ANÁLISE DO POTENCIAL DE REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE CO2 NA REGIÃO
METROPOLITANA DO RIO DE JANEIRO
Jorge Luiz Oliveira Fernandes - UFF e PEC/COPPE/UFRJ
Jeferson Borghetti Soares - PPE/COPPE/UFRJ
ABSTRACT
The aim of this article is analyzing the substitution of diesel oil for natural gas, used by urban
buses in the city of Rio de Janeiro, RJ-Brazil as an alternative in order to reduce and control urban
atmospheric pollution. This substitution seemed feasible in technological and economical point of
view, according to Cost Abatment Assessment, since there is net negative cost as results.
I - INTRODUÇÃO
A atmosfera é um sistema dinâmico com capacidade assimilativa limitada. Por esse motivo,
alterações na sua composição química, além da perda da qualidade do ar para os seres que habitam o
planeta, podem provocar também, mudanças no clima em escala local, regional e global
(Oliveira,1997). Apesar dos esforços das autoridades ambientais para evitar a intensificação do efeito
estufa, o problema é extremamente complexo e não existem receitas fáceis para abordá-lo na sua
plenitude.
De acordo com Correia & Berni (1994), o setor de transportes é responsável por uma parcela
expressiva da poluição atmosférica, principalmente nas metrópoles, onde as atividades desse setor da
economia, contribuem com mais de 70% de todo o monóxido de carbono e 50% de todos os óxidos de
nitrogênio emitidos no mundo.
O transporte urbano da cidade do Rio de Janeiro, fortemente dependente do modo rodoviário,
contribui com quantidades consideráveis de poluentes para a atmosfera.
Tendo em vista as vantagens ambientais associadas ao uso do gás natural na tração veicular,
este trabalho analisa a viabilidade da redução das emissões de CO2 provenientes do setor de transportes
através da substituição do óleo diesel por gás natural na frota de ônibus urbanos da Região
Metropolitana da cidade do Rio de Janeiro (RMRJ).
II - O SETOR DE TRANSPORTE
Aproximadamente 50% dos hidrocarbonetos emitidos em áreas urbanas e aproximadamente
25% do total das emissões antrópicas de todo CO2 gerado no mundo resultam das atividades
desenvolvidas com os sistemas de transportes (Gabel & Roller* apud Correia & Berni, 1994). No
conjunto dos modos de transporte, o rodoviário é o mais intensivo no volume de emissões (Correia &
Berni, 1994).
O gás natural, por apresentar coeficiente de emissão de carbono inferior ao óleo diesel e à
gasolina, emite menor quantidade de carbono por unidade de energia fornecida, como mostra a tabela
1, constituindo o seu uso, portanto, numa alternativa conveniente para o abatimento da poluicão de
CO2.
Tabela 1 - Coeficientes de emissão de carbono
Combustível
Óleo Diesel
*
Coeficiente de Emissão (tC/TJ)
20,2
GABEL, H. K., ROLLER, L. H. Trade Liberalization, Transportation, and the Environment. The Energy Journal, v. 13, n.
3, 1992.
Gasolina
Gás Natural
Fonte: IPCC, 1995.
18,9
15,3
Os coeficientes de emissão acima deixam claro a vantagem do gás natural em relação ao óleo
diesel e a gasolina para a redução de gases de efeito estufa.
Segundo Borges et al (1996), a utilização de motores a gás natural, em aplicações veiculares de
serviço pesado, tem sido objeto de crescente interesse como uma alternativa viável para a redução dos
níveis de poluição em centros urbanos, onde atualmente predominam os veículos a Diesel.
III -
METODOLOGIA DE CÁLCULO DA REDUÇÃO DAS EMISSÕES DE
TRANSPORTE URBANO DA RMRJ
CO2
PARA O SETOR DE
Para a avaliação da redução das emissões CO2 da RMRJ utiliza-se a metodologia de cálculo
dos custos de abatimento. Segundo a UNEP, define-se custos de abatimento Cabat como aqueles de
longo prazo para a redução das emissões em relação a um cenário de base, conforme:
Cabat= (C2 - C1)/ (E1 - E2)
(eq. 1)
Onde (C2 - C1) corresponde aos custos incorridos para reduzir as emissões da quantidade (E1 E2) em relação a um cenário base.
Hipóteses assumidas:
• cenário base - no período de estudo não haverá penetração da tecnologia dos motores a gás natural.
Assim, o consumo da frota será exclusivamente de óleo diesel.
• cenários alternativos - são desenvolvidos em função de taxas diferenciadas de penetração do motor
a gás natural no setor de transporte coletivos da RMRJ. As mesmas são estimadas a partir da taxa de
renovação anual da frota, situada em torno de 9-10% do total anual. Desta forma, os ônibus a diesel
serão substituídos por coletivos novos movidos a gás natural de acordo com a taxa de penetração
adotada para cada cenário, sendo aqui assumidos os valores de 5% e 10%, implicando em substituir
metade ou total da frota desativada, respectivamente. Além disso, assume-se que o preço do ônibus
movido a gás natural atinge o mesmo valor do ônibus movido a diesel a partir de 2005, devido a
maior demanda por ônibus menos poluentes em grandes centros e ao conseqüente aproveitamento
das economias de escala.
• Hipóteses comuns aos cenários - redução da frota de ônibus urbanos da RMRJ no período 199820101. Tal estudo considera a redução da frota em torno de 16% da frota atual, sendo 9.86% em
1999, e 0.66% a.a. no período 1999-2010. Para efeito deste trabalho, prolongou-se a redução da
frota até 2020 adotando-se esta última taxa. A tabela 2 apresenta as principais hipóteses comuns aos
cenários base e alternativo.
Tabela 2 - Hipóteses básicas comuns aos cenários base e alternativos.
Variável
Taxas de desconto
Valor Residual do ônibus desativado
Receita gerada
Evolução dos preços relativos óleo-gás
Coeficientes de emissão
Rendimento energético de conversão
Propriedades físicas dos combustíveis
Ano Base
Consideração
8% e 12% a.a.
Igual para ambos os casos
Igual para ambos os casos
Constantes
De acordo com IPCC (1995)
20% superior para gás natural
Dados do BEN (1997)
1998
1
Segundo cenário adotado pela FETRANSPOR.
2
Fonte: Elaboração própria.
Assume-se para todos os cenários de abatimento que os custos de manutenção são iguais tanto
para ônibus a óleo diesel quanto a gás natural. O preço do gás natural corresponde a 79.16% do valor
do óleo diesel2. Adota-se ainda, que o valor residual do ônibus ao ser desativado a diesel e a gás natural
são iguais. Tal hipótese anula o termo referente ao valor residual, devido à equação (1).
IV.- CENÁRIOS DE CONSUMO DE ENERGIA E EMISSÕES DE CO2 PARA O SETOR ATÉ
2020
Os cenários foram denominados I08F10, I12F10, I08F05 e I12F05, onde o número após as
letras I e F correspondem às taxas de desconto e de penetração do ônibus a gás natural,
respectivamente. Desta forma, o cenário I08F10 corresponde àquele com penetração do motor a gás
natural a 10% da frota anualmente com os custos calculados usando a taxa de desconto de 8% a.a.
De acordo com a taxa de substituição de 5% e 10% do total anual, para os diferentes cenários
alternativos, a frota convencional de ônibus é inteiramente deslocada nos anos de 2007 e 2016,
respectivamente.
Na figura 1 observa-se que as curvas de demanda de energia e emissões de CO 2 apresentam
caráter descendente devido à diminuição da frota assumida nos cenários definidos anteriormente.
Exatamente no ponto onde se observa a substituição total da frota ocorre a desaceleração das taxas de
redução das emissões e consumo de energia. Para taxas maiores de substituição da frota, são
observados maiores possibilidades de redução das emissões e demanda de energia pelo fato do motor a
gás natural desenvolvido segundo o conceito de combustão de mistura pobre apresentar rendimento
superior ao motor utilizado para o óleo diesel além, é claro, do menor fator de emissão de carbono
devido ao gás natural. A tabela 3 sumariza os resultados obtidos para os cenários estudados.
200000
180000
160000
Energia (tEP)
I12F10 e I08F10
140000
Energia (tEP)
I12F05 e I08F05
120000
Emissão de CO2 (ton)
I12F10 e I08F10
100000
Emissões de CO2 (ton)
I12F05 e I08F05
80000
2020
2018
2016
2014
2012
2010
2008
2006
2004
2002
2000
1998
60000
Ano
Figura 1- Evolução da demanda de energia e emissões de CO2 pela frota de ônibus da RMRJ nos
cenários alternativos.
2
De acordo com a Portaria CNP/DIPRE no 69 de 21/10/89.
3
Tabela 3- Redução de demanda de energia e emissões de CO2 para os cenários alternativos.
3
Demanda acumulada (tEP )
Economia de energia1 (%)
Emissões acumuladas (ton)
Redução das emissões1 (%)
1- Em relação ao cenário de base.
I12F10 e I08F10
3.642.171
12.64
2.549.540
29.42
I12F05 e I08F05
3.779.723
9.34
2.826.841
21.74
Na figura 2 observa-se que os resultados obtidos para os custos de abatimento dos cenários
alternativos mostraram-se negativos, o que indica a existência de potencial no-regret no caso da
substituição da frota em operação pela tecnologia ambientalmente melhor, utilizando gás natural como
combustível. Em cenários de substituição acelerada tais como I12F10 e I08F10 obtém-se maior
redução percentual e absoluta das emissões de CO2, o que todavia ocorre a custos ligeiramente maiores
do que aqueles cenários com penetração mais moderada da nova tecnologia (I12F05 e I08F05), mas
ainda assim, bastante atraentes. Demonstra-se então a existência de grande potencial econômico para a
promoção da substituição gradual da frota.
R$80,00
R$/ton CO2
R$30,00
-R$20,00
-R$70,00
-R$120,00
I12F10
I08F10
I12F05
I08F05
Cenário
Figura 2 - Custos de abatimento de emissão de CO2 para os cenários alternativos.
V- CONCLUSÃO
A substituição do óleo diesel por gás natural, além da menor emissão de dióxido de carbono,
melhora a qualidade de vida nos centros urbanos com a redução do risco de doenças do aparelho
respiratório e deterioração de obras civis e monumentos.
Os motores desenvolvidos para uso exclusivo de gás natural, além de atenderem aos mais
rígidos limites de emissões existentes atendem aos parâmetros de durabilidade e confiabilidade, sendo
portanto, equivalentes aos motores Diesel.
A existência de custos de abatimento negativos significa que a substituição tecnológica e
energética, de acordo com os cenários desenvolvidos, é viável economicamente.
3
1 tonelada equivalente de petróleo= 10.800 Mcal.
4
A existência de uma legislação ambiental mais rigorosa quanto ao nível de poluição em centros
urbanos pode tornar esta opção ainda mais atraente, já que seriam necessários investimentos para a
melhoria da qualidade do óleo diesel, tornando o gás natural competitivo em relação ao óleo diesel.
VI - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BORGES, Luiz Henrique; HOLLNAGEL, Carlos; MURARO, Wilson. Desenvolvimento do motor
Mercedes-Benz, a gás natural, com tecnologia de mistura pobre. In: CONGRESSO E
EXPOSIÇÃO INTERNACIONAIS DE TECNOLOGIA DA MOBILIDADE, 5, São Paulo, 7 a
9 de outubro de 1996. Anais... São Paulo: SAE Brasil, 1996. (SAE TECHNICAL PAPER
SERIES, 962378 P).
CORREIA, Paulo Barros; BERNI, Mauro Donizeti. Transportes e emissões de CO2 : uma
análise com enfoque multiobjetivo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANEJAMENTO
ENERGÉTICO, 2, São Paulo, 12 a 14 de dezembro de 1994. Anais... São Paulo: UNICAMP,
1994. p.474-480.
FEDERAÇÃO DAS EMPRESAS DE TRANSPORTES RODOVIÁRIOS DO LESTE
MERIDIONAL DO BRASIL. Comunicação pessoal. 1996.
IPCC, HOUGHTON, J. T., ed. Climate change 1995: the science of climate change. New
Cambridge University Press, 1996. 2v.
York:
OLIVEIRA, Jorge Luiz Fernandes de. Poluição atmosférica e o transporte rodoviário: perspectivas de
uso do gás natural na frota de ônibus urbanos da cidade do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro,
1997.
172p. Dissertação (Mestrado em Planejamento Energético - COPPE) - Universidade Federal do
Rio de Janeiro.
SOARES, J. B.; OLIVEIRA, J. L. F. Custo de abatimento da substituição de óleo diesel por gás
natural na frota de ônibus urbano da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Relatório final
da disciplina de doutorado “Mudanças Climáticas e Gases de Efeito Estufa.
PPE/COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro. 1998.
UNEP. UNEP greenhouse gas abatement costing studies. Phase One Report. UNEP Collaborating
Centre on Energy and Environment, Riso National Laboratory, Denmark. 1993.
5