Abstract This study aims to analyze the energy and environmental performance of the manufacture of two models of wind turbine blades for a 300 MW wind farm. Material flow analysis (MFA) was used to prepare the mass balance, while life cycle assessment (LCA), based on ISO-14044, was used to evaluate three impact categories, considering sensitivity analysis to evaluate the replacement of wind turbine blade materials. Results showed that the manufacturing of wind turbine blades causes a 10% loss of material impregnated with fiberglass and epoxy resin. Fiberglass was the input with the highest contribution to water consumption, energy consumption, and the carbon footprint. The sensitivity analysis showed that, for the offshore scenario of higher capacity factor and longer lifetime, the carbon footprint contribution per electricity to be produced was 0.214 kg CO2eq/GJ, while for the onshore scenario of lower capacity factor and shorter lifetime, it was 1.37 kg CO2eq/GJ. When using jute fiber grown without irrigation as a substitute input for fiberglass, the reduction was 38% (onshore) and 42% (offshore) in water consumption, 18% (onshore and offshore) in energy consumption, and 24% (onshore) and 25% (offshore) in carbon footprint. The onshore model had a larger impact in all the categories evaluated than the offshore model. Therefore, the use of unirrigated jute fiber allows gains in energy and environmental performance.

Resumo Este estudo tem como objetivo analisar o desempenho energético e ambiental da manufatura de dois modelos de pás de turbina eólica para compor um parque eólico de 300 MW. A Análise de Fluxo de Material (AFM) foi utilizada para elaborar o balanço de massa, enquanto a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) baseada na NBR ISO-14044 foi utilizada para avaliar três categorias de impacto, na qual a análise de sensibilidade foi considerada para avaliar a substituição de materiais da pá de turbina eólica. Os resultados indicaram que a manufatura das pás de turbina eólica gera uma perda de 10% de material impregnado com fibra de vidro e resina epóxi. A fibra de vidro foi o insumo que apresentou a maior contribuição em relação ao consumo de água, consumo de energia e pegada de carbono. A análise de sensibilidade evidenciou que, para o cenário offshore de maior fator de capacidade e maior vida útil, a contribuição da pegada de carbono por eletricidade a ser produzida foi 0,214 kg CO2eq/GJ, enquanto para o cenário de onshore de menor fator de capacidade e menor vida útil foi 1,37 kg CO2eq/GJ. Ao se utilizar a fibra vegetal de juta cultivada sem irrigação como um insumo substituto da fibra de vidro, a redução do consumo de água é de 38% (onshore) e 42% (offshore), do consumo de energia é de 18% (onshore e offshore) e da pegada de carbono é de 24% (onshore) e 25% (offshore). O modelo onshore apresentou um maior impacto que o offshore em todas as categorias avaliadas. Portanto, é possível obter ganhos no desempenho energético e ambiental empregando fibra vegetal de juta não irrigada.

RESUMO O objetivo do trabalho foi avaliar a operação e manutenção de um sistema de esgotamento sanitário centralizado, composto de três subsistemas, que atende 367 mil habitantes no Nordeste do Brasil. A avaliação do ciclo de vida considerou um inventário amplo de operação e manutenção do sistema de esgotamento sanitário com as redes de coleta, estações de tratamento de esgoto, disposição do esgoto tratado no corpo hídrico e gestão do lodo. O arranjo tecnológico das estações de tratamento de esgoto avaliadas incluiu o reator do tipo upflow anaerobic sludge blanket, seguido de lagoa aerada e lagoa de polimento em um subsistema, e upflow anaerobic sludge blanket seguido de reator de lodo ativado por aeração prolongada em dois subsistemas. O desempenho energético utilizou o método de demanda de energia acumulada e a pegada de carbono empregou o método de potencial de aquecimento global de 100 anos do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. O sistema de esgotamento sanitário avaliado demandou 5,12 MJ·m−3 e emitiu 4,08 kg CO2eq·m−3. As maiores contribuições do sistema de esgotamento sanitário avaliado foram a eletricidade, com 62% da demanda energética, e as emissões diretas para o ar, com 94% da pegada de carbono, sendo as emissões dos reatores upflow anaerobic sludge blanket com 76% da pegada de carbono. A identificação dos aspectos e impactos ambientais do sistema de esgotamento sanitário avaliado apoia a inovação tecnológica e gerencial para otimizar o desempenho energético e mitigar as emissões de gases de efeito estufa.

ABSTRACT This aim of this work was to evaluate the operation and maintenance of a centralized wastewater treatment system, composed of three subsystems, which serves 367 thousand inhabitants in northeastern Brazil. The life cycle assessment considered a comprehensive inventory of the wastewater treatment system operation and maintenance with the collection networks, wastewater treatment plants, disposal of the treated wastewater in the water body and sludge management. The technological arrangement of the evaluated wastewater treatment plants included the Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor, followed by aerated and polishing ponds in one subsystem, and Upflow Anaerobic Sludge Blanket followed by extended aeration activated sludge in two subsystems. The energy performance used the cumulative energy demand method and the carbon footprint used the global warming potential method for 100 years of the Intergovernmental Panel on Climate Change. The evaluated wastewater treatment system presented 5.12 MJ·m−3 and 4.08 kg CO2eq·m−3. The largest contribution of the evaluated wastewater treatment system was the electricity use with 62% of the energy demand and direct emissions to the air with 94% of the carbon footprint, being direct emissions from Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactors with 76% of the carbon footprint. The identification of environmental aspects and impacts of the evaluated wastewater treatment system supports technological and management innovations to optimize its energy performance and mitigate greenhouse gases emission.

RESUMO O gerenciamento de resíduos sólidos urbanos, com a disposição do material em aterro sanitário, é uma prática amplamente adotada no Brasil. A quantificação do desempenho ambiental do gerenciamento de resíduos sólidos urbanos apoia a proposição de práticas otimizadas. A avaliação do ciclo de vida foi aplicada para avaliar o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos de 1 tonelada de material em Feira de Santana, estado da Bahia, Brasil. A fronteira do sistema do gerenciamento de resíduos sólidos urbanos deste estudo incluiu o material gerenciado nas etapas de coleta, transporte, tratamento, disposição e manejo do lixiviado. Foi avaliada a disposição do material em aterro sanitário no cenário base de gerenciamento de resíduos sólidos urbanos e opções de recuperação de recurso para o aproveitamento de material (reciclagem e compostagem) e energia (aterro sanitário e digestão anaeróbia com coleta de biogás) nos cenários propostos de gerenciamento de resíduos sólidos urbanos. O inventário de primeiro plano utilizou dados representativos para os cenários avaliados, enquanto o inventário de segundo plano utilizou a base de dados ecoinvent™ no software Simapro®, com os métodos de demanda de energia acumulada e Intergovernmental Panel On Climate Change 2013, com potencial de aquecimento global de cem anos. A demanda de energia acumulada foi 215 MJ·t-1 e as emissões de gases de efeito estufa foram 449 kg CO2eq·t-1 no cenário base. A maior contribuição da demanda de energia acumulada do cenário base foi oriunda da etapa de coleta e transporte, enquanto aquela de gases de efeito estufa foi oriunda do aterro sanitário. Os cenários propostos com a recuperação dos recursos apresentaram potenciais de redução da demanda de energia acumulada e das emissões de gases de efeito estufa do gerenciamento de resíduos sólidos urbanos, assim como apoiam a transição para uma economia circular.

ABSTRACT Municipal Solid Waste Management with the material disposal in landfills is a widely adopted practice in Brazil. The environmental performance quantification in MSWM supports the proposition of optimized practices. The Life Cycle Assessment was applied to evaluate 1 ton of material in the Municipal Solid Waste Management of Feira de Santana, state of Bahia, Brazil. The system boundary of the Municipal Solid Waste Management in this study included the material managed in collection, transportation, treatment, disposal and leachate handling stages. The material disposal in sanitary landfill was evaluated in the base scenario of Municipal Solid Waste Management and the resource recovery options for material (recycling and composting) and energy (sanitary landfill and anaerobic digestion with biogas collection) in the proposed scenarios of Municipal Solid Waste Management. The foreground inventory used representative data for the evaluated scenarios, while the background inventory used the ecoinvent™ database in the Simapro® software with the Cumulative Energy Demand and Intergovernmental Panel on Climate Change 2013 with 100 years global warming potential methods. Cumulative Energy Demand was 215 MJ·t-1 and Greenhouse Gas emissions were 449 kg CO2eq·t-1 in the base scenario. The largest contribution in the base scenario was the collection and transportation stage in Cumulative Energy Demand and the sanitary landfill in Greenhouse Gas. The proposed scenarios with resource recovery showed a potential to reduce the Cumulative Energy Demand and Greenhouse Gas emissions in Municipal Solid Waste Management, along with supporting the transition to a circular economy.

RESUMO Os encargos energéticos decorrentes do Sistema Integrado de Abastecimento de Água de Feira de Santana (SIAA-FSA) foram analisados utilizando o método de avaliação do ciclo de vida. Foram identificadas, na cadeia de abastecimento de água, as etapas do sistema com maiores encargos energéticos, e propostos cenários de melhoria. Cadeias de produção dos insumos químicos, transporte dos insumos, energia elétrica e substituição dos tubos na rede para a manutenção do SIAA-FSA foram consideradas. A demanda energética acumulada do SIAA-FSA foi de 3,51 kWh.m-3 de água consumida. As etapas de captação e distribuição de água apresentaram os maiores consumos energéticos, e a eletricidade do bombeamento representou 86% da demanda energética acumulada. Os cenários propostos para o SIAA-FSA apresentaram melhorias significativas em relação ao cenário atual, com usos mais racionais de insumos químicos, eletricidade e água.

ABSTRACT The energy burdens of the Feira de Santana Integrated Water Supply System (SIAA-FSA) were analyzed using the life cycle assessment method. The higher energy burdens in the water supply chain were identified and scenarios for improvement were proposed. The supply chain of chemicals, transportation, electricity and replacement of pipes were considered for SIAA-FSA. The cumulative energy demand of SIAA-FSA was 3.51 kWh.m-3 of consumed water. The water uptake and distribution steps presented the highest energy demands, and the electricity for pumping represented 86% of the cumulative energy demand. The SIAA-FSA proposed scenarios showed significant improvements over the current one, with rational use of chemicals, electricity and water.