Semana do Meio Ambiente SEMEIA 2007 Campinas SP

Semana do Meio Ambiente – SEMEIA 2007 Campinas, SP Avaliação emergética do ciclo de vida da produção de biodiesel de soja no Brasil Otávio Cavalett Enrique Ortega (Orientador) Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada Departamento de Engenharia de Alimentos -FEA

Expansão da soja Motivo de orgulho para uns e de preocupação para outros, os dados sobre a produção de soja no Brasil nos últimos anos são impressionantes. A área plantada para a safra 2005/2006 equivale à soma dos os outros quatro principais grãos produzidos no país: arroz, feijão, milho e trigo. O total da área plantada com estes quatro grãos, indispensáveis na mesa do brasileiro, reduziu-se entre 1991 e 2005, enquanto a área destinada à soja mais do que triplicou.

Complexo soja Os três principais produtos complexo soja – grão, farelo e óleo - representaram, em 2005, 8% das exportações do país, ou cerca de 9, 5 bilhões de dólares. Corresponderam a cerca de um terço de toda a soja comercializada no mercado internacional. Esta expansão vem ocorrendo principalmente em uma área quase contínua da América do Sul, abrangendo os países do Mercosul – Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai - e a Bolívia.

Produção mundial de soja País Produção (Mt) % Total USA 65, 8 34, 8 Brasil 52, 6 27, 8 Argentina 34, 0 18, 0 China 16, 0 8, 5 Índia 6, 8 3, 6 Paraguai 4, 0 2, 1 Canadá 2, 3 1, 2 Bolívia 1, 9 1, 0 Outros 5, 7 3, 0 189, 1 100, 0 Total Source: USDA, 2005

Principais exportadores de soja Soja – Grão (Mt) País Quantdde USA 24, 2 Brasil 19, 5 Soja – Torta (Mt) %Total País 42, 9 Argentina 34, 6 Brasil Quantdde %Total 19, 7 43, 8 14, 9 33, 1 Argentina 8, 0 14, 2 USA 3, 9 8, 7 Paraguai 2, 4 4, 3 Índia 3, 3 7, 3 Canadá 0, 7 1, 2 Paraguai 0, 9 2, 0 Uruguai 0, 5 0, 9 Bolívia 0, 9 2, 0 Outros 1, 1 2, 0 Outros 1, 3 2, 9 56, 4 100, 0 45, 0 100, 0 Total Source: USDA, 2005

Biocombustíveis A substituição de combustíveis fósseis por renováveis deve reduzir os impactos ambientais resultantes da queima do petróleo. Este é o seu principal apelo! Os benefícios sociais, no caso do Brasil, vão depender da escala e do modo de produção da biomassa a ser produzida para fins energéticos.

Biodiesel No afã de equilibrar as contas externas, o governo brasileiro começou a financiar plantas de biodiesel em um ritmo afoito. Primeiro pensando em agricultura familiar no Nordeste, usando mamona. . . Os uso de óleo de palmeira surgiu como uma boa opção. . Depois a coisa mudou! Atendeu-se a apelo dos produtores de soja e deu-se início a um novo ciclo de expansão da soja no Brasil, viabilizado com recursos públicos, sem levar em conta seus custos sociais, ambientais, e mesmo econômicos.

Soja no Brasil: externalidades • • • Erosão do solo Perda de fertilidade do solo Poluição da agua por pesticidas e fertilizantes Intoxicação de pessoas e animais Redução da biodiversidade Modificações no clima regional Uso de trabalho esclavo Expulsão de pequenos agricultores de suas terras Destuição de grandeas areas de cerrado e agora floresta amazonica (16% de toda floresta amazonica ja desapareceu e a cada dia 7000 ha de floresta são perdidos)

Macro escopo Soy Global environmental support Soybean production

Metodologias usadas n Analise Energetica: Energia comercial usada (Slesser, 1974 Herendeen, 1998) n Análise de Fluxo de Massa: Massa indireta degradada no processo - (“Ecological back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998) n Diagnóstico Emergético: Contibuições diretas e indiretas em energia solar equivalente - (Odum, 1983; 1996) n Análise Exergetica: Eficiencia termodinâmica do processo - (Szargut and Morris, 1998)

Ciclo de vida do biodiesel q Farelo de soja q Óleo de soja q Biodiesel

Contabilizar entradas e saídas n Entrada q q q q q Combustível Água Aço Eletricidade Fertilizante Pesticidas Trabalho Serviços …. . n Saída q q q Produto principal CO 2 Efluentes industriais Solo Resíduos …. .

A abordagem multi-método Ciclo de vida do biodiesel Source: Ulgiati et al. 2006

Produzir 1 kg de soja Requer: n n n 4, 5 kg material abiótico 5, 8 t de água 0, 13 kg fertilizante 3, 4 m 2 superfície cultivada 0, 12 kg petróleo equivalente Libera: n n n 387 g CO 2 7 g NOx 1 g VOC 3 g CO 0, 23 kg solo Energia Output/Input = 4, 45

Produzir 1 kg de óleo de soja Requer: n n n 4, 2 kg material abiótico 5, 3 t de água 0, 14 kg fertilizante 0, 29 kg óleo equivalente 3, 07 m 2 superfície cultivada Libera: n n n 909 g CO 2 16 g NOx 2 g VOC 6 g CO 0, 21 kg solo 0, 78 kg efluentes Energia Output/Input = 2, 92

Produzir 1 kg de farelo de soja Requer: n n n 5, 9 kg material abiótico 5, 8 t de água 0, 13 kg fertilizante 0, 21 kg óleo equivalente 3, 41 m 2 superfície coltivada Libera: n n n 668 g CO 2 11 g NOx 2 g VOC 5 g CO 0, 23 kg solo 0, 86 kg efluentes Energia Output/Input = 1, 72

Produção de biodiesel Processo de produção de metil éster (biodiesel) a partir de óleos vegetais

Produzir 1 litro de biodiesel Requer: n n n 3, 8 kg material abiótico 4, 4 t de agua 0, 10 kg fertilizante 0, 34 kg óleo equivalente 2, 55 m 2 superfície cultivada Libera: n n n 1071 g CO 2 18 g NOx 3 g VOC 7 g CO 0, 17 kg solo 0, 57 kg efluentes Energia Output/Input = 2, 30

Fases do CV do biodiesel

Demanda de materiais Produzir um litro de biodiesel demanda de forma direta: § 0, 43 kg de solo, § 0, 20 kg de fertilizantes, § 0, 004 kg de pesticidas, § 8652 kg de água, § 0, 095 kg de diesel, § 0, 062 k. Wh de eletricidade. Considerando-se ainda a demanda de materiais de forma indireta calculada a partir da analise de intensidade de materiais, produzir 1 L de biodiesel requer que sejam utilizados em alguma parte do globo (escala global): § § 7, 12 kg de material abiótico, 8662 kg de água, 0, 55 kg de ar e 0, 45 kg de material biótico.

Demanda de energia O custo energético de produção de soja é de 3, 72 MJ kg-1. enquanto que para o biodiesel este valor foi mais de quatro vezes maior 12, 6 MJ kg-1. Produzir um litro de biodiesel requer uma quantidade de inputs que são equivalentes a energia contida em 0, 29 kg de petróleo enquanto que para a soja este valor é de apenas 0, 09 kg. O rendimento liquido de energia para a produção de biodiesel foi de 19, 9 MJ L-1 (14066 MJ ha-1 ano-1) e para a produção de soja foi de 18, 9 MJ L-1 (55372 MJ ha-1 ano-1).

Relação de energia A relação de energia da produção de biodiesel foi de 2, 65, ou seja, 1, 65 de energia liquida. Para fins de comparação, o petróleo tem um retorno de 10 a 15 joule por joule investido e a energia eólica tem um retorno de aproximadamente 8 joule por joule investido. A relação de energia do biodiesel de 2, 65 fornece uma relação de energia bruta/liquida de 0, 62. Isso significa que é necessário produzir 1, 6 litros de biodiesel para cada litro de biodiesel entregue para o consumidor se o processo de produção for independente de combustíveis fosseis. Considerado um cenário de produção sem combustíveis fósseis a demanda de recursos por litro de biodiesel produzido deverá ser 60% maior do que o valor atual.

Cenário futuro - área A Lei 11095 de 13 de janeiro de 2005 prevê uma mistura de 2% de biodiesel no diesel (diesel B 2) fornecido pelas distribuidoras a partir de 2008 e mistura de 5% (diesel B 5) a partir de 2013. O diesel B 2 pode ser traduzido com uma demanda de 777 milhões da litros de biodiesel. Se este biodiesel for produzido a partir de óleo de soja, a demanda de área cultivada será de mais 1, 1 milhões de hectares de soja, isto é, aumento de 5, 3% na área cultivada de soja em 2006 e equivalente a 42, 4% da área desmatada por ano no Brasil. A relação de energia bruta/liquida de 0, 62 necessária para fazer a produção de biodiesel independente de combustíveis fosseis amplifica a demanda de terra em 60%, ou seja 2, 86 milhões de hectares que correspondem a um aumento de 13, 7% na área cultivada com soja em 2006.

Cenário futuro - água A demanda direta de água é de 10419 kg de água por litro de biodiesel. Usando as mesmas suposições que para demanda de áreas de cultivo, o diesel B 2 demandará um adicional de 6, 7 bilhões de metros cúbicos de água por ano (mais 33, 6 m 3 por pessoa e ano no Brasil). No caso do diesel B 5 16, 8 bilhões de metros cúbicos de água (adicional de 84 m 3 por pessoa por ano).

Cenário futuro – agro-químicos Com o diesel B 2, o cultivo de soja irá demandar 434 milhões de kg a mais de fertilizantes químicos por ano e em 2013 com o diesel B 5 serão 1085 milhões de kg a mais de fertilizantes químicos por ano. Alem disso, será necessário também mais 8, 8 milhões de kg de pesticidas em 2008 para o diesel B 2 e em 2013 mais 22 milhões de kg de pesticidas para o diesel B 5. Lembrando-se inda que todos estes números devem ser acrescidos em 60% para fazer a produção independente de combustíveis fosseis.

Cenário futuro – efluentes A produção de um litro de biodiesel libera 1, 26 litros de efluentes líquidos, que poderiam ser traduzidos em 2 litros por litro de biodiesel liquido (produzido sem utilização de combustíveis fósseis). O valor médio de DBO para o efluente é de 500 mg/L. Desta forma, cerca de 1 g de BDO devem ser removidos por litro de biodiesel. Com um custo energético aproximado de 3, 6 MJ/kg BDO seria gerado um custo energético de 3600 J/L, que corresponde a cerca de 0, 01% da energia bruta do biodiesel entregue.

Aspectos econômicos O preço médio do barril de petróleo em 2000 era de 31 USD. Atualmente é 65 USD e a previsão para 2008 é de 84 USD. O preço atual do petróleo é 0, 41 USD/L de óleo cru. 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/kg que é o custo de produção do diesel e pode ser comparado com o custo do biodiesel. O custo de produção (soma do custo de cada etapa de processamento) para o biodiesel foi de 0, 41 USD/L. A literatura aponta 0, 52 USD/L para a produção na Europa.

Emissões de CO 2 1 kg de diesel libera aproximadamente 3, 18 kg de CO 2. 1 kg de biodiesel libara em seu processo de produção cerca de 0, 92 kg de CO 2, ou seja, emissões 71 % menores do biodiesel em comparação com o diesel. O Brasil deixará de emitir em 2008 com o diesel B 2 cerca de 1, 34 milhões de toneladas de CO 2 e 4, 41 milhões de toneladas de CO 2 em 2013 com o diesel B 5. O Brasil já é o 4º maior emissor mundial de gases do efeito estufa (IPCC) por conta do desmatamento libera cerca de 400 milhões de toneladas de CO 2 com queimadas.

Energia e Emergia Petrolio equivalente Energia solar equivalente

Analise emergética

Analise emergética

Conclusões ü Levando em conta as avaliações econômicas, de materiais, energéticas, emergéticas e de emissões de CO 2 deste estudo concluímos que a produção de biodiesel ainda não é uma alternativa viável. Esta afirmativa esta baseada nas conseqüências da produção em larga escala. ü O preço pago pelos brasileiros são as perdas de uma grande quantidade de nutrientes (2 milhões de ton de N e P) e o desaparecimento da floresta amazonica (7000 ha/dia). Fora a contribuição para o aquecimento global.

Conclusões üNão existem evidencias de que a produção em larga escala de biodiesel possa ser considerada uma solução para a segurança energética do Brasil. üA poluição direta (efluentes industriais, resíduos de pesticidas) e outros danos ambientais (erosão do solo, destruição de florestas, redução da biodiversidade) decorrentes da produção de biodiesel indicam que a sua produção em larga escala exerce uma pressão excessiva no meio ambiente. üSimilarmente, a diminuição das emissões de dióxido de carbono são inexpressivas quando comparadas com as emissões provenientes de queimadas e da produção de fertilizantes químicos.

Conclusões ü A substituição de 2% ou 5% de biodiesel no diesel utilizado no pais provavelmente irá competir com a produção de alimentos e amplificará a demanda de terra e água. ü O impacto ambiental das etapas de produção e processamento do biodiesel assim como a disposição dos efluentes e co-produtos gerados também é muito grande. ü O saldo de energia dos biocombustíveis é tão baixo que se uso torna-se pouco econômico. ü Entretanto, o biodiesel pode ser uma opção para um futuro de diminuição na disponibilidade de combustíveis fosseis, junto com adoção da agroecologia na produção de etanol de cana de açúcar, a produção de hidrogênio, de energia eólica, de energia elétrica fotovoltaica e de programas de economia de energia.

Conclusões ü A viabilidade do biodiesel esta ligada a integração da produção de biocombustíveis com a produção de alimentos, água e serviços sócio-ambientais, aproveitamento dos co-produtos e aumento da reciclagem bem como da adoção das técnicas de produção orgânica e agroecológica. ü Se essas estratégias de otimização não forem adotadas dentro de um modelo de emissões zero, a exploração intensiva da terra ira provavelmente produzir mais desertificação e aquecimento global do que energia para a sociedade.

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