Consuelo L. Fernandez Pereira Enrique Ortega LEIA Universidade Estadual de Campinas Faculdade de...

Consuelo L. Fernandez Pereira

Enrique Ortega

UNICAMP LEIA

Universidade Estadual de Campinas

Faculdade de Engenharia de AlimentosLab. de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada

Avaliação da Suatentabilidade doAvaliação da Suatentabilidade do

Álcool Etanol CombustívelÁlcool Etanol Combustível usando Análise Emergética e usando Análise Emergética e

Análise de Ciclo de VidaAnálise de Ciclo de Vida

Combustível Renovável

Em 2005 a participação do álcool foi de 16%

(Ministério das Minas e Energia )

Na safra 2004/05 foram colhidas 380 milhões de

toneladas de cana;

15,2 bilhões de litros de álcool;

12,8 bilhões (84%) destinado ao mercado interno

EtanolEtanol

Cana no Estado de São Paulo:

É o principal produto agrícola do estado;

36% do valor da produção agrícola do estado;

Na safra 2004 produziu 254 milhões de toneladas (66%) ;

3,6 milhões de hectares;

Objetivo do TrabalhoObjetivo do Trabalho

Avaliar a sustentabilidade de

cadeida produtiva agrícolas

utilizando as metodologias de

Analise Emergética combinada

com Estudo de Ciclo de Vida

M&S

Produtoou

Serviço

R &Em

Processo

Pc Pc

ProcessosNaturais

Sol

AnáliseAnálise EEmmergéticaergética

Emergia é a soma de toda energia incorporada direta ou indiretamente na produção de um recurso, seja ela na forma de energia ou matéria, trabalho humano ou da Natureza. Odum (1996)

N

R

Sol

M

S

Farm

Orangeranj

N

Lavoura

VC

Sol

M

S

Produtos

AnáliseAnálise EEmmergéticaergética

F

R

N

Emergia

Y = EF + ENER

Transformidade é a emergia por unidade de energia, expressa em seJ/J

Solar Joules

Joules

Y = JFTRF + JNTRN+ ERTRR

Análise de Ciclo de Vida (ACV)

ACV avalia todos os impactos associados à produção e ao uso de um produto, através da identificação, quantificação e avaliação de todos os recursos consumidos e de todas as emissões e dejetos liberados para o meio ambiente.

Utiliza o conceito do BerçoBerço ao TúmuloTúmulo

ISO 14000

Conceito de Ciclo de VidaConceito de Ciclo de Vida

Categorias de Impacto

Consumo de recursos Naturais

Uso do Solo

Aquecimento Global

Acidificação

Eutrofização

Toxidade

Indicador Unidade

1 – Consumo de Energia

Consumo de combustível fóssil barril/ha e barril/kg de produto

Consumo de energia elétrica kw/ha e kw/kg de produto

biomassa kg/ha e kg/kg de produto

2 – Consumo de Recursos Naturais

Consumo de água m3/ha e m3/kg de produto

Consumo de fosfato kg/ha e kg/kg do produto

3- Uso do Solo m2/kg de produto

4 – Emissões para o Ar

CH4 kg/ha e kg/kg de produto

CO2 kg/ha e kg/kg de produto

NOX kg/ha e kg/kg de produto

SO2 kg/ha e kg/kg de produto

5 - Emissões para Águas

NO3 kg/ha e kg/kg de produto

PO4 kg/ha e kg/kg de produto

metais pesados g/kg de produto

6 - Resíduos Sólidos kg/kg produto

Entradas

Saídas

Indicadores da ACVIndicadores da ACV

Lavoura

Transp

extração do caldo

Fabricação do Álcool

Geração de vapor e eletricidade

Vinhaça

Outros subprodut

os

Cana

Bagaço

Usina

Transp

Chuva

Vento

Sol

Diagrama do Sistema Produtivo de Álcool

Caldo

Solo

Água

Serviços

M&S

Água

Materiais

EL

ÁLCOOL

Dados da Cadeia avaliadaDados da Cadeia avaliada

Etapa Características Dados

Agrícola N o de cortes: 6 cortes

Produção média: 80 ton /ha

Manejo: convencional

Fertilização: tradicional e subprodutos

Colheita: manual

Visita a campo

Literatura

Transporte da cana

Distância média: 30 km

Capacidade por viagem: 60 ton

Entrevistas

Fabricante caminhões e pneus

Usina de álcool

Capacidade: 8100 ton /dia Produção: 100% da cana para álcool

Assim:

80 l de álcool/ton cana

270 kg bagaço/ ton cana

35 kg de torta de filtro

10 l de vinhaça por l de álcool (ou 800 l por ton de cana)

450 m3 de águas residuárias/h

Visita a Usina Fornecedores

Entrevistas Literatura

{

DistribuiçãoDistribuição

Distribuição Etapas Características

1 - Transporte até base primária

Distância: 150 km Caminhão tanque Capacidade: 35 000 litros

São Paulo

2 - Transporte até Posto Distribuidor

Distância: 100 km Caminhão tanque Capacidade: 26 000 litros

Mato Grosso

1 - Transporte até base primária

3 - Transporte até Posto Distribuidor

Distância: 100 km Caminhão tanque Capacidade: 26 000 litros

2 - Transporte até base secundária

Distância: 1 500 km Rodotrem Capacidade: 60 000 litros

Distância: 150 km Caminhão tanque Capacidade: 35 000 litros

Fontes:

Literatura

Entrevistas

ANT

Fabricantes

Canavial Transporte Fabricação TransporteR

M

SN

S

M

R

S

M

S

M

Álcool3,32x1011

6,25x1010

2,70x1011

2,26x1011

Cana-de-açúcar

TR = 26.600 seJ/JEYR = 1,80ELR = 1,68%R = 37,3%

Álcool - Usina

TR = 47.500 seJ/JEYR = 1,62ELR = 2,08%R = 32,5%

Álcool – PD- MT

TR = 52.800 seJ/JEYR = 1,53ELR = 2,42%R = 29,3%

1,99x1010

2,03x109

1,73x1010

7,12x1010

7,33x1010

8,57x1010

3,28x1010

Canavial Transporte Fabricação TransporteR

M

SN

S

M

R

S

M

S

M

Álcool3,32x1011

6,25x1010

2,70x1011

2,26x1011

Cana-de-açúcar

TR = 26.600 seJ/JEYR = 1,80ELR = 1,68%R = 37,3%

Álcool - Usina

TR = 47.500 seJ/JEYR = 1,62ELR = 2,08%R = 32,5%

Álcool – PD- SP

TR = 49.100 seJ/JEYR = 1,59ELR = 2,18%R = 31,4%

1,99x1010

2,03x109

1,73x1010

7,12x1010

7,33x1010

1,98x1010

1,70x1010

0

2

4

6

8

10

12

Canavial Transporte Usina Totais

Contribuições por tipo de Fluxo - Álcool Etílico Combustível - USINA

(1x1011 seJ/l de álcool)

S

M

N

R

Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Usina

Can

TR2%

15%

83% Canavial

Usina

Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Posto

Revendedor - MT

74,6% Canavial

Usina16,6%

TR 11,8%

Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Posto

Revendedor - SP

80,1% Canavial

Usina14,6%TR

5,3%

Contribuições das etapas da cadeia por tamanho da cadeia

(1x1011 seJ/l álcool)

0

2

4

6

8

10

12

14

Agrícola Transporte Processamento Totais

Usina PD - SP PD - MT

Transformidade dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool

(1x104seJ/J)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

Cana Usina PD SP PD MT

2,66

4,75 4,91

5,28

► EMergia Total dividida pela energia do produto

Tr = Y/Energia

É uma medida da eficiência do sistema

Transformidades

Diesel = 5,50 x 104seJ/J

Gás N. = 4,80 x 104seJ/J

Carvão = 4,00 x 104seJ/J

Odum (1996)

{

TransformidadeTransformidade

Renovabilidade dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool Combustível

0%

10%

20%

30%

40%

Cana Usina PD SP PD MT

37,3 %

32,5 %31,4 % 29,3 %

RenovabilidadeRenovabilidade - %R- %R

%R = R/Y

► porcentagem da eMergia dos recursos renováveis

Indica o grau de sustentabilidade

Renovabilidade

Diesel = 0%

Soja = 20%

Milho = 12-20%

Agroecológico = 70%

Razão de RendimentoRazão de Rendimento EEMMergéticoergético - EYR- EYR

► EMergia total dividida pela eMergia dos insumos da economia

Indica a eficiência no uso de bens adquiridos da economia

O ganho em energia primária disponibilizada para a economia

EYR = Y/FEYR dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

Cana Usina PD SP PD MT

1,80

1,621,59

1,53

EYR

Soja = 1,3

Milho = 1,3 - 1,7

Agroecológico = 20

Taxa de Carga AmbientalTaxa de Carga Ambiental - ELR- ELR

► Razão entre os recursos não renováveis e aqueles renováveis

avalia a pressão causada ao ecossistema pelo sistema produtivo em estudo

ELR =(N+F)/R ELR dos Pordutos da Cadeia

produtiva do Álcool

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Cana Usina PD SP PD MT

2,422,182,08

1,68

ImpactoELR< 2 – baixo

2 < ELR < 10 - moderado

ELR>10 - Intenso

Cana Usina PD SP PD MT

EER 1,40 0,66 0,54 0,77

Álcool

Razão de Intercâmbio deRazão de Intercâmbio de EEMMergiaergia - EER- EER

EER =Y/[produção *preço*(emergia/U$)]

► Razão da eMergia recebida em relação à eMergia fornecida na troca

Agricultor fornece 1,4 X mais eMergia do que recebe em pagamento

Usineiro recebe 1,6 X mais eMergia do que

fornece

Empregos

Fazenda 0,014 postos fixos/ha

0,061 postos temporários/ha

Outros ÍndicesOutros Índices

Uso de água 22 l água/ l de álcool

Uso da Terra 1,56 m2 /l álcool

Perda de solo 1,86 kg de solo / l álcool

Índices - Consumos990 L/ tanque

180 L/ 100 km

70 m2/ tanque

13 m2 / 100 km 84 kg de solo/ tanque

15 kg de solo / 100 km

Outros ÍndicesOutros Índices

Outros ÍndicesOutros Índices

Emissões USINA PD - SP PD - MT

CO2

(g CO2 / l álcool ) 400 470 700

(g CO2/ MJ) 17,74 20,82 30,91

Emissões

Gasolina = 100 g CO2/MJ (Spila et al., 1992)

Etanol de milho = 80 g CO2/ MJ (Ulgiati, 2001)

ConclusõesConclusões

A Análise EMergética utilizando o conceito de Ciclo de Vida indica que no caso do álcool combustível a etapa agrícola é aquela que consome maior volume de recursos, tanto naturais como provenientes da economia;

Portanto, a adoção de práticas de manejo mais sustentáveis pela etapa agrícola resultará em melhoria do desempenho ambiental do álcool combustível.

A transformidade obtida para o álcool é da mesma ordem de grandeza de transformidade dos combustíveis fósseis (40000 seJ/J);

ConclusõesConclusões

Ao uso de álcool combustível estão associados consumos significativos de recursos naturais, como por exemplo água, perda de solo e área necessária à produção de cana-de-açúcar, não contabilizados nas pesquisas energéticas, porém de grande impacto ambiental a nível local e regional.

A renovabilidade do álcool no momento de seu consumo depende da etapa de distribuição. Ao deixar a usina esta é de 37%, caindo progressivamente com o aumento das etapas de distribuição e com as distâncias a elas associadas.

ConclusõesConclusões

O uso do etanol como combustível não é sustentável a longo prazo devido a sua baixa renovabilidade e às externalidades associadas a sua produção.

Obrigada!

clfp@fea.unicamp.br

ortega@fea.unicamp.br

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