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Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja Otávio Cavalett e Enrique Ortega Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada

Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

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Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja. Otávio Cavalett e Enrique Ortega Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada. Produção de biodiesel. A produção de biocombustíveis tem se tornado um tópico importante na discussão mundial em recursos energéticos. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Otávio Cavalett e Enrique OrtegaLaboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada

Page 2: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

A produção de A produção de biocombustíveisbiocombustíveis tem se tornado um tem se tornado um tópico importante na discussão mundial em recursos tópico importante na discussão mundial em recursos energéticos. energéticos.

O O biodiesel de sojabiodiesel de soja ocupa um papel central na ocupa um papel central na discussão sobre biocombustíveis no Brasil.discussão sobre biocombustíveis no Brasil.

É apresentado como uma opção adequada para É apresentado como uma opção adequada para substituir uma parte da demanda de petróleosubstituir uma parte da demanda de petróleo..

Produção de biodiesel

Page 3: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Com uma Com uma visão mais criteriosa de todas as etapas visão mais criteriosa de todas as etapas do ciclo de vida da soja do ciclo de vida da soja os benefícios não parecem os benefícios não parecem ser tão claros. ser tão claros.

Necessita de uma grande quantidade de Necessita de uma grande quantidade de materiais materiais e energia fóssile energia fóssil nas etapas agrícola, industrial e de nas etapas agrícola, industrial e de transporte. transporte.

Os benefícios econômicos, sociais e ambientais da Os benefícios econômicos, sociais e ambientais da produção vão depender da produção vão depender da escala e do modoescala e do modo de de produção adotados.produção adotados.

Avaliação do impacto ambiental

Page 4: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Objetivo

Calcular e discutir indicadores Calcular e discutir indicadores quantitativos do desempenho quantitativos do desempenho ambiental, social e econômico ambiental, social e econômico

de cada etapa da cadeia de de cada etapa da cadeia de produção de biodiesel de soja.produção de biodiesel de soja.

Page 5: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Análise de Intensidade de MateriaisAnálise de Intensidade de MateriaisMassa indireta degradada no processoMassa indireta degradada no processo (“Ecological (“Ecological back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998)back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998)

Análise EAnálise EmmergéticaergéticaContribuições diretas e indiretas em energia Contribuições diretas e indiretas em energia

solar equivalentesolar equivalente (Odum, 1983; 1996)(Odum, 1983; 1996)

Análise de EAnálise de Ennergia Incorporadaergia IncorporadaEnergia comercial usadaEnergia comercial usada (Slesser, 1974 (Slesser, 1974 Herendeen, 1998)Herendeen, 1998)

Nutrients

Rain

Wind

Sun

Soil

MaterialsServices

Soybean

Corn

Loses

$

$

$

Legal reserve

Farmer

Corn

Soybean

Biodiversity

loses

Environmentalservices

Metodologias usadas

Page 6: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Análise de energia incorporadaFlu

xos d

e E

ntr

ad

a

Petr

óle

o e

qu

ivale

nte

(kg

petr

óle

o/k

g in

pu

t)

X =D

em

an

da G

lob

al d

e

petr

óle

o

418

60

000

J/k

g p

etr

óle

o3

,18

kg

CO

2/kg

pet

róle

o

X =

Dem

an

da G

lob

al d

e e

nerg

ia

(J/k

g p

rod

uto

)

=

Em

issões g

lob

ais

de C

O2

(kg

CO

2/kg

pro

du

to)

Page 7: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Análise de intensidade de materiais

Fluxos de Entrada

X

=

MIF biótico(kg biótico/kg input)

MIF abiótico(kg abiótico/kg input)

MIF água(kg água/kg input)

MIF ar(kg ar/kg input)

X X X

= = =

IF biótico(kg biótico/kg prod.)

IF abiótico(kg abiótico/kg prod.)

IF água(kg água/kg prod.)

IF ar(kg ar/kg prod.)

Page 8: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Análise de emergia

Transformidade ou Emergia específica(SeJ/unidade input)

X

=

Emergia Total (seJ/kg ou J de produto)

Fluxos de Entrada

Page 9: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Produção agrícola de soja

Transporte

Esmagamento

Farelo Óleo

Esterificação

Mercado

Transporte rodoviário

Farelo de soja Farelo de soja exportadoexportadoÓleo de soja Óleo de soja refinadorefinado

BiodieselBiodiesel

Cadeia do biodiesel de soja

Page 10: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Diagrama sistêmico

Figura 2: Diagrama sistêmico resumido da cadeia de produção do biodiesel de soja

Trucktransp. I

SoybeanSun

Environ.resources

Rain

Crushing process

Soy meal

Soy oil

Biodieselconversion

Biodiesel

Materials& services

Materials& services

Materials& services

Materials& services

Soy meal

Emissions

CO2

Trucktransp. II

Materials& services

Page 11: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Entrada Combustível Água Aço Eletricidade Fertilizante Pesticidas Trabalho Serviços …..

Saída Produto

principal Co-produtos CO2

Efluentes industriais

Solo Resíduos …..

Contabilizar entradas e saídas

Produção agrícola de soja

Transporte

Esmagamento

Farelo Óleo

Esterificação

Mercado

Transporte rodoviário

Page 12: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Requer: 4,6 kg material abiótico 6,1 ton de água 0,14 kg fertilizante 3,5 m2 superfície cultivada 0,07 kg petróleo equivalente

Libera: 238 g CO2

6,0 kg solo

Emergia Tr = 1,01E+05 seJ/J

EYR = 1,80

%R = 35,6%

Produzir 1 kg de soja:

Energia Output/Input = 7,24

Page 13: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Requer: 7,3 kg material abiótico 8,9 ton de água 0,21 kg fertilizante 5,22 m2 superfície cultivada 0,27 kg petróleo equivalente

Libera: 864 g CO2

8,9 kg solo 1,26 kg efluentes

Energia Output/Input = 2,48

Produzir 1 litro de biodiesel:

Emergia Tr = 3,9E+05 seJ/J

EYR = 1,62

%R = 30,7%

Page 14: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Relação de energia = 2,48

Figura 3: Comparação da produção de biodiesel de soja com o uso de combustíveis fosseis no processo (a) e sem o uso de combustíveis fosseis no processo (b).

Produção de soja

Conversão

Solo

(b)

Produção de soja

Nutrientes

TransporteEsmagamento

ExtraçãoConversão

Solo

Comb.fósseis

Produção do biodiesel de soja usando-se combustíveis fósseis no processo(a)

Produção do biodiesel de soja sem o uso de combustíveis fósseis no processo

Chuva

Sol

Chuva

Sol

Nutrientes

1 litro de biodiesel

0,4 litros combustível fóssil

1 litro de biodiesel

0,68 litro de biodiesel

1,68 litro de biodiesel

TransporteEsmagamento

Extração

Page 15: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Ciclo de vida do biodiesel

Fluxo de materiais

0,00E+002,00E+034,00E+036,00E+038,00E+031,00E+041,20E+041,40E+04

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento eExtração

Transesterificação Transp. Rod. II

kg/h

a/an

o

Abiótico

Água

Ar

Energia

0,00E+00

2,00E+094,00E+09

6,00E+098,00E+09

1,00E+10

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento eExtração

Transesterificação Transp. Rod. II

J/h

a/an

o

Emergia

0,00E+001,00E+152,00E+153,00E+154,00E+155,00E+156,00E+157,00E+15

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento eExtração

Transesterificação Transp. Rod. II

seJ/

ha/

an

o

CO2 liberado

0,00E+00

2,00E+02

4,00E+02

6,00E+02

8,00E+02

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento eExtração

Transesterificação Transp. Rod. II

kg C

O2/

ha/

ano

Page 16: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Análise emergética

0,00E+005,00E+141,00E+151,50E+152,00E+152,50E+153,00E+153,50E+15

Ambientais Combustíveis Eletricidade Maquinário Bens M.O. e Serviços

seJ/

ha/

ano

Análise de fluxo de materiais

0,00E+00

1,00E+03

2,00E+03

3,00E+03

4,00E+03

5,00E+03

6,00E+03

Ambientais Combustíveis Eletricidade Maquinário Bens M.O. e Serviços

kg/h

a/an

o

Abiótico

Água

Ar

Análise de Energia Incorporada

0,00E+001,00E+092,00E+093,00E+094,00E+095,00E+096,00E+097,00E+09

Ambientais Combustíveis Eletricidade Maquinário Bens M.O. e Serviços

J/h

a/an

oImportância da emergia

Page 17: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Cenário futuro

B2:B2: 777 milhões litros777 milhões litros

+1,1 milhões de ha de soja+1,1 milhões de ha de soja+7 bilhões de m+7 bilhões de m33 de água de água+160 milhões de kg de NKP +160 milhões de kg de NKP +3,2 milhões de kg de agrotóxicos +3,2 milhões de kg de agrotóxicos -1,4 milhões de toneladas de CO-1,4 milhões de toneladas de CO22

B5:B5: 1,94 bilhões litros1,94 bilhões litros

+2,8 milhões de ha de soja+2,8 milhões de ha de soja+17,4 bilhões de m+17,4 bilhões de m33 de água de água+400 milhões de kg de NPK+400 milhões de kg de NPK +8,1 milhões de kg de agrotóxicos+8,1 milhões de kg de agrotóxicos-3,5 milhões de toneladas de CO-3,5 milhões de toneladas de CO22

Lei 11097 de 14 jan 2005Lei 11097 de 14 jan 2005

Page 18: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

O Diesel é vendido no Brasil a 0,87 USD/l. O Diesel é vendido no Brasil a 0,87 USD/l.

Cerca de 70% desta valor são custos de transporte, Cerca de 70% desta valor são custos de transporte, margem de lucro e impostos, restando margem de lucro e impostos, restando 0,26 USD/l0,26 USD/l que que é o custo de produção do diesel.é o custo de produção do diesel.

O custo de produção do biodiesel foi de O custo de produção do biodiesel foi de 0,45 USD/l0,45 USD/l..

Custo Custo 73%73% maior que o diesel. maior que o diesel.

Aspectos econômicos

Page 19: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Diagrama sistêmico ampliado do biodiesel

R

Extração e refino

MS

Produção de soja

R

S M Aquecimento global e outros impactos ambientais

Conversão

Externalidades negativas

Danos a saúde humana e a

biodiversidade

S M

EnergiaProcesso industrial

CO2

Biodiesel

Petróleo

MComb.

AgroquímicosOutros

Combusti-veis

Agricultura

FlorestaR

Madeira

Área de floresta necessária para absorver os impactos devido ao uso

de recursos não renováveis

R = Recursos renováveis da naturezaS = Serviços e mão-de-obraM = Materiais da economia (suportados pelos combustíveis fósseis)

Produção de combustíveis fósseis

Área de floresta

Figura 4: Diagrama sistêmico da produção de biodiesel de soja.

Page 20: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Pode ser expressa como área necessária para Pode ser expressa como área necessária para sustentar uma atividade econômica somente com sustentar uma atividade econômica somente com base em base em recursos renováveis. recursos renováveis.

Este valor pode ser obtido:Este valor pode ser obtido:

Total de recursos não renováveisTotal de recursos não renováveis

Densidade de potencia emergética de uma Densidade de potencia emergética de uma floresta da região onde o sistema floresta da região onde o sistema

está está localizadolocalizado

Estimativa da capacidade de suporte

SASANPPNPP = =

Page 21: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

(a) (b)

71%

Área agrícola

Área de floresta

35%

Área para absorver o impacto

2,5 ha2,5 ha de floresta de floresta

para cada para cada 1 ha de 1 ha de sojasoja para biodiesel. para biodiesel.

Figura 5: Esquema do modelo convencional de monocultura agrícola no Cerrado (a) e do modelo de produção de soja para biodiesel considerando uma área de suporte para absorver os impactos ambientais devido ao uso de recursos não renováveis no processo (b).

Page 22: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Os indicadores da cadeia de produção e Os indicadores da cadeia de produção e processamento do processamento do biodiesel de soja convencionalbiodiesel de soja convencional apresentados indicam que:apresentados indicam que:

Alternativas mais sustentáveis

A soja pode ser produzida em A soja pode ser produzida em sistemas alternativos sistemas alternativos mais sustentáveismais sustentáveis de forma a reduzir estes impactos de forma a reduzir estes impactos negativos no meio ambiente e na sociedade.negativos no meio ambiente e na sociedade.

Não é sustentávelNão é sustentável

Produz grandes impactos Produz grandes impactos ambientais ambientais

Page 23: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Sistema CooperbioFluxo

natural de nutrientes

Chuva

Sol

Solo

MateriaisServiços

Óleo/Milho

Etanol

Perdas

$

$

$

Reserva florestal

Produtor rural

Biodiversi-dade

Serviços ambientais

Info

LeiteVacas

Pasto

Leite

Cana-de-açúcar

Soja/Milho

Óleo/Farelo

$

Micro destilaria

Uréia

Figura 6: Diagrama sistêmico do sistema proposto pela Cooperbio.

Page 24: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Indicadores emergéticos

Indices de emergia Convencional CooperbioTransformidade (Tr) 66701 99007

Razão de rendimento líquido de emergia (EYR) 1,43 1,59

Razão de carga ambiental (ELR) 3,74 1,85Renovabilidade (%R) 21,1% 35,1%Concentração de potência emergética (ED) 1,14E+12 6,82E+11Razão de investimento de emergia (EIR) 2,31 1,70Índice de troca de emergia (EER) 1,90 0,19Indicador de sustentabilidade de emergia (EIS) 0,38 0,86

Maior rendimento Maior rendimento líquido de emergialíquido de emergia

Menor impacto Menor impacto ambientalambiental

Mais sustentávelMais sustentável

Page 25: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Os métodos de avaliação foram eficientes para Os métodos de avaliação foram eficientes para descrever o desempenho descrever o desempenho econômico, social e econômico, social e principalmente ambientalprincipalmente ambiental da cadeia de produção do da cadeia de produção do biodiesel de soja.biodiesel de soja.

Os resultados mostram que a produção de biodiesel Os resultados mostram que a produção de biodiesel de soja de soja convencional convencional é uma alternativa pouco é uma alternativa pouco viávelviável levando-se em consideração os resultados levando-se em consideração os resultados obtidos nas avaliações econômicas, de materiais, obtidos nas avaliações econômicas, de materiais, energéticas, emergéticas e de emissões de COenergéticas, emergéticas e de emissões de CO22..

Conclusões 1/4

Page 26: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

A fração da A fração da emergia renovávelemergia renovável no biodiesel no biodiesel é baixaé baixa..

A diminuição das A diminuição das emissões de COemissões de CO22 com o emprego com o emprego das misturas B2 e B5 das misturas B2 e B5 são inexpressivassão inexpressivas quando quando comparadas com comparadas com as queimadasas queimadas..

Se uma fração do biodiesel produzido é usada para Se uma fração do biodiesel produzido é usada para realimentar realimentar o processo, os impactos aumentam em o processo, os impactos aumentam em mais de 68%.mais de 68%.

O uso de biodiesel O uso de biodiesel irá competir com a produção de irá competir com a produção de alimentosalimentos e ampliará a demanda de terra e água. e ampliará a demanda de terra e água.

Conclusões 2/4

Page 27: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

O biodieselO biodiesel pode ser uma opção pode ser uma opção para um futuro de para um futuro de diminuição na disponibilidade de combustíveis diminuição na disponibilidade de combustíveis fosseis.fosseis.

A futura viabilidade do biodiesel está ligada a A futura viabilidade do biodiesel está ligada a integração integração da produção de biocombustíveis com a da produção de biocombustíveis com a produção diversificada de alimentosprodução diversificada de alimentos, tirando-se , tirando-se proveito dos co-produtos e aumentando-se a proveito dos co-produtos e aumentando-se a reciclagem interna de materiais e energia.reciclagem interna de materiais e energia.

Conclusões 3/4

Page 28: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

A avaliação de um A avaliação de um sistema alternativo mais sistema alternativo mais sustentávelsustentável mostra a possibilidade de se produzir mostra a possibilidade de se produzir agroenergia baseado em uma lógica mais racional e agroenergia baseado em uma lógica mais racional e sustentável.sustentável.

Permite a Permite a descentralização da produçãodescentralização da produção, a inserção e , a inserção e autonomia do autonomia do agricultor familiaragricultor familiar, a implantação de , a implantação de práticas práticas agroecológicasagroecológicas e a e a redução de redução de deslocamentosdeslocamentos entre as áreas produtoras e centros entre as áreas produtoras e centros consumidores.consumidores.

Conclusões 4/4

Page 29: Impactos ambientais da produção de biodiesel de soja

Obrigado!

[email protected]@fea.unicamp.br

www.unicamp.br/fea/ortegawww.unicamp.br/fea/ortega