Post on 19-Apr-2015
Consuelo L. Fernandez Pereira
Enrique Ortega
UNICAMP LEIA
Universidade Estadual de Campinas
Faculdade de Engenharia de AlimentosLab. de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada
Avaliação da Suatentabilidade doAvaliação da Suatentabilidade do
Álcool Etanol CombustívelÁlcool Etanol Combustível usando Análise Emergética e usando Análise Emergética e
Análise de Ciclo de VidaAnálise de Ciclo de Vida
Combustível Renovável
Em 2005 a participação do álcool foi de 16%
(Ministério das Minas e Energia )
Na safra 2004/05 foram colhidas 380 milhões de
toneladas de cana;
15,2 bilhões de litros de álcool;
12,8 bilhões (84%) destinado ao mercado interno
EtanolEtanol
Cana no Estado de São Paulo:
É o principal produto agrícola do estado;
36% do valor da produção agrícola do estado;
Na safra 2004 produziu 254 milhões de toneladas (66%) ;
3,6 milhões de hectares;
Objetivo do TrabalhoObjetivo do Trabalho
Avaliar a sustentabilidade de
cadeida produtiva agrícolas
utilizando as metodologias de
Analise Emergética combinada
com Estudo de Ciclo de Vida
M&S
Produtoou
Serviço
R &Em
Processo
Pc Pc
ProcessosNaturais
Sol
AnáliseAnálise EEmmergéticaergética
Emergia é a soma de toda energia incorporada direta ou indiretamente na produção de um recurso, seja ela na forma de energia ou matéria, trabalho humano ou da Natureza. Odum (1996)
N
R
Sol
M
S
Farm
Orangeranj
N
Lavoura
VC
Sol
M
S
Produtos
AnáliseAnálise EEmmergéticaergética
F
R
N
Emergia
Y = EF + ENER
Transformidade é a emergia por unidade de energia, expressa em seJ/J
Solar Joules
Joules
Y = JFTRF + JNTRN+ ERTRR
Análise de Ciclo de Vida (ACV)
ACV avalia todos os impactos associados à produção e ao uso de um produto, através da identificação, quantificação e avaliação de todos os recursos consumidos e de todas as emissões e dejetos liberados para o meio ambiente.
Utiliza o conceito do BerçoBerço ao TúmuloTúmulo
ISO 14000
Conceito de Ciclo de VidaConceito de Ciclo de Vida
Categorias de Impacto
Consumo de recursos Naturais
Uso do Solo
Aquecimento Global
Acidificação
Eutrofização
Toxidade
Indicador Unidade
1 – Consumo de Energia
Consumo de combustível fóssil barril/ha e barril/kg de produto
Consumo de energia elétrica kw/ha e kw/kg de produto
biomassa kg/ha e kg/kg de produto
2 – Consumo de Recursos Naturais
Consumo de água m3/ha e m3/kg de produto
Consumo de fosfato kg/ha e kg/kg do produto
3- Uso do Solo m2/kg de produto
4 – Emissões para o Ar
CH4 kg/ha e kg/kg de produto
CO2 kg/ha e kg/kg de produto
NOX kg/ha e kg/kg de produto
SO2 kg/ha e kg/kg de produto
5 - Emissões para Águas
NO3 kg/ha e kg/kg de produto
PO4 kg/ha e kg/kg de produto
metais pesados g/kg de produto
6 - Resíduos Sólidos kg/kg produto
Entradas
Saídas
Indicadores da ACVIndicadores da ACV
Lavoura
Transp
extração do caldo
Fabricação do Álcool
Geração de vapor e eletricidade
Vinhaça
Outros subprodut
os
Cana
Bagaço
Usina
Transp
Chuva
Vento
Sol
Diagrama do Sistema Produtivo de Álcool
Caldo
Solo
Água
Serviços
M&S
Água
Materiais
EL
ÁLCOOL
Dados da Cadeia avaliadaDados da Cadeia avaliada
Etapa Características Dados
Agrícola N o de cortes: 6 cortes
Produção média: 80 ton /ha
Manejo: convencional
Fertilização: tradicional e subprodutos
Colheita: manual
Visita a campo
Literatura
Transporte da cana
Distância média: 30 km
Capacidade por viagem: 60 ton
Entrevistas
Fabricante caminhões e pneus
Usina de álcool
Capacidade: 8100 ton /dia Produção: 100% da cana para álcool
Assim:
80 l de álcool/ton cana
270 kg bagaço/ ton cana
35 kg de torta de filtro
10 l de vinhaça por l de álcool (ou 800 l por ton de cana)
450 m3 de águas residuárias/h
Visita a Usina Fornecedores
Entrevistas Literatura
{
DistribuiçãoDistribuição
Distribuição Etapas Características
1 - Transporte até base primária
Distância: 150 km Caminhão tanque Capacidade: 35 000 litros
São Paulo
2 - Transporte até Posto Distribuidor
Distância: 100 km Caminhão tanque Capacidade: 26 000 litros
Mato Grosso
1 - Transporte até base primária
3 - Transporte até Posto Distribuidor
Distância: 100 km Caminhão tanque Capacidade: 26 000 litros
2 - Transporte até base secundária
Distância: 1 500 km Rodotrem Capacidade: 60 000 litros
Distância: 150 km Caminhão tanque Capacidade: 35 000 litros
Fontes:
Literatura
Entrevistas
ANT
Fabricantes
Canavial Transporte Fabricação TransporteR
M
SN
S
M
R
S
M
S
M
Álcool3,32x1011
6,25x1010
2,70x1011
2,26x1011
Cana-de-açúcar
TR = 26.600 seJ/JEYR = 1,80ELR = 1,68%R = 37,3%
Álcool - Usina
TR = 47.500 seJ/JEYR = 1,62ELR = 2,08%R = 32,5%
Álcool – PD- MT
TR = 52.800 seJ/JEYR = 1,53ELR = 2,42%R = 29,3%
1,99x1010
2,03x109
1,73x1010
7,12x1010
7,33x1010
8,57x1010
3,28x1010
Canavial Transporte Fabricação TransporteR
M
SN
S
M
R
S
M
S
M
Álcool3,32x1011
6,25x1010
2,70x1011
2,26x1011
Cana-de-açúcar
TR = 26.600 seJ/JEYR = 1,80ELR = 1,68%R = 37,3%
Álcool - Usina
TR = 47.500 seJ/JEYR = 1,62ELR = 2,08%R = 32,5%
Álcool – PD- SP
TR = 49.100 seJ/JEYR = 1,59ELR = 2,18%R = 31,4%
1,99x1010
2,03x109
1,73x1010
7,12x1010
7,33x1010
1,98x1010
1,70x1010
0
2
4
6
8
10
12
Canavial Transporte Usina Totais
Contribuições por tipo de Fluxo - Álcool Etílico Combustível - USINA
(1x1011 seJ/l de álcool)
S
M
N
R
Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Usina
Can
TR2%
15%
83% Canavial
Usina
Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Posto
Revendedor - MT
74,6% Canavial
Usina16,6%
TR 11,8%
Contribuições por etapa da cadeiaÁlcool Combustível - Posto
Revendedor - SP
80,1% Canavial
Usina14,6%TR
5,3%
Contribuições das etapas da cadeia por tamanho da cadeia
(1x1011 seJ/l álcool)
0
2
4
6
8
10
12
14
Agrícola Transporte Processamento Totais
Usina PD - SP PD - MT
Transformidade dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool
(1x104seJ/J)
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
Cana Usina PD SP PD MT
2,66
4,75 4,91
5,28
► EMergia Total dividida pela energia do produto
Tr = Y/Energia
É uma medida da eficiência do sistema
Transformidades
Diesel = 5,50 x 104seJ/J
Gás N. = 4,80 x 104seJ/J
Carvão = 4,00 x 104seJ/J
Odum (1996)
{
TransformidadeTransformidade
Renovabilidade dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool Combustível
0%
10%
20%
30%
40%
Cana Usina PD SP PD MT
37,3 %
32,5 %31,4 % 29,3 %
RenovabilidadeRenovabilidade - %R- %R
%R = R/Y
► porcentagem da eMergia dos recursos renováveis
Indica o grau de sustentabilidade
Renovabilidade
Diesel = 0%
Soja = 20%
Milho = 12-20%
Agroecológico = 70%
Razão de RendimentoRazão de Rendimento EEMMergéticoergético - EYR- EYR
► EMergia total dividida pela eMergia dos insumos da economia
Indica a eficiência no uso de bens adquiridos da economia
O ganho em energia primária disponibilizada para a economia
EYR = Y/FEYR dos Pordutos da Cadeia produtiva do Álcool
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
Cana Usina PD SP PD MT
1,80
1,621,59
1,53
EYR
Soja = 1,3
Milho = 1,3 - 1,7
Agroecológico = 20
Taxa de Carga AmbientalTaxa de Carga Ambiental - ELR- ELR
► Razão entre os recursos não renováveis e aqueles renováveis
avalia a pressão causada ao ecossistema pelo sistema produtivo em estudo
ELR =(N+F)/R ELR dos Pordutos da Cadeia
produtiva do Álcool
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Cana Usina PD SP PD MT
2,422,182,08
1,68
ImpactoELR< 2 – baixo
2 < ELR < 10 - moderado
ELR>10 - Intenso
Cana Usina PD SP PD MT
EER 1,40 0,66 0,54 0,77
Álcool
Razão de Intercâmbio deRazão de Intercâmbio de EEMMergiaergia - EER- EER
EER =Y/[produção *preço*(emergia/U$)]
► Razão da eMergia recebida em relação à eMergia fornecida na troca
Agricultor fornece 1,4 X mais eMergia do que recebe em pagamento
Usineiro recebe 1,6 X mais eMergia do que
fornece
Empregos
Fazenda 0,014 postos fixos/ha
0,061 postos temporários/ha
Outros ÍndicesOutros Índices
Uso de água 22 l água/ l de álcool
Uso da Terra 1,56 m2 /l álcool
Perda de solo 1,86 kg de solo / l álcool
Índices - Consumos990 L/ tanque
180 L/ 100 km
70 m2/ tanque
13 m2 / 100 km 84 kg de solo/ tanque
15 kg de solo / 100 km
Outros ÍndicesOutros Índices
Outros ÍndicesOutros Índices
Emissões USINA PD - SP PD - MT
CO2
(g CO2 / l álcool ) 400 470 700
(g CO2/ MJ) 17,74 20,82 30,91
Emissões
Gasolina = 100 g CO2/MJ (Spila et al., 1992)
Etanol de milho = 80 g CO2/ MJ (Ulgiati, 2001)
ConclusõesConclusões
A Análise EMergética utilizando o conceito de Ciclo de Vida indica que no caso do álcool combustível a etapa agrícola é aquela que consome maior volume de recursos, tanto naturais como provenientes da economia;
Portanto, a adoção de práticas de manejo mais sustentáveis pela etapa agrícola resultará em melhoria do desempenho ambiental do álcool combustível.
A transformidade obtida para o álcool é da mesma ordem de grandeza de transformidade dos combustíveis fósseis (40000 seJ/J);
ConclusõesConclusões
Ao uso de álcool combustível estão associados consumos significativos de recursos naturais, como por exemplo água, perda de solo e área necessária à produção de cana-de-açúcar, não contabilizados nas pesquisas energéticas, porém de grande impacto ambiental a nível local e regional.
A renovabilidade do álcool no momento de seu consumo depende da etapa de distribuição. Ao deixar a usina esta é de 37%, caindo progressivamente com o aumento das etapas de distribuição e com as distâncias a elas associadas.
ConclusõesConclusões
O uso do etanol como combustível não é sustentável a longo prazo devido a sua baixa renovabilidade e às externalidades associadas a sua produção.
Obrigada!
clfp@fea.unicamp.br
ortega@fea.unicamp.br
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