Conferências Dolce Vita: Carbono
Dolce Vita Porto, 15 de Novembro de 2007
Carbono: Bons e Maus Caminhos
Tiago Domingos
Instituto Superior Técnico
[email protected]
Visão Geral
• Alterações Climáticas e Efeitos de Estufa
– A importância do carbono (dióxido de carbono), mas também do
vapor de água, do metano e do óxido de azoto
• Os Principais Produtores de Gases de Efeito de Estufa
– Combustíveis fósseis, agricultura e floresta ou
– Alimentação, transportes e habitação
• Soluções?
– Exemplo 1 – Biocombustíveis
– Exemplo 2 – Sumidouros agrícolas e florestais
Balanço de Energia da Terra
RADIAÇÃO
SOLAR
TERRA
Quando a radiação solar é superior à
radiação térmica, a Terra aquece e
estabelece-se um novo equilíbrio.
RADIAÇÃO
TÉRMICA
proporcional à
temperatura da Terra
Efeito de Estufa
ATMOSFERA
RADIAÇÃO
SOLAR
TERRA
RADIAÇÃO
TÉRMICA
proporcional à
temperatura da Terra
A atmosfera retorna parte da radiação térmica à Terra, aumentando a
temperatura da Terra. – EFEITO DE ESTUFA
Os componentes principais da atmosfera que causam este efeito são:
Vapor de água, H2O
Dióxido de carbono, CO2
Metano, CH4
Óxido de Azoto, N2O
IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Temperatura Global
Forçamento Radiativo
Dinâmica dos Gases de Efeito de Estufa
Dióxido de Carbono
IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Dinâmica dos Gases de Efeito de Estufa
Metano
IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Dinâmica dos Gases de Efeito de Estufa
Óxido de Azoto
IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
Gases de Efeito de Estufa e Energia
• Dióxido de carbono (CO2)
– Combustíveis fósseis
– Alterações do uso do solo
• Metano (CH4)
– Animais
– Combustíveis fósseis
• Óxido de Azoto (N2O)
– Agricultura
• O contributo maioritário para a emissão de gases de efeito de
estufa é a utilização de combustíveis fósseis, associado ao
processo de desenvolvimento económico iniciado com a
Revolução Industrial.
• O problema dos gases de efeito de estufa não pode assim ser
dissociado do problema da gestão de energia.
• A agricultura e floresta são o segundo componente mais
significativo
Emissões de Gases de Efeito de Estufa por
Produto na Europa
Diversos
Educação
Automóvel privado,
Transportes
Transporte aéreo
Carne
Lacticínios
Comida
Saúde
Comunicação
Aquecimento
Cozinha
Água
quente,
Habitação
Electrodomésticos,
Construção
Restaurantes
Recreio
Roupa
Huppes, G., A. de Koning, S. Suh, R. Heijungs, L. van Oers, P. Nielsen, and J. B. Guinée (2006).
Environmental Impacts of Consumption in the European Union: High-Resolution Input-Output
Tables with Detailed Environmental Extensions. Journal of Industrial Ecology 10(3): 129–146.
Bioetanol vs. Gasolina
Ciclo do Bioetanol
CO2
Bioetanol
DDG
Ciclo da Gasolina
CO2
Gasolina
Comparação das Emissões de CO2e
ton CO2e/ton bioetanol
3
2
Maiores emissões
intensivo
CO, Cultivo
NOx e CH
4.
de milho
Não consideração
CO2 para bioetanol
1
Ocup
DDG
Produ
Queim
0
Impacte evitado
-1
Cenário Bioetanol
Ocupação de solo
DDG
Produção de combustível
Queima de combustível
Cenário Gasolina
• Cenário de bioetanol favorável
• Diferença igual a 1,9 ton CO2e/ton bioetanol
Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho
para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.
o Gasolina
Comparação Energética
GJ LHV/ton bioetanol
50
40
Uso combustível
para operações
Maior
uso de
e transportes
energia primária
30
20
Ocupaçã
DDG
Produçã
Queima
10
Uso combustível
para operações
e transportes
0
-10
Cenário Bioetanol
Ocupação de solo
DDG
Produção de combustível
Queima de combustível
Cenário Gasolina
• Cenário de bioetanol favorável
• Diferença igual a 11 GJLHV/ton bioetanol
Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho
para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.
Outras Categorias Ambientais
Cenário de bioetanol favorável para:
Justificação
Camada de ozono
Elevado impacte da produção de
gasolina
Acidificação
Impacte evitado pela substituição de
bagaço de soja pelo DDG
Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias
Análise Económica
• Diferença de ISP entre cenários: 344 a 386€/ton bioetanol
• Diferença de emissão entre cenários: 1,9 ton CO2e
180 a 200€/ton CO2e representa o custo para o Estado
Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho
para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.
Análise com Afectação de Área Agrícola
FASE
Bioetanol
Gasolina
Bioetanol
1 ton
Gasolina
0,72 ton
Ocupação do
solo (0,25 ha)
Produção animal
(5,5 CN/ha)
Produção
industrial
Sub-produto
Uso final
Não existe
14 mil km
Emissões de Gases de Efeito de Estufa
Análise Completa
20
ton CO2e/ton bioetanol
15
Ocupaç
Maior emissão de
metano e azoto
10
Aliment
animal
Emissõ
DDG
5
Produçã
combus
Queima
combus
Maiores emissões
automóveis
Impacte evitado
Sequestro
de
carbono
0
-5
Cenário Bioetanol
-10
Cenário Gasolina
Ocupação de solo
Alimentação animal
Emissões animais
DDG
Produção de combustível
Queima de combustível
• Cenário de gasolina favorável
• Diferença entre cenários igual a
8 ton CO2e/ton bioetanol
Recursos Energéticos
Análise Completa
GJ LHV/ton bioetanol
50
Maior uso
combustível para
Alimentação
operações e
apenas
Maiortransportes
uso de
ração
energiapor
primária
40
30
20
Ocupaçã
Alimenta
Emissõe
DDG
Produção
combust
Queima
combust
10
0
-10
Cenário Bioetanol
Cenário Gasolina
Ocupação de solo
Alimentação
Ocupação
deanimal
solo
Emissões
animais
Alimentação
animal
DDG
Emissões
animais
• Cenário de bioetanol favorável
• Diferença igual a 9 GJLHV/ton bioetanol
Produção
de combustível
DDG
Queima dedecombustível
Produção
combustível
Nota: Cenário base corresponde ao cultivo de milho com sementeira convencional e sequestro de carbono nas pastagens
Análise Ambiental
Cenário Completo
Outras categorias
Cenário bioetanol favorável para:
Justificação
Camada de ozono:
Elevado impacte da produção de
gasolina
Acidificação
Impacte evitado pela substituição de
bagaço de soja pelo DDG
Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias
Análise de sensibilidade
Parâmetro variado
Resultados observados
Sementeira directa
Diminuição de impacte do cenário de bioetanol, mantendo
resultado
Sem sequestro
Aumento de impacte do cenário de gasolina, mantendo
resultado
Variação de taxa de
substituição DDG
Aumento da taxa de substituição leva a diminuição de
impacte de bioetanol, invertendo resultado da acidificação
Quociente Energético
Energia para
produção de
bioetanol
Energia para
contida no
bioetanol
Pimentel (2003): 35 GJ/ ton bioetanol
Valor obtido: 34 a 36 GJ/ ton bioetanol
Pimentel (2003): 27 GJ/ ton bioetanol
Os valores obtidos são
concordantes com a
bibliografia
É necessária mais
energia para produzir
bioetanol do que aquela
que ele contém
De modo similar ao obtido para o bioetanol, também
a energia contida na gasolina é inferior à necessária
para a sua produção/formação
Síntese da Análise do Bioetanol
Parâmetro de
avaliação
Gases de efeito de
estufa
Politica energética
Ecotoxicidade,
carcinogénicos, resíduos
sólidos, smog de Inverno,
smog de Verão, uso do solo,
minerais, respiráveis, metais
pesados
Camada de ozono
Acidificação
Economia
Favorável a
bioetanol?




?

Análise de
sensibilidade
Resultado alterado pela não consideração
de implicação da área produtiva
Sempre
Sempre
Sempre
Taxa de substituição de DDG altera o
resultado
Sempre
Sumidouros Naturais
• Portugal assumiu uma posição de liderança mundial
na utilização de sumidouros naturais para o
cumprimento do Protocolo de Quioto:
– Floresta
– Agricultura: sementeira directa
– Pastagens: pastagens permanentes biodiversas
Pastagens Permanentes Semeadas Biodiversas e
Ricas em Leguminosas
Biodiversidade
selvagem
Aumento de
produtividade
Aumento
sustentável de
encabeçamento
Aumento de matéria
orgânica no solo
Aumento na
retenção de água
Pastagens permanentes
semeadas biodiversas e
ricas em leguminosas
Redução no consumo de
fertilizantes azotados
Diminuição
da erosão
Aumento da
regulação de cheias
Aumento na viabilidade económica
Diminuição dos gases
de efeito de estufa
Aumento do
sequestro de carbono
Protocolo de Quioto
• De acordo com o PNALE (2006), o défice previsto para Portugal
no âmbito do Protocolo de Quioto é 3,73 milhões ton CO2/ano
– Parte deste défice será suportado pelo Fundo de Carbono, em
projectos externos ou internos, com um orçamento proposto de 110
milhões de euros
• Pastagens permanentes biodiversas
– Aumento estimado de matéria orgânica de 0,2%/ano
– Nível estimado de fixação de 5 ton CO2/ha/ano.
• Sementeira directa
– Aumento estimado de matéria orgânica de 0,03%/ano
– Nível estimado de fixação de 3 ton CO2/ano
• Uma oportunidade para a agricultura portuguesa!
Cenários de Fixação de Carbono
• CENÁRIO: Sementeira adicional de até 200 000 ha de pastagens
permanentes biodiversas
– Área inferior à prevista nas propostas dos Planos Regionais de
Ordenamento Florestal do Alto Alentejo, Alentejo Central e Alentejo
Litoral
– A Medida Agro-Ambiental de Sistemas Forrageiros Extensivos
atingiu cerca de 260 000 ha
– A área actual de pastagens biodiversas é estimada em 50 000 ha
– Pastagens adicionais sequestrariam 1 milhão de ton CO2/ano
• CENÁRIO: Sementeira directa adicional em até 100 000 ha de
culturas anuais
– Estima-se que a área actual seja 50 mil hectares
– Área adicional sequestraria 300 mil ton CO2/ano
• O conjunto dos dois cenários permitiria sequestrar
1,3 milhões de ton CO2/ano, igual a 35% do
défice previsto
Conclusões
• A gestão do carbono é um problema complexo, que
exige uma análise cuidadosa dos múltiplos impactes
que cada solução pode produzir
• Os biocombustíveis poderão ser uma solução para o
sector dos transportes, mas é pouco provável que o
bioetanol produzido a partir de milho deva fazer parte
dessa solução
• A adopção generalizada em Portugal dos sistemas de
sementeira directa e de pastagens biodiversas é uma
oportunidade de simultaneamente mitigar as emissões
de gases de efeito de estufa e produzir múltiplos
benefícios ambientais, nomeadamente protecção do
solo
Conferências Dolce Vita: Carbono
Dolce Vita Porto, 15 de Novembro de 2007
Carbono: Bons e Maus Caminhos
Tiago Domingos
Instituto Superior Técnico
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SLIDES LINKADOS
Sementeira Directa
Leguminosas