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Mauricio T. TolmasquimPresidente
Empresa de Pesquisa Energética - EPE
Civilização da Biomassa
Matriz Energética
2
indústria
agropecuária
setorenergéticoresidênciastransporte
38%
4%
9%11%27%
uso não-energético, 7%
serviços
4%
ENERGIANO BRASIL
Quem usa
Fonte: Balanço Energético Nacional. EPE, 2005
3
Biomassa3,9%
Importação8,3%
Derivados de Petróleo2,8%
Carvão1,6%
Gás Natural4,1%
Nuclear2,2%
Hidráulica77,1%
(*)
(*) principalmente geração a partir da cogeração com bagaço de cana
Fonte: Balanço Energético Nacional. EPE, 2006
ENERGIANO BRASIL
Fontes de produção de eletricidade
4
ENERGIANO BRASIL
Fonte: Balanço Energético Nacional. EPE, 2006
2,7%
38,6%13,7%
14,9%6,4% 9,4%
1,2%
13,2%
Petróleo
Cana
Hidráulica
UrânioCarvão Gás
Natural
Outras Renováveis
NO MUNDOPetróleo 34,4%Carvão 24,4%Gás natural 21,2%Urânio 6,5%Comb renováveis 10,8%Hidráulica 2,2%Outras renováveis 0,5%Fonte: Key World Statistics. IEA, 2004
Lenha
Fontes primárias
5
44,5
13,3
6,0
55,5
86,7
94,0
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Brasil (2005)
Mundo (2003)
Países daOCDE (2003)
RenováveisNão-renováveis
Fonte: Balanço Energético Nacional. EPE, 2006
ENERGIANO BRASIL
Peso das fontes renováveis
6
Emissões Totais de Gases de Efeito Estufa
2,372,36
1,57
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Mundo OECD Brasil
ton
. CO
2 /
tep
tep: tonelada equivalente de petróleo
Fonte: Balanço Energético Nacional. EPE, 2006
ENERGIANO BRASIL
7
O Brasil pode continuar com umamatriz energética “limpa”
ENERGIANO BRASIL
ENERGIA HIDRÁULICA
BIOMASSA
8
ENERGIA NO BRASIL2000 2030
PETRÓLEO E DERIVADOS
30%
GÁS NATURAL16%
URÂNIO (U3O8) E DERIVADOS
3%
HIDRÁULICA E ELETRICIDADE
13%
LENHA E CARVÃO VEGETAL
6%
DERIVADOS DA CANA-DE-AÇÚCAR
18%
OUTRAS FONTES PRIM.
RENOVÁVEIS7%
CARVÃO MINERAL E DERIVADOS
7%
PETRÓLEO E DERIVADOS
46%
GÁS NATURAL5%
URÂNIO (U3O8) E DERIVADOS
1%
HIDRÁULICA E ELETRICIDADE
16%
LENHA E CARVÃO VEGETAL
12%
DERIVADOS DA CANA-DE-AÇÚCAR
11%
OUTRAS FONTES PRIM. RENOVÁVEIS
2%
CARVÃO MINERAL E DERIVADOS
7%
Energia da Biomassa
10
A agroenergia é uma oportunidade para fixar o homem à terra, produzir combustível limpo e gerar emprego e renda ao homem do campo
Bioenergia
Na queima de combustíveis derivados de petróleo, o CO2 liberado vai para para a atmosfera e contribui para o efeito estufa
Na queima de combustíveis de biomassa, o CO2liberado é parte daquele que foi capturado da atmosfera no processo de fotossíntese
Petróleo Biocombustível
CO2
Extração
Processamento
Emissão de CO2
Consumo
CO2
Consumo
Processamento
Extraçãodo óleo
Cultivo de oleaginosas(Captura de CO2 )
Sementes deoleaginosas
Emissão de CO2
Reprodução a partir de apresentação da EMBRAPA, 2006
11
Seto
rA
groi
ndus
tria
l
terra
recursosfinanceiros
tecnologia
gerenciamentoUSINA DEÁLCOOL
FÁBRICA DEÓLEO
VEGETAL
USINA DEBIODIESEL
bioetanolvinhaçabioeletricidade
biodieselglicerina
óleofarelo
cana de açúcar
biodiesel
grãos
álcool + águaálcool anidro
óleo vegetal
A tecnologia para a integração agro-industrial está disponível
Integração agro-industrial com o setor energético
12
Conversão Termoquímica
Combustão Direta
Pirólise Gaseificação
Gás
Conversão Bioquímica
Fermentação Destilação Hidrólise
Digestão Anaeróbica
Conversão Físico-química
Compressão / Extração
ENERGIA ELÉTRICA COMBUSTÍVEIS CALOR
Trasesterificação Motor a gás
Biogás
Refino e Tratamento
Carvão
Turbina a Vapor
Turbina a gás, Motor a gás e
Ciclo Combinado
Metanol, Hidrogênio,
Gás de Síntese
Célula Combustível
Vapor Óleo
Diese e Gasolina
Etanol Bio-diesel
Óleo Vegetal
BIOMASSA
Rotas tecnológicas para produção de biocombustíveis líquidos
Fonte: adaptado de LARKIN et al. (2004)
13
Principais orientações de desenvolvimento tecnológico no mundo para produção de biocombustíveis
rota celulósica para produção de etanol
produção de biomassa com maiores teores de celulose
recuperação de resíduos celulósicos(agrícolas e agroindustriais: folhas, colmos, palhas, cascas e etc.)
produção de hidrocarbonetos e produtos químicos a partir da biomassa
A integração dos setores agrícola, biotecnológico e industrial permiteformular uma estratégia sustentável de desenvolvimento energético
hidrólise
biorefinaria
biotecnologia
tecnologia agrícola
14
Condições naturais egeográficas favoráveis
grande quantidade de terraagricultável
características adequadasdo solo
condições climáticasprivilegiadas (sol, chuva e etc.)
Tecnologia desenvolvida
etanol
biodiesel
cogeração a partir do bagaço
outros usos
Custo de produçãorelativamente baixo
País/Região Custo de produção do etanol (US$/litro)
Brasil 0.22-0.28
Estados Unidos 0.30-0.35
União Européia 0.45-0.55
Fontes: Henniges, O.;Zeddies, J.: Fuel Ethanol Production in theUSA and Germany – a cost comparison,F.O. Lichts World Ethanol and Biofuels Report, vol 1, nº 11, 11/02/2003.
O Brasil tem um grande potencial para a bioenergia
15
CANA Bagaço
Palha
Açúcar
Vinhaça
Papel & celuloseRação
Etanol
CogeraçãoEletricidadeVapor
Fertilizante
Biodigestão
Ração
Biogás (aquecedores)
Metano (veículos)
CogeraçãoEletricidade
Vapor
Etanol Veículos
Veículos
Alimentos
A cana e seus derivados fornecem combustível e eletricidade mais limpos
16
Fonte renovável de energia
Produção em larga escala
Baixos índices de emissões
Geração de emprego e renda, especialmente na área rural
Alta produtividade e alto conteúdo energéticovapor, etanol, energia elétricaoutros subprodutos de interesse
Baixo consumo de energia no processo de produção de energia1 unidade de cana 8 unidades de energia final(em comparação com o índice do milho 1:1,3)
Introdução do etanol no mercado consumidor aproveita infra-
estrutura existentepode ser usado puro ou misturado à gasolinaCusto de produção no campo (sem impostos): R$ 0,65/litro (US$ 0.28/litro)
Combustível Empregos
Etanol 2.190
Gasolina 600
Gasolina especial 100
O aproveitamento energético da biomassa de cana
17
1 ton cana1.718 x 103 kcal
1 barril de petróleo1.386 x 103 kcal
153 kg açúcares e álcool 608 x 103 kcal
276 kg bagaço (50% umidade) 598 x 103 kcal
165 kg palha (15% umidade) 512 x 103 kcal
1 ton cana de açúcar = 1,2 barril de petróleo
Conteúdo energético da biomassa da cana
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
1996/97 1997/98 1998/99 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04 2004/05
CanaPetróleo
Safra
103 bpe/d
Em 2010, a produção brasileira de canapoderá ser equivalente a 2 milhõesde bpd
18Fonte: Licht, F. O. apud Olivério, J. (Dedini), 2005
País 109 litros (%)
Brasil 15.3 36.3
32.9
9.0
5.9
5.0
2.4
0.9
0.7
6.9
100.0
Estados Unidos 13.9
China 3.8
União Européia 2.5
Índia 2.1
Rússia 1.0
África do Sul 0.4
Arábia Saudita 0.3
Outros 2.9
TOTAL 42.2
Uso 109 litros %
Bebidas 5.0 11.9
23.8
64.3
100.0
Industrial 10.0
Combustível 27.0
TOTAL 42.0
Produção Consumo (*)
(*) estimado
O etanol brasileiro tem escala mundial
19
Fontes: IBGE; UNICA
mais etanol com menos cana
30
40
50
60
70
80
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
ton cana / ha
m3 etanol / ton cana (para etanol)
(US$/m3)
1998
ConsumoConsumo acumuladoacumulado de de etanoletanol (10(1066 mm³³))C
usto
Cus
tod e
d e
rodu
rodu
çç ãoã o
100
1000
1 10 100 1000
500 1980
~ 90 US$/bbl ~ 30 US$/bbl
1998
Produtividade na produção do etanol
mais cana com menos terra Custo de produção (anidro)
Fonte: Coopersucar, 1998
20
< 2% da produção
3 to 5% da produção
5 to 10% da produção
61% da producão
Safra 2004 / 2005Produção de cana 381,4 milhões tProdução de etanol 15,2 milhões m3
Consumo doméstico de etanol 13,5 milhões m3
Exportações de etanol 2,4 milhões m3
Capacidade atual de produção 20,0 milhões m3
Fonte: MAPA, 2006
Perfil do setor sucroalcooleiro
O Brasil é o maior exportador mundial deaçúcar (38% do mercado) e de etanol (50,4%)
21
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.0001os
Passos Estagnação Redefinição FaseAtualConsolidação
cana
etanol
Pro
du
çaõ
de e
tan
ol(1
000 m
3)
Pro
du
ção
de c
an
a(1
000 t
on)
Produção nacional de cana e etanol
Fontes: IBGE; UNICA
22Fonte: MAPA, 2006
Produção de CanaAno 106 t2005 4312010 5702015 715
Área de expansão dacultura de cana
Usinas
Expansão da produção de cana
Fonte: UNICA, 2006
ETANOL 2010 2015
Produção 25,4 36,9Exportações 5,3 8,5Consumo 20,1 28,4
Fonte: AGE/MAPA, 2006
unidade: bilhões de litros
23
FonteSource: Nybot and Canaplan Projections
País/Região Oferta Demanda Balanço
BRASIL 26.0 21.5 4.5
Estados Unidos 24.0 24.5 - 0.5
União Européia 7.2 10.0 - 2.8
China 4.0 4.5 - 0.5
Outros 7.5 8.2 - 0.7
TOTAL 68.7 68.7
109 litros
68,7 bilhões de litros de etanol ~ 860 mil bpd
2010
Mercado mundial de etanol
24
Fonte: ANFAVEA, 2006
Ano Gasolina Etanol(E100)
FlexFuel
GNV TOTAL
2003 14.610 2.473 24 560 17.667
2004 15.134 2.232 189 740 18.295
2005 15.406 1.947 661 930 18.944
2006 15.311 1.561 1.539 1.130 19.541
2007 15.030 1.223 2.644 1.300 20.197
2008 14.736 946 3.776 1.530 20.988
2009 14.428 718 4.945 1.720 21.811
2010 14.098 531 6.182 1.880 22.6910%
20%
40%
60%
80%
100%
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
GNVFlex FuelEtanol (E100)Gasolina
83%
62%
27%
8%
14%
milhares de veículos
Em 2010, cerca de 30% da frota brasileira de veículos leves poderá estarmovida a combustíveis renováveis
Frota de veículos leves
25
0
10
20
30
40
50
60
70
1990 2000 2010 2020 2030
ProduçãoConsumo
Projeção da Produção e do Consumo de Etanol(bilhões de l/ano)
Fonte:EPE
26
0
50
100
150
200
250
300
350
400
2005 2010 2020 2030
Bagaço Palha
Oferta Total de Biomassa de Cana (milhões t/ano)
Fonte:EPE
27
Potencial técnico (TWh/ano)
Produção de cana
Tecnologia Aproveitamento da palha Atual 2015
não 8,1 14,2
sim 11,6 20,4
não 24,3 42,6
sim 34,9 61,0
não 46,4 81,3Ciclo de condensação e extração(tendência de médio prazo) sim 77,5 135,6
não 96,1 168,2
Sim 142,2 248,8
Gaseificação da biomassa e ciclo combinado(tendência de longo prazo)
Ciclo de contrapressão eficiente(tendência de curto prazo)
Ciclo de contrapressão(maioria das usinas hoje)
Baseado em Tolmasquim et al , 2005
Potencial técnico para geração de energia elétrica a partir do bagaço da cana
8,1 TWh ~ 1.850 MW42,6 TWh ~ 9.750 MW61,0 TWh ~ 13.950 MW
135,6 TWh ~ 30.950 MW
28
0%
25%
50%
75%
100%
2010 2020 20300%
25%
50%
75%
100%
2010 2020 2030
Instalações de processamento de canaexistentes em 2005
Novas instalações de processamento de cana(início de operação após 2005)
Ciclos de baixa eficiência (situação atual, 2005)
Ciclos com condensação e extração Ciclo combinado integrado à gaseificadores
Ciclos com turbinas de contrapressão
Cenário de evolução da estrutura do processamento de cana, segundo as tecnologias de geração de eletricidade
Fonte:EPE
29
0
50
100
150
200
1 2 3 4Tecnologias para produção de energia elétrica
a partir da biomassa da cana
1. Ciclo de contrapressão (atual)
2. Ciclo de contrapressão eficientizado
3. Ciclo de condensação e extração
4. Gaseificação da biomassa e ciclo combinado
sem recuperação da palha
Com recuperação da palha
TWh/ano
Potencial de Produção de Eletricidade a partir daBiomassa da Cana (produção de cana de 400 milhões de t/ano)
30
Produtividade ÁreaPotencial
Produção Potencial
litros/ha 106 ha 109 litros
Soja 600 20 12,0área equivalente à área cultivada com soja em 2004 (com integração agro-pecuária: 10% da área ocupada com criação animal)
Girassol 1.000 4 4,0 safrinha em 20% da áreacultivada com soja
Mamona 600 4 2,4 zoneamento agrícola daregião Nordeste
Dendê 4.500 10 45,0 reflorestamento de 20% das áreas jádesmatadas da Amazônia
TOTAL 6.700 38 63,4
ObservaçõesCULTURA
Potencial da Produção de Óleos Vegetais(sem incorporação de novas áreas)
Potencial de produção de mais de 60 milhões de m³ por ano
Fonte: EMBRAPA/MAPA, 2005
31
Capacidade de produção de biodiesel (2007)
Fonte: MME e ANP , 2006
6
9
7
7
6
1
2
4
1 - 5
6 - 10
11 - 20
21 - 50
51 - 80
81 - 100
101 - 120
121 - 150
N.º de instalações segundo a capacidade de produção
(103 m³/ano)
Região Quant. Capacidade
Norte 2 48
Nordeste 9 249
Sudeste 18 719
Sul 9 477
Centro-Oeste
8 386
TOTAL 46 1.879
N.º de instalações segundo a região
(capacidade de produçãoem 103 m³/ano)
32
Lei n° 11.097/05Estabelece percentuais mínimos de mistura de biodiesel ao diesel e o monitoramento da inserção do novo combustível no mercado.
2005a
2007
Autorizativo
Mercado potencial840 milhões de
litros/ano
2%
2008a
2012
Obrigatório
Mercado firme1 bilhão de litros/ano
2%
2013em diante
Obrigatório
Mercado firme2,4 bilhões de
litros/ano
5%
33
Esgoto
Sebo Bovino
Gordura de Frango
Óleo de Soja Exportado
Outros Óleos
Óleo de Soja Exportado em Grãos
TI OBRIGATORIEDADE
TI OBRIGATORIEDADE + AUTO-PRODUÇÃO
PAC
TS OBRIGATORIEDADE
TS OBRIGATORIEDADE + AUTO-PRODUÇÃO
TI ESPERADOTS ESPERADO
0
2
4
6
8
10
12
14
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
ANOS
Bilh
ões
de L
itros
Borra de Ácidos Graxos Graxa Suína Óleo Usado Óleo de Dendê Óleo de Mamona
Estimativa de produção de biodiesel (bilhões de litros)
34
Projeção da Produção de Biodiesel(milhões l/ dia)
0
5
10
15
20
25
30
35
2010 2020 2030
35
H - Bio
Fonte: PETROBRAS, 2006
Hidroconversão catalítica da mistura de frações de diesel e óleo vegetal, em um reator de HDT, sob condições controladas de alta temperatura e pressão de hidrogênio
Resultado diesel de excelente qualidade: melhor ignição, menor densidade e mais baixo teor de enxofre
Implementação em cinco refinarias até 2008, permitindo produção de 425.000 m3/ano
36
-
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
ANOS
MW
GDL DA INCINERAÇÃO CCO
Resíduos sólidos urbanos – perspectivas de geração sem conservação
37
(800)
200
1.200
2.200
3.200
4.200
5.200
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
ANOS
MW
GDL DA INCINERAÇÃO CCO CONSERVAÇÃO
Resíduos sólidos urbanos – perspectivas de geração com conservação