HARMONIZAÇÃO DE INVENTÁRIOS DE CICLO DE VIDA DE ... · HARMONIZAÇÃO DE INVENTÁRIOS DE CICLO DE VIDA DE ... Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS DE CURITIBA

DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

E DE MATERIAIS - PPGEM

TIAGO BARRETO ROCHA

HARMONIZAÇÃO DE INVENTÁRIOS DE CICLO DE VIDA DE

BIOCOMBUSTÍVEIS DO BRASIL

DISSERTAÇÃO

CURITIBA

2011

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

PR

TIAGO BARRETO ROCHA



Dissertação apresentada como requisito

parcial à obtenção do título de Mestre em

Engenharia, do Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Mecânica e de

Materiais, Área de Concentração em

Engenharia de Manufatura, do

Departamento de Pesquisa e Pós-

Graduação, do Campus de Curitiba, da

UTFPR.

Orientadora: Prof.ª Cássia Maria Lie Ugaya,

Dr.ª

CURITIBA

JUNHO 2011

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

R672 Rocha, Tiago Barreto

Harmonização de inventários de ciclo de vida de biocombustíveis do Brasil / Tiago Barreto Rocha.— 2011.

104 p. : il. ; 30 cm.

Orientador: Cássia Maria Lie Ugaya. Dissertação (Mestrado) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de

Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Curitiba, 2011. Bibliografia: p. 90-100.

1. Biocombustíveis - Brasil. 2. Energia de biomassa. 3. Ciclo de vida do produto –

Inventários. 4. Ciclo de vida do produto – Avaliação. 5. Gestão ambiental. 6. Engenharia mecânica – Dissertações. I. Ugaya, Cássia Maria Lie, orient. II. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais. III. Título.

CDD (22. ed.) 620.1

Biblioteca Central da UTFPR, Campus Curitiba

TERMO DE APROVAÇÃO

TIAGO BARRETO ROCHA



Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,

área de concentração em engenharia de manufatura, e aprovada em sua forma final

pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais da

Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

_______________________________________

Prof .Giuseppe Pintaúde, Dr.

Coordenador do Programa

Banca Examinadora

____________________________

Prof.ª Cássia Maria Lie Ugaya, Dr.ª

PPGEM/UTFPR Orientadora

____________________________

Prof. Luiz Alexandre Kulay, Dr.

USP/POLI

____________________________

Prof. Luiz Carlos de Abreu Rodrigues, Dr.

PPGEM/UTFPR

____________________________

Prof. Dario Eduardo Amaral Dergint, Dr.

PPGTE/UTFPR

Curitiba, 30 Junho de 2011

À minha amada Lilian Darab pela amizade, apoio e

carinho em todos os momentos ao longo dessa

jornada.

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos meus pais e irmãos pelo apoio e conselhos em todas as decisões da

minha vida, e pelo incentivo à minha educação, sempre enfatizando que o

conhecimento é o único caminho para evolução.

A minha orientadora Prof.ª Cássia Maria Lie Ugaya, por ter me incentivado e dado

suporte para realização desse trabalho e pelo apoio intelectual e ensinamentos para

toda a vida.

Ao meu amigo e Prof. Dr. José Adolfo de Almeida Neto, pelos sábios conselhos,

ensinamentos e exemplos que me ajudaram a construir minha base científica e

filosófica.

Ao meu amigo Leandro Pegoraro, por sua amizade e ajuda em todas as ocasiões

que necessitei de apoio.

Por fim, a todas as pessoas que direta ou indiretamente ajudaram ao longo do

caminho.

ROCHA, Tiago Barreto, Harmonização de Inventários de Ciclo de Vida de

biocombustíveis do Brasil, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de

Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica

Federal do Paraná, Curitiba, 104p.

RESUMO

O progressivo crescimento do consumo de combustíveis tem levado governo e sociedade a reformular as fontes de energia. No Brasil, dentre as alternativas em curto prazo, os biocombustíveis líquidos derivados da biomassa têm recebido apoio do governo e dos diferentes segmentos da sociedade. Uma análise criteriosa dos impactos ambientais da produção, distribuição e uso dos biocombustíveis, todavia, é condição vital para verificar a sustentabilidade dessa alternativa. Para tanto, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é a metodologia que melhor se adapta a esse tipo de abordagem, por permitir o estudo desde a extração dos recursos naturais ao descarte final do produto e poder ser usada como uma ferramenta no auxílio à tomada de decisão e gestão ambiental. No entanto, para obtenção de ACVs comparáveis, os Inventários do Ciclo de Vida (ICV), precisam estar padronizados. O objetivo do presente estudo foi harmonizar os estudos de ICVs de biocombustíveis no Brasil. Diversos estudos de ICVs de biocombustíveis no Brasil foram identificados, dentre as dissertações e teses, foram avaliados seis trabalhos para composição dos inventários de biodiesel de palma, soja, girassol e álcool de cana de açúcar. Os inventários identificados foram analisados e harmonizados de acordo com os princípios da base de dados ecoinvent. A harmonização permitiu uma comparação entre os biocombustíveis produzidos no Brasil com os demais biocombustíveis presentes no ecoinvent. Após uma revisão por terceiros, os inventários harmonizados neste estudo podem compor base de dados nacionais de Inventário do Ciclo de Vida. Palavras-chave: Avaliação do ciclo de vida. Inventário do ciclo de vida.

Biocombustível

ROCHA, Tiago Barreto, Harmonization of biofuels life cycle inventories in Brazil,

Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em

Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná,

Curitiba, 104p.

ABSTRACT

The progressive increase in fuel consumption has led governments and society to rethink the sources of energy. In Brazil, among the alternatives in the short term, liquid biofuels derived from biomass have received support from the government and different segments of the society. However, a careful analysis of the environmental impacts caused by production, distribution and use of biofuels is a crucial condition to validate the sustainability of this alternative. The Life Cycle Assessment (LCA) is the best methodology for supporting this kind of approach by allowing a study from the extraction of natural resources to the final disposal of the product. LCA can also be used as a tool for helping in the decision-making and environmental management. However, in order to compare LCAs, standardized Life Cycle Inventories (LCI) are required. Therefore, the objective of this thesis is the harmonization of biofuel LCI studies in Brazil. In order that, several LCI studies of biofuels in Brazil were identified. Six PhD and master thesis were selected for the composition of the inventories of biodiesel from palm, soybean, sunflower, and alcohol from sugar cane. The inventories identified were analyzed and harmonized in accordance with the principles of the ecoinvent database. The harmonization allowed a comparison between the biofuels produced in Brazil with other biofuels present in the ecoinvent database. After a review by third parties, the harmonized inventories produced in this thesis may be inserted in the Brazilian databases of Life Cycle Inventory. Keywords: Life Cycle Assessment, Life Cycle Inventory, Biofuel, Biodiesel

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1- FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO DAS ETAPAS DA ACV ....................................................................... 18

FIGURA 2- VISÃO GERAL DOS BIOCOMBUSTÍVEIS DE 1ª GERAÇÃO E SUAS APLICAÇÕES ................................. 26

FIGURA 3- POTENCIALIDADES POR REGIÃO DO BRASIL ................................................................................... 27

FIGURA 5- DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DAS RESERVAS NATURAIS DE FÓSFORO E POTÁSSIO NO BRASIL. ..... 42

FIGURA 6- FLUXOGRAMA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL ................................................................................. 46

FIGURA 7- MODELO PARA CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO ..................................................................... 48

FIGURA 8- SISTEMA DA PRODUÇÃO DO BIODIESEL DE PALMA ....................................................................... 55

FIGURA 9- AVALIAÇÃO DE IMPACTO NO CICLO DE VIDA DO BIODIESEL DE PALMA. ........................................ 60

FIGURA 10- COMPARAÇÃO BIODIESEL DE PALMA PRODUZIDO NO BRASIL E NA MALÁSIA (ECOINVENT). ...... 61

FIGURA 11- COMPARATIVO DO BIODIESEL DE PALMA COM E SEM CONEXÃO COM ECOINVENT .................... 62

FIGURA 12- SISTEMA DO PRODUTO BIODIESEL DE SOJA ................................................................................. 64

FIGURA 13- AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DO BIODIESEL METÍLICO DE SOJA .......................... 69

FIGURA 14- COMPARAÇÃO BIODIESEL METÍLICO DE SOJA INVENTARIADO NESTE ESTUDO COM ECOINVENT 70

FIGURA 15- COMPARAÇÃO DO BIODIESEL METÍLICO DE SOJA COM CONEXÃO E SEM CONEXÃO ECOINVENT 71

FIGURA 16- SISTEMA DO PRODUTO PARA PRODUÇÃO DO BIODIESEL DE GIRASSOL ....................................... 73

FIGURA 17- AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DO BIODIESEL DE GIRASSOL ................................... 77

FIGURA 18- COMPARAÇÃO DO CULTIVO DO GRÃO DE GIRASSOL BRASIL E ECOINVENT (SUÍÇA) .................... 78

FIGURA 19- COMPARAÇÃO DO CULTIVO DO GRÃO DE GIRASSOL COM E SEM CONEXÃO COM ECOINVENT. .. 79

FIGURA 20- PRINCIPAIS REGIÕES DE PRODUÇÃO DA CANA DE AÇÚCAR NO BRASIL........................................ 79

FIGURA 21- SISTEMA DO PRODUTO PARA O ÁLCOOL ETÍLICO ......................................................................... 81

FIGURA 22- AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DO ÁLCOOL ETÍLICO DE CANA DE AÇÚCAR ............. 85

FIGURA 23- COMPARAÇÃO ÁLCOOL INVENTARIADO NESTE ESTUDO COM A BASE DE DADOS ECOINVENT .... 86

FIGURA 24- COMPARAÇÃO DO ÁLCOOL COM E SEM CONEXÃO COM ECOINVENT. ......................................... 87

QUADRO 1- ETAPAS OPERACIONAIS PARA ICVS .............................................................................................. 21

QUADRO 2- SETORES E BASE DE DADOS ......................................................................................................... 22

QUADRO 3- PRINCÍPIOS PARA PROCESSOS ..................................................................................................... 23

QUADRO 4- REGRAS PARA FLUXOS ELEMENTARES FONTE: FRISCHKNECHT ET AL. (2007) ............................... 23

QUADRO 5- CATEGORIAS E SUBCATEGORIAS DO ICV ...................................................................................... 24

QUADRO 6- CARACTERÍSTICAS DO MODELO ................................................................................................... 24

QUADRO 7. MODELO DE CÁLCULO DE EMISSÕES PARA AGRICULTURA .......................................................... 25

QUADRO 8- ESTUDOS AVALIADOS DE ACORDO COM OS PRINCÍPIOS DO ECOINVENT ................................... 51

QUADRO 9 - MATRIZ PEDIGREE PARA QUALIDADE DOS DADOS USADA PELO ECOINVENT. .......................... 104

LISTA DE TABELAS

TABELA 1- PROJEÇÃO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO BRASIL (BILHÕES DE LITROS) ................................. 14

TABELA 2- VISÃO GERAL DAS APLICAÇÕES DA AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA ................................................. 19

TABELA 3- CARACTERÍSTICAS DO CACHO DE PALMA .......................................................................................... 28

TABELA 4- PROPRIEDADE GRÃO DE SOJA ............................................................................................................ 32

TABELA 5- PROPRIEDADE DA SEMENTE DE GIRASSOL ........................................................................................ 33

TABELA 6- PROPRIEDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR ................................................................................................ 35

TABELA 7- ADUBAÇÃO MINERAL DE PLANTIO NITROGÊNIO E FÓSFORO ........................................................... 36

TABELA 8- ADUBAÇÃO MINERAL DE PLANTIO NITROGÊNIO E POTÁSSIO .......................................................... 36

TABELA 9- MODELO PARA AGRUPAR INFORMAÇÕES ......................................................................................... 47

TABELA 10- ANÁLISE DE DADOS NOS INVENTÁRIOS DO CULTIVO ...................................................................... 52

TABELA 11- ANÁLISE DE DADOS NOS INVENTÁRIOS DA EXTRAÇÃO DO ÓLEO ................................................... 52

TABELA 12- ANÁLISE DE DADOS NOS INVENTÁRIOS DA PRODUÇÃO DO BIODIESEL ......................................... 53

TABELA 13- ÁREA PLANTADA E PRODUTIVIDADE NO BRASIL ............................................................................. 53

TABELA 14-TRANSFORMAÇÃO DO SOLO PARA PALMA NO BRASIL .................................................................... 54

TABELA 15- EMISSÕES PARA O AR PROVENIENTES DO CULTIVO DO ÓLEO DE PALMA. .................................... 56

TABELA 16- EMISSÕES PARA ÁGUA PROVENIENTES DO CULTIVO DO ÓLEO DE PALMA. ................................... 56

TABELA 17-EMISSÕES PARA O SOLO PROVENIENTES DO CULTIVO DO ÓLEO DE PALMA .................................. 57

TABELA 18- INVENTÁRIO DO CULTIVO DE ÓLEO DE PALMA ............................................................................... 57

TABELA 19- INVENTÁRIO DA EXTRAÇÃO DE ÓLEO DE PALMA ALOCAÇÃO DE 81,3% DOS FLUXOS ................... 58

TABELA 20- INVENTÁRIO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE PALMA ................................................................... 59

TABELA 21- USO DA TERRA PARA O CULTIVO DE SOJA NO BRASIL POR ANO .................................................... 63

TABELA 22- EMISSÕES PARA O AR PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE SOJA ........................................ 65

TABELA 23- EMISSÕES PARA ÁGUA PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE SOJA ....................................... 65

TABELA 24- EMISSÕES PARA O SOLO PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE SOJA .................................... 66

TABELA 25- INVENTÁRIO DO CULTIVO DE GRÃO DE SOJA .................................................................................. 66

TABELA 26- INVENTÁRIO DA EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE SOJA ALOCAÇÃO (54,1%) .............................................. 67

TABELA 27- INVENTÁRIO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE SOJA PELA ROTA METÍLICA ................................... 68

TABELA 28- INVENTÁRIO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE SOJA PELA ROTA ETÍLICA ...................................... 68

TABELA 29- USO DA TERRA PARA O CULTIVO DE GIRASSOL NO BRASIL ............................................................ 72

TABELA 30- EMISSÕES PARA O AR PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE GIRASSOL ................................ 73

TABELA 31- EMISSÕES PARA ÁGUA PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE GIRASSOL............................... 74

TABELA 32- EMISSÕES PARA O SOLO PROVENIENTES DO CULTIVO DO GRÃO DE GIRASSOL ............................ 74

TABELA 33- INVENTÁRIO DO CULTIVO DE GRÃO DE GIRASSOL .......................................................................... 74

TABELA 34- INVENTÁRIO DA EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE GIRASSOL ALOCAÇÃO (64%) ......................................... 76

TABELA 35- INVENTÁRIO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE GIRASSOL (TRANSESTERIFICAÇÃO) ...................... 76

TABELA 36- USO DA TERRA PARA O CULTIVO DA CANA-DE-AÇÚCAR ................................................................. 80

TABELA 37- EMISSÕES PARA O AR PROVENIENTES DO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR ................................... 82

TABELA 38- EMISSÕES PARA A ÁGUA PROVENIENTES DO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR .............................. 82

TABELA 39- EMISSÕES PARA O SOLO PROVENIENTES DO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR ............................... 82

TABELA 40- INVENTÁRIO DO CULTIVO DA CANA DE AÇÚCAR............................................................................. 83

TABELA 41- INVENTÁRIO DA PRODUÇÃO DO ÁLCOOL ETÍLICO ........................................................................... 84

TABELA 42- QUANTIDADE DE METAIS PESADOS NOS FERTILIZANTE (MG/KG DE NUTRIENTE) ....................... 103

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AICV Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida

ANP Agência Nacional de Petróleo

AC Antes de cristo

ACV Avaliação do Ciclo de Vida

C Carbono

C2H4 eq. Etileno equivalente

Ca Cálcio

CBGCV Congresso Brasileiro em Gestão do Ciclo de Vida

cc Cilindrada

Cd Cádmio

CEPLAC Comissão Executiva de Planejamento da Lavoura Cacaueira.

CF Cacho fresco

CFC Clorofluorcarbono

CFC-11 eq. Clorofluorcarbono 11 equivalente

CH4 Metano

CILCA Conferência latino-americana de ciclo de vida

CO Monóxido de Carbono

CO2 Dióxido de Carbono

CO2 eq. Dióxido de carbono equivalente

CONAB Companhia Nacional de Abastecimento

COT Carbono Orgânico Total

COV Compostos Orgânicos Voláteis

Cr Cromo

Cu Cobre

DAP Diammonium phosphate

DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio

DQO Demanda Química de Oxigênio

EDIP Environmental Development of Industrial Products

EIA Energy Information Administration

ELCD European Reference Life Cycle Database

EPD Environmental Product Declaration

EUA Estados Unidos da America

g Grama

GEE Gases do Efeito Estufa

GJ Giga joule

ha Hectare

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IBICT Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

ICV Inventário do Ciclo de Vida

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

ISO International Organization for standartization

K Potássio

K+ Ion Potássio

K2O Óxido de potássio

Kg kilograma

kWh kilowatt hora

l Litro

m² Metro quadrado

m².a Metro quadrado ano

MAPA Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento

Mg Magnésio

mg Miligrama

MJ Mega Joule

mm Milímetros

MP Material Particulado

MW Megawatt

N Nitrogênio

N2 Dinitrogênio

N2O Óxido Nitroso

N2O4 Tetróxido de nitrogênio

NaOH Hidróxido de sódio

NETL National Energy Technology Laboratory

NH3 Amônia

NH4 Amônio

Ni Níquel

NO2 Dióxido de Nitrogênio

NO3-

Nitrato

NOx Óxido de Nitrogênio

OD Oxigênio Dissolvido

P Fosforo

Pb Chumbo

REPA Resource and Environmental Profile Analysis

SALCA Swiss Agricultural Life Cycle Assessment

SCIELO Sientific Eletronic library Online

SETAC Society of Environmental Toxicology and Chemistry

SO2 Dióxido de Enxofre

SO2 eq. Dióxido de enxofre equivalente

SOx Óxido de Enxofre

t.km Tonelada quilômetro

tep Tonelada equivalente petróleo

ton Tonelada

UE União Européia

UNICAMP Universidade Estadual de Campinas

USP Universidade Estadual de São Paulo

VOC Volatile organic compounds

Zn Zinco

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 14

1.1 Objetivos ........................................................................................................................................ 16

1.1.1 Objetivo geral ......................................................................................................................... 16

1.1.2 Objetivos específicos ............................................................................................................. 16

2 Revisão Bibliográfica ............................................................................................. 17

2.1 Avaliação do ciclo de vida (ACV) .................................................................................................. 17

2.1.1 Aplicações da ACV ................................................................................................................ 19

2.2 Inventário do ciclo de vida ............................................................................................................. 20

2.3 Base de dados de inventário do ciclo de vida ............................................................................... 21

2.4 Características da base de dados ecoinvent ................................................................................ 22

2.5 ACV de biocombustíveis ............................................................................................................... 25

2.5.1 Matérias Primas ..................................................................................................................... 26

2.5.2 Problemas ambientais na cadeia dos biocombustíveis ......................................................... 37

2.6 Inventário de biocombustíveis no Brasil ........................................................................................ 42

3 METODOLOGIA ................................................................................................... 44

3.1 Contextualização ........................................................................................................................... 44

3.2 Identificação dos ICVs de biocombustíveis produzidos no Brasil ................................................. 45

3.3 Avaliação dos ICVs........................................................................................................................ 45

3.4 Identificação de dados ausentes ................................................................................................... 45

3.5 Harmonização dos ICVs ................................................................................................................ 46

3.6 Comparação dos ICVs................................................................................................................... 47

4 Resultados ............................................................................................................ 49

4.1.1 Inventário do álcool etílico ..................................................................................................... 49

4.1.2 Inventário do biodiesel de Soja .............................................................................................. 49

4.1.3 Inventário do biodiesel de palma (dendê) .............................................................................. 50

4.1.4 Inventário do biodiesel de girassol ........................................................................................ 50

4.2 Avaliação dos inventários .............................................................................................................. 51

4.3 Identificação dos dados ausentes ................................................................................................. 52

4.4 Inventário do biodiesel de palma ................................................................................................... 53

4.4.1 Descrição resumida dos processos de produção .................................................................. 53

4.4.2 Sistema do produto ................................................................................................................ 55

4.4.3 Emissões para ar ................................................................................................................... 56

4.4.4 Emissões para água .............................................................................................................. 56

4.4.5 Emissões para o solo ............................................................................................................. 57

4.4.6 Inventário do biodiesel de Palma (Dendê) ............................................................................. 57

4.4.7 Interpretação .......................................................................................................................... 59

4.5 Inventário do biodiesel de Soja ..................................................................................................... 62



4.5.3 Emissões para o ar ................................................................................................................ 64

4.5.4 Emissões para a água ........................................................................................................... 65


4.5.6 Inventário do biodiesel de soja .............................................................................................. 66

4.5.7 Interpretação .......................................................................................................................... 68

4.6 Inventário do biodiesel de Girassol ............................................................................................... 71






4.6.6 Inventário do biodiesel de Girassol ........................................................................................ 74

4.6.7 Interpretação .......................................................................................................................... 76

4.7 Inventário do biodiesel do Álcool Etílico ........................................................................................ 79






4.7.6 Inventário do Álcool etílico de cana-de-açucar ...................................................................... 83

4.7.7 Interpretação .......................................................................................................................... 85

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 88

6 REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 90

CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO

14

1 INTRODUÇÃO

Em face da crescente preocupação mundial com as fontes de energia não-

renováveis, pesquisas de escopo global vêm sendo desenvolvidas no intuito de

identificar matrizes energéticas que possam ser ambientalmente corretas.

No contexto mundial, o Brasil vem sendo apontado como uma grande

potência para produção de biocombustíveis. De acordo com a ANP (2009), somente

a produção brasileira de biodiesel saltou de 404 milhões de litros em 2007 para 1,16

bilhões de litros em 2008. A Tabela 1 apresenta uma projeção para a produção de

biodiesel no Brasil até 2030, considerando os mercados interno e externo.

Tabela 1- Projeção para produção de biodiesel no Brasil (bilhões de litros)

Ano Mercado Interno Mercado Externo Total

2015 5 0 5

2020 12 3 15

2025 20 8 28

2030 28 20 48

Fonte: Adaptado de MAPA (2005)

Neste contexto o Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA)

indica, a importância em realizar estudos estratégicos que englobem avaliar

balanços energéticos dos ciclos de vida das cadeias produtivas do agronegócio

brasileiro, objetivando substituir fontes de carbono fóssil por fontes provenientes da

agroenergia, reduzindo, progressivamente, a demanda energética por parte dos

sistemas de produção (MAPA, 2006).

Almeida Neto et al. (2004), ressalvam que a sustentabilidade ecológica na

produção e o uso de um biocombustível devem considerar aspectos específicos,

destacando-se: o monitoramento de toda a cadeia de produção do biocombustível

(cultivo, processamento, uso/conversão e destinação dos resíduos) e limites da

capacidade de regeneração dos recursos naturais (solo, água, etc.), de tal modo que

a taxa de utilização não supere a de renovação. Outros aspectos como conflitos e

concorrências no uso das matérias-primas, como por exemplo, o conflito entre

produção de alimentos versus produção de energia e recursos naturais utilizados na

produção dos biocombustíveis também são importantes.

O estudo das inter-relações entre a produção de energia e os efeitos

ambientais ao longo de todas as atividades do ciclo de vida de um determinado

produto é um assunto atual da pesquisa; tal análise é conhecida na literatura


15

especializada por Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), sendo que se materializa, na

prática, como uma ferramenta importante na gestão ambiental e na prevenção da

poluição.

A ACV é eficaz para avaliação dos impactos ambientais associados a um

produto desde a extração até o descarte. A ACV também permite identificar pontos

críticos, ao longo do ciclo de vida de um produto, que possam ter seus impactos

minimizados, tornando-se, uma técnica poderosa na gestão ambiental e no

desenvolvimento sustentável.

No entanto, para o desenvolvimento da ACV, a coleta e disponibilização de

informações, também denominado de Inventário do Ciclo de Vida (ICV), são

decisivas e, portanto, devem ser conduzidas com máxima transparência e

confiabilidade (RIBEIRO, 2003). Além do mais, apesar de a norma NBR ISO 14044

(ABNT, 2009) apresentar regras para elaboração de Inventário do ciclo de vida, a

amplitude do tema, deixa margem para várias interpretações, conduzindo os

pesquisadores a desenvolverem ICVs com diferentes padrões que impossibilitam,

por conseguinte, que os estudos possam ser comparados.

No Brasil, alguns estudos têm sido conduzidos no sentido de desenvolver

inventários (UGAYA; COELHO, 2007) (COSTA, 2007) (SILVA et al., 2005)

(ALMEIDA NETO, 2006) (OMETTO, 2005) (MACEDO et al., 2004), no entanto, a

falta de padronização na elaboração dos inventários impede um avanço da

avaliação ambiental com maior qualidade e transparência.

Trata-se de uma oportunidade, portanto, padronizar os estudos de

biocombustíveis no Brasil, disponibilizando os inventários em um formato que

possam ser comparados e integrados às bases de dados e dar suporte a estudos de

ACV próprios para o Brasil.


16

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

Harmonizar os inventários de ciclo de vida dos biocombustíveis produzidos

no Brasil.

1.1.2 Objetivos específicos

Identificar os estudos de inventário do ciclo de vida de biocombustíveis

produzidos no Brasil

Avaliar os ICVs de biocombustíveis produzidos no Brasil

Harmonizar às informações de ICVs de biocombustíveis produzidos no Brasil

CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

17

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Avaliação do ciclo de vida (ACV)

Os estudos que levaram em consideração os aspectos do ciclo de vida dos

produtos tiveram inicio por volta da década de 1960, quando uma grande empresa

do ramo de bebidas resolveu avaliar o consumo de recursos e as emissões ao meio

ambiente associados às embalagens dos seus produtos. Esse estudo passou a ser

conhecido como REPA (Resource and Environmental Profile Analysis) e diversos

pesquisadores passaram a utilizar essa metodologia no intuito de agregar novos

critérios para melhorar a análise dos impactos ambientais (IBICT, 2011).

Na década de 1990 houve grande crescimento no número de estudos que

utilizavam a ACV, cujos resultados para o mesmo produto ou serviço eram

submetidos a modelos diferentes de avaliação, gerando resultados e interpretações

distintos, colocando em risco a validade do método (HAES, 2002). O fato foi

agravado pelo surgimento dos rótulos ambientais que eram atribuídos a produtos ou

serviços levando em consideração apenas um aspecto e não todas as fases do ciclo

de vida (IBICT, 2011).

Os resultados controversos das iniciativas de rotulagem conduziram à

consideração da utilização da Avaliação do Ciclo de Vida como um dos critérios para

avaliação. Este novo uso da ACV, que tinha implícita a comparação entre produtos,

ao mesmo tempo em que aparentemente era uma saída tecnicamente correta para o

impasse dos rótulos ambientais, tornava imprescindível a necessidade de se

padronizar e sistematizar os resultados por ela gerados (IBICT, 2011).

Em função disso em 1991, a Society of Environmental Toxicology and

Chemistry (SETAC) iniciou os primeiros trabalhos de sistematização e padronização

dos termos e critérios da ACV. Em 1993, a International Organization for

Standardization (ISO) criou o Comitê Técnico TC 207 para elaborar normas de

sistemas de gestão ambiental e suas ferramentas. Este Comitê é o responsável por

umas das mais importantes séries de normas internacionais, a série ISO 14000, que

inclui as normas de Avaliação de Ciclo de Vida (14040 e 14044) (HAES, 2002).


18

A NBR ISO 14040:2009 descreve um fluxograma de etapas da avaliação do

ciclo de vida (ACV), de acordo com a figura 1:

Fonte: (ABNT, 2009)

Seguindo o fluxograma, a definição do escopo orienta como o estudo deve

ser suficientemente bem definido para assegurar que a extensão e o grau de detalhe

sejam compatíveis e suficientes para atender ao objetivo estabelecido.

A análise do inventário consiste de um balanço material e energético do

sistema do produto visando identificar e quantificar as substâncias que podem ser

ambientalmente relevantes. A significância ambiental dessas substâncias é

analisada na fase de avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV) e, finalmente, a

interpretação consiste na discussão dos resultados do estudo à luz do objetivo

fixado anteriormente (MUÑOZ, 2006).

Dada a grande variedade de interações entre as tecnologias, os processos

existentes e as diversas categorias ambientais a serem consideradas na avaliação

do ciclo de vida de um produto ou serviço, as respostas para uma determinada

Figura 1- Fluxograma simplificado das etapas da ACV


19

relação ambiental são, na maioria das vezes, um problema de grande complexidade,

exigindo o manuseio de inúmeras informações, só possível por meio do uso de

ferramentas computacionais (ANDRADE et al., 2005). Atualmente existem softwares

proprietários e livres que auxiliam na condução da ACV, disponibilizando, a opção

de escolher entre vários métodos de avaliação de impacto ambiental como: EPD,

CML, Ecoindicator99, Impact 2002+, EDIP2003. Cada método tem suas

particularidades e por meio de cálculos de caracterização, normalização e

ponderação, determinam os impactos ambientais potenciais no ciclo de vida de um

determinado produto ou serviço.

2.1.1 Aplicações da ACV

Atualmente com uma base metodológica bem definida, a ACV vem

integrando idéias em vários outros ramos do conhecimento, agregando valor e

sustentabilidade nas tomadas de decisões. A Tabela 2 expõe de forma geral as

principais aplicações de um estudo de avaliação do ciclo de vida.

Tabela 2- Visão geral das aplicações da avaliação do ciclo de vida

Atividade Aplicações Exemplo

Autoridades Planos para ações comunitárias Incineração ou reciclagem de papel?

Garrafas de vidro reciclado ou garrafas de plástico?

Políticas públicas

Conscientização ambiental pública

Carros, roupas de trabalho, serviços.

Informação para o consumidor Rotulagem ambiental

Empresas Instituir foco ambiental Identificar áreas de melhora Produtos orientados a

políticas ambientais Gerenciamento ambiental

Decisões de projeto Escolha de componentes Escolha de materiais Escolha de processos Seleção de fornecedores

Documentação ambiental Informação ambiental para consumidores

Consumidores Organizações e outras associações de partes interessadas

Orientação para conscientização ambiental no consumo

Rotulagem ambiental

Avaliação do ciclo de vida de ações da comunidade

Agricultura intensiva ou ecológica?

Transporte público ou carro particular?

Fonte: Wenzel et al. (1997).


20

Sobre essa ótica a ACV pode servir como uma ferramenta auxiliar na busca

dos princípios de sustentabilidade sendo divididos em três grandes categorias de

acordo com Anastas (1998):

a) Uso de fontes renováveis ou recicladas de matéria-prima

b) Aumento da eficiência de energia ou a utilização de menos energia para

produzir a mesma ou maior quantidade de produto

c) Evitar o uso de substâncias persistentes, bioacumulativas e tóxicas.

No caso dos biocombustíveis, ainda pode-se incluir uso e transformação do

meio físico, como princípios da sustentabilidade.

2.2 Inventário do ciclo de vida

Os estudos que englobam apenas a realização de análise de inventário e de

interpretação são denominados de ICV (ABNT, 2009). O ICV envolve a coleta dos

dados necessários para o alcance dos objetivos do estudo.

A construção do Inventário caracteriza-se por ser um processo objetivo,

baseado em dados, para quantificar a energia e as matérias-primas requeridas, as

emissões aéreas, os efluentes para a água, os resíduos sólidos e outras emissões

ambientais incorridas durante o ciclo de vida de um processo, produto, atividade ou

serviço. Contudo, de acordo com a norma NBR ISO 14044 (ABNT, 2009), durante a

execução do plano para a análise de inventário do ciclo de vida, algumas etapas

operacionais devem ser seguidas de acordo com Quadro 1.

Etapas Descrição

Preparação para coleta de dados

Objetiva assegurar a consistência dos dados a serem coletados. É recomendável que nessa fase seja feito: desenho de fluxogramas de processo que delineiam todas as unidades de processo, descrição das unidades de processos com os dados categorizados, descrição da técnica de coleta de dados e cálculo, fornecimento de instruções para documentação de casos especiais e irregularidades.

Coleta de dados

Assegura a manutenção da confiabilidade dos dados. A coleta de dados é a tarefa mais demorada de uma ACV e pode ser igualmente intensiva na demanda de recursos. Este problema, no entanto, pode ser minimizado, principalmente através da criação de bancos de dados, constituídos paulatinamente com a incorporação dos resultados de estudos realizados. A adoção desta prática leva, progressivamente, à redução do tempo e custo de obtenção das informações necessárias para a execução de ACV (RIBEIRO, 2003).

Validação dos dados Pode ser feita por balanço de massa, balanço energético ou por análise comparativa de fatores de emissão.

Relacionar dados ao processo elementar

Dividir as entradas e saídas proporcionalmente às propriedades físicas ou valor econômico dos produtos.

Relacionar dados a unidade funcional

Normalizar o fluxo de todos os processos para unidade funcional.


21

Agregação dos dados

O nível de agregação deve ser suficiente para atender os objetivos do estudo é recomendável que sejam agregadas as substâncias equivalentes ou que tenham impactos ambientais similares. Caso seja necessário agregar outros dados deve-se incluir a justificativa na definição do objetivo e escopo e na avaliação de impacto.

Refinamento das fronteiras do sistema

Uso da análise de sensibilidade para excluir ou incluir etapas do ciclo de vida com pouca ou nenhuma significância. Uma observação importante sobre o tratamento de dados refere-se à unidade na qual são medidos os processos de transporte na ACV. Embora nenhuma norma estabeleça este procedimento, é usual nos estudos de ACV que as etapas de transporte de materiais sejam sempre expressas numa unidade denominada ―tonelada- quilômetro‖ (t.km). Esta unidade refere-se aos aspectos ambientais do transporte de uma tonelada de carga por cada quilômetro percorrido. Esta diferenciação da unidade de transporte em relação ao padrão se dá visto a necessidade de incorporar o parâmetro de carga, importante para determinar o consumo de combustível e emissões.

Quadro 1- Etapas operacionais para ICVs Fonte: Adaptado da NBR ISO 14044 (ABNT, 2009)

O caráter generalista, empregado a norma NBR ISO 14044, abre margem

para interpretações mais específicas destinadas à aplicações, como por exemplo,

regras particulares para construção de uma base de dados de ICV.

2.3 Base de dados de inventário do ciclo de vida

A grande variedade de interações entre diferentes processos ao longo do

ciclo de vida de um produto ou serviço torna o desenvolvimento da ACV uma

metodologia altamente dependente de base de dados.

Diante desse contexto, muitos países começaram a ter iniciativas próprias

para construção das suas bases de dados, a saber: Suíça, Dinamarca, Estados

Unidos, Alemanha e mais recentemente, Holanda e Japão. Dentre essas bases de

dados, devido à quantidade de processos e disponibilidade nos softwares mais

utilizados em ACV, merecem destaque, a ecoinvent e as bases de dados integradas

ao ILCD (International Reference Life Cycle Data System).

A base de dados ecoinvent apresentou seus primeiros passos em 1990, por

meio de projetos para harmonização e compilação de dados financiados pelos

órgãos suíços de estrada (ASTRA), construção e logística (BBL), energia (BFE),

agricultura (BLW) e meio ambiente (BUWAL). O desenvolvimento do software para

gerenciar a base de dados foi financiado pelo centro suíço de inventário do Ciclo de

Vida e EMPA. Todos esses esforços deram origem, em 2003, a primeira versão da

base de dados ecoinvent V1.01. Atualmente a versão 2.0, lançada em 2007, conta


22

com mais de 4000 processos que não se limitam apenas ao território Suíço

(WEIDEMA, 2011).

A ILCD é uma iniciativa da União Européia (UE) e compreende ICVs da

indústria em nível de UE. A proposta do ILCD é disponibilizar os dados de forma

gratuita e sem restrições para os praticantes de ACV. No entanto, por se tratar de

uma diretiva ainda recente, com pouca documentação disponível até presente data,

a maioria dos Inventários do Ciclo de Vida, em todo o mundo, tem sido conduzida de

acordo com as recomendações do ecoinvent. Ademais a base ecoinvent é

documentada e construída utilizando-se de processos unitários, garantindo a

transparência de todo o sistema do produto.

2.4 Características da base de dados ecoinvent

A base de dados do ecoinvent versão 2.0 compreende a cobertura de dados

de ICV para diversos setores, conforme descrito no Quadro 2.

Setores Base de Dados

Material Materiais de construção, metais, plásticos, papel e papelão

Energia Óleo, gás natural, energia nuclear, energia hidroelétrica, energia proveniente da madeira, energia eólica, fotovoltaica, aquecimento solar, mix de eletricidade, sistema de co-geração em pequena escala, biocombustíveis

Transporte Serviços de transporte

Materiais renováveis Madeira, fibras renováveis

Químicos Químicos em geral, solventes, petroquímicos, detergentes

Gerenciamento de resíduos Serviços de tratamento de resíduos

Agricultura Processos e produtos de agricultura

Engenharia mecânica Processamento de metais e ar comprimido

Quadro 2- Setores e base de dados

Fonte: FRISCHKNECHT et al. (2007)

Para a elaboração dos ICVs no ecoinvent, faz-se necessário seguir regras

específicas para modelagem de processos e de entradas e saídas, apresentados

respectivamente nos Quadro 3 e Quadro 4.

Princípios para processos Descrição dos princípios no ecoinvent

Dados por processo unitário Na medida do possível, os processos unitários não devem ser agregados.

Regras de corte

De acordo com a norma NBR IS0 14044 (ABNT, 2009) critérios de corte como massa, energia e relevância ambiental podem ser incluídos no inventário. O ecoinvent não utiliza nenhum critério de corte fixo, as entradas e saídas são analisadas pelo conhecimento dos especialistas que desenvolvem os ICVs

Suposições no caso de dados ausentes

Realizar balanço estequiométrico ou uma estimativa cuidadosa e documentar

Situação do mercado Os produtos e serviços podem ser diferenciados pela região. Para aqueles no mercado internacional, basta a distinção do continente.


23

Meios de produção (infraestrutura)

As entradas e saídas necessárias para a produção e infraestrutura são consideradas separadamente. Inclui-se a infraestrutura no processo unitário.

Serviços de transporte

Inclui-se o transporte a montante do processo unitário, entre duas etapas de um sistema de produto. São investigados levando-se em conta a situação real do mercado (tabelas de transporte, para distâncias e para quantidade)

Mix de eletricidade O mix é modelado de acordo com a situação econômica, separada em produção, alta, média e baixa voltagem

Unidades Sistema internacional

Quadro 3- Princípios para processos


Itens Subitens Descrição

Geral

Registro de fluxos elementares

Todos os fluxos elementares devem constar do ICV, contudo devido à falta de metodologia, como ruído e aspectos sociais não são considerados.

Categoria Cada entrada é categorizada como recurso, emissões atmosféricas, na água ou no solo.

Agregação Evitar. Note que são utilizados valores agregados de emissões de poluentes atmosféricos (COV, MP) ou em efluentes (DBO, DQO).

Regras de corte A princípio, não há regra de corte, que poderá ser utilizada de acordo com o responsável pela realização do inventário.

Qualidade e incerteza

Registrar o período, a região, tecnologia, completeza, representatividade e amostra.

Incerteza calculada a partir do uso da Matriz Pedigree, tabela de incerteza padrão e cálculo de incertezas.

Recursos

Minérios A descrição deve conter a quantidade de substância contida no minério

Energia fóssil Incluídas tanto pela massa quanto pelo volume.

Energia renovável Registrada pela energia direta provinda da natureza. No caso de energia hidráulica, equivale à energia potencial da água.

Energia térmica Quando há demanda de energia para aquecimento no processo e as emissões e eficiências são desconhecidas, valores padrões são adotados.

Emissões atmosféricas

Material particulado

Separados de acordo com o diâmetro

CO2, CO e CH4 Descriminado se de origem fóssil ou biogênica

Compostos orgânicos

Quantificação separada do metano

Emissões atmosféricas

adicionais

Quando provenientes de diferentes fontes de energia devem ser calculadas baseadas em informações do sistema de aquecimento industrial

Poluentes na

água

DBO, DQO, OD e COT

Registrados separadamente. No caso de ausência de informações de OD e DBO, registram-se respectivamente os mesmos valores do COT e da DQO.

Perda de calor Determinada com o uso do poder calorífico inferior

Uso do solo Ocupação Área ocupada dada em m

2a

Transformação Refere-se à transformação do uso anterior e a transformação para o uso atual

Incidentes e acidentes

Apenas incidentes mais freqüentes são considerados. Acidentes não são contabilizados, ainda que tenham impactos dramáticos.

Quadro 4- Regras para fluxos elementares Fonte: FRISCHKNECHT et al. (2007)


24

Dentro do ICV, as categorias descrevem os diferentes compartimentos

ambientais ar, água, solo e recurso, as subcategorias distinguem sub-

compartimentos os quais podem ser relevantes para a avaliação de impactos,

conforme Quadro 5.

Categorias Subcategorias

Ar

Baixa densidade populacional

Baixa densidade populacional, longo prazo

Baixa estratosfera + troposfera

Alta densidade populacional

Não especificado

Categorias Subcategorias

Recursos

No ar

Biótico

No solo

Solo (uso e ocupação do solo)

Na água

Solo

Agricultura

Floresta

Industrial

Não especificado

Água

Subterrânea, longo prazo

Lago

Oceano

Rio

Rio, longo prazo

Fóssil, não especificado

Quadro 5- Categorias e subcategorias do ICV


Os estudos de ICV foram inicialmente utilizados para processos industriais

que, em termos de impactos ambientais, diferem dos processos agrícolas. Portanto,

várias adaptações são necessárias para aplicação da ICV na agricultura.

Nesse contexto, o Quadro 6 mostra algumas características do modelo

proposto pelo ecoinvent para construção de ICVs de produtos e sistemas agrícolas.

Características Descrição

Limites temporais do sistema

· Inicia após a colheita da cultura anterior e termina na colheita da cultura avaliada ·O ciclo produtivo de cada cultura deve ser especificado para que seja feita a alocação da área transformada e ocupada · Para culturas permanentes, o inventário é calculado para um período de 12 meses de janeiro a dezembro.

Fronteiras do sistema

· Não foram considerados impactos no solo de ordem física (p. ex. compactação do solo); efeitos sobre estrutura da paisagem e imagem; biodiversidade; odores e ruídos. ·Características do solo (e.g fertilidade, erodibilidade, etc.) bem como as práticas comuns no local (p. ex. fertilização usando esterco, etc.) podem ser consideradas para caracterização dos fatores de emissões

Quadro 6- Características do modelo Fonte: FRISCHKNECHT et al. (2007)


25

As emissões diretas do solo agrícola (campo), para água e ar, estão

diretamente relacionadas ao tipo de solo, vegetação e dezenas de outros fatores no

local do cultivo. Agrupar todos esses fatores demandaria tempo e recurso, portanto

para simplificação do modelo, o ecoinvent adota fatores de emissões dados pela

literatura especializada. De forma resumida, as principais emissões diretas do

campo ocorrem devido ao uso dos fertilizantes a base de nitrogênio, fósforo e

potássio. O Quadro 7 mostra como o modelo ecoinvent considera os cálculos das

principais emissões para os compartimentos água e ar.

Emissão Meio Modelo

Amônia (NH3)

Ar

Quando aplicado ao solo o Amônio (NH4) contido nos fertilizantes nitrogenados podem facilmente se transformar em amônia (NH3). As taxas de liberação para cada tipo de fertilizante podem ser encontradas em Asman (1992).

Nitrato (NO

3-)

Água

O nitrato oferecido por fertilizantes pode ser absorvido como nutriente pelas plantas, no entanto, em períodos de muita chuva esse nitrato pode ser facilmente dissolvido pela água.

Fósforo (P)

Água

Assim como o nitrato, uma parte do fósforo fornecido pelos fertilizantes é perdida para água causando eutrofização. O ecoinvent utiliza os modelos de emissão SALCA-P. Ademais os seguintes fatores são considerados no cálculo de emissão de P: Tipo de solo, tipo de fertilizante, quantidade de P no fertilizante e erodibilidade do solo.

Óxido nitroso (N2O)

Ar

O óxido nitroso é produzido como um produto intermediário no processo de denitrificação (conversão de NO

3 - em N2) por microrganismos do solo. Ele também

pode ser produzido como um subproduto da nitrificação (conversão de NH4+

em NO

3-). Os cálculos das emissões de N2O são baseados no modelo IULIA, que por

sua vez é uma adaptação do método do IPCC para o cálculo das emissões de N2O (IPCC, 1996).

NOx

Ar

Durante os processos de denitrificação em solos, NOx também pode ser produzido. Estas emissões foram estimadas a partir das emissões de N2O4: NOx = 0,21* N2O

Quadro 7. Modelo de cálculo de emissões para agricultura Fonte: FRISCHKNECHT et. al. (2007)

2.5 ACV de biocombustíveis

O transporte depende quase inteiramente de combustíveis derivados do

petróleo sendo responsável por cerca de 30% do consumo mundial de combustíveis

fósseis (JUNGBLUTH, 2007). De acordo com os princípios da sustentabilidade, uma

sociedade moderna deve preservar as fontes de energia não renovável e substituí-

las por renováveis. O esgotamento das reservas de energias fósseis e os impactos

ambientais associados são as duas razões principais que levam a considerar o uso

de combustíveis alternativos.


26

Os combustíveis derivados da biomassa, também conhecidos como

biocombustíveis, são reconhecidos como fontes renováveis e aparecem como uma

alternativa promissora em curto prazo.

Figura 2- Visão geral dos biocombustíveis de 1ª geração e suas aplicações Fonte: Adaptado de (JUNGBLUTH, 2007)

2.5.1 Matérias Primas

Dentre as alternativas aos combustíveis fósseis utilizados nos sistemas de

transporte, destacam-se o etanol a partir da cana-de-açúcar, produzido por

processos fermentativos e de destilação, que tem uma participação significativa na

matriz de combustíveis nacional desde a década de 1980, e o biodiesel, uma mistura

de ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos e gorduras

vegetais e animais in natura ou residuais, e produzido por meio de processos físico-

químicos.

No Brasil, devido à disponibilidade de áreas agrícolas e necessidade de

investimentos na área social e econômica, os biocombustíveis têm sido privilegiado

pelo Governo Federal em suas ações de promoção do desenvolvimento científico e

tecnológico e de incentivos fiscais, visando à implantação e expansão da produção e

processamento de biocombustíveis, em especial do biodiesel. Diferentes fontes de

biomassa, adaptadas às diferentes condições climáticas, socioeconômicas e


27

culturais de cada região têm sido propostas como matéria-prima para a produção de

biodiesel como demonstrado na Figura 3.

Figura 3- Potencialidades por região do Brasil

Nesse estudo foram abordadas as matérias primas: Palma (Dendê), soja,

girassol e cana de açúcar. Porque fazem parte dos ICVs de biocombustíveis

identificados no Brasil.

2.5.1.1. Palma (dendê)

A planta africana Palma (Elaeis guineensis Jacq.) é uma planta tropical da

família das Arecaceae, geralmente cresce em climas quentes e altitudes inferiores a

1600m acima do nível do mar. Originária do golfo da guiné (África ocidental) foi

introduzida na Malásia por volta de 1900. No Brasil a Palma, também conhecida

como dendê, foi introduzida no litoral baiano no século XVI (SEAGRI-BA, 2008).

O dendezeiro apresenta uma elevada produção de biomassa total (36,5

toneladas de matéria seca por hectare por ano), sugerindo assim, adicionalmente,

elevado potencial para seqüestro de carbono atmosférico (LAMADE; GERMER;

2007).

Atualmente é cultivada em larga escala no Extremo-Oriente, onde as

primeiras sementes foram introduzidas em 1848, e na maioria das regiões tropicais


28

entre os paralelos 16 de latitude norte e sul. A variedade encontrada nas plantações

sub-espontâneas da África central e do oeste tem frutos de casca grossa e me-

socarpo fino, sendo denominada de Dura. Por meio de técnicas de melhoramento

genético, utilizando as variedades Dura e Pisífera, foi desenvolvido o híbrido

denominado Tenera, com mesocarpo mais grosso e casca mais fina, e menor

tamanho da castanha (PURDUE HORTICULTURE E LANDSCAPE

ARQUITECTURE, 2008). As propriedades do cacho fresco são apresentadas na

Tabela 3.

Tabela 3- Características do cacho de palma

Propriedade Unidade Valor

Frutos kg/kg 7,80E-01

Cacho vazio kg/kg 2,20E-01

Água kg/kg 4,70E-01

Cobre kg/kg 4,69E-06

Zinco kg/kg 4,85E-06

Carbono kg/kg 3,10E-01

PCS MJ/kg 1,66E+01

Fonte: JUNGBLUTH, 2007

Maior parte das plantações comerciais usa a variedade ―Tenera‖, por ter

maior teor de óleo na polpa (óleo de palma). As variedades modernas de alto

rendimento, que foram desenvolvidas em programas de melhoramento genético, são

capazes de alcançar, em plantações comerciais, rendimentos de cachos frescos

superiores a 20 t ha-1a-1, com teor de óleo no cacho fresco de 25%. Com esse

rendimento a palma é planta com maior produtividade agrícola em óleo comestível

ou de uso técnico, correspondendo a 1,5 vezes a produtividade do coqueiro, a 2

vezes a da oliveira e mais do que 10 vezes a da soja (SUFRAMA-UFV, 2003; FAO,

2008). Sendo assim, o dendezeiro destaca-se, principalmente por apresentar um dos

maiores rendimentos em óleo (GLOBO RURAL, 2006).

Na Malásia, o dendezeiro foi introduzido em 1875 e explorado

economicamente a partir de 1900. Na América Latina foram introduzidas sementes

selecionadas do oriente e da África, e atualmente estão sendo desenvolvidas

explorações industriais, principalmente na Colômbia, Equador, Costa Rica, Brasil,

Venezuela, Peru, Honduras, Nicarágua e México.

A região sudeste da Ásia foi o maior produtor de óleo de palma, em 2006.

De acordo com dados da FAO (2008), no ano 2006, a Malásia, a Indonésia e a

Tailândia produziram 28,6 milhões de toneladas de óleo de palma, correspondente a


29

mais de 86% da produção mundial. Em 2003, aproximadamente 600 usinas de óleo

de palma, na Malásia, Indonésia e na Tailândia foram identificadas (USDA, 2008).

Com relação à produção de óleo de palma, a Malásia é considerada o país

que mais investiu na ampliação da produção nas últimas décadas. A produção

média anual no período de 2001/2005 foi estimada em 11 milhões de toneladas em

uma área cultivada de 2,0 milhões de hectares. A Indonésia, com uma produção

média anual estimada em 8,3 milhões de toneladas, para o mesmo período, foi o

segundo maior produtor mundial de óleo de palma. A América Latina ocupa o 3º

lugar, sendo a Colômbia o país que lidera a produção, com 510 mil toneladas de

óleo, seguido do Equador, com 245 mil toneladas (SEMEDO, 2006).

O Brasil, apesar de possuir áreas geográficas com amplas condições

favoráveis ao cultivo da palma, tem tido uma participação modesta na produção

mundial, sendo o 13o colocado na classificação internacional com uma média anual

de 115 mil toneladas, equivalente a pouco mais de 1% da produção da Malásia.

De Acordo com dados do IBGE (2006), a área cultivada com palma no Brasil

é de aproximadamente 96.790 mil hectares, sendo as principais regiões brasileiras

produtoras da cultura os Estados do Pará, Amapá e Bahia, das quais, 97% da área

cultivada estão localizados no Pará e na Bahia. Dentre estes, o estado do Pará é o

maior produtor, utilizando tecnologia moderna desde o cultivo até o processamento,

através do emprego de variedades de alta produtividade agrícola e em óleo, e

elevado nível tecnológico na fase de processamento, sendo responsável por

aproximadamente 85% do óleo de palma produzido no país e 0,6% do mercado

mundial. Em 2006, o Pará produziu 1.031.004 toneladas de cachos de dendê,

enquanto que a Bahia participou com 176.089 toneladas (IBGE, 2006).

O zoneamento agrícola apto ao cultivo do dendê abrange desde o

Recôncavo Baiano até aos Tabuleiros Costeiros localizados ao sul da Bahia,

cobrindo uma área superior a 750 mil hectares. A dendeicultura baiana foi

responsável pelo desenvolvimento da economia de diversos municípios da

microrregião do Baixo Sul, principalmente dos municípios localizados na Planície

Litorânea, denominados em seu conjunto como a ―Costa do Dendê‖.

De acordo com dados citados em CEPLAC (2007), estima-se que a maior

parte do óleo de dendê produzido no estado da Bahia ainda é proveniente de

dendezais subespontâneos da variedade ―Dura”, concentrados em sete municípios


30

da região do Baixo Sul: Valença, Taperoá, Nilo Peçanha, Cairú, Ituberá, Igrapiúna e

Camamu.

De acordo com o censo do IBGE (2006), a área total de dendê cultivada no

Estado da Bahia, incluindo as áreas com as variedades Tenera e Dura, é de

aproximadamente 45.000 ha, com uma produção aproximada de 176.000 toneladas

de frutos, cujo rendimento médio por hectare está em torno de 4.000 kg de frutos

ha-1.a-1. Os dendezais subespontâneos são formados por palmeiras de baixa

produtividade, na maioria das vezes sem um manejo e tratos culturais adequados à

cultura, refletindo em baixos rendimentos, comparados aos plantios comerciais

tecnicamente formados e conduzidos.

O dendê subespontâneo ocupa uma área de aproximadamente 19.650 ha,

em sua maior parte, explorados pelo sistema tradicional, onde a extração do óleo de

dendê se dá em unidades produtivas artesanais, conhecidos regionalmente por

―roldões‖, caracterizados pela sua variedade de estágios de modernização, indo

desde o uso da força humana e animal no processamento dos frutos do dendê até

unidades modernizadas, com o emprego de força motriz baseada em energia fóssil

ou elétrica (SEAGRI-BA, 2008).

Dos frutos do dendezeiro podem ser extraídos dois tipos de óleo: o de

palma, retirado da polpa ou mesocarpo; e o de palmiste, retirado da amêndoa ou

endosperma. A partir do óleo de palma, conhecido internacionalmente como palm

oil, podem ser elaborados uma infinidade de produtos, o que lhe garante

versatilidade frente ao mercado internacional de óleos. Além dos óleos (dendê e

palmiste), obtém-se também a torta de palmiste, um co-produto resultante do

processo de extração do óleo de palmiste (SUFRAMA-UFV, 2003).

Além destas características relacionadas aos múltiplos usos da cultura, tanto

para fins alimentícios quanto para diversos outros produtos industrializados, a cultura

do dendê possui características muito importantes que se destacam das demais

culturas com potencial para produção de óleo. Dentre essas características, merece

destaque o fato de ser uma cultura perene, com um ciclo médio entre a plantação e

a renovação e produção distribuída ao longo de todos os meses do ano, sem um

período onde se possa caracterizar a entressafra.


31

Com relação ao aspecto ecológico-ambiental, observa-se que grande parte

destas áreas, aptas ao cultivo do dendezeiro, já se encontram antropizadas1, em

diferentes estágios de degradação, e que o cultivo de dendezeiro, conduzido de

forma ambientalmente responsável, poderá possibilitar uma recomposição parcial de

espaço com uma ―floresta de cultivo‖, formando um mosaico que possibilite o

desenvolvimento socioeconômico, ampliando as opções de renda regional e

emprego da região (FERNANDES, 2009). Neste sentido, além de investimentos na

expansão das áreas de cultivo de dendê sob manejo convencional, por meio do uso

de tecnologias modernas que possibilitem os melhores rendimentos econômicos, é

importante se considerar o perfil social e agrário da região, possibilitando alternativas

apropriadas ao perfil socioeconômico e ecológico dos pequenos agricultores da

região, tais como cultivos consorciados ou cultivos sob manejo orgânico, voltados

para mercados específicos.

Além da função estratégica, com produção descentralizada de energia

renovável, as iniciativas do Governo Federal têm considerado outros aspectos como

a garantia da participação da agricultura familiar no mercado emergente do

biodiesel, inicialmente através do fornecimento de matéria-prima das usinas de

biodiesel.

2.5.1.2. Soja

No princípio, a soja se apresentava como plantas rasteiras que se

desenvolviam na costa leste da Ásia, principalmente ao longo do rio Yangtse, na

China. A evolução dessa planta começou com o aparecimento de plantas oriundas

de cruzamentos naturais entre duas espécies de soja selvagem que foram

domesticadas e melhoradas por cientistas (EMBRAPA, 2004).

Até aproximadamente 1894, término da guerra entre a China e o Japão, a

produção de soja ficou restrita à China. Apesar de ser conhecida e consumida pela

civilização oriental por milhares de anos, só foi introduzida na Europa no final do

século XV, como curiosidade, nos jardins botânicos da Inglaterra, França e

Alemanha (DALL’AGNOL et al., 2008).

Na segunda década do século XX, o teor de óleo e proteína do grão começa

a despertar o interesse das indústrias mundiais. No entanto, as tentativas de

1 Área cujas características originais (solo, vegetação, relevo e regime hídrico) foram alteradas por conseqüência de atividade humana


32

introdução comercial do cultivo do grão na Rússia, Inglaterra e Alemanha

fracassaram, provavelmente, devido às condições climáticas desfavoráveis

(EMBRAPA, 2004).

No final da década de 1960, dois fatores internos fizeram o Brasil começar a

enxergar a soja como um produto comercial, fato que mais tarde influenciaria no

cenário mundial de produção do grão. Na época, o trigo era a principal cultura do Sul

do Brasil e a soja surgia como uma opção de verão, em sucessão ao trigo. O Brasil

também iniciava um esforço para produção de suínos e aves, gerando demanda por

farelo de soja. Em 1966, a produção comercial de soja já era uma necessidade

estratégica, atingindo cerca de 500 mil toneladas no país (WANG; MURPHY, 1994).

A explosão do preço da soja no mercado mundial, em meados de 1970,

desperta ainda mais nos agricultores e no próprio governo brasileiro. O país se

beneficia de uma vantagem competitiva em relação aos outros países produtores: o

escoamento da safra brasileira ocorre na entressafra americana, quando os preços

atingem as maiores cotações. Desde então, o país passou a investir em tecnologia

para adaptação da cultura às condições brasileiras, processo liderado pela Empresa

Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA, 2004).

Os investimentos em pesquisa levaram à "tropicalização" da soja,

permitindo, pela primeira vez, que o grão fosse plantado com sucesso, em regiões

de baixas latitudes, entre o trópico de capricórnio e a linha do equador. A

Tabela 4 contém as características do grão de soja.

Tabela 4- Propriedade grão de soja


Água kg/kg 1,10E-01

Carbono kg/kg 3,88E-01

PCS MJ/kg 2,04E+01

Cádmio mg/kg 5,30E-02

Cromo mg/kg 4,63E-01

Cobre mg/kg 1,34E+01

Níquel mg/kg 4,73E+00

Chumbo mg/kg 7,00E-02

Zinco mg/kg 4,24E+01

Fonte: NEMECEK et al., 2004

Atualmente, os lideres mundiais na produção mundial de soja são os

Estados Unidos, Brasil, Argentina, China, Índia e Paraguai. A produção mundial de

soja é de 210 milhões de toneladas com uma área cultivada próxima a 93,3 milhões

de hectares (USDA, 2008). Na safra 2006/07 no Brasil, a cultura ocupou uma área


33

de 20,687 milhões de hectares, o que totalizou uma produção de 58,4 milhões de

toneladas. Os Estados Unidos, maior produtor mundial do grão, responderam pela

produção de 86,77 milhões de toneladas de soja. A produtividade média da soja

brasileira é de 2823 kg por hectares, chegando a alcançar cerca de 3000 kg/ha no

estado de Mato Grosso, o maior produtor brasileiro de soja (CONAB, 2008).

2.5.1.3. Girassol

O girassol (Helianthus annuus L.) originário do continente Norte Americano,

atualmente, é cultivado em todos os continentes, em área que atinge

aproximadamente 18 milhões de hectares. Destaca-se como a quarta oleaginosa em

produção de grãos e a quinta em área cultivada no mundo (EMBRAPA, 2003).

É uma oleaginosa que apresenta características agronômicas importantes,

como maior resistência à seca, ao frio e ao calor que a maioria das espécies

normalmente cultivadas no Brasil. Apresenta ampla adaptabilidade às diferentes

condições edafoclimáticas2 e seu rendimento é pouco influenciado pela latitude, pela

altitude e pelo fotoperíodo. Graças a essas características, apresenta-se como uma

opção nos sistemas de rotação e sucessão de culturas nas regiões produtoras de

grãos (CASTRO et al., 1996).

Em média, além de 400 kg de óleo de excelente qualidade, para cada

tonelada de grão, são produzidos 250 kg de casca e 350 kg de torta, com 45% a

50% de proteína bruta, sendo este subproduto basicamente aproveitado na

produção de ração, em misturas com outras fontes de proteína a Tabela 5 contém as

principais características do grão de girassol (OLIVEIRA; VIEIRA, 2004).

Tabela 5- Propriedade da semente de girassol


Água² kg/kg 6,00E-02

Carbono² kg/kg 6,50E-01

PCS² MJ/kg 2,45E+01

Cádmio¹ mg/kg 5,80E-02

Cromo¹ mg/kg 1,30E-02

Cobre¹ mg/kg 2,36E+01

Níquel¹ mg/kg 4,30E-03

Chumbo¹ mg/kg 2,80E-03

Zinco¹ mg/kg 7,33E+01

Fontes: Lobo, 2006¹ Maier et al., 1998 (apud Jungbluth, 2007²)

2 Refere-se a condições de clima e solo


34

O ciclo vegetativo do girassol varia entre 90 a 130 dias, dependendo do

cultivar, da data de semeadura e das condições ambientais características de cada

região e ano (EMBRAPA, 2003). O caule do girassol é ereto, geralmente não

ramificado, com altura variando entre 1,0 a 2,5 m e com cerca de 20 a 40 folhas por

planta. O sistema radicular é pivotante e bastante ramificado e, não havendo

impedimentos químicos ou físicos, explora grande profundidade de solo, absorvendo

água e nutrientes onde outras plantas normalmente não alcançam. Entretanto, é

sensível a solos compactados, apresentando baixa capacidade de penetração, o

que pode inibir seu crescimento em profundidade (UNGARO, 2000).

O girassol é uma planta de polinização cruzada, sendo que esta é feita por

insetos, particularmente por abelhas. Atualmente, alguns cultivares têm alto grau de

autocompatibilidade, produzindo mesmo na ausência de insetos polinizadores. É

uma cultura que se adapta bem a diversos ambientes, podendo tolerar temperaturas

baixas e períodos de estresse hídrico. A germinação é inibida com temperaturas do

solo inferiores a 4ºC, mostrando-se satisfatória com valores superiores a 8 a 10ºC.

Temperaturas baixas durante a germinação retardam a emergência e induzem a

formação de plântulas pequenas (VIEIRA, 2005).

As necessidades hídricas do girassol ainda não estão perfeitamente

definidas, existindo informações que indicam desde menos de 200 mm até mais de

900 mm por ciclo. Entretanto, na maioria dos casos, 500 a 700 mm de água, bem

distribuídos ao longo do ciclo, resultam em rendimentos próximos ao máximo. O

consumo de água pela cultura do girassol varia em função das condições climáticas,

da duração do ciclo e do manejo do solo e da cultura. Solos bem preparados e/ou

com alta capacidade de armazenamento de água permitem à planta tolerar maiores

períodos sem chuva e/ou irrigação (EMBRAPA, 2003).

O girassol tem baixa eficiência no uso da água. Cada litro de água

consumido produz menos de dois gramas de matéria seca. Porém, em condições de

déficit hídrico, esta eficiência aumenta em torno de 20% a 50%. Seu sistema

radicular profundo e bem desenvolvido lateralmente e sua capacidade de

manutenção da fotossíntese mesmo em condições adversas permitem tolerar curtos

períodos de seca, assegurando algum rendimento em condições onde outras

espécies nada produzem (FAO, 2002).


35

A necessidade de água do girassol vai aumentando com o desenvolvimento

da planta, partindo de valores ao redor de 0,5 a 1 mm/dia durante a fase de

semeadura à emergência, atingindo um máximo de 6 a 7 mm/dia na floração e

enchimento de grãos, decrescendo após este período. Uma adequada

disponibilidade de água durante o período da germinação à emergência é

necessária para a obtenção de uma boa uniformidade na população de plantas

(FAO, 2002).

2.5.1.4. Cana-de-Açúcar

Originária do sudeste da Ásia, a cana-de-açúcar se destaca por ser uma

planta de múltipla utilização sendo empregada in natura para alimentação animal ou

como matéria prima para a produção de aguardente, açúcar e álcool (AMARAL et

al., 2001).

Até 1790, a única espécie de cana-de-açúcar existente no Brasil era a cana

crioula, oriunda da Ilha da Madeira. Após este período chegou ao Pará a cana-

caiana, oriunda de Caiena na Guiana Francesa, tornando-se, no século XVI, a

espécie dominante (FURTADO, 2002).

Vieira (2006) afirma que as plantações de cana-de-açúcar se desenvolveram

rapidamente pelo litoral brasileiro, sendo que em 1550 o país se tornou o maior

produtor mundial de açúcar.

Entre os séculos XVI e XVII aconteceu o ―Ciclo do Açúcar‖, período em que

o açúcar se torna o principal produto para a economia colonial. No entanto, as altas

produtividades só vieram com os programas de melhoramento genético.

A Tabela 6 apresenta as principais características da cana de açúcar.

Tabela 6- Propriedade da cana-de-açúcar


Água² kg/kg 7,14E-01

Carbono² kg/kg 1,20E-01

PCS² MJ/kg 4,95E+00

Cádmio¹ mg/kg 5.13E-04

Cromo¹ mg/kg 2.57E-03

Cobre¹ mg/kg 1.28E-02

Níquel¹ mg/kg 5.13E-03

Chumbo¹ mg/kg 2.57E-03

Zinco¹ mg/kg 2.57E-03

Fonte: Jungbluth, 2007¹ Copersucar, 2006²


36

Nas tabelas a seguir são indicadas as quantidades de nitrogênio, fósforo e

potássio a serem aplicadas com base na análise do solo e de acordo com a

produtividade esperada.

Tabela 7- Adubação mineral de plantio nitrogênio e fósforo

Produtividade esperada Nitrogênio P resina, mg/dm³

0 - 6 7 - 15 16 - 40 >40

t/ha N, kg/ha P2O5, kg/ha

<100

100 - 150

>150

30

30

30

180

180

*

100

120

140

60

80

100

40

60

80

Fonte: Boletim Técnico 100 IAC, 1996 (VAN RAIJ et al., 1996)

Tabela 8- Adubação mineral de plantio nitrogênio e potássio

Produtividade esperada K+ trocável, mmolc/dm³

0 - 0,7 0,8 - 1,5 1,6 - 3,0 3,1 - 6,0 >6,0

t/ha K2O, kg/ha

<100

100 - 150

>150

100

150

200

80

120

160

40

80

120

40

60

80

0

0

0

Fonte: Boletim Técnico 100 IAC, 1996 (VAN RAIJ et al., 1996)

Atualmente há uma tendência em substituir a adubação química pela

aplicação de vinhaça, cuja quantidade por hectare depende da composição química

da vinhaça e da necessidade da lavoura em nutrientes (FRANÇA; JASINSKI, 2007).

Os sistemas básicos de aplicação são por infiltração, por veículos e

aspersão, sendo que cada sistema apresenta modificações. A torta de filtro (úmida)

pode ser aplicada em área total (80-100 t/ha), em pré-plantio, no sulco de plantio

(15-30 t/ha) ou nas entrelinhas (40-50 t/ha). Metade do fósforo aí contido pode ser

deduzida da adubação fosfatada recomendada (VAN RAIJ et al., 1996).

A eficiência da adubação está relacionada com a boa disponibilidade de

água no solo, uma vez que na ausência desta a dissolução dos fertilizantes será

prejudicada e os nutrientes não ficarão disponíveis à cultura. Se houver um bom

suprimento hídrico, a cultura da cana-de-açúcar pode ser plantada durante todo o

ano, no entanto, toda cultura plantada em sistema de sequeiro, depende

inevitavelmente da quantidade, da distribuição e da intensidade das chuvas. Com

isso, a produtividade nesse sistema, é absolutamente dependente das interações

entre suas fases fenológicas e as variações do tempo e do clima. Dessa forma, é

preciso adequar épocas de plantio com períodos chuvosos para que a cultura não


37

passe por estresses hídricos, e em conseqüência, prejudique o seu bom

perfilhamento e possa também viabilizar a prática da adubação (RAMOS, 2006).

Após a colheita da cana, ficam no terreno restos de palha, folhas e pontas,

cuja permanência prejudica a nova brotação e dificulta os tratos culturais. A maneira

de eliminar esse material (paliço) seria a queima pelo fogo, porém essa prática não é

indicada devido aos inconvenientes que ela acarreta, como falhas na brotação

futura, perdas de umidade e matéria orgânica do solo (FRANÇA; JASINSKI, 2007).

2.5.2 Problemas ambientais na cadeia dos biocombustíveis

Nos últimos anos, a notoriedade dos biocombustíveis tem crescido de modo

acentuado. Desde 1990, extensivas pesquisas buscaram comparar essa a

alternativa renovável com as alternativas fósseis.

Os resultados dessas avaliações mostram, na maioria dos casos, um

balanço favorável à produção de biocombustíveis. No entanto, considerando um

enfoque sistêmico englobando todo o ciclo de vida, nem todos os biocombustíveis

podem ser considerados melhores que a alternativa fóssil. Fatores como matéria

prima utilizada, condições edafoclimáticas3, produtividade e tratos culturais podem

ser decisivos para tornar um biocombustível favorável à questão ambiental ou mais

degradante que qualquer alternativa não renovável (IFEU, 2003).

2.5.2.1. Uso da terra e perda de biodiversidade

Um dos problemas centrais da produção de biocombustíveis é o uso da terra

que está relacionado ao tipo de matéria prima, método de cultivo e condições

edafoclimáticas. Dependendo da distribuição espacial e das práticas agrícolas, o

cultivo de biomassa para produção de biocombustíveis pode afetar a biodiversidade,

migração de espécies e degradar o solo.

Além do mais, a concorrência por um espaço limitado de terra, pode levar ao

desmatamento por meio da própria atividade de produção agrícola da biomassa, ou

de forma indireta, deslocar atividades de pasto e outros cultivos para áreas de

vegetação nativa. Esse efeito é conhecido na literatura como mudança indireta no

uso da terra (FRITSCHE et al., 2006).

A mudança no uso do solo também afeta a biodiversidade dependendo das

formas de cultivo e procedimentos de colheita. No Brasil, por exemplo, a produção

3 Refere-se a solo e clima


38

de soja no cerrado é altamente mecanizada causando uma perda de 8 toneladas de

solo por hectare por ano. A perda de matéria orgânica no solo é um sério problema

na produção de soja no Brasil principalmente porque intensifica o aquecimento

global, causa invernos secos e acelera a decomposição de resíduos do cultivo

(KALTNER et al., 2005).

Na Indonésia, embora ainda existam áreas na região costeira apropriadas

ao cultivo da palma, elas não têm sido aproveitadas. A ampliação das áreas tem se

dado principalmente em áreas com floresta nativa distantes da costa. O processo de

ocupação destas áreas tem sido realizado, inicialmente, através da construção de

drenos para as áreas úmidas, que provocam a morte da vegetação arbórea, sendo

então retiradas as de maior valor econômico e removida o restante da vegetação

com fogo. Estima-se que, anualmente, tem ocorrido uma perda de 2.8 milhões de

hectares de floresta nativa, incluindo áreas que são habitats de animais silvestres

ameaçados de extinção, como o Orangotango (MACKINNON, 2007).

2.5.2.2. Mudanças Climáticas

Comumente tem-se usado a redução da emissão de gases do efeito estufa

para justificar a produção de biocombustíveis, uma vez que a fase agrícola da cadeia

produtiva seqüestra carbono da atmosfera. No entanto, sob o enfoque amplo do

ciclo de vida, observa-se que emissões originadas pela aplicação e produção dos

fertilizantes nitrogenados neutralizam parte dos benefícios dessa alternativa.

Além disso, a entrada de energia fóssil para transporte, maquinário e outras

atividades produtivas da cadeia dos biocombustíveis também diminuem o saldo do

balanço de carbono. Outro problema relevante na produção de biocombustíveis é a

expansão direta e indireta sobre a vegetação nativa causando desmatamento e,

conseqüentemente, queima da madeira derrubada. A Tabela 9 apresenta as

emissões por conversão de florestas e abandono de terras manejadas, por bioma no

Brasil.


39

Tabela 9- Emissões líquidas por conversão de florestas e abandono de terras manejadas, por bioma 1988 a 1994.

*Período 1990-1995

Fonte: MCT, 2009

Na Indonésia, a plantação de palma tem afetado oxidação da turfa presente

nos solos, estima-se a emissão de cerca de 1,4 milhões de toneladas de CO2 por

ano. Como conseqüência dessa prática a Indonésia se tornou o terceiro maior

poluidor de CO2, depois da China e dos EUA (CSPI, 2005).

2.5.2.3. Erosão e outras formas de degradação do solo

O aumento no cultivo de matéria prima para produção de biocombustíveis

pode intensificar a degradação do solo: O excesso de irrigação, agroquímicos,

maquinário pesado podem diminuir a fertilidade do solo. O terreno sem a cobertura

vegetal natural pode ser afetado pela erosão hídrica e eólica. Em terrenos planos

com o alargamento dos campos e uso inadequado de máquinas a degradação pode

ser ainda mais intensa (EEA, 2005).

2.5.2.4. Uso e contaminação da água

Um dos recursos tidos como críticos para viabilizar a produção de

biocombustíveis é a água. Escassa em muitas regiões do planeta, a água é um


40

recurso imprescindível para a produção de alimentos e biomassa, sendo a

segurança energética e a segurança hídrica de uma nação, ao mesmo tempo,

essenciais e interconectadas. Enquanto estão disponíveis várias fontes para

alcançar a segurança energética, apenas uma maneira para assegurar um nível de

conforto em termos de disponibilidade hídrica é o manejo sustentável (VARGHESE,

2007).

O uso da água para agricultura é uma séria preocupação, especialmente em

áreas áridas e semi-áridas, onde a água é escassa e com alta variação ao longo do

ano. O aumento de terras irrigadas pode levar a escassez de água,

empobrecimento dos lençóis freáticos e redução dos níveis dos rios e lagos. O efeito

potencial do aumento da extração de água inclui ainda a salinização e

desaparecimento de alguns habitats por meio da inundação causada por represas e

reservatórios. Em geral a competição por água entre agricultura, área urbana, e

natureza tem aumentado de forma alarmante nos últimos anos (JRC/EEA, 2006).

Entretanto, a escassez de água em relação às atuais e futuras necessidades

de produção de biomassa ainda é um assunto pouco estudado pela ciência

(JUNGINGER et al., 2011).

Atualmente, o cultivo de espécies produtoras de biocombustíveis ocupa uma

área que corresponde a apenas 1% da área agricultável mundial, com um uso de

apenas 1% da água utilizada na agricultura (FRAITURE et al., 2008). Entretanto, a

produção e o uso destes biocombustíveis têm crescido exponencialmente desde

2000, sendo que, em relação ao biodiesel, a expansão também tem sido rápida e

expressiva, passando de 5% de todos os biocombustíveis em 2004 a mais de 12%

em 2006 (VARGHESE, 2007).

Os biocombustíveis não podem ser considerados como estritamente

renováveis, uma vez que sua produção depende de recursos finitos como os

combustíveis fósseis e nutrientes minerais, e de recursos renováveis limitados como

as terras agricultáveis e a água. A cadeia de produção de biocombustíveis utiliza

água em dois principais pontos: Na produção e no processamento. A produção

agrícola, de longe, representa a etapa de maior consumo de água (VARGHESE,

2007).

O requerimento hídrico na produção dos chamados cultivos energéticos,

como nas demais culturas, e seus impactos em relação ao uso da água, dependem


41

de vários fatores, como, por exemplo, a espécie em questão, a evapotranspiração

nos vários estágios do crescimento, o método de cultivo e a intensidade de uso de

produtos químicos e fertilizantes nas lavouras. A expansão da produção de cultivos

energéticos em larga escala deverá aumentar a evapotranspiração e, em alguns

países, potencializar uma situação de estresse hídrico (BERNDES, 2002). Ou seja, o

potencial bioenergético de determinado local deve levar em conta as restrições

decorrentes de uma maior competição por recursos hídricos (JUNGINGER et al.,

2006).

2.5.2.5. Uso intensivo de fertilizantes

Tomando como referência os macronutrientes primários, nitrogênio (N),

fósforo (P) e potássio (K), considerados os principais fertilizantes utilizados para

adequar os solos às necessidades nutricionais das culturas, as principais fontes de

matérias-primas não renováveis utilizadas na fabricação de fertilizantes NPK são:

petróleo e gás natural (para produzir adubos nitrogenados), enxofre e rocha fosfática

(para produzir adubos fosfatados) e rocha potássica (para produzir adubos

potássicos) (BNDES, 2006).

No Brasil encontra-se 2,6% das reservas mundiais de fósforo; porém, as

principais minas de exploração estão localizadas nos Estados do Ceará (3%), Bahia

(8%), Goiás (11%), São Paulo (4%), Santa Catarina (4%), sendo o estado de Minas

Gerais o maior detentor destas reservas (70%). Já as reservas de potássio, no

território brasileiro se concentram no Estado de Sergipe. A Figura 4 ilustra a

localização das principais reservas de fósforo e potássio no Brasil.


42

Figura 4- Distribuição geográfica das reservas naturais de fósforo e potássio no Brasil.

Fonte: (FAEP, 2011)

A prática de adubação intensiva, além de causar escassez de fertilizantes,

provoca sérios impactos, principalmente em locais que apresentam um clima

chuvoso, uma vez que a lixiviação destes adubos para dentro de corpos hídricos

pode levar à alteração da sua composição química e, conseqüentemente à

eutrofização (BIONDI et al., 2008).

2.6 Inventário de biocombustíveis no Brasil

De acordo com Mussa (2003) a demanda projetada de energia no mundo

aumentará 1,7% ao ano, de 2000 a 2030, quando alcançará 15,3 bilhões tep por

ano. Os combustíveis fósseis responderão por 90% do aumento projetado na

demanda mundial, até 2030, se não ocorrerem alterações na matriz energética

mundial.

Diante desse cenário, preocupações sobre a segurança energética têm

motivado muitos países a buscarem alternativas ao petróleo. Os biocombustíveis

líquidos, combustíveis renováveis, derivados da biomassa, são sem dúvida uma das

melhores opções, em curto prazo, para liderar essa transição.


43

Neste sentido, o Brasil reúne vantagens comparativas que lhe permitem

ambicionar a liderança do mercado internacional de biocombustíveis e implementar

ações de promoção dos produtos energéticos derivados da agroenergia. Para dispor

de melhores condições nas negociações, entretanto, o Brasil deverá se apresentar

com um megaprograma de energia limpa, de impacto mundial, que contrabalance o

efeito negativo das queimadas (MAPA, 2006). Além do mais, existe uma tendência

para que o mercado europeu aplique restrições de importação aos biocombustíveis

que não apresentem uma redução de 40% das emissões de CO2 em comparação ao

diesel fóssil (RED, 2009).

Para tanto avaliar o ciclo de vida dos biocombustíveis, com inventários

regionais confiáveis e transparentes, é condição vital para alcançar os requisitos de

sustentabilidade.

CAPÍTULO 3 METODOLOGIA

44

3 METODOLOGIA

3.1 Contextualização

Com relação aos objetivos, este estudo caracteriza-se como exploratório e

descritivo. Sua natureza exploratória consistiu na verificação e compreensão dos

diversos ICVs de biocombustíveis do Brasil, enquanto que na fase descritiva foram

utilizadas técnicas padronizadas para obtenção dos dados.

Para Gil (1994), a pesquisa exploratória busca desenvolver, esclarecer e

modificar conceitos e idéias para a formulação de novas abordagens num momento

posterior. Cervo e Bervian (2002) afirmam que os estudos exploratórios não

elaboram hipóteses a serem testadas no trabalho, restringindo-se a definir objetivos

e buscar mais informações sobre determinado assunto de estudo.

De acordo com Andrade (2002), a pesquisa descritiva tem como

preocupação observar, registrar, analisar, classificar e interpretar os fatos.

O procedimento de pesquisa adotado foi o documental. A pesquisa

documental pode ser parte integrante de uma lista de instrumentos de um mesmo

estudo ou o único instrumento de pesquisa.

A pesquisa documental se justifica no momento em que se podem organizar

informações que se encontram dispersas, conferindo-lhe uma nova importância

como fonte de consulta (LONGARAY et al., 2003). Para Silva e Grigolo (2002) esse

tipo de pesquisa seleciona, trata e interpreta a informação bruta, procurando dar-lhe

algum sentido e valor, podendo, dessa forma, contribuir com a comunidade

científica.

A coleta de dados por meio da pesquisa documental é a que usa

informações que não receberam tratamento analítico. As fontes de coleta são

diversificadas e dispersas, sendo os dados compilados pelo próprio pesquisador

(LONGARAY et al., 2003).

Primeiramente foram identificados os estudos de inventários do ciclo de vida

de biocombustíveis no Brasil, em seguida os inventários identificados foram

avaliados e harmonizados. Para análise de anomalias e facilitar a interpretação, os

inventários foram comparados com os inventários presentes na base de dados

ecoinvent.


45

Os tópicos 3.2 à 3.6 constituem passos metodológicos adotados para atingir

o objetivo.

3.2 Identificação dos ICVs de biocombustíveis produzidos no Brasil

O objetivo dessa etapa foi identificar os diversos estudos de ACV e ICV de

biocombustíveis realizados no Brasil. Para tanto foram realizadas buscas na WEB

por meio de motores de busca. O Google foi utilizado como o principal motor de

busca, por possuir maior base de dados, indexando cerca de 80% do número de

páginas da WEB (BRANSKI, 2004).

Outras buscas também foram feitas utilizando os sistemas de bibliotecas

digitais como, por exemplo, USP e UNICAMP, anais do Congresso Brasileiro em

Gestão do Ciclo de Vida (CBGCV), Conferência Internacional de Avaliação do Ciclo

de Vida na América latina (CILCA), base de dados SCIELO e informações do portal

de Avaliação do Ciclo de Vida (IBICT).

As palavras chaves utilizadas no Google foram: ―Inventário do ciclo de vida‖

+ biocombustíveis e ―Avaliação do Ciclo de Vida‖ + biocombustíveis. Para as

bibliotecas digitais e anais das conferências também foram utilizadas as palavras:

―Avaliação do Ciclo de Vida‖, ―Inventário do Ciclo de Vida‖.

3.3 Avaliação dos ICVs

O ecoinvent data V2 possui a maior base de dados de inventário do ciclo de

vida, portanto, os princípios utilizados por essa base de dados descritos no Quadro 3

foram selecionados como parâmetros para avaliação dos inventários de

biocombustíveis do Brasil.

Os diversos estudos identificados na etapa anterior foram escolhidos de

acordo com a região e matéria prima, sendo selecionados 6 para avaliação. A

avaliação foi feita confrontando as características dos estudos com os princípios do

ecoinvent para avaliar a compatibilidade das informações disponíveis.

3.4 Identificação de dados ausentes

Para identificação dos dados ausentes, uma avaliação prévia dos inventários

presentes no ecoinvent, foi feita para identificar quais são as substâncias com maior

contribuição no impacto, para cada categoria e em cada fase do ciclo de vida. Para

tanto foi utilizado o software Simapro7.2 com o método EPD. O método EPD 2008


46

foi utilizado porque contém grande parte das categorias ambientais importantes para

avaliação de biocombustíveis (IFEU, 2003; ZAH et al, 2007).

Em seguida, os dados considerados ausentes foram estimados usando os

mesmos indicadores e fatores de emissões utilizados na base de dados ecoinvent

dados Nemecek et. al. (2004), Asman (1992), Jungbluth, (2007), e Ostermayer

(2002) no caso das emissões de fósforo para água foi utilizado indicador dado por

Dalgaard (2007).

3.5 Harmonização dos ICVs

Dentro do universo de estudos avaliados, foi extraída a maior quantidade de

informações para compor o inventário do ciclo de vida de cada biocombustível. Os

processos elementares foram definidos de acordo com o modelo apresentado pelo

ecoinvent (JUNGBLUTH, 2007), no qual para produção do biodiesel, o sistema de

produto foi dividido em 3 processos elementares, de acordo com a Figura 5 . Para o

Álcool, somente dois processos elementares foram modelados (Fase Agrícola e

produção do álcool).

Figura 5- Fluxograma da produção de biodiesel

As informações foram reunidas em planilhas eletrônicas divididas por

processos elementares, para o fluxo padrão de saída de 1 kg de produto, de acordo

com o modelo apresentado na

Tabela 10. Devido ao fluxo padrão de saída ser de 1 kg as informações contidas nos

estudos foram redimensionadas por meio de cálculos de proporção (a/b = c/dado

harmonizado).

No caso da palma, como foram identificados dois estudos para regiões

diferentes, foi utilizado uma média ponderada dos valores encontrados de acordo

com a representatividade na produção nacional de cada região de aproximadamente

80% para região norte e 20% para região nordeste, ano base 2005 (IBGE, 2005).

Fase Agrícola

Fase de extração

Produção do biodiesel


47

No caso da soja, um dos estudos identificados apresentou dados

extrapolados para todo o Brasil, portanto, uma média simples foi utilizada para

composição.

Quando da utilização de tecnologias diferentes, como por exemplo, rota

metílica e etílica, datasets diferentes foram construídos para expressar a realidade

de cada tecnologia.

Para cobertura temporal, foi considerado um período de 5 anos para a palma

e 2 anos para a Soja. No período que compreende essas datas nenhuma mudança

radical foi assimilada aos processos produtivos.

Tabela 10- Modelo para agrupar informações

Para modelagem do ciclo de vida e conexão com a base de dados

ecoinvent, foi utilizado o software Simapro7.2.

3.6 Comparação dos ICVs

Os ICVs harmonizados foram modelados no software Simapro7.2; a

modelagem inclui a conexão das informações do inventário harmonizado com a base

de dados ecoinvent. A conexão com a base de dados ecoinvent permite avaliar o

sistema incluindo o ciclo de vida dos insumos como: Diesel, fertilizantes, pesticidas,

energia elétrica e outros. Infelizmente não existem, na base de dados do ecoinvent,

processos de produção de insumos para a realidade do Brasil, portanto, quando os

dados harmonizados neste estudo são conectados com a base de dados ecoinvent,

o sistema passa a ter dados nacionais (referentes ao processo de produção dos

biocombustíveis) e internacionais (referente ao ciclo de vida dos insumos). Para

Nome Unidade Compartimento Vetor

pedigree Quantidade

Produto de Referência

Produto de saída do processo produtivo kg

Fluxos para o ambiente

Emissões decorrentes do processo produtivo kg

Fluxos do ambiente

Entradas provenientes diretamente da natureza, por exemplo, seqüestro de CO2 do ar kg

Fluxo da tecnosfera

Entradas provenientes da esfera tecnológica, por exemplo, como fertilizantes e pesticidas kg


48

avaliar a sensibilidade da inserção de dados internacionais no sistema, foi modelado

um cenário sem a conexão com a base de dados ecoinvent. A Figura 7, Figura 11,

Figura 15, e Figura 20, que representam os sistemas dos produtos, exemplificam quais

processos são utilizados da base de dados internacional.

Em seguida os modelos foram submetidos à avaliação de impacto pelo

método EPD 2008 que contém às seguintes categorias de impacto:

Aquecimento global (CO2 eq.)

Acidificação ( SO2 eq.)

Eutrofização (PO4- - -

eq.)

Depreciação da camada de ozônio (CFC-11 eq.)

Oxidação fotoquímica (C2H4 eq.)

Recursos não renováveis (MJ eq.)

Os objetivos da comparação foram: Facilitar a interpretação dos dados,

identificar as irregularidades, e avaliar a sensibilidade da inserção de dados

internacionais no sistema do produto. No método utilizado para avaliação de impacto

do ciclo de vida, assim como em outros métodos de AICV, as substâncias

inventariadas são classificadas e caracterizadas.

A classificação pode ser definida de forma simplificada como o agrupamento

das substâncias em categorias de impacto enquanto que a caracterização é a

pontuação das emissões em relação ao indicador da categoria. O método, por

exemplo, agrupa as emissões de CO2, CH4 e CFC’s na categoria ambiental

aquecimento global aplicando fatores de caracterização de acordo com o potencial

da substância em relação ao impacto. A Figura 6 ilustra as etapas.

Figura 6- Modelo para classificação e caracterização

CAPÍTULO 4 RESULTADOS

49

4 RESULTADOS

Após a aplicação dos critérios de busca, foram identificados 15

dissertações/teses de ICVs de biocombustíveis no Brasil, bem como, 16 artigos e

resumos publicados. Os resultados da busca são apresentados no apêndice 1.

Destes, foram selecionados os seguintes documentos para avaliação:

4.1.1 Inventário do álcool etílico

―Avaliação do Ciclo de Vida do álcool etílico hidratado combustível pelos

métodos EDIP, exergia e emergia‖ foi tese apresentada à escola de Engenharia de

São Carlos da Universidade de São Paulo (OMETTO, 2005).

O produto avaliado foi o álcool etílico hidratado, cuja função é ser

combustível em veículos automotores partir da cana-de-açúcar em usina

convencional na região de Ribeirão Preto, SP.

A unidade funcional foi 10.000km percorridos por um carro 1.600 cc. O fluxo

de referência foi 1t de álcool etílico hidratado. O sistema do produto envolveu o

preparo do solo; Plantio da cana de açúcar; tratos culturais e colheita; processo

industrial de produção do álcool etílico.

4.1.2 Inventário do biodiesel de Soja

―Análise do Ciclo de Vida da soja‖ foi tese apresentada à Faculdade de

Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas (CAVALLET,

2008).

O produto avaliado foi o biodiesel etílico de soja compreendendo as fases de

produção agrícola; transporte até indústria de esmagamento; processamento

industrial para obtenção do óleo de soja; produção de biodiesel por

transesterificação etílica.

A unidade funcional foi fornecer 1.000MJ de energia. Visto que existe uma

variação dos dados de densidade e poder calorífico superior dos ésteres metílicos e

etílicos tomados na literatura foram adotados dois fluxos de referência 26,44kg e

26,62kg.


50

―Avaliação da cadeia produtiva de biodiesel obtido a partir da soja‖ foi tese

apresentada à Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de

Campinas (MOURAD, 2008).

O produto avaliado foi o biodiesel metílico de soja compreendendo as fases

de produção agrícola; transporte até indústria de esmagamento; processamento

industrial para obtenção do óleo de soja; produção de e produção do biodiesel por

transesterificação metílica.

A unidade funcional não foi fornecida no estudo, portanto, foi considerada

como sendo: Fornecer 1t de biodiesel de soja e o fluxo de referência assumido foi 1t

de biodiesel de Soja.

4.1.3 Inventário do biodiesel de palma (dendê)

―Inventário do biodiesel obtido a partir do óleo de palma para as condições

do Brasil e Colômbia‖ foi dissertação ao Programa de Pós-Graduação em

Engenharia da Energia na Universidade Federal de Itajubá (COSTA, 2007).

O produto avaliado foi o biodiesel metílico de palma compreendendo as

etapas de produção agrícola; extração do óleo vegetal, e por fim, transesterificação

para obtenção do biodiesel. A unidade funcional se referiu a 1MJ.

―Avaliação energética e ambiental da produção de óleo de dendê para

biodiesel na região do baixo sul, Bahia, Brasil‖ foi dissertação do programa de Pós-

Graduação em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente na Universidade

Estadual de Santa Cruz.

O produto avaliado foi o óleo de dendê compreendendo as etapas de

produção agrícola e extração do óleo vegetal. A unidade funcional foi 1t de óleo de

dendê.

4.1.4 Inventário do biodiesel de girassol

―Inventário do ciclo de vida do biodiesel etílico do óleo de girassol‖ foi

dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

(VIANA, 2008).

O produto avaliado foi o biodiesel etílico de óleo de girassol compreendendo

a produção do grão de girassol; óleo e girassol; cana-de-açúcar; álcool etílico anidro;

soda cáustica, e por fim, produção do biodiesel. A unidade funcional foi a geração

de 39,1 GJ de energia com fluxo de referência de 1t de biodiesel de óleo de girassol.


51

4.2 Avaliação dos inventários

Inventários

Dados por processo elementar

Regras de corte

Suposições em caso de dados ausentes

Situação de mercado

Fontes de eletricidade

Transporte Infraestrutura

―Inventário do biodiesel obtido a partir do óleo de palma para as condições

do Brasil e Colômbia‖ (Palma 2) Sim Não

Estimados de acordo com coeficientes da

literatura internacional e da base de dados do

―SimaPro‖4

As localidades dos empreendimentos

estão bem definidas

Consideradas as fontes locais de eletricidade

Sim

Foram considerados fluxos de aço,

energia e concreto

―Avaliação energética e ambiental da produção de óleo de dendê para biodiesel na região do baixo sul,

Bahia, Brasil (Palma 1)

Sim Não Estimados de acordo

com literatura internacional




Sim Não

considerada

―Inventário do ciclo de vida do biodiesel etílico do óleo de girassol‖

Sim Massa e

relevância ambiental

Dados secundários de literatura nacional e

internacional

A localidade é estendida para todo

o Brasil


Sim Não

considerada

―Avaliação da cadeia produtiva de biodiesel obtido a partir da soja‖

(Soja 1) Sim Não

Estimados a partir de dados estatísticos

representativos do setor produtivo de soja




Ausente para o transporte da

extração à produção de

biodiesel

Não considerada

―Análise do ciclo de vida da soja‖ (Soja 2)

Sim Não Dados secundários de

literatura




Ausente para o transporte da

extração à produção de

biodiesel

Foram considerados fluxos de aço,

cimento e ferro

―Avaliação do Ciclo de Vida do álcool etílico hidratado combustível pelos métodos EDIP, exergia e emergia‖

Sim Massa e

relevância ambiental

Dados secundários de literatura




Sim Não

considerada

Quadro 8- Estudos avaliados de acordo com os princípios do ecoinvent apresentados no Quadro 1Quadro 3.

4 Citado por (COSTA, 2007). É prudente ressaltar, no entanto, que no software SimaPro podem ser utilizadas diversas bases de dados


52

4.3 Identificação dos dados ausentes

Tabela 11- Análise de dados nos inventários do cultivo

Fluxos Palma 1 Palma 2 Soja 1 Soja 2 Girassol Álcool

Para o ambiente (Ar) NH3 Não Não Não Sim Sim Não

N2O Sim Não Não Sim Sim Sim

NOx Sim Não Não Não Sim Não

CO2, por transformação do solo NA NA Não Sim Não NA

Emissões pela queima da cana NA NA NA NA NA Sim

Para o ambiente (Água) Fósforo Não Não Não Sim Não Sim

NO3 Não Não Não Sim Sim Sim

Para o ambiente (Solo) Metais pesados Não Não Não Não Não Não

Pesticida Não Não Não Não Sim Sim

Fluxos do ambiente Dióxido de carbono, no ar Não Não Sim Sim Sim Não

Energia na biomassa Não Não Não Não Não Não

Transformação e ocupação Não Não Não Não Não Não

N2, no ar NA NA Não Sim NA NA

Fluxos da tecnosfera Fertilizantes Sim Sim Sim Sim Sim Sim

Pesticidas Sim Sim Sim Sim Sim Sim

Operações agrícolas Não Sim Não Não Não Sim

Transporte Sim Sim Sim Sim Sim Sim

Desmatamento NA NA Não Não Não NA

Nota- NA: não se aplica Não: dado ausente Sim: presente Tabela 12- Análise de dados no inventário da extração do óleo

Continua

Fluxos Palma 1 Palma 2 Soja 1 Soja 2 Girassol

Para o ambiente (Ar)

Monóxido de Carbono (biogênico) Sim Não NA NA NA

Dióxido de carbono (biogênico) Sim Não NA NA NA

Metano (biogênico) Sim Não NA NA NA

Óxido de nitrogênio Sim Não NA NA NA

Hexano NA NA Não Sim Não

Fluxos da tecnosfera

Matéria prima Sim Sim Sim Sim Sim

Diesel Sim Sim Sim Sim Sim


53

Tabela 12- Análise de dados ausentes no inventário da extração do óleo Conclusão


Eletricidade Sim Sim Sim Sim Sim

Água Sim Sim Sim Sim Não

Solvente NA NA Sim Sim Não

Transporte Sim Sim Sim Sim Sim

Indústria de Extração Não Não Não Não Não

Tratamento efluente Não Não Não Não Não

Nota- NA: não se aplica Não: dado ausente Sim: dado presente Tabela 13- Análise de dados nos inventários da produção de biodiesel


Fluxos da tecnosfera Matéria Prima Sim Sim Sim Sim Sim

Diesel Sim Sim Sim Sim Sim

Álcool Sim Sim Sim Sim Sim

Água Sim Sim Sim Sim Sim

Catalisador Sim Sim Sim Sim Sim

Eletricidade Sim Sim Sim Sim Sim

Transporte Sim Sim Não Não Sim

Tratamento efluente Não Não Não Não Não

Nota- Não: dado ausente Sim: dado presente

4.4 Inventário do biodiesel de palma

4.4.1 Descrição resumida dos processos de produção

A Palma tem ciclo aproximado de 28 anos (CORLEY, 2003), sendo que os

três primeiros anos não são produtivos. Quando a planta atinge o limite e apresenta

redução na produtividade, são substituídas por novas plantas, seguindo um manejo

apropriado (CORLEY, 2003). De acordo com dados do MAPA (2007), no Brasil a

produtividade de palma vem crescendo, Tabela 14.

Tabela 14- Área plantada e produtividade no Brasil

Ano Área plantada (mil ha) Produtividade (mil ton)

2001 49,19 100,2

2002 54,47 110,6

2003 61,31 117,7

2004 60,6 147,9

2005 63,68 170

Fonte: MAPA, 2007


54

De acordo com Nemecek et al., (2004) a ocupação do solo é determinada

pela duração do uso incluindo o ciclo produtivo da planta. No caso da palma, por

exemplo, o ciclo da planta é de 28 anos, sendo que o ciclo produtivo é de 25 anos. A

produtividade média no Brasil, ao longo dos 28 anos é de 14586 kg/ha. Portanto, a

ocupação do solo é dada pela fórmula:

Nota: 1 ha é igual a 10000 m²

Pm é a produtividade média

A transformação do solo foi calculada com base na área necessária para

produção de 1kg de cacho de palma (Dendê). A fórmula para a transformação do

solo é dada:

Nota: Cp é o ciclo da planta

Diferente da Malásia que teve um aumento de área de 150 mil hectares em

10 anos (USDA, 2004), no Brasil a área usada para o cultivo de palma teve um

crescimento de área de apenas 14,5 mil hectares em 5 anos (MAPA, 2007). De

acordo com Fernandes (2009), grande parte das áreas aptas ao cultivo do

dendezeiro, já se encontram antropizadas, em diferentes estágios de degradação. O

cultivo de dendezeiro, conduzido de forma ambientalmente responsável, poderá,

portanto, possibilitar uma recomposição parcial de espaço com uma ―floresta de

cultivo‖, formando um mosaico que possibilite o desenvolvimento socioeconômico,

ampliando as opções de renda e emprego da região. Dessa forma, toda a

transformação do solo decorrente do plantio da palma foi considerada, neste estudo,

como sendo em áreas de pasto. A Tabela 15 descreve a transformação do para

palma no Brasil.

Tabela 15-Transformação do solo para Palma no Brasil

Transformação do solo Brasil

Total área 2004 (mil ha)¹ 60,6

Total área 2005 (mil ha)¹ 63,68

Aumento da área (mil ha) 3,08

Aumento da área (%) 4,84%

Transformação de área cultivada com palma 95,16%

Transformação de pasto 4,84%

Fonte: MAPA, 2007¹


55

O seqüestro de carbono foi considerado de acordo com estoque de carbono

no cacho de palma que é 1,148 kg de CO2/kg de cacho (JUNGBLUTH, 2007). A

energia na biomassa foi dada por Jungbluth (2007) e corresponde a 16 MJ, referente

à energia contida em 1 kg de cacho fresco.

4.4.2 Sistema do produto

O sistema demonstrado na Figura 7 é composto por três datasets, a saber:

Cultivo da palma (cuja saída é cacho de palma); Extração do óleo de palma (cuja

saída é óleo de palma), e por fim, produção do biodiesel (cuja saída é biodiesel de

palma). O sistema também inclui os processos vindos da esfera tecnológica como:

Fertilizantes, pesticidas, diesel, eletricidade, transporte e água encanada. Além

disso, inclui entradas diretas da natureza como: Energia solar, dióxido de carbono e

área (terra/solo). As emissões para o ambiente foram dividas em três

compartimentos: Água, ar e solo.

Figura 7- Sistema da produção do biodiesel de palma


56

4.4.3 Emissões para ar

Para as emissões de NO2 e NOx para o ar proveniente do uso de fertilizantes

nitrogenados foram utilizados fatores dados por Nemecek et. al. (2004).

As emissões de NH3 foram calculadas com fator de emissão de 15% para

uréia de acordo com Asman (1992).

As emissões de N2O foram calculadas com fator de emissão direta de 1,25%

e 2,5% para emissões indiretas.

As emissões de NOx correspondem a 21% das emissões de N2O: NOx=

0,21* N2O. As emissões para produção de 1kg de cacho de dendê foram

sumarizadas na Tabela 16.

Tabela 16- Emissões para o ar provenientes do cultivo do óleo de palma.

Emissões Unidade Subcompartimento Valor

NH3 kg/kg de cacho Baixa população 1,65E-03

N2O kg/kg de cacho Baixa população 5,85E-04

NOx kg/kg de cacho Baixa População 1,77E-07

As emissões apresentadas na Tabela 16 correspondem à média ponderada

das emissões, encontradas no estudo da ―Palma 1‖ e calculadas em ―Palma 2‖, de

acordo com item 3.5 da metodologia.

As emissões para o ar no cultivo da palma são consideradas em baixa

densidade populacional, pois ocorrem em áreas agrícolas afastadas dos grandes

centros.

4.4.4 Emissões para água

Para emissão de fósforo para água os fatores de emissão foram calculados

em 2,9% do fertilizante fosfatado de acordo com Dalgaard (2007).

As emissões de nitrato para água foram estimadas em 20% da quantidade

de fertilizante nitrogenado (OSTERMAYER, 2002 apud JUNGBLUTH, 2007). A

Tabela 17 mostra as emissões para água.

Tabela 17- Emissões para água provenientes do cultivo do óleo de palma.

Emissões Unidade Valor

Fósforo kg/kg de cacho 2,92E-04

NO3 kg/kg de cacho 1,24E-02


57

4.4.5 Emissões para o solo

Os fertilizantes minerais contêm metais pesados como: Cádmio, cobre,

zinco, chumbo, níquel e cromo. Parte desses metais pesados, que não são

absorvidos pela planta, contamina o solo. O pesticida utilizado também é

considerado como emissão para o solo. O teor de metais pesados nos fertilizantes é

apresentado no anexo 1.

A Tabela 18 apresenta as emissões para o solo no cultivo da palma.

Tabela 18-Emissões para o solo provenientes do cultivo do óleo de palma


Cádmio (Cd) kg/kg de cacho 1,14E-06

Cobre (Cu) kg/kg de cacho -3,48E-06

Zinco (Zn) kg/kg de cacho 4,78E-06

Chumbo (Pb) kg/kg de cacho 3,45E-07

Níquel (Ni) kg/kg de cacho 1,10E-06

Cromo (Cr) kg/kg de cacho 5,85E-06

Pesticida kg/kg de cacho 7,27E-05

O cobre apresenta valor negativo, pois a absorção pelos cachos é maior do

que a quantidade de metal nos fertilizantes.

4.4.6 Inventário do biodiesel de Palma (Dendê)

O inventário do biodiesel de palma foi dividido em 3 partes: Cultivo do óleo

de palma; extração do óleo de palma e produção do biodiesel de palma. Os

inventários são mostrados nas Tabela 19, Tabela 20, Tabela 21 respectivamente.

Tabela 19- Inventário do cultivo da palma Continua

Nome Unidade Compartimento Vetor pedigree Brasil


Cacho de palma kg

1


NH3 kg Ar (4,2,1,3,3) 1,65E-03

N2O kg Ar (3,2,1,2,2) 5,85E-04

NOx kg Ar (3,2,1,2,2) 1,77E-04

Fósforo kg Água (4,2,1,3,3) 2,92E-04

NO3 kg Água (4,2,1,3,3) 1,24E-02

Cd kg Solo (4,3,3,3,4) 1,14E-06

Cu kg Solo (4,3,3,3,4) -3,48E-06

Zn kg Solo (4,3,3,3,4) 4,78E-06

Pb kg Solo (4,3,3,3,4) 3,45E-07


58

Tabela 19- Inventário do cultivo da palma

Conclusão


Ni kg Solo (4,3,3,3,4) 1,10E-06

Cr kg Solo (4,3,3,3,4) 5,85E-06

Pesticida kg Solo (4,3,3,3,4) 7,27E-05

Fluxos do ambiente

Dióxido de carbono, no ar kg Ar (4,3,3,4,4) 1,14E+00

Energia na biomassa MJ

(4,3,3,4,4) 1,60E+01

Transformação de cultivo permanente m²

(2,2,1,2,2) 2,33E-02

Transformação de pasto m²

(2,2,1,2,2) 1,11E-03

Transformação para cultivo permanente m²

(2,2,1,2,2) 2.44E-02

Ocupação, floresta, cultura permanente m².a

(2,2,1,2,2) 6,85E-01


Cloreto de potássio, como K2O kg

(2,2,1,2,2) 2,64E-02

Uréia, como N kg

(2,2,1,2,2) 1,10E-02

Superfosfato Triplo, como P2O5 kg

(2,2,1,2,2) 1,01E-02

Aplicação de pesticida ha

(3,2,1,3,3) 1,62E-04

Aplicação de fertilizantes ha

(3,2,1,3,3) 8,10E-05

Transporte rodoviário 3,5-7 t tkm

(2,2,1,2,2) 3,75E-05

Óxido de Magnésio kg

(2,2,1,2,2) 1,14E-03

Calcário kg

(2,2,1,2,2) 3,80E-04

Glifosato kg

(2,2,1,2,2) 7,27E-05

Tabela 20- Inventário da extração de óleo de palma alocação (econômica) de 81,3% dos fluxos



Óleo de palma kg 1


Monóxido de Carbono (biogênico) kg Ar (3,2,1,2,2) 1,47E-04

Dióxido de carbono (biogênico) kg Ar (3,2,1,2,2) 3,15E-02

Particulados kg Ar (3,2,1,2,2) 5,16E-04

Metano (biogênico) kg Ar (3,2,1,2,2) 4,08E-02

Óxido de nitrogênio kg Ar (3,2,1,2,2) 2,95E-04

Óxido sulfúrico kg Ar (3,2,1,2,2) 7,37E-06


Cacho de dendê kg (1,2,1,2,2) 4,17E+00

Eletricidade, voltagem média kWh (3,2,1,3,3) 2,91E-02

Transporte rodoviário >16t tkm (2,2,1,2,2) 2,41E-03

Aquecimento diesel MJ (3,2,1,2,2) 1,19E-02

Água l (3,2,1,3,3) 2,89E-01

Indústria de extração de óleo p (3,2,1,3,3) 8,30E-10


59

Tabela 21- Inventário da produção de biodiesel de palma



Biodiesel de palma kg

1


Óleo de palma kg

(1,2,1,2,2) 9,90E-01

Eletricidade, voltagem média kWh

(3,2,1,3,3) 4,60E-02

Transporte rodoviário >16t tkm

(2,2,1,2,2) 1,00E-01

Metanol kg

(2,2,1,2,2) 1,09E-01

Água l

(3,2,1,3,3) 2,21E+00

Indústria de produção de biodiesel p

(3,2,1,3,3) 8,30E-10

4.4.7 Interpretação

A avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do biodiesel de palma aponta para

um maior impacto para a fase de cultivo da planta nas categorias: Acidificação,

eutrofização, depreciação da camada de ozônio e uso de recursos não renováveis.

Para a categoria mudanças climáticas, a fase de cultivo apresenta seqüestro de

carbono impactando de forma negativa, ou seja, reduz as emissões de gases do

efeito estufa. A fase de extração é a maior impactante para aquecimento global e

oxidação fotoquímica devido às emissões de metano provenientes das lagoas de

estabilização do efluente da extração. A fase de transesterificação apresenta

impacto significativo no uso de recursos não renováveis, principalmente, devido ao

uso do metanol para produção do biodiesel.


60

Figura 8- Avaliação de Impacto no Ciclo de Vida do biodiesel de palma.

Quando comparado com o inventário do biodiesel de palma, produzido na

Malásia presente no banco de dados ecoinvent, o biodiesel do Brasil apresentou

menor impacto para a categoria aquecimento global. Isso de deve às características

brasileiras de expansão do cultivo para áreas degradadas e não para florestas

nativas como aconteceu na Malásia. Para as categorias eutrofização, acidificação e

oxidação fotoquímica, no entanto as emissões no Brasil e na Malásia apresentaram

valores muito diferentes o que pode indicar irregularidade nas emissões de nitrato

(cultivo), metano (extração) e amônia (cultivo).

Aquecimento Global

Depreciação da camada de ozônio

Oxidação fotoquímica

Acidificação Eutrofização Recursos

não renováveis

Transesterificação 1,10E-01 1,91E-08 4,80E-05 2,53E-04 4,46E-05 4,52E+00

Extração 9,65E-01 5,25E-10 2,49E-04 1,66E-04 3,94E-05 6,64E-02

Cultivo -3,77E+00 3,61E-08 1,31E-04 1,35E-02 1,33E-02 5,27E+00

-80%

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%


61

Figura 9- Comparação biodiesel de palma produzido no Brasil e na Malásia (ecoinvent).

Na Figura 10, quando conectados, de acordo com item 3.6 da metodologia,

os resultados apresentam uma diferença de aproximadamente 10% para as

categorias eutrofização e aquecimento global. Para categoria acidificação a

diferença é de aproximadamente 20% e para as outras a diferença é maior, ou igual,

a 50% o que indica forte dependência da base de dados.

-150

-100

-50

50

100

150 %

Brasil

Malásia


62

Figura 10- Comparativo do biodiesel de palma com e sem conexão com ecoinvent

4.5 Inventário do biodiesel de Soja


A soja é uma planta tropical principalmente cultivada como fonte de proteína

e óleo. A produção mundial de soja é aproximadamente 210 milhões de toneladas

por ano (FAOSTAT, 2006). O líder na produção mundial são os EUA (39,4% da

produção mundial) seguido pelo Brasil (23,9%) e Argentina (18,2%).

De acordo com dados do IBGE de 2004 para 2005 houve um aumento de

área de 1,4 milhões de hectares o que corresponde a um crescimento de 6,14% da

área total transformada para o cultivo de soja no Brasil. De acordo com dados

apresentados por Bickel (2003), do total de área transformada no Brasil 2,34% foi

convertida a partir de floresta tropical e 3,8% transformada a partir do cerrado, os

dados estão resumidos na Tabela 22. A ocupação do solo é considerada permanente

durante 6 meses (JUNGBLUTH et al, 2007).

-150

-100

-50

50

100

150 %

Sem conexão

Com conexão


63

Tabela 22- Uso da terra para o cultivo de soja no Brasil por ano

Uso da terra

total área 2005¹ (milhões hectares) 22.949

total área 2004¹ (milhões hectares) 21.539

Aumento da área (milhões hectares) 1.410

Nova área (%) 6,14%

Transformação de floresta tropical² 2,34%

Transformação de cerrado² 3,80%

Transformação de terras já cultivadas² 93,9%

Fonte: IBGE, 2007¹ e Bickel, 2003²

O seqüestro de carbono e energia da biomassa é calculado de acordo com a

quantidade de CO2 e energia contidos no grão de soja. Os dois autores avaliados

neste estudo apontam para um valor médio de 1,25kg de CO2 por kg de grão. A

energia na biomassa de 20,45MJ foi dada por Jungbluth et al. (2007).



Cultivo do grão de soja (cuja saída é grão de soja); Extração do óleo de soja (cuja

saída é óleo de soja); e, por fim, produção do biodiesel (cuja saída é biodiesel de

soja).

O sistema também inclui os processos vindos da esfera tecnológica como:

Fertilizantes, pesticidas, diesel, eletricidade, transporte e água encanada. Além

disso, inclui entradas diretas da natureza como: Energia solar, dióxido de carbono e

área (terra/solo). As emissões para o ambiente foram dividas em três

compartimentos: Água, ar e solo.


64

Figura 11- Sistema do produto biodiesel de soja

4.5.3 Emissões para o ar

Devido à fixação biológica de nitrogênio, a soja não depende de fertilizantes

minerais nitrogenados para o seu desenvolvimento. As emissões de NH3, N2O e

NOx decorrente da aplicação desses fertilizantes, portanto não são aplicadas para

cultura da soja.

No entanto, a decomposição dos resíduos da soja no campo geram

emissões NH3, N2O e NOx conforme com a quantidade de N fixado pela planta. De

acordo com Ostermayer (2002, apud JUNGBLUTH, 2007), a quantidade de N fixado

é de 70 kg de N por hectare. Os fatores de emissão são:

Para NH3 os fatores de emissão são calculados em 3,29% de N fixado.

Para N2O os fatores de emissão são calculados em 1,25% de N fixado.

Para NOx os fatores de emissão são calculados em 21% do valor de N2O


65

A oxidação da matéria orgânica causa a liberação de CO2 na atmosfera. A

matéria orgânica está presente principalmente nas camadas superiores do solo. O

revolvimento da terra e a chuva em excesso trazem a matéria orgânica para o

contato com o oxigênio atmosférico (Cavallet, 2008). No caso da soja pode ser

considerada uma emissão de 0,0135 kg de CO2 por kg de solo perdido por erosão

de acordo com os valores descritos por Ulgiati (2001). De acordo com Cavallet

(2008) o valor médio de solo perdido para culturas anuais é de 17 toneladas de solo

por hectare por ano (estimativa conservadora para o Brasil), que corresponde a uma

emissão de 230 kg de CO2 por hectare por ano. As emissões para o ar estão


Tabela 23- Emissões para o ar provenientes do cultivo do grão de soja


NH3 kg/kg de grão Baixa População 7,05E-04

N2O kg/kg de grão Baixa População 2,68E-04

NOx kg/kg de grão Baixa População 5,65E-05

CO2 kg/kg de grão Baixa População 1,81E-01

4.5.4 Emissões para a água

A emissão de fósforo para água foi calculada em 2,9% da quantidade de

fósforo presente nos fertilizantes (DALGAARD, 2007)


de nitrogênio fixado (JUNGBLUTH, 2007 apud OSTERMAYER, 2002).

Tabela 24- Emissões para água provenientes do cultivo do grão de soja


Fósforo kg/kg de grão 1,84E-04

NO3 kg/kg de grão 6,43E-03


A diferença entre a quantidade de metais pesados contidos nos fertilizantes

e quantidade de metais contido no grão da soja é assumida como emissão para o

solo. Para alguns metais pesados essa diferença apresenta-se de forma negativa,

pois a quantidade absorvida pelo grão é maior que a quantidade contida nos

fertilizantes. Os pesticidas utilizados são assumidos como emissões para o solo. A

Tabela 25 Tabela 16, apresenta as emissões para o solo provenientes do cultivo do

grão de soja.


66

Tabela 25- Emissões para o solo provenientes do cultivo do grão de soja


Cádmio (Cd) kg/kg de grão 7,26E-07

Cobre (Cu) kg/kg de grão -1,18E-05

Zinco (Zn) kg/kg de grão -3,13E-05

Chumbo (Pb) kg/kg de grão 2,65E-06

Níquel (Ni) kg/kg de grão -3,93E-06

Cromo (Cr) kg/kg de grão 6,03E-06

Pesticida kg/kg de grão 2,21E-03

4.5.6 Inventário do biodiesel de soja

O inventário do biodiesel de soja foi dividido em 3 partes: Cultivo do grão de

soja; extração do óleo de soja e produção do biodiesel de soja. Os inventários são

mostrados nas Tabela 26, Tabela 28 e Tabela 29 respectivamente.

Tabela 26- Inventário do cultivo de grão de soja Continua



Grãos de soja kg

1


N2O kg ar (3,3,1,2,2) 7,05E-04

NH3 kg ar (3,3,1,2,2) 2,68E-04

NOx kg ar (4,3,1,3,3) 5,65E-05

Dióxido de Carbono, transformação do solo

kg ar (3,3,1,2,2) 1,81E-01

Fósforo kg água (3,3,1,2,2) 1,84E-04

NO3 kg água (3,3,1,2,2) 6,43E-03

Cd kg solo (4,3,3,3,4) 7,26E-07

Cu kg solo (4,3,3,3,4) -1,18E-05

Zn kg solo (4,3,3,3,4) -3,13E-05

Pb kg solo (4,3,3,3,4) 2,65E-06

Ni kg solo (4,3,3,3,4) -3,93E-06

Cr kg solo (4,3,3,3,4) 6,03E-06

Pesticida, não especificado kg solo (4,3,3,3,4) 2.21E-03

Fluxos do ambiente

Dióxido de carbono, no ar kg ar (2,3,1,2,2) 1,25E+00

N2, no ar kg ar (2,3,1,2,2) 2,14E-02


(4,3,3,4,4) 2,04E+01

Transformação de floresta tropical m²

(2,3,1,2,2) 7,76E-02

Transformação de cerrado m²

(2,3,1,2,2) 1,26E-01

Transformação de cultivo m²

(2,3,1,2,2) 3,11E+00

Transformação para cultivo m²

(2,3,1,2,2) 3,31E+00

Ocupação de solo, cultivo, não irrigado m².a

(2,3,1,2,2) 1,66E+00


67

Tabela 26- Inventário do cultivo de grão de soja

Conclusão



Preparo do solo² ha

(3,3,1,4,4) 1,95E-04

Semeadura² ha

(3,3,1,4,4) 1,33E-04

Colheita² ha

(3,3,1,4,4) 6,97E-05

Cloreto de potássio, como K2O kg

(2,3,1,2,2) 1,88E-02

DAP, como P2O5 kg

(2,3,1,2,2) 5,95E-03

Superfosfato, como P2O5 kg

(2,3,1,2,2) 3,83E-03

Triplosuperfosfato, como P2O5 kg

(2,3,1,2,2) 2,11E-03

Fosfato natural, como P2O5 kg

(2,3,1,2,2) 6,61E-04

NPK¹, como P2O5 kg

(2,3,1,2,2) 6,61E-04

Aplicação de fertilizante² ha

(3,3,1,3,3) 1,67E-04

Aplicação de pesticida² ha

(3,3,1,3,3) 1,67E-04

Transporte rodoviário > 16t tkm

(2,3,1,2,2) 1,32E-01

Pesticida, não especificado kg

(2,3,1,2,2) 2,21E-03

Desmatamento m2

(2,3,1,2,2) 7,76E-02

Nota: ¹ Fluxo não conectado à base de dados ² Calculado de acordo com consumo de diesel Tabela 27- Inventário da extração do óleo de soja alocação econômica (54,1%)



Óleo de Soja kg 1


Hexano kg ar (2,3,1,2,2) 3,70E-03


Grão de Soja kg (1,3,1,2,2) 3,59E+00

Aquecimento (diesel) MJ (3,3,1,2,2) 2,64E+00

Eletricidade MJ (3,3,1,3,3) 5,22E-01

Água kg (3,3,1,3,3) 1,73E+00

Hexano kg (2,3,1,2,2) 2,85E-03

Ácido fosfórico kg (2,3,1,2,2) 2,77E-04

Hidróxido de Sódio kg (2,3,1,2,2) 2,48E-03

Terra clarificante¹ kg (2,3,1,2,2) 1,94E-03

Ácido cítrico¹ kg (2,3,1,2,2) 3,33E-06


Indústria de Extração p (3,3,1,3,3) 3,70E-10

Tratamento efluente m³ (3,3,1,3,3) 1,21E+00

Nota: ¹ Fluxo não conectado à base de dados


68

Tabela 28- Inventário da produção de biodiesel de soja pela rota metílica

Nome Unidade Compartimento Vetor Pedigree Brasil


Biodiesel de Soja kg

1


Óleo de Soja kg

(1,3,1,2,2) 1,08E+00

Aquecimento (diesel) MJ

(3,3,1,2,2) 3,96E-02

Água kg

(3,3,1,3,3) 4,90E-01

Eletricidade MJ

(3,3,1,3,3) 1,63E-01

Metanol kg

(1,3,1,2,2) 1,40E-01

Metilato de sódio, como catalisador kg

(1,3,1,2,2) 1,65E-02

Aquecimento (lenha) MJ

(3,3,1,2,2) 2,21E+00


(3,3,1,3,3) 8,60E-10

Transporte rodoviário >16 t tkm

(3,3,1,3,3) 1,50E-01

Tratamento de efluente kg

(3,3,1,3,3) 5,90E-01

Tabela 29- Inventário da produção de biodiesel de soja pela rota etílica


Produto de Referência Biodiesel de Soja kg

1

Fluxos da tecnosfera Óleo de Soja kg

(1,3,1,2,2) 8,51E-01


(3,3,1,2,2) 7,35E-02

Água kg

(3,3,1,3,3) 4,34E-01

Eletricidade MJ

(3,3,1,3,3) 2,70E-01

Etanol kg

(4,3,1,2,2) 1,26E-01


(3,3,1,3,3) 8,60E-10

Transporte rodoviário > 16 t tkm

(3,4,1,5,4) 1,50E-01


(3,3,1,3,3) 4,34E-01

Os dados (CAVALETT, 2008), como apresentados na Tabela 29, apresentam

um problema no balanço de massa. É possível que os fluxos de etanol e catalisador

não reflitam a realidade do processo de transesterificação apresentado pela TECBIO

(2005).


A avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do biodiesel de soja, Figura 12,

apontou para um maior impacto na fase de cultivo da planta para as categorias:

Oxidação fotoquímica, acidificação e eutrofização. A maior contribuição para

eutrofização é proveniente das emissões do uso dos fertilizantes, principalmente os

fertilizantes fosfatados. Para a categoria acidificação, devido à soja não utilizar


69

fertilizantes nitrogenados, as emissões de amônia originárias da decomposição dos

resíduos é a principal fonte de impacto.

O seqüestro de carbono pelos grãos de soja é suficiente para neutralizar as

emissões no cultivo, portanto para a categoria aquecimento global a fase de cultivo

apresenta impactos negativos (seqüestra CO2).

As fases de extração e transesterificação de destacam para as categorias

depreciação da camada de ozônio, recursos não renováveis e aquecimento global.

No primeiro caso o impacto está relacionado com a cadeia produtiva do diesel, no

segundo com o uso do metanol na transesterificação e por fim as emissões na

queima da lenha para aquecimento na indústria de transesterificação contribuiu com

maior parte das emissões para o aquecimento global.

Figura 12- Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do biodiesel metílico de soja

Quando comparado ao inventário do biodiesel de soja presente no banco de

dados do ecoinvent, Figura 13. O inventário apresentado nesse estudo apresentou

resultados próximos para as categorias: Aquecimento global, oxidação fotoquímica,

acidificação, depreciação da camada de ozônio e uso de recursos não renováveis.

No entanto para categoria eutrofização apresentou diferença no impacto em mais de

50%, essa diferença ocorre porque a base de dados ecoinvent apresenta, na fase

Aquecimento Global

Depreciação da camada de

ozônio


Acidificação Eutrofização Recursos não

renováveis

Transesterificação 1,00E+00 2,93E-08 1,04E-04 8,50E-04 1,50E-04 7,44E+00

Extração 6,76E-02 4,12E-08 1,20E-03 5,78E-04 7,71E-05 4,63E+00

Cultivo -2,43E+00 3,05E-08 1,40E-02 1,08E-02 5,24E-03 3,98E+00

-80%

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%


70

agrícola, um fluxo de nitrato para água maior que o estudo inventariado. Esse fluxo

de nitrato no caso da base de dados ecoinvent é proveniente de fertilização

nitrogenada, o que pode ser uma falha, já que a cultura da soja não necessita de

fertilizante nitrogenado.

Figura 13- Comparação biodiesel metílico de soja inventariado neste estudo com ecoinvent

Quando conectados, Figura 14, os resultados apresentam diferenças

significativas apenas para as categorias depreciação da camada de ozônio e uso de

recursos não renováveis. Essas diferenças estão diretamente relacionadas à cadeia

do diesel e metanol respectivamente.

-150

-100

-50

50

100

150

%

Este estudo

ecoinvent


71

Figura 14- Comparação do biodiesel metílico de soja com conexão e sem conexão ecoinvent

4.6 Inventário do biodiesel de Girassol


O girassol é uma planta oleaginosa originária da America do Norte

(CÂMARA, 2001), mas atualmente é cultivada em todos os continentes, em uma

área que atinge aproximadamente 18 milhões de hectares.

De acordo com dados da CONAB (Companhia Nacional de Abastecimento)

de 2005 para 2006 houve um aumento de área de 25 mil hectares o que

corresponde a um crescimento de 49,9% da área plantada.

De acordo com a CONAB (2006) as duas regiões que apresentaram maior

expansão da área foram Rio Grande do Sul aproximadamente 13 mil hectares e

Mato Grosso do Sul com expansão de 11 mil hectares. Considerando a vegetação

das duas regiões foi assumido que 25,9% da nova área foi transformada de campos

e 23,9% de cerrado, os dados estão resumidos na Tabela 30. O cultivo permanente

foi considerado em 4,5 meses.

-150

-100

-50

50

100

150 %

com conexão

sem conexão


72

Tabela 30- Uso da terra para o cultivo de girassol no Brasil

Uso da terra

total área 2006 (mil hectares) 75,1

total área 2005 (mil hectares) 50,1

Aumento da área (mil hectares) 25,0

Nova área (%) 49,90%

Transformação de campos 25,95%

Transformação de cerrado 23,95%

Transformação de terras já cultivadas 50,10%

Fonte: (CONAB, 2006)

O seqüestro de carbono e energia da biomassa são calculados de acordo

com a quantidade de CO2 e energia contidos no grão do girassol que é de 2,01 kg

de CO2 e 28,3 MJ por kg de grão de girassol respectivamente (NEMECEK et al.,

2004).



Cultivo do grão de girassol (cuja saída é grão de girassol); Extração do óleo de

girassol (cuja saída é óleo de girassol); e, por fim, produção do biodiesel (cuja saída

é biodiesel de girassol). O sistema também inclui os processos vindos da esfera

tecnológica como: Fertilizantes, pesticidas, diesel, eletricidade, transporte e água

encanada. Além disso, inclui entradas diretas da natureza como: Energia solar,

dióxido de carbono e área (terra/solo). As emissões para o ambiente foram dividas

em três compartimentos: Água, ar e solo.


73

Figura 15- Sistema do produto para produção do biodiesel de girassol


Todas as emissões foram informadas no estudo de Viana (2008).

Tabela 31- Emissões para o ar provenientes do cultivo do grão de girassol


NH3 kg/kg de grão Baixa População 2,00E-03

N2O kg/kg de grão Baixa População 7,00E-04

NOx kg/kg de grão Baixa População 1,50E-04

CO2 kg/kg de grão Baixa População 1,06E-01

Alachlor kg/kg de grão Baixa População 2,06E-04

Tricloform kg/kg de grão Baixa População 3,08E-04

Trifluralin kg/kg de grão Baixa População 5,71E-04


74


A emissão de fósforo para água foi calculada em 2,9% da quantidade de

fósforo presente nos fertilizantes (DALGAARD, 2007), as demais emissões foram

informadas no estudo de Viana (2008).

Tabela 32- Emissões para água provenientes do cultivo do grão de girassol


Fósforo kg/kg de grão 1,14E-03

NO3 kg/kg de grão 2,12E-03

Alachlor kg/kg de grão 5,56E-04

Tricloform kg/kg de grão 3,08E-04

Trifluralin kg/kg de grão 5,72E-04



e quantidade de metais contido no grão de girassol é assumida como emissão para

o solo. Para alguns metais pesados essa diferença apresenta-se de forma negativa,

pois a quantidade absorvida pelo grão é maior que a quantidade contida nos

fertilizantes.

As emissões dos pesticidas foram informadas no estudo de Viana (2008).

Tabela 33- Emissões para o solo provenientes do cultivo do grão de girassol


Cádmio (Cd) kg/kg de grão 4,39E-06

Cobre (Cu) kg/kg de grão -1,94E-05

Zinco (Zn) kg/kg de grão -6,80E-05

Chumbo (Pb) kg/kg de grão 7,07E-07

Niquel (Ni) kg/kg de grão 3,98E-06

Cromo (Cr) kg/kg de grão 2,25E-05

Alachlor kg/kg de grão 1,15E-03

Tricloform kg/kg de grão 6,39E-04

Trifluralin kg/kg de grão 1,19E-03

4.6.6 Inventário do biodiesel de Girassol

Tabela 34- Inventário do cultivo de grão de girassol Continua



Grãos de girassol kg

1


Dióxido de Carbono kg ar (4,3,1,3,3) 1,06E-02

NOx kg ar (2,3,1,3,3) 1,50E-04


75

Tabela 34- Inventário do cultivo de grão de girassol

Conclusão


N2O kg ar (2,3,1,3,3) 7,00E-04

NH3 kg ar (2,3,1,3,3) 2,00E-03

alachlor kg ar (2,3,1,3,3) 2,06E-04

tricloform kg ar (2,3,1,3,3) 3,08E-04

trifluralin kg ar (2,3,1,3,3) 5,72E-04

alachlor kg agua (2,3,1,3,3) 5,56E-04

tricloform kg agua (2,3,1,3,3) 3,08E-04

trifluralin kg agua (2,3,1,3,3) 5,72E-04

Fósforo kg agua (4,3,1,3,3) 1,14E-03

NO3 kg agua (2,3,1,3,3) 2,12E-03

Cd kg solo (4,3,1,3,3) 4,39E-06

Cu kg solo (4,3,1,3,3) -1,94E-05

Zn kg solo (4,3,1,3,3) -6,80E-05

Pb kg solo (4,3,1,3,3) 7,07E-07

Ni kg solo (4,3,1,3,3) 3,98E-06

Cr kg solo (4,3,1,3,3) 2,25E-05

alachlor kg solo (4,3,1,3,3) 1,15E-03

tricloform kg solo (4,3,1,3,3) 6,39E-04

trifluralin kg solo (4,3,1,3,3) 1,19E-03

Fluxos do ambiente

Dióxido de carbono, no ar kg ar (2,3,1,3,3) 2,01E+00


(4,3,1,3,3) 2,83E+01

Transformação de cerrado m²

(4,3,1,3,3) 1,57E+00


(4,3,1,3,3) 5,57E+00


(4,3,1,3,3) 7,14E+00


(4,3,1,3,3) 2,86E+00


Preparo do solo ha

(4,3,1,3,3) 5,40E-05

Semeadura ha

(4,3,1,3,3) 3,69E-04

Colheita ha

(4,3,1,3,3) 1,93E-04

Alachlor kg

(2,3,1,3,3) 2,06E-03

Trifluralin kg

(2,3,1,3,3) 2,12E-03

Triclorform kg

(2,3,1,3,3) 1,14E-03

Pesticida kg

(2,3,1,3,3) 3,26E-03


(2,3,1,3,3) 4,62E-04

Aplicação de fertilizante ha

(2,3,1,3,3) 4,62E-04

Uréia, como N kg

(2,3,1,3,3) 2,12E-02

Simples superfosfato, como P2O5 kg

(2,3,1,3,3) 3,93E-02

Potássio Clorídrico, como K2O kg

(2,3,1,3,3) 3,93E-02

Calcário kg

(2,3,1,3,3) 1,25E+00

Transporte rodoviário >16 t tkm

(2,3,1,3,3) 2,04E-01

Desmatamento m²

(4,3,1,3,3) 1,57E+00


76

Tabela 35- Inventário da extração do óleo de girassol alocação econômica (64%)



Óleo de girassol kg

1


Resíduo sólido não especificado kg solo (2,3,1,3,3) 3,65E-01

Vapor D'agua kg ar (2,3,1,3,3) 3,37E-01


Grão de girassol kg

(1,3,1,2,2) 2,81E+00


(2,3,1,3,3) 5,91E-01

Eletricidade MJ

(2,3,1,3,3) 6,35E-01

Água kg

(2,3,1,3,3) 2,30E-01

Hexano kg

(2,3,1,3,3) 6,02E-03


(2,3,1,3,3) 6,44E-01


(3,3,1,3,3) 2,30E-01

Indústria de extração p

(3,3,1,3,3) 1,12E-10

Tabela 36- Inventário da produção de biodiesel de Girassol (Transesterificação)



Biodiesel de Girassol kg 1


Vapor kg ar 5,64E-01


Óleo de Girassol kg (1,3,1,2,2) 9,66E-01

Aquecimento (diesel) MJ (3,3,1,2,2) 5,72E-04

Etanol kg (1,3,1,2,2) 3,05E-01

Agua kg (3,3,1,2,2) 4,29E+01

Catalisador (NAOH) kg (1,3,1,2,2) 3,86E-03

Eletricidade MJ (3,3,1,2,2) 5,67E-02


(3,3,1,5,3) 1,50E-03

Tratamento de efluente kg (3,3,1,3,3) 1,17E-01


(3,3,1,3,3) 2,62E-10


A Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do biodiesel etílico de girassol,

Figura 16, assim como para os demais biocombustíveis, apresentou maior impacto na

fase agrícola. A exceção se deu para a categoria oxidação fotoquímica, na qual o

uso do álcool etílico de cana de açúcar foi responsável por maior parte do impacto.


77

Figura 16- Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do biodiesel de girassol

Na base de dados ecoinvent somente existe para comparação a fase

agrícola da produção de girassol, esse processo da base dados quando comparado,

Figura 17, ao inventário da produção do grão de girassol no Brasil apresentou

diferenças significativas para as categorias eutrofização, acidificação e aquecimento

global. Essas diferenças estão diretamente relacionadas às características de cultivo

da Suíça e Brasil. Para categoria eutrofização, um fator determinante para grande

diferença apresentada, foram as emissões de nitrato para água. As emissões de

nitrato são decorrentes, no caso da Suíça, do alto índice pluviométrico, bem como,

do cultivo de plantas de cobertura, que intensifica a quantidade de matéria orgânica

no solo e aumenta a chance de lixiviação do nitrato (NEMECEK et al, 2007).

-150

-100

-50

50

100

150 %

Transesterificação

Extração

Cultivo


78

Figura 17- Comparação do cultivo do grão de girassol Brasil e ecoinvent (Suíça)

A comparação com e sem conexão com a base de dados ecoinvent, Figura

18, apontou forte dependência para as categorias: Depreciação da camada de

ozônio, oxidação fotoquímica e uso de recursos não renováveis. Esta dependência

está diretamente relacionada a cadeia do álcool etílico, utilizado no processo de

transesterificação.

A categoria aquecimento global apresentou diferença menor que 5% o que

indica fraca dependência da base de dados para essa categoria.

-150

-100

-50

50

100

150 %

Brasil

ecoinvent


79

Figura 18- Comparação do cultivo do grão de girassol com e sem conexão com ecoinvent.

4.7 Inventário do biodiesel do Álcool Etílico


No Brasil cerca de 5E+08 toneladas de cana de açúcar são produzidas por

ano, aproximadamente 88% dessa produção se concentra no centro sul (ÚNICA

2009). A Figura 19 mostra as principais regiões de produção de cana de açúcar no

Brasil.

Figura 19- Principais regiões de produção da cana de açúcar no Brasil

Fonte: UNICA (2011)

-120 -100

-80 -60 -40 -20

20 40 60 80

100 120

%

com conexão

sem conexão


80

De acordo com dados da IBGE de 2006 para 2007 houve um aumento de

área de 280 mil hectares o que corresponde a um crescimento de 4,3% da área

plantada.

De acordo com a UNICA (2007) a região que apresentou maior crescimento

foi a região de São Paulo, considerando que essa região é coberta por áreas

antropizadas a transformação da terra foi assumida como 100% de áreas já

cultivadas por outras culturas. O cultivo permanente foi considerado em 1 ano.

Tabela 37- Uso da terra para o cultivo da cana-de-açúcar

Uso da terra

total área 2007 (milhões hectares) 6,69¹

total área 2006 (milhões hectares) 6,41¹

Aumento da área (milhões hectares) 0,28

Nova área (%) 4,3%

Transformação de terras já cultivadas 100%

Fonte: (IBGE¹, 2006)

O seqüestro de carbono e energia da biomassa é calculado de acordo com a

quantidade de CO2 e energia contidos na cana colhida.


O sistema demonstrado na Figura 20 é composto por dois datasets, a saber:

Cultivo da cana de açúcar (cuja saída é cana de açúcar); produção do álcool (cuja

saída é álcool etílico). O sistema também inclui os processos vindos da esfera

tecnológica como: Fertilizantes, pesticidas, diesel, eletricidade, transporte e água

encanada etc.. Além disso, inclui entradas diretas da natureza como: Energia solar,

dióxido de carbono e área (terra/solo). As emissões para o ambiente foram dividas

em três compartimentos: Água, ar e solo.


81

Figura 20- Sistema do produto para o álcool etílico


Para as emissões de NH3. NO2 e NOx para o ar proveniente do uso de

fertilizantes nitrogenados foram utilizados fatores dados por Nemecek et. al. (2004).

As emissões de NH3 foram calculadas com fator de emissão de 15% para

uréia, 2% para nitrato de amônia, 8% para sulfato de amônia e 4% para os demais

fertilizantes nitrogenados de acordo com Asman (1992).

As emissões de N2O foram calculadas com fator de emissão direta de 1,25%

e 2,5% para emissões indiretas (JUNGBLUTH, 2007).

As emissões de NOx correspondem a 21% das emissões de N2O: NOx=

0,21* N2O (JUNGBLUTH, 2007).

As emissões geradas pela queima da cana de açúcar foram informadas por

Ometto (2005). As emissões para o ar da produção de 1 kg de cana de açúcar foram



82

Tabela 38- Emissões para o ar provenientes do cultivo da cana de açúcar


Dióxido de Carbono kg/kg de cana Baixa população 3,68E-01

Material particulado¹ kg/kg de cana Baixa população 2,87E-03

Potassio (K)¹ kg/kg de cana Baixa população 8,03E-05

Calcio (Ca)¹ kg/kg de cana Baixa população 1,38E-04

Magnésio (Mg)¹ kg/kg de cana Baixa população 3,31E-05

Enxofre (S)¹ kg/kg de cana Baixa população 3,69E-05

Metano¹ kg/kg de cana Baixa população 3,22E-04

Hidrocarbonetos¹ kg/kg de cana Baixa população 3,84E-03

Monóxido de Carbono¹ kg/kg de cana Baixa população 1,92E-02

Óxido de nitrogênio (NOx) kg/kg de cana Baixa população 4,42E-06

Dióxido de nitrogênio (N2O) kg/kg de cana Baixa população 2,11E-05

Amônia (NH3) kg/kg de cana Baixa população 9,45E-05

Nota: ¹ Proveniente da queima da cana de açúcar


Para emissão de fósforo para água os fatores de emissão foram calculados

em 2,9% do fertilizante fosfatado de acordo com (DALGAARD, 2007).


de fertilizante nitrogenado (OSTERMAYER, 2002 apud JUNGBLUTH, 2007).

Tabela 39- Emissões para a água provenientes do cultivo da cana de açúcar


Fósforo kg/kg de cana 6,98E-05

NO3 kg/kg de cana 2,46E-05



e quantidade de metais contido na cana é assumida como emissão para o solo. Para

alguns metais pesados essa diferença apresenta-se de forma negativa, pois a

quantidade absorvida pela planta é maior que a quantidade contida nos fertilizantes.

Tabela 40- Emissões para o solo provenientes do cultivo da cana de açúcar


Cádmio (Cd) kg/kg de cana -5,13E-04

Cobre (Cu) kg/kg de cana -2,57E-03

Zinco (Zn) kg/kg de cana -1,28E-02

Chumbo (Pb) kg/kg de cana -5,13E-03

Níquel (Ni) kg/kg de cana -2,57E-03

Cromo (Cr) kg/kg de cana -2,57E-03

Pesticida kg/kg de cana 6,67E-05


83

4.7.6 Inventário do Álcool etílico de cana-de-açucar

O inventário do álcool de cana de açúcar foi dividido em 2 partes: Cultivo da cana de açúcar e produção do álcool .Os inventários são mostrados nas Tabela 41 e Tabela 42 respectivamente. Nas emissões da produção do álcool, são somados

67,32% dos impactos da queima do bagaço para geração de energia e vapor,

utilizados no processo.

Tabela 41- Inventário do cultivo da cana de açúcar Continua



Cana de Açúcar kg

1


Dióxido de Carbono kg ar (4,3,1,4,4) 6,68E-03

Material particulado kg ar (2,2,1,2,2) 2,87E-03

Potássio (K) kg ar (2,2,1,2,2) 8,03E-05

Cálcio (Ca) kg ar (2,2,1,2,2) 1,38E-04

Magnésio (Mg) kg ar (2,2,1,2,2) 3,31E-05

Enxofre (S) kg ar (2,2,1,2,2) 3,69E-05

Metano kg ar (2,2,1,2,2) 3,22E-04

Hidrocarbonetos kg ar (2,2,1,2,2) 3,84E-03

Monóxido de Carbono kg ar (2,2,1,2,2) 1,92E-02

Óxido de nitrogênio (NOx) kg ar (3,3,1,2,2) 4,42E-06

Dióxido de nitrogênio (N2O) kg ar (2,2,1,2,2) 2,11E-05

Amônia (NH3) kg ar (4,2,1,3,3) 9,45E-05

Fósforo kg água (2,2,1,2,2) 6,98E-05

Nitrato kg água (2,2,1,2,2) 2,46E-05

Cd kg solo (4,3,3,3,4) -5,13E-04

Cu kg solo (4,3,3,3,4) -2,57E-03

Zn kg solo (4,3,3,3,4) -1,28E-02

Pb kg solo (4,3,3,3,4) -5,13E-03

Ni kg solo (4,3,3,3,4) -2,57E-03

Cr kg solo (4,3,3,3,4) -2,57E-03

Fluxos do ambiente

Dióxido de carbono, no ar kg ar (4,3,3,4,4) 4,50E-01


(4,3,3,4,4) 4,94E+00


(2,2,1,2,2) 1,54E-01


(2,2,1,2,2) 1,54E-01


(2,2,1,2,2) 1,54E-01


Preparo do solo ha

(2,2,1,2,2) 3,26E-05

Plantio ha

(2,2,1,2,2) 7,39E-07


(2,2,1,2,2) 2,60E-05

Colheita mecânica ha

(2,2,1,2,2) 3,70E-07¹

Colheita manual ha

(2,2,1,2,2) 3,67E-06

Pesticida kg

(2,2,1,2,2) 6,67E-05


84

Tabela 41- Inventário do cultivo da cana de açúcar

Conclusão


Calcário kg

(2,2,1,2,2) 6,11E-03

Cloreto de potássio kg

(2,2,1,2,2) 3,08E-03

Cana de Açúcar kg

(2,2,1,2,2) 4,28E-02

Uréia, como N kg

(2,2,1,2,2) 4,73E-04

Sulfato de amônia, como N kg

(2,2,1,2,2) 1,58E-04

Nitrato de amônia, como N kg

(2,2,1,2,2) 1,58E-04

DAP, como N kg

(2,2,1,2,2) 1,38E-04

NK, como N kg

(2,2,1,2,2) 9,85E-06

NPK, como N kg

(2,2,1,2,2) 4,92E-05

DAP, como P kg

(2,2,1,2,2) 1,20E-03

Triplo superfosfato, como P kg

(2,2,1,2,2) 4,28E-04

Superfosfato simples, como P kg

(2,2,1,2,2) 7,76E-04

NPK, as como P kg

(2,2,1,2,2) 1,61E-04

Fosfato natural kg

(2,2,1,2,2) 1,07E-04

Transporte rodoviário 3,5-7t t.km

(2,2,1,2,2) 5,98E-06

Tabela 42- Inventário da produção do álcool etílico



Álcool kg

1


Dióxido de carbono kg ar (2,2,1,2,2) 2,31E+00

Monóxido de carbono kg ar (2,2,1,2,2) 4,95E-04

Óxido de nitrogênio kg ar (2,2,1,2,2) 1,48E-03

Material particulado kg ar (2,2,1,2,2) 1,76E-03

Cinza kg solo (2,2,1,2,2) 6,56E-02

Fluxos do ambiente

Água kg (2,2,1,2,2) 1,29E+01


Cana de açúcar kg (1,2,1,2,2) 1,57E+01

Óleo lubrificante kg (2,2,1,2,2) 6,73E-06

Biocida amônia kg (2,2,1,2,2) 1,50E-07

Polímero para decantação¹ kg (2,2,1,2,2) 1,50E-07

Ácido sulfúrico kg (2,2,1,2,2) 1,13E-03

Óleo antiespumante¹ kg (2,2,1,2,2) 1,50E-05

Antibiótico kg (2,2,1,2,2) 3,75E-07

Uréia kg (2,2,1,2,2) 1,28E-05

Água kg (2,2,1,2,2) 1,46E+01

Hidróxido de sódio kg (2,2,1,2,2) 2,50E-07


Tratamento kg (3,2,1,3,3) 2,14E-02

Indústria de fermentação p (3,2,1,3,3) 6,61E-10

Nota: ¹ fluxos não conectados à base de dados


85


A avaliação de Impacto do Ciclo de Vida do álcool apontou para um maior

impacto para a fase de cultivo da planta em todas as categorias de impacto

avaliadas. A maior contribuição para eutrofização é proveniente da utilização dos

fertilizantes fosfatados com destaque para o DAP que ao longo da sua cadeia

produtiva apresenta grande quantidade de fosfato em comparação aos outros

fertilizantes fosfatados. Para a categoria acidificação as emissões na fase de cultivo

estão diretamente vinculadas a emissão no uso de fertilizantes nitrogenados e na

fase de produção do álcool são provenientes da queima do bagaço para geração de

vapor e energia.

O seqüestro de carbono pela cana é suficiente para neutralizar as emissões

no cultivo e da fase de produção. A queima do bagaço é responsável pela maior

parte das emissões na fase de produção.

Figura 21- Avaliação de impacto do Ciclo de Vida do álcool etílico de cana de açúcar

Quando comparado ao inventário do álcool presente no banco de dados do

ecoinvent, Figura 22. O inventário apresentado nesse estudo apresentou menor

impacto somente na categoria aquecimento global, isso se deve a uma a

Aquecimento Global

Depreciação da camada de

ozônio


Acidificação Eutrofização Recursos não

renováveis

Produção do Álcool 2,36E+00 5,23E-09 3,90E-05 8,98E-04 2,37E-04 4,95E-01

Fase de cultivo -6,19E+00 2,07E-08 2,87E-02 5,39E-03 2,78E-03 3,37E+00

-80%

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

%


86

consideração muito alta de emissão de CO2 durante a fermentação da cana, o que

não aconteceu no estudo apresentado por Ometto (2005).

Para a categoria acidificação e eutrofização a diferença está na quantidade

de fertilizantes utilizados. Em relação a oxidação fotoquímica a diferença está nas

emissões pela queima da cana, principalmente na emissão de hidrocarbonetos.

Figura 22- Comparação álcool inventariado neste estudo com a base de dados ecoinvent

Quando conectados, Figura 23, os resultados apresentam diferenças

significativas para as categorias: Depreciação da camada de ozônio, acidificação,

eutrofização e uso de recursos não renováveis, isso se deve principalmente à

ausência da cadeia produtiva dos fertilizantes fosfatados no cenário não interligado.

-150

-100

-50

50

100

150

%

Este estudo

ecoinvent


87

Figura 23- Comparação do álcool com e sem conexão com ecoinvent.

-150

-100

-50

50

100

150 %

com conexão

sem conexão

CAPÍTULO 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

88

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O método utilizado para busca de inventários do ciclo de vida identificou

estudos para as principais matérias primas da produção de biocombustíveis do

Brasil. Dos inventários identificados, no entanto, apenas alguns foram analisados o

ideal é que outros estudos sejam feitos para análise e incorporação de mais dados,

na intenção de diminuir a incerteza das informações.

O método utilizado para harmonização permitiu uma comparação entre os

inventários de biocombustíveis do Brasil com os demais inventários disponíveis na

base de dados ecoinvent. Os inventários harmonizados também permitem estudos

para melhoria na cadeia produtiva, uma vez que, divididos por processo elementar,

viabiliza a identificação de pontos críticos ao longo do ciclo de vida.

Apesar dos inventários identificados e avaliados estarem detalhados, os

dados no formato como foram apresentados, não atendem a todos os princípios da

base de dados ecoinvent, exigindo um esforço para harmonização da informação

disponível.

Na maioria dos casos, por se tratar de estudos de avaliação

energética/emergética, as emissões decorrentes da fertilização, bem como o uso e

as emissões decorrentes do desmatamento e transformação solo foram estimadas

ou desconsideradas.

Os modelos utilizados para o tratamento de dados ausentes foram

eficientes, possibilitando a inclusão de informações relevantes para os inventários

avaliados. A eficácia dos modelos utilizados, no entanto, ainda precisa ser mais bem

analisada devido às pressuposições assumidas para obtenção de dados.

A fase de cultivo, com destaque para as emissões decorrentes da

fertilização química e uso e transformação do solo, apresentaram em, todos os

casos, maior impacto para as categorias: Aquecimento global, acidificação e

eutrofização. Estudos posteriores, portanto, devem buscar dados primários para

estas emissões. Para tanto ferramentas de georeferenciamento podem ser utilizadas

para monitorar as transformações do solo.

CAPÍTULO 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

89

Os resultados da avaliação de sensibilidade ao se usar base de dados

internacional apontam para uma maior dependência de dados da cadeia produtiva

dos fertilizantes. Maior coleta de dados ou ainda harmonização dos inventários já

existentes de fertilizantes nas condições do Brasil são necessárias para melhoria na

qualidade dos dados dos inventários dos biocombustíveis do Brasil.

A construção de inventários do ciclo de vida para avaliação atribucional é de

grande importância para entender os impactos causados pelos biocombustíveis até

o presente momento. A avaliação conseqüencial com a incorporação de dados de

mercado, no entanto, deve ser o alvo de novos estudos na intenção de avaliar os

melhores cenários de produção de biocombustíveis.

90

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101

Apêndice 1. Estudos identificados

Continua

Título Referência Instituição

Teses Avaliação da Sustentabilidade Ampliada de produtos agroindustriais. Estudo de caso:

Suco de Laranja e Etanol PEREIRA, 2008 UNICAMP

Avaliação do Ciclo de Vida do álcool etílico hidratado combustível pelos métodos EDIP, exergia e emergia OMETTO, 2005 USP

Avaliação da cadeia produtiva de biodiesel obtido a partir da soja CAVALLET, 2008 UNICAMP

Análise do Ciclo de Vida da soja MOURAD, 2008 UNICAMP

Inserção de um modelo agro-industrial de pequena escala na cadeia de produção do biodiesel baseado na cultura do girassol e no segmento agrícola familiar do semi-árido potiguar

EVANGELISTA JUNIOR, 2009 UICAMP

Dissertações Inventário do biodiesel obtido a partir do óleo de palma para as condições do Brasil e Colômbia COSTA, 2007 UNIFEI

Avaliação energética e ambiental da produção de óleo de dendê para biodiesel na região do baixo sul, Bahia, Brasil FERNANDES, 2009 UESC

Inventário do ciclo de vida do biodiesel etílico do óleo de girassol VIANA, 2008 USP

Análise de ecoeficiência dos óleos vegetais oriundos da soja e palma, visando à produção de biodiesel MARZULLO, 2007 USP

Produção Integrada de biocombustíveis: Uma proposta para reduzir o uso de combustível fóssil no ciclo de vida do etanol e cana de açúcar SOUZA, 2010 USP

Avaliação do impacto energético e ambiental na cogeração do balanço energético e no ciclo de vida do biodiesel de óleo de palma africana YÁÑEZ, 2008 UNIFEI

Avaliação de Sustentabilidade aplicada ao biodiesel PASSOS, 2004 PUCPR

Considerações Ambientais e exergéticas na fase de pós-colheita de grãos: Estudo de caso no estado do Paraná MARQUES 2006 UFPR

Balanço de energia e das emissões de gases de efeito estufa da cadeia produtiva do etanol brasileiro SILVA, 2009 UNICAMP

Análise de ecoeficiência: Avaliação do desempenho econômico-ambiental do biodiesel e petrodiesel VIANNA, 2006 USP

Monografias Análise ambiental na Indústria do biodiesel: Estudo comparativo das rotas de produção BENEDICTO, 2009 UFC

Artigos completos Adaptação dos ICVs de Palma (Dendê) no Brasil ROCHA; UGAYA, 2010 UTFPR

Inventário do Ciclo de Vida do pinhão manso destinado à produção de biodiesel MATSUURA et al. 2010 EMBRAPA

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Conclusão

Avaliação do Ciclo de Vida da produção integrada de etanol de cana-de-açúcar e biodiesel dendê SOUZA, 2010 USP

Emissão de gases de efeito estufa no ciclo de vida do etanol: estimativa nas fases de agricultura e industrialização em Minas Gerais GARCIA, 2010 UFMG

Energetic and GHG assessment of palm oil as feedstock for biodiesel production in Bahia, Brazil ROCHA et al., 2009 UESC

Produção de biodiesel em escala piloto: Parte 3 - Aspectos ambientais ALMEIDA NETO et al, 2008 UESC

Cenários de emissões atmosféricas decorrentes do emprego do biodiesel de soja MORAES; PEREIRA, 2008 INPE

Valoração Ambiental da Emissão de Gases do Efeito Estufa (GEE) no Ciclo de Vida do Biodiesel de Soja: ferramenta para tomada de decisão MIRAGLIA; KULAY, 2007 SENAC

Análise de ecoeficiência do biodiesel de dendê produzido no Brasil VIANNA et al., 2007 USP

Inventário do Ciclo de Vida do óleo de soja visando a produção de biodiesel capaz de gerar 40 GJ de energia MARZULLO; SILVA, 2007 USP

Inventário do Ciclo de Vida do óleo de girassol visando a produção de biodiesel no Brasil VIANA, 2007 USP

Produção e uso sustentável do biodiesel integrado a usinas do setor sucroalcooleiro SABBAG et al., 2007 USP

Resumos Avaliação do inventário do ciclo de vida do biodiesel de girassol SALABERRY;CYBIS, 2008 UFRGS

Desempenho ambiental do girassol como matéria-prima para a produção de biodiesel KULAY et al., 2008 USP

Identificação de pontos críticos no ciclo de vida do óleo de dendê para biodiesel ROCHA, et al., 2008 UESC

103

Anexo 1. Metais pesados nos fertilizantes

Tabela 43- Quantidade de metais pesados nos fertilizante (mg/kg de nutriente)

Fertilizantes Cd Cu Zn Pb Ni Cr

Ureia (46/0/0)como N 1,10E-01 1,30E+01 9,57E+01 2,39E+00 4,35E+00 4,35E+00

Nitrato de amônia (27,5/0/0) como N 1,80E-01 2,55E+01 1,82E+02 6,91E+00 4,73E+01 1,46E+01

Sulfato de amônia (21/0/0) como N 2,40E-01 1,91E+01 1,43E+02 5,24E+00 8,57E+00 9,52E+00

Fertilizante genérico N 2,10E-01 2,23E+01 2,12E+02 5,37E+00 1,72E+01 7,81E+00

Tripo superfosfato (0/46/0) como P 1,30E+01 9,78E+01 6,50E+02 7,61E+00 9,57E+01 5,67E+02

Superfosfato (0/19/0) 5,26E+01 1,21E+02 8,53E+02 5,79E+02 1,05E+02 3,42E+02

Fosfato natural (0/26/0) 5,00E+01 1,15E+02 9,15E+02 2,39E+01 7,69E+01 6,12E+02

Fertilizante genérico P 5,13E+01 1,18E+02 7,51E+02 4,94E+01 1,00E+02 5,89E+02

Cloreto de potássio (0/0/60) 1,00E-01 8,33E+00 7,67E+01 9,17E+00 3,50E+00 3,33E+00

Sulfato de potássio (0/0/50) 1,00E-01 4,00E+00 6,40E+01 6,60E+00 1,60E+00 4,00E+00

Fertilizante genérico K 1,10E-01 6,17E+00 7,03E+01 7,88E+00 7,52E+00 8,85E+01

Fonte: Nemecek et al. 2004 (Desaules; Studer, 1993)

104

Anexo 2. Matriz pedigree

Quadro 9 - Matriz pedigree para qualidade dos dados usada pelo ecoinvent.

Fonte: (WEIDEMA, 2011)

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