Planejamento de produção em usinas de cana de açúcar: novas tecnologias de biogás e decisões ótimas

Resumo

A indústria de cana-de-açúcar no Brasil é uma das mais relevantes atividades agrícolas, que contribui grandemente para a economia nacional desde os tempos coloniais. Ao longo dos últimos 70 anos, políticas públicas têm afetado positivamente o negócio canavieiro, posicionando as usinas sucroalcooleiras como importantes fornecedores para a matriz energética nacional, tanto como produtores de combustíveis líquidos quanto geradores de energia elétrica. Diante disto, estudos recentes têm analisado o potencial da vinhaça, um resíduo problemático do processo do etanol, para produção de biogás. No entanto, evidências mostram que a viabilidade econômica destes projetos depende da possibilidade de produção em larga-escala, implicando na necessidade de analisar a interação entre refinarias para trocar recursos, como biomassa e eletricidade. Um método de otimização usual que vem sendo aplicado em diversos setores na literatura é a Teoria dos Portfólios. O principal objetivo destes modelos é determinar a fronteira eficiente para o trade-off risco-retorno. Por um lado, esta técnica é eficaz para o suporte a decisões de mix de produtos. Por outro lado, ela não considera possíveis mudanças nos parâmetros e condições de processo nas usinas, resultantes da variação nas decisões de produção. Uma vez que essas variações podem impactar os resultados ótimos de portfólio de produtos, não podem ser negligenciadas. Assim, outro método de otimização amplamente usado para problemas em indústrias químicas é combinar otimização com técnicas de aproximação, chamadas surrogates, que pode ser uma alternativa viável para modelar as relações intrínsecas entre as decisões de portfólio e as condições de processo. Desta forma, este projeto apresenta uma proposta para solucionar este problema de portfólio em um grupo de usinas sucroalcooleiras no Brasil, combinando métodos de otimização amplamente usados na literatura para lidar com as particularidades de processo de cada refinaria e encontrar o mix de produção ótimo para o grupo como um todo, maximizando lucros enquanto reduz riscos financeiros. (AU)