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Dissertação

{en_GB=A Digital Twin-based Life Cycle Assessment framework Theoretical and Practical contribution} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A Análise de Ciclo de Vida (ACV) é uma metodologia geralmente aceite para quantificar os impactos ambientais de produtos ou sistemas. No entanto, várias fontes de incerteza e complexidade colocam barreiras à sua adoção generalizada. Para superar alguns destes desafios, novas tecnologias trazidas pela Indústria 4.0 estão a oferecer possibilidades inovadoras. Este trabalho tem três objetivos principais: (i) rever e identificar lacunas na investigação nos desenvolvimentos recentes da ACV; (ii) desenvolver uma metodologia para adaptar a ACV tradicional, baseada em Digital Twin (DT); e (iii) implementar a metodologia num software de fácil utilização, rápido, robusto e fiável. A metodologia desenvolvida engloba uma proposta teórica, seguida de uma implementação prática e de uma aplicação de prova de conceito, para desenvolver um modelo viável de ACV baseado em DT. A implementação prática desta metodologia levou a um software denominado TOLCAB (Towards an Online LCA for Bio-based processes), capaz de fornecer uma ACV em tempo real. Este software tem como alvo o setor dos processos biológicos, mas é personalizável para outros setores. Para demonstrar as suas capacidades, o TOLCAB foi aplicado em dois casos de estudo: produção de enzimas e produção de biodiesel a partir de colza. Embora ainda numa fase inicial de desenvolvimento, o TOLCAB provou ser uma ferramenta valiosa para fornecer resultados estáticos e dinâmicos rapidamente, utilizando poderosas ferramentas de visualização. No entanto, esta abordagem é um primeiro passo para colmatar a lacuna entre as capacidades teóricas da ACV e as aplicações práticas para as indústrias sob o paradigma da digitalização., en=The Life Cycle Assessment (LCA) is a generally accepted methodology to quantify the environmental impacts of products or systems. Nonetheless, various sources of uncertainty and complexity create barriers to its widespread adoption. Meanwhile, new technologies within the Industry 4.0 are offering innovative capabilities to overcome some of these challenges. Therefore, this work has three main objectives: (i) to review and identify research gaps in recent developments in the LCA methodology; (ii) to develop a Digital Twin (DT) based adapted LCA methodology; and (iii) to implement the methodology into a user-friendly, quick, robust and reliable DT-based LCA software. The methodology developed encompasses a theoretical proposal to adapt the traditional LCA, followed by a practical implementation and a proof-of-concept application, in a quest to develop a feasible DT-based LCA model. The practical implementation of this methodology led to a software named Towards an Online LCA for Bio-based processes (TOLCAB), providing a real-time LCA. This software targets the bio-based processing sector, but it is easily customisable for any sector. To demonstrate its capabilities, as a proof-of-concept, TOLCAB was applied in two case studies: the production of biodiesel from rapeseed and the production of the -Galactosidase enzyme. Although in its early stages of development, TOLCAB proved to be a valuable tool for quickly providing static and dynamic results using powerful visualisation tools. Nonetheless, this approach is a first step to bridging the gap between theoretical LCA capabilities and practical applications for industries under the digitalisation paradigm.}
Keywords: {pt=Análise de Ciclo de Vida, Digital-Twin, Software, Indústria 4.0, Digitalização, Processos biológicos, en=LCA, Digital Twin, Software, Industry 4.0, Digitalisation, Bio-based processes}

Discussão: novembro 29, 2022, 14:0