Data/hora: 22/06/2024 13:50:44

Biblioteca(s): | Embrapa Agroindústria Tropical.
Tipo da produção científica: | Orientação de Tese de Pós-Graduação
Data corrente: | 28/12/2021
Data da última atualização: | 28/12/2021
Autoria: | QUEIROZ, J. D. G. de.
Afiliação: | JOHNNY DAVID GOMES DE QUEIROZ, Programa de Pós- Graduação em Ciências Naturais do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual do Ceará.
Título: | Avaliação ex-ante de ciclo de vida do colágeno extraído da pele da tilápia.
Ano de publicação: | 2021
Fonte/Imprenta: | 2021. 104 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Naturais) - Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza.
Idioma: | Português
Notas: | Orientadora:  Prof.ª  Dra.  Maria  Cléa Brito de Figueiredo.

Conteúdo:

A realização de avaliação de impactos ambientais ex-ante, buscando redução desses impactos em tecnologias em desenvolvimento, ainda é rara em estágios
iniciais do desenvolvimento tecnológico. Entretanto, sem essa avaliação, novos processos e produtos podem ser utilizados em larga escala pela sociedade sem
que seus impactos ambientais tenham sido reduzidos ao máximo durante. Esse estudo tem como objetivo utilizar dados laboratoriais para simular e avaliar em
escala de planta piloto de produção os possíveis impactos ambientais de duas rotas de extração de colágeno a partir da pele de tilápia (Oreochromis niloticus).
Busca-se identificar oportunidades viáveis de redução de impactos e apontar rota de melhor desempenho para produção em planta piloto. Utilizou-se o
software SuperPro Designer® para modelar o processo laboratorial em escala piloto e a metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), normatizada pelas
ISO 14040 e 14044, com o escopo do tipo ?berço ao portão?, para avaliar os impactos ambientais. O método AWARE foi empregado para avaliar impacto
potencial na escassez hídrica e o método ILCD 2011 Midpoint, para avaliar impactos potenciais nas seguintes categorias de impacto: mudanças climáticas,
toxicidade humana cancerígena e não cancerígena, acidificação, eutrofização e ecotoxicidade de água doce, eutrofização marinha. Considerou-se que a relação
entre quantidade de matéria-prima (pele de tilápia) e insumos na produção em nível laboratorial se manteve na produção em escala piloto. O funcionamento da
planta é de 7.889,12 horas no ano para a rota ácido-solúvel (ASC) e 7.871,03 horas para a rota pepsina-solúvel (PSC), totalizando aproximadamente 328
dias/ano de funcionamento para ambas rotas. Os resultados obtidos mostraram que a produção na rota ASC ficou em 142 bateladas/ano, produzindo um total
de 13.528,35 kg de colágeno a partir de 71 toneladas de pele, com um rendimento de 19,05%(kg/kg). Já a rota PSC realiza 137 bateladas/ano, com
uma produção de colágeno de 10.020,18 kg a partir de 68,5 toneladas de pele, tendo um rendimento de 14,63% (kg/kg). Ao analisar os inventários, percebeu-
se que a rota PSC consome 2,04 vezes mais insumos que a rota ASC por kg de colágeno produzido. As rotas avaliadas não apresentaram diferenças
significativas em escala laboratorial. Porém, em escala piloto, observou-se que a rota ASC apresentou melhor desempenho ambiental na maioria das categorias
de impactos ambientais avaliadas. A escala piloto, nas duas rotas, apresentou redução média de impactos de 68,60% na rota ASC e de 68,02% na rota PSC,
em relação a escala laboratorial. Os pontos críticos encontrados nas duas rotas em escala piloto foram a etapa de purificação por membranas e a disposição de
resíduos em aterro. Comparando o cenário base com outros que consideram a diafiltração e compostagem de resíduos orgânicos, observou-se que essas
alterações reduziram os impactos de forma significativa em todas as categorias de impactos avaliadas. Concluindo, recomenda-se que a rota ASC com
diafiltração e compostagem de resíduos seja implementada em escala piloto. Recomenda-se também que dados de caracterização de efluentes e resíduos
sólidos sejam levantados para indicar o melhor tratamento para a modelagem dos processos em escala piloto. A análise de mudanças nos processos e
impactos devido ao escalonamento permitiu indicar como boa prática a realização de comparações entre processos alternativos em escala laboratorial
após modelagem dos processos em escala piloto.

The performance of ex-ante environmental impact assessment, seeking to reduce these impacts on technologies under development, is still rare in the early
stages of technological development. However, without this evaluation, new processes and products can be used in large scale by society without their
environmental impacts having been reduced to the maximum during. This study aims to use laboratory data to simulate and evaluate at pilot plant scale the
possible environmental impacts of two routes of collagen extraction from tilapia (Oreochromis niloticus) skin. The goal is to identify viable opportunities to reduce
the impacts and point out the best performance route for pilot plant production. SuperPro Designer® software was used to model the pilot-scale laboratory
process and the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, standardized by ISO 14040 and 14044, with a "cradle to gate" scope, to assess environmental
impacts. The AWARE method was employed to assess potential impact on water scarcity and the ILCD 2011 Midpoint method to assess potential impacts in the
following impact categories: climate change, human carcinogenic and noncarcinogenic toxicity, acidification, freshwater eutrophication and ecotoxicity,
marine eutrophication. The ratio between the amount of raw material (tilapia skin) and inputs in laboratory level production was considered to be maintained in pilot
scale production. The plant operation is 7,889.12 hours per year for the acid-soluble route (ASC) and 7,871.03 hours for the pepsin-soluble route (PSC), totaling approximately 328 days/year of operation for both routes. The results obtained showed that the production in the ASC route was 142 batches/year,
producing a total of 13,528.35 kg of collagen from 71 tons of skin, with a yield of 19.05% (kg/kg). On the other hand, the PSC route performs 137 batches/year,
with a collagen production of 10,020.18 kg from 68.5 tons of skin, with a yield of 14.63% (kg/kg). When analyzing the inventories, it was noticed that the PSC
route consumes 2.04 times more inputs than the ASC route per kg of collagen produced. The evaluated routes did not present significant differences at
laboratory scale. However, at pilot scale, it was observed that the ASC route showed better environmental performance in most categories of environmental
impacts evaluated. The pilot scale, in both routes, showed an average reduction of impacts of 68.60% in the ASC route and 68.02% in the PSC route, in relation
to the laboratory scale. The critical points found in the two pilot scale routes were the membrane purification step and the disposal of waste in landfills. Comparing
the baseline scenario with others that consider diafiltration and composting of organic waste, it was observed that these changes reduced impacts significantly
in all impact categories evaluated. In conclusion, it is recommended that the ASC route with diafiltration and waste composting be implemented on a pilot scale. It
is also recommended that effluent and solid waste characterization data be collected to indicate the best treatment for pilot scale process modeling. The
analysis of process changes and impacts due to scale-up indicated that it is good practice to perform comparisons between alternative processes at laboratory
scale after modeling the pilot-scale processes.

Palavras-Chave: | ACV ex-ante; Avaliação do ciclo de vida; Pele de tilápia; Pilot plant; Planta piloto.
Thesagro: | Colágeno; Tilápia.
Thesaurus Nal: | Collagen; Life cycle assessment.
Categoria do assunto: | --
URL: | http://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/229742/1/TS-2021.013.pdf
Registro original: | Embrapa Agroindústria Tropical (CNPAT)

Exemplares:

CNPAT - (16827-1) - UPA - TS - DD -  -  -  - DIS
CNPAT - (16884-1) - UPA - TS - DD -  -  - TS2022.003 - DIS