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

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

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

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

Produção de biodiesel

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

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

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

Avaliação do impacto ambiental

Objetivo

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

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

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

Análise EmergéticaContribuições diretas e indiretas em energia

solar equivalente (Odum, 1983; 1996)

Análise de Energia IncorporadaEnergia comercial usada (Slesser, 1974 Herendeen, 1998)

Nutrients

Rain

Wind

Sun

Soil

MaterialsServices

Soybean

Corn

Loses

$

$

$

Legal reserve

Farmer

Corn

Soybean

Biodiversity

loses

Environmentalservices

Metodologias usadas

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

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X =D

em

an

da G

lob

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o

418

60

000

J/k

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,18

kg

CO

2/kg

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X =

Dem

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)

=

Em

issões g

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O2

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CO

2/kg

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du

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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.)

Análise de emergia

Transformidade ou Emergia específica(SeJ/unidade input)

X

=

Emergia Total (seJ/kg ou J de produto)

Fluxos de Entrada

Produção agrícola de soja

Transporte

Esmagamento

Farelo Óleo

Esterificação

Mercado

Transporte rodoviário

Farelo de soja exportadoÓleo de soja refinado

Biodiesel

Cadeia do 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

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

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

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%

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

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

/ha

/an

o

Abiótico

Água

Ar

Energia

0,00E+00

2,00E+094,00E+09

6,00E+098,00E+09

1,00E+10



J/h

a/a

no

Emergia

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



seJ/h

a/a

no

CO2 liberado

0,00E+00

2,00E+02

4,00E+02

6,00E+02

8,00E+02



kg

CO

2/h

a/a

no

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

/an

o

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


kg/h

a/a

no

Abiótico

Água

Ar

Análise de Energia Incorporada

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


J/h

a/a

no

Importância da emergia

Cenário futuro

B2: 777 milhões litros

+1,1 milhões de ha de soja+7 bilhões de m3 de água+160 milhões de kg de NKP +3,2 milhões de kg de agrotóxicos -1,4 milhões de toneladas de CO2

B5: 1,94 bilhões litros

+2,8 milhões de ha de soja+17,4 bilhões de m3 de água+400 milhões de kg de NPK +8,1 milhões de kg de agrotóxicos-3,5 milhões de toneladas de CO2

Lei 11097 de 14 jan 2005

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

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

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

Custo 73% maior que o diesel.

Aspectos econômicos

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.

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

Este valor pode ser obtido:

Total de recursos não renováveis

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

está localizado

Estimativa da capacidade de suporte

SANPP =

(a) (b)

71%

Área agrícola

Área de floresta

35%

Área para absorver o impacto

2,5 ha de floresta

para cada 1 ha de soja 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).

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

Alternativas mais sustentáveis

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

Não é sustentável

Produz grandes impactos ambientais

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.

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 líquido de emergia

Menor impacto ambiental

Mais sustentável

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

Os resultados mostram que a produção de biodiesel de soja convencional é uma alternativa pouco viável levando-se em consideração os resultados obtidos nas avaliações econômicas, de materiais, energéticas, emergéticas e de emissões de CO2.

Conclusões 1/4

A fração da emergia renovável no biodiesel é baixa.

A diminuição das emissões de CO2 com o emprego das misturas B2 e B5 são inexpressivas quando comparadas com as queimadas.

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

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

Conclusões 2/4

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

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

Conclusões 3/4

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

Permite a descentralização da produção, a inserção e autonomia do agricultor familiar, a implantação de práticas agroecológicas e a redução de deslocamentos entre as áreas produtoras e centros consumidores.

Conclusões 4/4

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