Ano XIV - Nº 1 - Jan./Fev./Mar. 2005 42

Produção debiocombustíveisA questão do balançoenergético

ResumoAtualmente existe um crescente interesse

por fontes alternativas de energia, principalmentepor aquelas que contribuam em mitigar asemissões de CO2, característica das fontestradicionais de energia fóssil. Para isso, o usode biocombustíveis, como lenha, carvãovegetal, bio-etanol, óleo de dendê e biodieselproduzido pela esterificação de óleos vegetaiscom metanol e etanol, são vistos hoje comoalternativas viáveis. Contudo, pouca atençãovem sendo dada aos estudos do balançoenergético, que estabelece a relação entre ototal de energia contida no biocombustível e ototal de energia fóssil investida em todo oprocesso da produção do biocombustivel,incluindo-se o processo agrícola e industrial.Somente culturas de alta produção de biomassae com baixa adubação nitrogenada, como acana-de-açúcar e dendê, têm apresentadobalanços energéticos altamente positivos(media de 8,7). No caso do biodiesel demamona, o balaço energético é baixo (<2), oque poderia ser melhorado mediante seleçãode variedades para alto rendimento esubstituição e ou redução da adubaçãonitrogenada com o uso de leguminosas-adubosverdes em rotação ou consórcio.

IntroduçãoA produção de biocombustíveis, seja de

biomassa sólida, como lenha ou carvão vegetal,ou líquidos, como o bio-etanol produzidos decana-de-açúcar, óleo de dendê ou biodieselproduzido pela esterificação de óleos vegetaiscom metanol ou etanol, pode ter váriasjustificativas econômicas, sociais e ambientais.As vantagens ambientais do uso debiocombustíveis líquidos para veículos vem deduas possíveis fontes:

• A possível mitigação das emissões degases ou partículas pelos veículos que sãodiretamente prejudiciais a saúde humana ou aomeio ambiente, como monóxido de carbono,hidrocarbonetos e óxidos de enxofre enitrogênio.

• A mitigação das emissões dos gases dochamado "efeito estufa", principalmente odióxido de carbono (CO2).

Recentemente no Brasil muita atençãovem sendo dada a produção de biodiesel. Osprincipais fatores para esse maior interesse estãorelacionados com: a) aumentos contínuos dopreço de petróleo e seus derivados;b) vantagensna mitigação de emissões de CO2; c)possibilidade de captar recursos internacionais

Segundo Urquiaga 1

Bruno José Rodrigues Alves 2

Roberto Michael Boodey 3

1 Pesquisador da Embrapa Agrobiologia. urquiaga@cnpab.embrapa.br2 Pesquisador da Embrapa Agrobiologia. bruno@cnpab.br3 Pesquisador da Embrapa Agrobiologia. bob@cnpab.embrapa.br

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por meio do Mecanismo de DesenvolvimentoLimpo (MDL) ou Clean DevelopmentMechanism (CDM) do Acordo de Quioto, oudo mercado internacional de créditos decarbono (HOLANDA, 2004). Entretanto, osvários artigos na imprensa e trabalhos científicospublicados sobre este assunto não forneceminformações sobre as quantidades decombustíveis fósseis utilizados na produção dosbiocombustíveis. A relação entre o total deenergia contida no biocombustível e o total deenergia fóssil investida em todo o seu processode produção, incluindo-se o processo agrícolae industrial, fornece o balanço energético docombustível. Neste sentido, nos EUA e Europavários trabalhos mostram balanços energéticosnegativos. Por exemplo, Pimentel (2001)calculou que são necessários 1,65 GJ (GigaJoules) de energia fóssil para produzir 1,0 GJ deenergia na forma do etanol do milho, nosEstados Unidos, e GOVER et al. (1996)calcularam que no Reino Unido seriamnecessários 1.01 GJ de energia fóssil paraproduzir 1,0 GJ de energia na forma de biodieselde canola (Rape Methyl Ester - RME). Entretanto,dois relatórios recentes dos EUA (SHAPOURIet al., 2002) e da Comunidade Européia(ARMSTRONG et al., 2002), que considerammuitos estudos feitos nos dois continentes,concluíram, respectivamente, que é necessário0,81 GJ de energia fóssil para a produção de1.0 GJ de energia na forma de etanol derivadodo milho, e 0,68 GJ energia fóssil para produzir1,0 GJ na forma de RME.

Neste trabalho são apresentados dadosdisponíveis sobre balanços energéticos para aprodução de etanol de cana-de-açúcar e óleode dendê em condições brasileiras e malasia-nas, respectivamente, e também se faz umanalise preliminar semelhante sobre o balançoenergético referente a produção de biodieselde mamona.

Cana-de-açúcarO primeiro balanço energético calculado

para cana-de-açúcar em condições brasileiras

foi publicado por Silva et al. (1978) antes daprodução de veículos que usavam etanolhidratado. Este estudo foi a base de um trabalhomais atualizado, publicado por Boddey (1993),mas os dados aqui apresentados derivaramprincipalmente do trabalho de Machado (1998).Atualmente a produtividade média de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo é de 84 Mg(toneladas métricas) ha-1, e a produção deetanol de cana é próximo de 86 litros/Mg decana fresca. Utilizando esses valores e um valorcalorífico de etanol de 22,3 MJ L-1, a produçãototal de energia no etanol soma 161,1 GJ ha-1.A Tabela 1 mostra os ingressos de energia fóssilnecessários e o resultante balanço energéticoda produção de etanol derivado da cultura.

Tabela 1. Balanço energético para a produção deetanol de cana-de-açúcar sob condições brasileiras.

Rendimento (colmos de cana)Produção de etanol

Ingressos de energia fÛssil1. Máquinas agrícolas etransporte à usina2. Fertilizantes/pesticidas3. Mudas/toletes4. Equipamentos e prédios5. Insumos na usina(1)

Total

Energia produzida no etanol

BalanÁo energÈtico =Energia no biocombustível/Energia fóssil investida

(1) Reagentes químicos utilizados no processamento da cana, elubrificantes etc.

ha-1 ano-1

84,0 Mg7.224 L

GJ

5,62 7,23 0,48 6,03 0,62

19,98 GJ

161,10 GJ

8,06

Os primeiros trabalhos sobre balançoenergético da produção de etanol da cana-de-açúcar foram publicados no exterior nos anos70, e os resultados sempre foram muito baixosou negativos devido ao alto consumo deenergia fóssil no processamento do mosto e nadestilação do etanol na usina. Entretanto, poucosanos após o começo do ProÁlcool, as usinasconseguiram substituir toda essa energia fóssil,

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correspondente a mais de 50% daquelaproduzida no etanol (BODDEY, 1993), pelo usodo bagaço da cana. Atualmente muitas usinascom excesso de bagaço estão gerandoeletricidade que é vendida para a rede estadual.Se esta energia excedente for incluída nobalanço energético do etanol, o valor dobalanço sobe para mais de 10 para 1(MACHADO, 1998).

É interessante comparar esse balançoenergético calculado para as condições reaisdo Brasil com os balanços da produção debiodiesel de canola (RME) ou de etanol do milho(ou da beterraba ou do trigo) da Europa e dosEUA. O balanço energético positivo daprodução de etanol de cana-de-açúcar de 8.06mostra que para produzir 1 GJ de energia, nestaforma, são necessários 0,124 GJ de energiafóssil, em comparação com 0,81 e 0.68 GJ deenergia fóssil para produzir 1 GJ de energia naforma de etanol do milho ou do biodiesel decanola (RME). Os biocombustíveis produzidosnos EUA e na CE praticamente não merecemeste nome, se for contabilizado somente aeconomia na liberação de CO2.

DendêPor muitos anos, tanto a Ceplac, no sul

da Bahia, e a Embrapa Amazônia Ocidental,em Manaus, promoveram estudos agronômicossobre a utilização da cultura de dendê econduziram programas de melhoramento dessaespécie. Um documento da Embrapa AmazôniaOcidental cita que "A inexpressiva participaçãodo Estado do Amazonas e sobretudo do Brasilno cenário mundial de produção de óleo depalma (óleo de dendê), com cerca de apenas0,5% da produção mundial em 1999, apesar dedispor do maior potencial de expansão dacultura no planeta, é conseqüência da tímidaexpansão da agroindústria do dendê no País ereflete a inexistência de políticas e programasgovernamentais especialmente desenhadaspara a atividade". A produção mundial óleo dedendê supera os 20 milhões de Mg ano-1, sendo80% produzido no sul da Ásia, principalmente

na Indonésia e Malásia. É na Malásia ondeforam desenvolvidos mais estudos sobre apossível utilização desse óleo comocombustível.

Os dados utilizados no balançoenergético do óleo de dendê neste trabalho(Tabela 2) foram retirados principalmente dotrabalho de Wood e Corley (1991), baseado emgrandes plantações (Unilever Ltd.) na Malásia.Produções de até 7 ou 8 Mg do óleo ha-1 já foramregistradas; plantações bem manejadasgeralmente produzem aproximadamente umamédia de 20 Mg ha-1 de cachos contendo entre18 e 22% de óleo. No trabalho de Wood eCorley (1991), os autores utilizaram umaprodutividade de 3.87 Mg ha-1 do óleo principalcom um valor calorífico de 39,9 MJ kg-1 alémde 450 kg de óleo do palmiste (Palm kernel oil)com valor calorífico muito semelhante. Naestimativa dessa produtividade, que é baixa, osautores contabilizaram toda a área daplantação incluindo palmas com menos de 4anos de idade, que ainda não produzem frutas.Como o preço do óleo do palmiste é muito maisalto, seria mais lógico vendê-lo no mercadointernacional, e por isso não foi incluído nobalanço energético.

No balanço energético para cana-de-açúcar, calculado por Machado (1998), oscustos energéticos dos prédios e equipamentosforam incluídos, baseados na energia utilizadana sua fabricação dividido pelo número de anosde utilidade (SILVA et al., 1978). No caso do óleo

Tabela 2. Balanço energético para a produção deóleo de dendê sob condições da Malásia.

Rendimento (cachos)Produção de óleo

Ingressos de energia fÛssil1. Máquinas agrícolas etransporte à usina2. Fertilizantes3. Pesticidas4. Mão-de-obraTotal

ha-1 ano-1

18,0 Mg3.870 kg

GJ 5,14 11,22 0,80 0,67

17,83 GJ154,41 GJ

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de dendê, este item não foi contabilizado. Éimportante destacar a importância do fertilizantequímico nobalanço energético. Apesar daprogramação de adições anuais de 252 kg K2Oha-1 versus 88 kg N ha-1, o custo energético comK2O foi somente de 3,45 GJ ha-1 (16,5 MJ kg K-1),em comparação com 6,89 GJ ha-1 com o usode N (78,1 MJ kg N-1). Isso reflete o elevadíssimocusto energético da produção de N peloprocesso Häber que utiliza grandes volumes degás natural. Uma das razões do baixo custoenergético da produção de etanol da cana-de-açúcar, no Brasil, é a baixa quantidade de Nutilizada em comparação com outros paísesprodutores (BODDEY, 1993). Após a extraçãodo óleo, existe pelo menos 10 Mg ha-1 deresíduos que, a pesar do fato de ter entre30 (fibra) e 65% (cachos vazios) de umidade,fornece energia suficiente (estimada em 24 GJha-1) para a operação de toda a usina deextração e purificação do produto. Parece queessa exigência é chave para produzir umbiocombustível com um balanço energéticofavorável.

MamonaNão existem, ainda, dados suficientes

para estimar o balanço energético desta cultura.Dados de produtividade citados na literaturasugerem que, por enquanto, a produtividademédia está em torno de 500 kg de óleo ha-1,(BELTRÃO et al., 2003), mas o rendimentopotencial com irrigação pode ser mais que odobro (HOLANDA, 2004). O valor caloríficodesse combustível é cotado a 40,5 MJ kg-1, epor isso a produção energética deve seraproximadamente de 20,3 GJ ha-1 ano-1. Aadubação recomendada por Beltrão et al. (2003)é de 50 kg N (3,91 GJ), 20 kg P2O5 (0,35 GJ) e25 kg K2O (0,34 GJ) ha-1. Se o custo energéticoda conversão do óleo da canola é deaproximadamente 12,0 MJ kg-1 (ARMSTRONGet al., 2002), e o mesmo for igual para o biodieseldo óleo da mamona, o total de ingresso deenergia fóssil seria de 4,6 GJ (fertilizantes) + 6,0GJ ha-1 (conversão do óleo para biodiesel). Não

estão incluídos no balanço os custos energéticoscom preparo do solo, calagem, pesticidas etransporte, com o qual o balanço deve sermenor que 2,0. Isto é muito baixo comparadocom os valores para etanol da cana-de-açúcarou óleo de dendê, mas semelhantes ao daprodução de biodiesel de canola (RME), naEuropa.

ConclusãoO balanço energético é o parâmetro mais

adequado para definir a viabilidade técnica dequalquer programa bioenergético. Como obalanço positivo é altamente dependente dorendimento da cultura e do menor consumo deN-fertilizante, para o caso de culturas de baixaprodução de óleo a alternativa é o melhoramentogenético e a otimização da contribuição dafixação biológica de N2 através da adubaçãoverde que permita reduzir ao mínimo a adubaçãonitrogenada.

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