Análise do Ciclo de Vida da
Soja
Otávio Cavalett
Orientador: Prof. Dr. Enrique Ortega
Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada
Introdução
 Nos últimos trinta anos a soja tornou-se um dos
principais produtos agrícolas do país.
 O Brasil é o segundo maior produtor mundial de
soja e segundo maior exportador de soja e farelo.
 Enquanto a área plantada com feijão, arroz e milho
reduziu-se e a área com soja mais que triplicou.
 O crescimento exponencial da produção,
processamento e exportação de soja tornou-se motivo
de preocupação sócio-ambiental.
Causas da expansão da soja
 Aumento da demanda de farelo de soja na
Europa;
 Variedades adaptadas para o cultivo na região
norte do país;
 Apoio governamental;
 Incentivo por parte de empresas multinacionais
de insumos agrícolas;
 Produção de biodiesel.
Conseqüências: externalidades
 Erosão do solo;
 Perda de fertilidade do solo;
 Poluição da água por pesticidas e fertilizantes;
 Intoxicação de pessoas e animais;
 Redução da biodiversidade;
 Modificações no clima regional;
 Expulsão de pequenos agricultores de suas terras;
 Destruição de grandes áreas de Cerrado e floresta
Amazônica.
Produção de biodiesel
 A produção de biocombustíveis tem se tornado um
tópico extremamente 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.
Avaliação do impacto ambiental
 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.
Objetivo
Calcular e discutir indicadores
quantitativos do desempenho
ambiental, social e econômico
de cada etapa do ciclo de vida
da soja.
Metodologias usadas
Análise de Energia Incorporada
Energia comercial usada (Slesser, 1974
Herendeen, 1998)
Análise de Intensidade de Materiais
Massa indireta degradada no processo (“Ecological
back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998)
Materials
Services
Nutrients
Análise Emergética
Soil
Biodiversity
$
Farmer
Legal
reserve
Environmental
services
$
Rain
Soybean
Contribuições diretas e indiretas em energia
Soybean
Wind
$
Sun
Corn
Corn
loses
Loses
solar equivalente (Odum, 1983; 1996)
Fluxos de Entrada
X
(kg petróleo/kg input)
Petróleo equivalente
=
Demanda Global de petróleo
X
41860000 J/kg petróleo
3,18 kg CO2/kg petróleo
=
(J/kg produto)
Demanda Global de energia
=
(kg CO2/kg produto)
Emissões globais de CO2
Análise de energia incorporada
Análise de intensidade de materiais
Fluxos de Entrada
X
X
X
MIF biótico
MIF abiótico
MIF água
(kg biótico/kg input)
=
IF biótico
(kg biótico/kg prod.)
(kg abiótico/kg input)
=
IF abiótico
(kg abiótico/kg prod.)
(kg água/kg input)
=
IF água
(kg água/kg prod.)
X
MIF ar
(kg ar/kg input)
=
IF ar
(kg ar/kg prod.)
Análise de emergia
Fluxos de Entrada
X
Transformidade ou Emergia específica
(SeJ/unidade input)
=
Emergia Total
(seJ/kg ou J de produto)
Ciclo de vida da soja
Farelo de soja
exportado
Óleo de soja
refinado
Biodiesel
Diagrama sistêmico
Materiais
Serviços
Materiais
Serviços
Materiais
Serviços
Materiais
Serviços
Materiais
Serviços
Materiais
Serviços
Recursos
naturais
Farelo de
soja
Chuva
Sol
Soja
Transp.
Transp.
Trem
Transp.
Navio
Transp.
Rod.
Processo de
esmagamento
Farelo de
soja
exportado
Óleo de
soja
Biodiesel
Refino
Figura 2: Diagrama sistêmico resumido do ciclo de vida da soja
Transp.
Rod.
Transp.
Rod.
Biodiesel
de soja
Óleo de
soja
refinado
Contabilizar entradas e saídas

Entrada









Combustível
Água
Aço
Eletricidade
Fertilizante
Pesticidas
Trabalho
Serviços
…..

Saída







Produto
principal
Co-produtos
CO2
Efluentes
industriais
Solo
Resíduos
…..
Produzir 1 kg de soja:
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
Energia
Output/Input = 7,24
Emergia
Tr = 1,01E+05 seJ/J
EYR = 1,80
%R = 35,6%
Produzir 1 litro de biodiesel:
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
Emergia
Tr = 3,9E+05 seJ/J
EYR = 1,62
%R = 30,7%
Relação de energia
0,40 litros combustível fóssil
Nutrientes
Comb.
fósseis
Solo
Chuva
Produção
de soja
Sol
(a)
Transporte
Esmagamento
Extração
Conversão
Produção do biodiesel de soja usando-se
combustíveis fósseis no processo
0,68 litro de
biodiesel
Nutrientes
Solo
1,68 litro de
biodiesel
Chuva
Sol
(b)
1 litro de
biodiesel
Produção
de soja
Transporte
Esmagamento
Extração
Conversão
1 litro de
biodiesel
Produção do biodiesel de soja sem o uso de
combustíveis fósseis no processo
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).
Ciclo de vida do biodiesel
Abiótico
kg/ha/ano
Fluxo de m ateriais
1,40E+04
1,20E+04
1,00E+04
8,00E+03
6,00E+03
4,00E+03
2,00E+03
0,00E+00
Água
Ar
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento e
Extração
Transesterificação
Transp. Rod. II
Transesterificação
Transp. Rod. II
Transesterificação
Transp. Rod. II
Transesterificação
Transp. Rod. II
J/ha/ano
Energia
1,00E+10
8,00E+09
6,00E+09
4,00E+09
2,00E+09
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento e
Extração
seJ/ha/ano
Em ergia
7,00E+15
6,00E+15
5,00E+15
4,00E+15
3,00E+15
2,00E+15
1,00E+15
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento e
Extração
kg CO2/ha/ano
CO2 liberado
8,00E+02
6,00E+02
4,00E+02
2,00E+02
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento e
Extração
Importância da emergia
kg/ha/ano
Análise de fluxo de m ateriais
6,00E+03
Abiótico
5,00E+03
Água
4,00E+03
Ar
3,00E+03
2,00E+03
1,00E+03
0,00E+00
Ambientais
Combustíveis
Eletricidade
Maquinário
Bens
M.O. e Serviços
J/ha/ano
Análise de Energia Incorporada
7,00E+09
6,00E+09
5,00E+09
4,00E+09
3,00E+09
2,00E+09
1,00E+09
0,00E+00
Ambientais
Combustíveis
Eletricidade
Maquinário
Bens
M.O. e Serviços
Bens
M.O. e Serviços
seJ/ha/ano
Análise em ergética
3,50E+15
3,00E+15
2,50E+15
2,00E+15
1,50E+15
1,00E+15
5,00E+14
0,00E+00
Ambientais
Combustíveis
Eletricidade
Maquinário
Cenário futuro
Lei 11097 de 14 jan 2005
+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 pesticidas
-1,41 milhões de toneladas de CO2
B2:
777 milhões litros
+2,85 milhões de ha de soja
+17,4 bilhões de m3 de água
+400 milhões de kg de NPK
+8,1 milhões de kg de pesticidas
-3,52 milhões de toneladas de CO2
B5:
1,94 bilhões litros
Aspectos econômicos
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.
Diagrama sistêmico ampliado do biodiesel
S
M
Combustiveis
Petróleo
M
Comb.
Agroquímicos
Outros
Extração e
refino
R
Produção de combustíveis fósseis
S
M
S
M
CO2
Danos a saúde
humana e a
biodiversidade
Produção de
soja
R
Agricultura
Conversão
Externalidades
negativas
Processo industrial
Aquecimento
global e outros
impactos
ambientais
Biodiesel
Energia
Área de floresta necessária para
absorver os impactos devido ao uso
de recursos não renováveis
R
Floresta
Madeira
Área de floresta
R = Recursos renováveis da natureza
S = Serviços e mão-de-obra
M = Materiais da economia (suportados pelos combustíveis fósseis)
Figura 4: Diagrama sistêmico da produção de biodiesel de soja.
Estimativa da capacidade de
suporte
Pode ser expressa como área necessária para
sustentar uma atividade econômica somente com
base em recursos renováveis.
Este valor pode ser obtido:
SANPP =
Total de recursos não renováveis
Densidade de potencia emergética de uma
floresta da região onde o sistema está
localizado
Área para absorver o impacto
2,5 ha de floresta
para cada 1 ha de
soja para biodiesel.
35%
71%
Área agrícola
Área de floresta
(a)
(b)
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).
Produzir 1 litro de óleo de soja
Requer:





4,4 kg material abiótico
5,5 t de água
0,13 kg fertilizante
0,11 kg óleo equivalente
3,18 m2 superfície cultivada
Libera:



337 g CO2
5,4 kg solo
1,39 kg efluentes
Energia
Output/Input = 7,87
Emergia
Tr = 3,5E+05 seJ/J
EYR = 1,71
%R = 33,1%
Produzir 1 kg de farelo de soja
Requer:





6,1 kg material abiótico
6,1 t de água
0,14 kg fertilizante
0,24 kg óleo equivalente
3,53 m2 superfície cultivada
Libera:



755 g CO2
6,0 kg solo
1,39 kg efluentes
Energia
Output/Input = 1,57
Emergia
Tr = 2,5E+05 seJ/J
EYR = 1,49
%R = 26,1%
Ciclo de vida farelo
Abiótico
Análise de fluxos de m ateriais
kg/ha/ano
2,50E+04
Água
2,00E+04
Ar
1,50E+04
1,00E+04
5,00E+03
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento
Transp. Trem
Transp. Naval
Transp. Rod. II
Transp. Trem
Transp. Naval
Transp. Rod. II
Transp. Trem
Transp. Naval
Transp. Rod. II
Transp. Trem
Transp. Naval
Transp. Rod. II
J/ha/ano
Energia
1,20E+10
1,00E+10
8,00E+09
6,00E+09
4,00E+09
2,00E+09
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento
Em ergia
seJ/ha/ano
8,00E+15
6,00E+15
4,00E+15
2,00E+15
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento
kg CO2/ha/ano
CO2 liberado
1,00E+03
8,00E+02
6,00E+02
4,00E+02
2,00E+02
0,00E+00
Agricultura
Transp. Rod. I
Esmagamento
Impactos do fluxo internacional de soja
13,7 milhões de t
de soja e 10,2
milhões de t de
farelo de soja
Soja
Custo
Custo energético:
emergético:
1,43
E+17 J/ano
É equivalente
a 3,4 vezes toda
14,2
dias usada
de extração
de
a emergia
pelo setor
petróleo
agrícola da Suécia ou 3,2 a
Erosão:
143 milhões
de t
emergia usada
pela agricultura
Área:
8,4 milhões de ha
da Dinamarca
(2x a Holanda)
Agrotóxicos: 67232 t
Nutrientes: 1,49 milhões
de t de N e 0,16 milhões de
t de P
Produzir 1 kg de carne necessita em média
1,6 kg soja mais 6,4 kg de forragem
Esta soja utilizada:
Requer:





7,5 kg material abiótico
7,4 ton de água
0,17 kg fertilizante
4,33 m2 superfície cultivada
0,29 kg petróleo equivalente
Libera:



924 g CO2
7,4 kg solo
0,88 kg efluentes
Alternativas mais sustentáveis
Os indicadores da a produção e processamento da
soja convencional apresentados indicam que:
 Não é sustentável
 Produz grandes impactos
ambientais
A soja pode ser produzida em sistemas alternativos
mais sustentáveis de forma a reduzir estes impactos
negativos no meio ambiente e na sociedade.
Sistema Cooperbio
Materiais
Serviços
Fluxo
natural de
nutrientes
Biodiversidade
Info
Solo
Uréia
$
Produtor
rural
Reserva
florestal
Serviços
ambientais
$
Cana-deaçúcar
Chuva
Sol
Micro
destilaria
Etanol
Óleo/
Farelo
$
Soja/
Milho
Óleo/Milho
$
Leite
Vacas
Leite
Pasto
Perdas
Figura 6: Diagrama sistêmico do sistema proposto pela Cooperbio.
Indicadores emergéticos
Maisimpacto
sustentável
Menor
ambiental
Maior rendimento
líquido de emergia
Indices de emergia
Transformidade (Tr)
Razão de rendimento líquido de emergia (EYR)
Razão de carga ambiental (ELR)
Renovabilidade (%R)
Concentração de potência emergética (ED)
Razão de investimento de emergia (EIR)
Índice de troca de emergia (EER)
Indicador de sustentabilidade de emergia (EIS)
Convencional Cooperbio
66701
99007
1,43
1,59
3,74
1,85
21,1%
35,1%
1,14E+12
6,82E+11
2,31
1,70
1,90
0,19
0,38
0,86
Conclusões
1/5
 Os métodos de avaliação foram eficientes para
descrever o desempenho econômico, social e
principalmente ambiental do ciclo de vida da 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
2/5
 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
correspondentemente em mais de 68%.
 O uso de biodiesel irá competir com a produção de
alimentos e ampliará a demanda de terra e água.
Conclusões
3/5
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
4/5
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
5/5
A avaliação quantitativa da produção, processamento
e exportação de soja do Brasil para a Europa mostrou
que os impactos ambientais são muito grandes.
A produção agrícola foi a etapa mais importante no
ciclo de vida da soja.
Os resultados mostraram quantitativamente a relação
entre a produção de soja no Brasil e o consumo de
carne na Europa.
Estas informação são importantes para visualizar o
impacto global do mercado de commodities e ajudar
na discussão de sistemas de mercado de produtos
agrícolas mais sustentáveis.
Obrigado!
[email protected]
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www.unicamp.br/fea/ortega