence of synergistic effects, via profitability, between bioelectricity and ethanol production and the need to foster R&D efforts to stimulate such technology. The sensitivity analysis on the baseline electricity emission factor indicates quite broad results, but without affecting the main conclusions. Under the conditions considered in this study, it is possible to conclude that the benefits of first-generation ethanol combined with significant surplus electricity (including straw as fuel) may be larger in terms of GHG emissions than 2G ethanol, since the indirect land use effect found to be small in Brazil. It should be noted that these conclusions are valid for Brazil and solely for the objectives of GHGs emission reductions (no other sustainability indicator was evaluated) and cannot be replicated to other territories, particularly the ones where land use restrictions are more severe Doutorado Planejamento de Sistemas Energéticos Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos CAPES