Universidade Estadual de Campinas
Faculdade de Engenharia de Alimentos
Lab. de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada
UNICAMP
Avaliação da Suatentabilidade do
Álcool Etanol Combustível
usando Análise Emergética e
Análise de Ciclo de Vida
Consuelo L. Fernandez Pereira
Enrique Ortega
LEIA
Etanol
 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
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 Trabalho
Avaliar a sustentabilidade de
cadeida produtiva agrícolas
utilizando as metodologias de
Analise Emergética combinada
com Estudo de Ciclo de Vida
Análise Emergética
Emergia
é a soma de toda
energia incorporada
s
rso
cu rais
e
R tu
Na
Processos
Naturais
Sol
Pc
direta ou
indiretamente na
Pc
M&S
Produto
ou
Serviço
Processo
R&
Em
produção de um recurso,
seja ela na forma de
energia ou matéria,
trabalho humano ou
da Natureza.
Odum (1996)
Análise Emergética
Emergia
M
M
Y = SEF + SEN+ SER
N
SS
N
V
CR
Sol
Sol
ranj
Orange
Produtos
Lavoura
Farm
Transformidade é
a emergia por
unidade de energia,
expressa em seJ/J
Solar
Joules
Y = SJFTRF + SJNTRN+ SERTRR
Joules
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 Berço ao Túmulo
ISO 14000
Conceito de Ciclo de Vida
Indicadores da ACV
Indicador
Unidade
Entradas
Categorias de Impacto
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
m2/kg de produto
3- Uso do Solo
Consumo de
recursos Naturais
Uso do Solo
Saídas
4 – Emissões para o Ar
Aquecimento Global
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
Eutrofização
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
Acidificação
kg/kg produto
Toxidade
Diagrama do Sistema Produtivo de
Álcool
Água
s
Tran
M&S
Solo
p
Água
Chuva
Materiais
Serviços
Vento
Sol
Lavoura
Transp
Cana
extração do
caldo
Caldo
Fabricação
do Álcool
ÁLCOOL
Vinhaça
Bagaço
Geração de vapor e
eletricidade
EL
Usina
Outros
subprodut
os
Dados da Cadeia avaliada
Etapa
Agrícola
Características
o
N
de cortes: 6 cortes
Produção média: 80 ton /ha
Manejo: convencional
Dados
Visita a campo
Literatura
Fertilização: tradicional e subprodutos
Colheita: manual
Transporte
da cana
Usina
de
álcool
Distância média: 30 km
Capacidade por viagem: 60 ton
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 m
3
de águas residuárias/h
Entrevistas
Fabricante
caminhões e
pneus
Visita a Usina
Fornecedores
Entrevistas
Literatura
Distribuição
Distribuição
Etapas
São Paulo
1 - Transporte até
base primária
Distância: 150 km
Caminhão tanque
Capacidade: 35 000 litros
2 - Transporte até
Posto Distribuidor
Distância: 100 km
Caminhão tanque
Capacidade: 26 000 litros
1 - Transporte até base
primária
Distância: 150 km
Caminhão tanque
Capacidade: 35 000 litros
2 - Transporte até
base secundária
Distância: 1 500 km
Rodotrem
Capacidade: 60 000 litros
Mato Grosso
Características
Fontes:
Literatura
Entrevistas
3 - Transporte até
Posto Distribuidor
Distância: 100 km
Caminhão tanque
Capacidade: 26 000 litros
ANT
Fabricantes
R
M
M
2,70x1011
N
S
10
6,25x10
2,26x1011
M
M
7,12x1010
1,99x1010
S
1,98x1010
S
Transporte
S
1,70x1010
7,33x1010
2,03x109
Canavial
R
1,73x1010
Fabricação
Transporte
Álcool
3,32x1011
Cana-de-açúcar
TR = 26.600 seJ/J
EYR = 1,80
ELR = 1,68
%R = 37,3%
Álcool - Usina
Álcool – PD- SP
TR = 47.500 seJ/J
EYR = 1,62
ELR = 2,08
%R = 32,5%
TR = 49.100 seJ/J
EYR = 1,59
ELR = 2,18
%R = 31,4%
R
M
N
M
2,70x1011
S
6,25x1010
2,26x1011
Canavial
R
1,73x1010
M
M
7,12x1010
10
1,99x1010
S
9
2,03x10
Transporte
S
7,33x10
Fabricação
10
8,57x10
Transporte
3,32x1011
Cana-de-açúcar
TR = 26.600 seJ/J
EYR = 1,80
ELR = 1,68
%R = 37,3%
S
3,28x1010
Álcool - Usina
Álcool – PD- MT
TR = 47.500 seJ/J
EYR = 1,62
ELR = 2,08
%R = 32,5%
TR = 52.800 seJ/J
EYR = 1,53
ELR = 2,42
%R = 29,3%
Álcool
Contribuições por tipo de Fluxo - Álcool Etílico
Combustível - USINA
11
(1x10 seJ/l de álcool)
12
S
M
N
R
10
8
6
4
2
0
Canavial
Transporte
Usina
Totais
Contribuições por etapa da cadeia
Álcool Combustível - Usina
Contribuições por etapa da cadeia
Álcool Combustível - Posto
Revendedor - SP
TR
5,3%
TR
2%
Usina
15%
Usina
14,6%
80,1%
Canavial
Contribuições por etapa da cadeia
Álcool Combustível - Posto
Revendedor - MT
83%
Canavial
Usina
16,6%
Can
TR
11,8%
74,6%
Canavial
14
Contribuições das etapas da cadeia por tamanho da
cadeia
(1x1011 seJ/l álcool)
Usina
PD - SP
PD - MT
12
10
8
6
4
2
0
Agrícola
Transporte
Processamento
Totais
Transformidade
► EMergia Total dividida pela energia do produto
Transformidade dos Pordutos da Cadeia
produtiva do Álcool
Tr = Y/Energia
4
(1x10 seJ/J)
 É uma medida da
eficiência do sistema
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
{
5,28
4,75
Transformidades
4,91
Diesel = 5,50 x 104seJ/J
Gás N. = 4,80 x 104seJ/J
2,66
1,0
Carvão = 4,00 x 104seJ/J
0,0
Cana
Usina
PD SP
PD MT
Odum (1996)
Renovabilidade - %R
► porcentagem da eMergia dos recursos renováveis
Renovabilidade dos Pordutos da Cadeia
produtiva do Álcool Combustível
 Indica o grau de
40%
30%
%R = R/Y
37,3 %
32,5 %
20%
31,4 %
29,3 %
sustentabilidad
e
Renovabilidade
Diesel = 0%
10%
Soja = 20%
0%
Cana
Usina
PD SP
PD MT
Milho = 12-20%
Agroecológico = 70%
Razão de Rendimento EMergético - EYR
► EMergia total dividida pela eMergia dos insumos da economia
1,90
EYR = Y/F
EYR dos Pordutos da Cadeia
produtiva do Álcool
 Indica a eficiência no
uso de bens adquiridos
da economia
1,80
1,70
1,80
 O ganho em energia
1,60
1,62
1,50
1,59
1,53
1,40
primária
disponibilizada para a
economia
EYR
1,30
Soja = 1,3
Cana
Usina
PD SP
PD MT
Milho = 1,3 - 1,7
Agroecológico = 20
Taxa de Carga Ambiental - ELR
► Razão entre os recursos não renováveis e aqueles renováveis
ELR =(N+F)/R
ELR dos Pordutos da Cadeia
produtiva do Álcool
 avalia a pressão
2,50
2,00
2,42
1,50
1,00
2,08
2,18
causada ao
ecossistema pelo
sistema produtivo em
estudo
1,68
Impacto
0,50
ELR< 2 – baixo
0,00
2 < ELR < 10 - moderado
Cana
Usina
PD SP
PD MT
ELR>10 - Intenso
Razão de Intercâmbio de EMergia - EER
► Razão da eMergia recebida em relação à eMergia fornecida na troca
EER =Y/[produção *preço*(emergia/U$)]
EER
Agricultor fornece
1,4 X mais eMergia
do que recebe em
pagamento
Cana
Usina
Álcool
PD SP
1,40
0,66
0,54
Usineiro recebe 1,6 X
mais eMergia do que
fornece
PD MT
0,77
Outros Índices
Empregos
Fazenda
0,014 postos fixos/ha
0,061 postos temporários/ha
Outros Índices
990 L/ tanque
Índices - Consumos
Uso de água
22 l água/ l de álcool
180 L/ 100 km
2
Uso da Terra
1,56 m /l álcool
Perda de solo
1,86 kg de solo /l álcool
70 m2/ tanque
13
m2
/ 100 km
84 kg de solo/ tanque
15 kg de solo / 100 km
Outros 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)
Conclusões
 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.
Conclusões
 A transformidade obtida para o álcool é da
mesma ordem de grandeza de transformidade
dos combustíveis fósseis (40000 seJ/J);
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.
Conclusões

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.
 O uso do etanol como combustível não é sustentável a
longo prazo devido a sua baixa renovabilidade e às
externalidades associadas a sua produção.
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