Carbono: Bons e Maus Caminhos Tiago Domingos Instituto Superior Técnico [email protected] Conferências Dolce Vita: Carbono Dolce Vita Porto, 15 de Novembro

Carbono: Bons e Maus Caminhos

Tiago Domingos

Instituto Superior Técnico

[email protected]

Conferências Dolce Vita: Carbono Dolce Vita Porto, 15 de Novembro de 2007

Visão Geral

• Alterações Climáticas e Efeitos de Estufa– A importância do carbono (dióxido de carbono), mas também do

vapor de água, do metano e do óxido de azoto

• Os Principais Produtores de Gases de Efeito de Estufa– Combustíveis fósseis, agricultura e floresta ou

– Alimentação, transportes e habitação

• Soluções?– Exemplo 1 – Biocombustíveis

– Exemplo 2 – Sumidouros agrícolas e florestais

Balanço de Energia da Terra

TERRARADIAÇÃO

SOLARRADIAÇÃO TÉRMICA

Quando a radiação solar é superior à radiação térmica, a Terra aquece e estabelece-se um novo equilíbrio.

proporcional à temperatura da Terra

Efeito de Estufa

A atmosfera retorna parte da radiação térmica à Terra, aumentando a temperatura da Terra. – EFEITO DE ESTUFA

Os componentes principais da atmosfera que causam este efeito são:

Vapor de água, H2O Dióxido de carbono, CO2

Metano, CH4

Óxido de Azoto, N2O

TERRARADIAÇÃO

SOLARRADIAÇÃO TÉRMICA

proporcional à temperatura da Terra

ATMOSFERA

Temperatura Global

IPC

C, 2

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Forçamento Radiativo

Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaDióxido de Carbono

IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaMetano


Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaÓxido de Azoto


Gases de Efeito de Estufa e Energia

• Dióxido de carbono (CO2)– Combustíveis fósseis– Alterações do uso do solo

• Metano (CH4)– Animais– Combustíveis fósseis

• Óxido de Azoto (N2O)– Agricultura

• O contributo maioritário para a emissão de gases de efeito de estufa é a utilização de combustíveis fósseis, associado ao processo de desenvolvimento económico iniciado com a Revolução Industrial.

• O problema dos gases de efeito de estufa não pode assim ser dissociado do problema da gestão de energia.

• A agricultura e floresta são o segundo componente mais significativo

Emissões de Gases de Efeito de Estufa por Produto na Europa

Huppes, G., A. de Koning, S. Suh, R. Heijungs, L. van Oers, P. Nielsen, and J. B. Guinée (2006). Environmental Impacts of Consumption in the European Union: High-Resolution Input-Output Tables with Detailed Environmental Extensions. Journal of Industrial Ecology 10(3): 129–146.

CarneLacticínios

AquecimentoCozinha

Água quente, Electrodomésticos,

Construção

Automóvel privado, Transporte aéreo

CO2

Bioetanol

DDG

Gasolina

CO2

Ciclo do Bioetanol

Ciclo da Gasolina

Bioetanol vs. Gasolina

ton

CO

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bio

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Cultivo intensivo de milho

Impacte evitado

Maiores emissões CO, NOx e CH4.

Não consideração CO2 para bioetanol

• Cenário de bioetanol favorável

• Diferença igual a 1,9 ton CO2e/ton bioetanol

Comparação das Emissões de CO2e

Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

GJ

LH

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• Diferença igual a 11 GJLHV/ton bioetanol

Maior uso de energia primária

Uso combustível para operações

e transportes

Uso combustível para operações

e transportes

Comparação Energética


Outras Categorias Ambientais

Análise Económica

Camada de ozono

Cenário de bioetanol favorável para:

Acidificação

Elevado impacte da produção de gasolina

Impacte evitado pela substituição de bagaço de soja pelo DDG

Justificação

180 a 200€/ton CO2e representa o custo para o Estado

• Diferença de ISP entre cenários: 344 a 386€/ton bioetanol

• Diferença de emissão entre cenários: 1,9 ton CO2e

Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias


FASE

Ocupação do solo (0,25 ha)

Produção animal (5,5 CN/ha)

Produção industrial

Sub-produto

Uso final

Bioetanol 1 ton

Gasolina0,72 ton

Não existe

GasolinaBioetanol

14 mil km

Análise com Afectação de Área Agrícola

ton

CO

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bio

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• Cenário de gasolina favorável

• Diferença entre cenários igual a8 ton CO2e/ton bioetanol

Maior emissão de metano e azoto

Sequestro decarbono

Maiores emissões automóveisImpacte evitado

Emissões de Gases de Efeito de EstufaAnálise Completa

Nota: Cenário base corresponde ao cultivo de milho com sementeira convencional e sequestro de carbono nas pastagens


• Diferença igual a 9 GJLHV/ton bioetanol

Maior uso de energia primária

Maior uso combustível para

operações etransportes

Alimentação apenas

por ração

GJ

LH

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bio

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Recursos EnergéticosAnálise Completa

Outras categorias

Análise de sensibilidade

Sementeira directa

Resultados observados

Sem sequestro Aumento de impacte do cenário de gasolina, mantendo resultado

Variação de taxa de substituição DDG

Aumento da taxa de substituição leva a diminuição de impacte de bioetanol, invertendo resultado da acidificação

Camada de ozono:

Cenário bioetanol favorável para:

Acidificação

Elevado impacte da produção de gasolina

Impacte evitado pela substituição de bagaço de soja pelo DDG

Justificação

Parâmetro variado

Diminuição de impacte do cenário de bioetanol, mantendo resultado

Análise AmbientalCenário Completo

Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias

Valor obtido: 34 a 36 GJ/ ton bioetanol

Pimentel (2003): 35 GJ/ ton bioetanol

De modo similar ao obtido para o bioetanol, também a energia contida na gasolina é inferior à necessária

para a sua produção/formação

Energia para produção de bioetanol

Energia para contida no bioetanol

Pimentel (2003): 27 GJ/ ton bioetanol

Os valores obtidos são concordantes com a bibliografia

É necessária mais energia para produzir bioetanol do que aquela que ele contém

Quociente Energético

Gases de efeito de estufa

Parâmetro de avaliação

Politica energética

Camada de ozono

Acidificação

Economia

?

Favorável a bioetanol?

Análise de sensibilidade

Resultado alterado pela não consideração de implicação da área produtiva

Sempre

Sempre

Taxa de substituição de DDG altera o resultado

Sempre

Ecotoxicidade, carcinogénicos, resíduos sólidos, smog de Inverno, smog de Verão, uso do solo, minerais, respiráveis, metais pesados

Sempre

Síntese da Análise do Bioetanol

Sumidouros Naturais

• Portugal assumiu uma posição de liderança mundial na utilização de sumidouros naturais para o cumprimento do Protocolo de Quioto:– Floresta

– Agricultura: sementeira directa

– Pastagens: pastagens permanentes biodiversas

Pastagens Permanentes Semeadas Biodiversas e Ricas em Leguminosas

Aumento sustentável de

encabeçamento

Aumento de matéria orgânica no solo

Aumento do sequestro de carbono

Aumento de produtividade

Pastagens permanentes semeadas biodiversas e ricas em leguminosas

Redução no consumo de fertilizantes azotados

Diminuição da erosão

Aumento na retenção de água

Aumento da regulação de cheias

Diminuição dos gases de efeito de estufa

Biodiversidade selvagem

Aumento na viabi-lidade económica

Protocolo de Quioto

• De acordo com o PNALE (2006), o défice previsto para Portugal no âmbito do Protocolo de Quioto é 3,73 milhões ton CO2/ano

– Parte deste défice será suportado pelo Fundo de Carbono, em projectos externos ou internos, com um orçamento proposto de 110 milhões de euros

• Pastagens permanentes biodiversas– Aumento estimado de matéria orgânica de 0,2%/ano

– Nível estimado de fixação de 5 ton CO2/ha/ano.

• Sementeira directa– Aumento estimado de matéria orgânica de 0,03%/ano

– Nível estimado de fixação de 3 ton CO2/ano

• Uma oportunidade para a agricultura portuguesa!

Cenários de Fixação de Carbono

• CENÁRIO: Sementeira adicional de até 200 000 ha de pastagens permanentes biodiversas– Área inferior à prevista nas propostas dos Planos Regionais de

Ordenamento Florestal do Alto Alentejo, Alentejo Central e Alentejo Litoral

– A Medida Agro-Ambiental de Sistemas Forrageiros Extensivos atingiu cerca de 260 000 ha

– A área actual de pastagens biodiversas é estimada em 50 000 ha

– Pastagens adicionais sequestrariam 1 milhão de ton CO2/ano

• CENÁRIO: Sementeira directa adicional em até 100 000 ha de culturas anuais– Estima-se que a área actual seja 50 mil hectares

– Área adicional sequestraria 300 mil ton CO2/ano

• O conjunto dos dois cenários permitiria sequestrar 1,3 milhões de ton CO2/ano, igual a 35% do défice previsto

Conclusões

• A gestão do carbono é um problema complexo, que exige uma análise cuidadosa dos múltiplos impactes que cada solução pode produzir

• Os biocombustíveis poderão ser uma solução para o sector dos transportes, mas é pouco provável que o bioetanol produzido a partir de milho deva fazer parte dessa solução

• A adopção generalizada em Portugal dos sistemas de sementeira directa e de pastagens biodiversas é uma oportunidade de simultaneamente mitigar as emissões de gases de efeito de estufa e produzir múltiplos benefícios ambientais, nomeadamente protecção do solo

Carbono: Bons e Maus Caminhos

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Leguminosas

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