Descarbonização na Indústria de Pasta e Papel: Análise de Sistemas Dinâmicos.

Abstract

O presente estudo propõe analisar a temática das emissões carbónicas de uma unidade industrial cuja área de atividade se encontra orientada para a produção de pasta, papel e energia. Com recurso à respetiva modelação e análise de sistemas dinâmicos, visou-se conferir a neutralidade carbónica dos processos da unidade industrial em estudo. Objetivou-se, ainda, a definição e projeção de diferentes cenários promotores da neutralidade carbónica a curto, médio ou longo prazo. Para isso procedeu-se à medição e recolha de dados relativos a consumos energéticos e de produção referentes aos subsistemas envolvidos nos processos produtivos e propôs-se um modelo de sistemas dinâmicos dos processos de emissão de CO2 da unidade industrial, recorrendo ao software Vensim. Com base neste modelo foi possível constatar-se que a unidade industrial não é atualmente neutra em termos de emissões carbónicas e tal não será expectável de acontecer a não ser que exista uma mudança de paradigma ou aposta em soluções de fundo, tendo sempre em conta o grau de dependência energética externa. Dessa forma, procedeu-se à simulação de diferentes panoramas resultantes da aplicação de estratégias de mitigação de emissão de CO2, como: a redução do consumo específico em todo o processo produtivo; a diminuição das emissões específicas do sector electroprodutor nacional; ou as implicações que o aposta em fotovoltaico e na implementação de outra central termoelétrica a biomassa teriam para a evolução das emissões de CO2 da unidade industrial. Foi também avaliada sua relevância para o sistema. Concluiu-se então, tendo em conta os dados atuais, que dos seis cenários testados, quatro iriam garantir a neutralidade carbónica a esta unidade fabril, sendo eles a melhoria na eficiência produtiva em 20%; construção de uma nova central termoelétrica a biomassa; redução das emissões específicas do sistema electroprodutor português dos actuais 258g CO2/kWh para 200g e 100g CO2/kWh, respetivamente. Concluiu-se também que a melhoria da eficiência do processo produtivo em 10% ou o investimento em 5MW de fotovoltaico não seriam suficientes para atingir a neutralidade carbónica. O intuito foi dar continuidade a um movimento no sentido de auxiliar na compreensão do processo de carbonização da unidade fabril em questão, com vista ao desenvolvimento de medidas de intervenção e prevenção adaptadas às suas particularidades, desafios e exigências.Identificou-se também a necessidade de fomentar a consciencialização nesta área e de ações de esclarecimento e sensibilização junto das unidades fabris (e da população geral) que incidam sobre esta temática.

The main focus of this thesis is to assay the carbon emissions subject from a pulp, paper and energy production industrial plant. Employing dynamic systems modelling and analysis, the main goal was to check the carbon neutrality of the sites industrial processes under study. Another aim was the definition and projecting of multiple different scenarios regarding carbon neutrality in the short, medium or long term.In order to achieve that, measurement and data collection related to energy consumption and production attached to the subsystems involved in the production processes was carried out, and a model of dynamic systems of the industrial unit's CO2 emission processes was then proposed, using Vensim software. Based on this model, it was possible to verify that the industrial site is not currently carbon neutral and it is also not expected to happen unless there is a paradigm shift, always taking into account the level of external energy dependency. Thus, different scenarios resulting from the application of CO2 emission mitigation strategies were then simulated, such as: the reduction of specific consumption throughout the production process; decrease of specific emissions from the national electricity production sector; or the implications that policy on photovoltaics implementation and the construction of another thermoelectric power plant using biomass would have for the evolution of CO2 emissions at the industrial site. Its relevance to the system was also accessed. It was then concluded, considering current data, that out of the six tested scenarios, four would guarantee carbon neutrality for this industrial site, namely, an improvement in efficiency production by 20%; construction of a new thermoelectric biomass plant; reduction of the Portuguese power generation system specific emissions from the current 258g CO2/kWh to 200g and 100g CO2/kWh, respectively. It was also concluded that improving the efficiency of the production process by 10% or investing on a 5MW of photovoltaic system would not be enough in order to achieve carbon neutrality. The aim was to continue a system towards helping to understand the decarbonization process of the industrial site in question, owing to the development, intervention and prevention measures adapted to its specific circumstances, challenges and requirements.It was also identified the need to sensitize on this subject and particular actions in order to clarify and raise awareness among industrial sites (and the general population) that focus on this issue.