3

Balano das emisses de gases doefeito estufa na produo

e no uso do etanol no Brasil

Governo do Estado de So Paulo

Geraldo Alckmin Governador

Secretaria do Meio Ambiente

Jos Goldemberg Secretrio

Isaias de Carvalho Macedo Ncleo Interdisciplinar de PlanejamentoEnergtico da Universidade Estadual de Campinas NIPE/UNICAMP

Manoel Regis Lima Verde Leal Centro de TecnologiaCopersucar (CTC/Copersucar), Piracicaba

Joo Eduardo Azevedo Ramos da Silva Centro de TecnologiaCopersucar (CTC/Copersucar), Piracicaba

Abril 2004

5

ndice de figuras e tabelas

Figura 1 Balano de energia do sistema considerado Cenrio 1 17Figura 2 Emisses de GEE do sistema considerado Cenrio 1 19

Tabela 1 Consumo de energia na produo de cana-de-acar 15Tabela 2 Consumo de energia na produo de etanol 16Tabela 3 Consumo e gerao de energia na produo de cana-de-acar e etanol 16Tabela 4 Emisses no ciclo de vida do etanol 19Tabela 5 Produtividade da cana-de-acar

(mdias das safras 19981999 a 20022003 Copersucar) 20Tabela 6 Operaes agrcolas: equipamentos 21Tabela 7 Consumo de leo diesel nas operaes agrcolas 22Tabela 8 Equipamentos para a colheita 22Tabela 9 Aplicao de adubo 25Tabela 10 Taxas de aplicao de fertilizantes 25Tabela 11 Energia nos fertilizantes 26Tabela 12 Utilizao de equipamentos agrcolas 27Tabela 13 Energia na produo e manuteno dos equipamentos 27Tabela 14 Custo energtico dos equipamentos 27Tabela 15 Energia do bagao excedente a partir da produo de etanol 29Tabela 16 Energia nos insumos do setor industrial 30Tabela 17 Energia nas edificaes e reas de servio 30Tabela 18 Energia na fabricao dos equipamentos 30Tabela 19 Energia correspondente a equipamentos e instalaes industriais 31Tabela 20 Consumos para diversos equipamentos/materiais 31Tabela 21 Emisses de combustveis fsseis 31Tabela 22 Emisses de metano na queima do canavial 34

Abreviaturas

AR Acares redutoresGEE Gases de efeito estufaGWP Global warming potentialPCI Poder calorfico inferiorPCS Poder calorfico superiorRJ Transporte tipo Romeu e Julieta

Unidades de medida

cv Cavalo vaporGJ Gigajouleha Hectarekcal QuilocaloriakWh Quilowatt horal LitroMJ MegajoulePOL Polarizao (teor de sacarose)t Tonelada mtricaTC Tonelada mtrica de cana-de-acarTCH Tonelada de cana-de-acar por hora

Frmulas estruturais

CH4 MetanoCO2 Dixido de carbonoH2SO4 cido sulfricoK2O Fertilizantes potssicosN NitrognioNH4 Radical amniaN2O xido nitrosoNOx xidos de nitrognioP2O5 Fertilizantes fosfatados

Siglas

CMA Controle Mtuo AgrcolaCMI Controle Mtuo IndustrialCTC Centro de Tecnologia CopersucarIPCC Intergovernmental Panel on

Climate ChangeNIPE Ncleo Interdisciplinar de

Planejamento Energtico UnicampPAMPA Programa de Acompanhamento

Mensal de Performance AgrcolaUNICAMP Universidade Estadual de Campinas

7

Prefcio 9

Sumrio executivo 10

Introduo 11

Objetivo 11

Metodologia 11

Base de dados 12

Definio dos sistemas e fluxos de emisses 13

Emisses

Uso de combustvel fssil na produo de cana-de-acar 15

Uso de combustvel fssil na produo industrial de etanol 15

Emisses devidas ao uso de energia fssil 17

Outras emisses na produo e no uso de etanol 17

Emisses evitadas 18

Balano de emisses e concluses 18

Anexos

Anexo 1 Uso de energia na produo de cana-de-acar 20

Anexo 2 Uso de energia na produo industrial de etanol 28

Anexo 3 Notas e dados complementares 32

Referncias 37

ndice

9

Uma das principais tarefas da Secretaria do Meio Ambiente doEstado de So Paulo melhorar a qualidade do ar das regiesmetropolitanas do Estado. A adio de 20% a 25% de etanol nagasolina uma importante contribuio nesse sentido.

A substituio da gasolina por lcool tem outra importanteconseqncia, que a reduo das emisses de gases de efeito estufa(principalmente CO2) se na produo de etanol a contribuio de com-bustveis fsseis for minimizada. Essa contribuio provm da energianecessria produo dos insumos que so usados na lavoura ou noprocesso industrial (fertilizantes, calcrio, cido sulfrico, lubrificantesetc.), alm da energia eltrica e dos combustveis adquiridos para aunidade produtora (insumos energticos diretos).

Para que o etanol seja considerado um combustvel renovvel(ou quase renovvel), essencial que a contribuio de combustveisfsseis usados na sua produo seja pequena, assim como as emissesde gases de efeito estufa no associadas diretamente ao uso de combus-tveis fsseis, em todo o seu ciclo de produo e utilizao. Ao longodos anos, avaliaes dessa contribuio foram feitas por diversos gruposde especialistas com resultados altamente encorajadores.

Com o aumento do nmero de unidades produtoras da fabri-cao de etanol e os avanos da tecnologia, a Secretaria do MeioAmbiente julgou conveniente solicitar Universidade Estadual deCampinas (UNICAMP) uma atualizao dessas avaliaes. Essa atuali-zao foi feita com dados obtidos tambm com o Centro de TecnologiaCopersucar (CTC/Copersucar). Este relatrio resultado desse trabalho.

Prof. Jos Goldemberg

Secretrio do Meio Ambiente

Prefcio

105

agroindstria da cana-de-acar no Brasil uma atividade econmica que, no plano daproduo, representa 2,2% do PIB nacional.Fatura, anualmente, mais de US$ 8 bilhes egera aproximadamente um milho de empregosdiretos, 400 mil deles em So Paulo maiorEstado produtor do Pas promovendo odesenvolvimento de um grande nmero demunicpios brasileiros e contribuindo para afixao do homem no campo.

O lcool etlico (etanol) e o bagao,produtos energticos da cana-de-acar, tmcontribudo largamente para a reduo dasemisses de gases de efeito estufa (GEE) noBrasil, por serem substitutos de combustveisfsseis, respectivamente, gasolina e leocombustvel.

Todavia, no plantio, na colheita, notransporte e no processamento da cana-de-acar so consumidos combustveisfsseis que geram emisses de GEE. preciso, portanto, fazer um balanoenergtico e de GEE para se avaliar quaisos resultados lquidos no ciclo completo deproduo do lcool de cana-de-acar eno seu uso como combustvel no setor detransporte. Para facilidade de comparaocom outros estudos, os dados de GEE soapresentados como emisses de dixido decarbono equivalente (CO2eq.).

No balano energtico, foram con-siderados trs nveis de fluxos energticos parafacilitar a comparao com outros balanos.Nvel 1 Considera-se apenas os com-bustveis consumidos ou a energia eltricaadquirida (insumos energticos diretos).Nvel 2 Acrescenta-se a energia neces-sria produo de outros insumos para alavoura ou para o processo industrial(fertilizantes, calcrio, mudas, cidosulfrico, lubrificantes etc.).Nvel 3 Acrescenta-se a energia neces-sria para a produo e manuteno deequipamentos e instalaes.

Devido diversidade das bases de dadospara os parmetros tcnicos de produo de cana-de-acar e lcool no mbito nacional, foi utilizadauma base de dados menor, elaborada a partir deinformaes disponveis na Copersucar, que,entretanto, apresenta a vantagem de rastreabilidadee referncias consistentes.

Para avaliao dos fluxos de energia, soconsiderados dois casos: o Cenrio 1 baseado nasmdias de consumo de energia e insumos e oCenrio 2 baseado nos melhores valorespraticados (valores mnimos de consumo com o usoda melhor tecnologia existente e praticada naregio). Em ambos os cenrios,baseados nos dadosde produo de 2002, utiliza-se como referncia atonelada de cana-de-acar (TC).

Nessas condies, os resultados obtidospara o consumo de energia foram: 48.208 kcal/TCe 45.861 kcal/TC no setor agrcola para os cenrios1 e 2, respectivamente, e 11.800 kcal/TC e 9.510kcal/TC no setor industrial para os cenrios 1 e 2,respectivamente. Os totais do Cenrio 1, 60.008kcal/TC, e Cenrio 2, 55.371 kcal/TC, comparammuito favoravelmente com a produo de energia(etanol e bagao excedente) de 499.400 kcal/TC e565.700 kcal/TC, nos cenrios 1 e 2, respec-tivamente. A relao de energia produzida sobreenergia consumida de 8,3 e 10,2, para os cenrios1 e 2, respectivamente.

No balano de GEE, as emisses foram divididasem dois grupos, um de emisses devidas ao uso deenergia fssil e outro com emisses de outras fontes(queima da palha e decomposio de fertilizantes).

Para o primeiro grupo, os valores calculados paraos Cenrios 1 e 2 foram de 19,2 kg CO2eq./TC e 17,7kg CO2eq./TC, respectivamente, e, para o segundogrupo, o resultado obtido foi de 15,3 kg CO2eq./TC emambos os cenrios.

As emisses evitadas pela substituio dagasolina pelo etanol e do leo combustvel pelo bagaoexcedente, subtradas dos valores acima, do umresultado lquido de 2,6 t CO2eq./m

3 e 2,7 t CO2eq./m3

de etanol anidro e 1,7 t CO2eq./m3 e 1,9 t CO2eq./m

3 deetanol hidratado, para os cenrios 1 e 2, respectivamente.

A

10

Sumrio executivo

11

setor sucroalcooleiro do Brasil tem umdiferencial ambiental positivo, representadopela produo do lcool etlico, combustvellimpo e renovvel, oriundo da cana-de-acar. A utilizao extensiva do lcooletlico como combustvel automotivo noBrasil, seja em mistura de 25% com agasolina, como combustvel dos veculosequipados com motor a lcool ou, ainda, nosrecentemente lanados veculos comtecnologia flex fuel que operam comgasolina, lcool ou qualquer mistura dessescombustveis, confere ao Pas liderana nocenrio internacional quanto ao seqestrode carbono e mitigao do efeito estufa.

A produo de lcool etlico na safra2003/2004 deve atingir o expressivo volumede 14,4 bilhes de litros, cabendo regioCentro-Sul, que inclui o Estado de So Paulo,a participao de 89,6% desse total.

Alm da produo de lcool, oprocessamento da cana-de-acar para aproduo de lcool e de acar resulta nagerao do bagao de cana-de-acar. Esseresduo tambm representa um diferencialambiental positivo na medida em que vemsendo aproveitado pelo setor como fonte deenergia para a produo de calor industriale de energia eltrica, substituindo o uso dederivados de petrleo e incrementando opotencial de reduo da emisso de gasesde efeito estufa.

O presente trabalho se constitui emuma contribuio para uma melhor apre-ciao do valor ambiental das energiasrenovveis e da eficincia energtica desseimportante segmento industrial.

Objetivo

Este trabalho apresenta a emisso de GEEno ciclo de vida da produo e no uso doetanol, nas condies tpicas encontradasnas usinas e destilarias brasileiras. Constado presente trabalho o clculo das emissesderivadas do consumo de combustveisfsseis e das emisses no relacionadas como uso de energia.

Para elaborao deste trabalho, que

O adota como referncia os dados de 2002, foipreparada uma nova atualizao dos dadosreferentes ao consumo energtico da produo deetanol nas usinas da Copersucar, feito em 19851 comprimeira atualizao em 19982.

As observaes feitas na poca do primeirorelatrio, principalmente quanto importncia dadefinio correta dos limites do processo analisado,continuam vlidas. Alguns parmetros levantadosnaquela poca foram mantidos, em virtude dadificuldade prtica para a sua atualizao. Entretanto,no se considera esse fato relevante visto que a suaatualizao teria pequeno impacto nos valores deconsumo energtico.

A avaliao das emisses de GEE naproduo e no uso do etanol corresponde a umaatualizao de alguns estudos anteriores feitos noCTC/Copersucar, que foram publicados em 19923 eatualizados em 1998, com dados de 19964.

Metodologia

Para a avaliao dos fluxos de energia, soconsiderados dois casos: um deles (Cenrio 1) baseado nas mdias de consumo de energia, nosinsumos e nos investimentos, e o outro (Cenrio 2) baseado nos melhores valores praticados (valoresmnimos de consumo, com o uso da melhortecnologia existente e praticada na regio). Autilizao desses cenrios permite caracterizar nosomente a situao atual (Cenrio 1), mas tambma situao que, embora j seja realidade emalgumas unidades produtivas, poder vir a serprtica comum em mdio prazo (Cenrio 2). Noso consideradas neste trabalho tecnologias emdesenvolvimento ou aquelas que, embora sejamconsideradas desenvolvidas, no so, ainda,utilizadas em grau significativo.

Tecnologias em processo de introduo gradual,que podem ter impacto importante nas emisses, soconsideradas para o grau atual de sua utilizao. ocaso da colheita mecanizada de cana-de-acar crua(cana-de-acar que no sofre queima prvia da palha),sem a recuperao da palha para a gerao de energia.

Para os fluxos de energia, os dados soconsiderados em trs nveis, incluindo maior oumenor detalhamento na anlise energtica, parafacilitar a comparao com outros estudos:

Introduo

12

Nvel 1 Considera-se apenas os combustveisconsumidos ou a energia eltrica adquirida (insumosenergticos diretos).Nvel 2 Acrescenta-se a energia necessria produo de outros insumos para a lavoura ou parao processo industrial (fertilizantes, calcrio, mudas,cido sulfrico, lubrificantes etc.).Nvel 3 Acrescenta-se a energia necessria para aproduo e manuteno de equipamentos e instalaes.

Sempre que possvel, foram utilizados pa-rmetros recomendados pelo Intergovernmental Panelon Climate Change (IPCC)7 nas avaliaes de emisses.

Base de dados

A existncia de uma base de dados para todoo Brasil ainda no est devidamente estabelecidano setor sucroalcooleiro. Dessa forma, preferiu-seutilizar uma base de dados menor, porm maisconfivel do ponto de vista da rastreabilidade dasinformaes, da existncia de procedimentosestabelecidos para coleta de dados e das anliseslaboratoriais. importante ressaltar que a base dedados utilizada representativa das prticasagrcolas e industriais praticadas no Brasil.

Com essas consideraes, optou-se pelautilizao dos seguintes documentos como

referncia para os clculos do balano energticoda produo de lcool no Brasil. Copersucar: Controle Mtuo Agrcola (CMA) (26a 31 usinas de SP) Esse documento apresentadezenas de parmetros de desempenho, na reaagrcola, de um conjunto de usinas associadas Copersucar; trata-se de uma elaborao que temsido feita h anos, com mdias mensais e anuais, eque amplamente discutida entre os participantes. Copersucar: Controle Mtuo Industrial (CMI) (17a 22 usinas de SP) Esse documento apresenta, demodo anlogo ao anterior, os parmetros dedesempenho (eficincias, insumos, produtividadesetc.) para as reas industriais de usinas daCopersucar. Tambm amplamente discutido.Apresenta mdias mensais de vrios anos. Copersucar: Programa de AcompanhamentoMensal de Performance Agrcola (PAMPA) (98 usinasdo Centro-Sul) Esse documento apresenta dadosagrcolas, em menor quantidade e com menorrastreabilidade das informaes, porm para umconjunto bem maior de usinas do Centro-Sul.

Em alguns casos, nos quais os efeitosclimticos tm forte influncia nos dados (como nocaso da produtividade agrcola), foram obtidasmdias de cinco safras consecutivas (1998/99 a2002/2003). Para alguns parmetros, o ControleMtuo da safra 2001/02, tanto agrcola como indus-trial, foi usado para base de dados.

13

P ara avaliar a mitigao da emisso de GEEno ciclo de vida do etanol produzido a partirda cana-de-acar, adotou-se o conceito deproduo exclusiva de etanol nas unidadesprodutoras, como se a produo ocorresseexclusivamente nas destilarias autnomas.Desse modo, os efeitos da produo deacar puderam ser desconsiderados.

A mitigao corresponde reduodo fluxo de emisses de GEE que foi obtidacom a produo e o uso do etanol (comosubstituto da gasolina automotiva); portanto, a diferena entre o fluxo de emisses queocorreria se no houvesse a produo e ouso do etanol e o fluxo real com o etanol(ambos nas condies atuais do Brasil).A anlise do ciclo de vida utiliza um volu-me de controle correspondente s reas deproduo agrcola da cana-de-acar, destilaria e inclui o uso final do etanol.

Para facilitar os clculos, pode-sedividir os fluxos de emisses de GEE emquatro grupos:

Esse conjunto de fluxos consideradopraticamente neutro, pois admite-se que todoo carbono fixado liberado novamente dentrodo ciclo de produo de cana-de-acar e nautilizao final do etanol e do bagao. Aexceo a fixao de parte do carbono nosolo (nos canaviais brasileiros das ltimas

dcadas, a fixao, em mdia, positiva, porque amaioria das terras era relativamente pobre em matriaorgnica). Neste estudo, pela dificuldade em estimar ovalor fixado (que deve ser uma frao pequena do to-tal reciclado), optou-se por uma posio conservadora,sendo assumido que no h fixao no solo.

Portanto, a contribuio lquida dos fluxosdo Grupo 1 admitida como igual a zero(hiptese normalmente feita em produo/usocclicos de biomassa).

Grupo 1:Fluxos associados fixao de carbonoatmosfrico por fotossntese e sualiberao gradual por oxidao:1.a Fixao (fotossntese) de carbonoatmosfrico;1.b Liberao de carbono na queima docanavial antes da colheita (aproximadamente80% das pontas e folhas so queimadas comeficincia de 90%);1.c Oxidao dos resduos no totalmentequeimados no campo;1.d Liberao de CO2 na fermentao da sa-carose para produo de etanol;1.e Liberao de CO2 na queima de todoo bagao, para gerao de energia, nascaldeiras da unidade produtora ou em outras;1.f Liberao de CO2 na queima do eta-nol em motores automotivos.

Grupo 2:Fluxos associados aos usos de combustveisfsseis na produo de todos os insumos agrcolase industriais para a produo de cana e etanol; etambm na produo de equipamentos (agrcolase industriais) e construo de prdios e instalaes:2.a Liberao de CO2 pelo uso de combustveisfsseis na lavoura: tratos culturais, irrigao,colheita, transporte da cana-de-acar etc.;2.b Liberao de CO2 correspondente ao combus-tvel fssil usado na produo dos insumos da lavoura(mudas, herbicidas, pesticidas, fertilizantes etc.);2.c Liberao de CO2 correspondente ao combustvelfssil usado na fabricao dos equipamentosagrcolas e das peas de reposio e manuteno;2.d Liberao de CO2 correspondente ao uso decombustveis na fabricao de insumos para aindstria (cal, H2SO4, biocidas etc.);2.e Liberao de CO2 correspondente ao combustvelusado na produo e manuteno de equipamentos ena construo de prdios e instalaes industriais.

Esses fluxos so negativos pois contribuempara o aumento das emisses.

Grupo 3:Os fluxos no associados ao uso de combustveisfsseis so principalmente o xido nitroso (N2O)e o metano (CH4), embora outros GEE de muitomenor importncia possam ocorrer. Podem serassim caracterizados:3.a Liberao de outros GEE (no CO2) noprocesso de queima do canavial;3.b Liberao de N2O do solo (decorrente daadubao nitrogenada);3.c Emisses de outros GEE (no CO2) na queimado bagao em caldeiras;3.d Emisses de outros GEE (no CO2) nacombusto do etanol, nos motores.

Esses fluxos tambm so negativos (con-tribuem para o aumento das emisses).

Definio dos sistemas e fluxos de emisses

14

Na anlise a seguir, os fluxos dos grupos 2 a 4 foramavaliados e, pelas razes apresentadas anteriormente,no foi necessrio medir os fluxos do Grupo 1. Apenaspara auxiliar no entendimento de algumas hipteses, preciso esclarecer que os fluxos dos grupos 2 e 3so cerca de dez vezes menores do que os do Grupo4. Em geral, isso verdade para sistemas decombustveis fsseis ou biomassa, em que as energiasembutidas nos equipamentos e nos sistemas somuito pequenas quando comparadas com os fluxosde energia convertidos na vida til dos sistemas, omesmo ocorrendo com as energias usadas para osinsumos. H, entretanto, algumas excees, como o caso do etanol produzido a partir do milho, nos EUA.

Grupo 4:Esse grupo inclui os chamados fluxos virtuais,que correspondem s emisses de GEE queocorreriam se, na ausncia do etanol, a demandafosse suprida por gasolina automotiva e, naausncia do bagao excedente, fosse utilizadoleo combustvel em outras indstrias. Essasemisses podem ser assim caracterizadas:4.a Emisses evitadas de GEE pelo no uso degasolina, substituda pelo etanol;4.b Emisses evitadas de GEE pelo no usodeleo combustvel em outras indstrias, substitudopelo excedente de bagao.

15

A

Nvel/insumo agrcola Consumo de energiaCenrio 1 Cenrio 2 (kcal/TC) (kcal/TC)

CombustvelOperao agrcola e colheita (A2)Transporte (A3)Subtotal

Fertilizantes (A4)Calcrio (A5)HerbicidasInseticidasMudas (A6)Subtotal

Equipamentos (A7)Subtotal

Total

Tabela 1 Consumo de energia na produo de cana-de-acar

1

2

3

9.0978.720

17.817

15.1521.7062.690

1901.336

21.074

6.9706.970

45.861

9.09710.26119.358

15.8901.7062.690

1901.404

21.880

6.9706.970

48.208

Uso de combustvel fssilna produo de cana-de-acar

anlise detalhada est no Anexo 1. Os trsnveis de consumo energtico consideradospara a produo de cana-de-acar so:Nvel 1 Combustveis nas operaesagrcolas e no transporte da cana-de-acar.Nvel 2 Outros insumos: fertilizantes,calcrio, herbicidas, inseticidas, mudas.Nvel 3 Energia para a produo emanuteno de equipamentos, mo-de-obra.

Para o Nvel 1 (combustveis), osconsumos de energia associados ao combus-tvel (diesel) podem ser computados no valorenergtico do diesel (PCI = 9.235 kcal/l mais2.179 kcal/l para produo, transporte eprocessamento = 11.414 kcal/l). Observamos,no entanto, que se o objetivo final fosse apenasverificar a frao de autoconsumo de energiade mesma qualidade na produo de lcool,sem preocupao com o ciclo de vida, o die-sel na forma final deveria ser considerado como valor do PCI. Para o leo combustvel, osvalores so equivalentes aos do diesel5.Algumas consideraes adicionais sobre essesvalores esto no Anexo 3, Nota 1.

O resumo dos resultados para asituao atual apresentado na Tabela 1.Nesse resumo, no se faz distino entre asformas de energia (como usualmente a energiaeltrica computada pelo seu equivalente

termodinmico, ou seja, o valor da energia trmicatransformada na sua obteno), mas o detalhamentocompleto est discutido no Anexo 3, Nota 2.

Uso de combustvel fssilna produo industrial de etanol

A anlise detalhada est no Anexo 2.Na industrializao da cana-de-acar

para a produo de etanol, h trs fatores quedevem ser considerados no custo energtico total:Nvel 1 A aquisio de energia eltrica, se houver.Nvel 2 A energia necessria para a produodos insumos para o processo industrial (produtosqumicos, lubrificantes).Nvel 3 A energia para a construo das edificaese dos equipamentos industriais e de sua manuteno.

Resumo dos resultados, para os trs nveise dois cenrios, apresentado na Tabela 2 (napgina 16), sem distino entre formas de energia(ver Anexo 3, Nota 2).

Conforme notado no balano energtico do setor(Anexo 2), h uma produo de excedentes de energia,como bagao, que ser considerada na anlise doconjunto, correspondendo a 40.300 kcal/TC (Cenrio 1)ou 75.600 kcal/TC (Cenrio 2).

Uma comparao entre a energia produzidano processo, na forma de bagao excedente e etanol,e a energia fssil consumida est na Tabela 3. Pode ser

Emisses

16

1

2

3

Tabela 2 Consumo de energia na produo de etanol

Nvel Consumo de energiaCenrio 1 Cenrio 2(kcal/TC) (kcal/TC)

Energia eltrica

Produtos qumicos e lubrificantes (A9)

Edificaes (A10)Equipamentos pesadosEquipamentos leves

Total

0

1.520

2.8603.4703.950

11.800

0

1.520

2.2202.7003.070

9.510

Tabela 3 Consumo e gerao de energia na produo de cana-de-acar e etanol

Atividade/item Consumo de energia

Cenrio 1 Cenrio 2(kcal/TC) (kcal/TC)

Produo de cana-de-acar (total)

Operaes agrcolas

Transporte

Fertilizantes

Cal, herbicidas, pesticidas etc.

Mudas

Equipamentos

Produo de etanol (total)

Eletricidade (comprada)

Produtos qumicos, lubrificantes

Prdios e instalaes

Equipamentos

Fluxos externos de energia Insumo Produo Insumo Produo

Agricultura 48.208 - 45.861 -

Indstria 11.800 - 9.510 -

Etanol produzido - 459.100 - 490.100

Bagao excedente - 40.300 - 75.600

Total 60.008 499.400 55.371 565.700

Produo/insumo 8,3 10,2

48.208 45.861

9.097 9.097

10.261 8.720

15.890 15.152

4.586 4.586

1.404 1.336

6.970 6.970

11.800 9.510

0 0

1.520 1.520

2.860 2.220

7.420 5.770

notado que a relao de oito a dez vezes muito maiordo que para o caso de lcool de milho americano.

A representao dos fluxos de energia

pelos volumes de controle agrcola e industrialest representada na Figura 1(ver pgina 17) parao Cenrio 1.

17

Emisses devidas ao uso de energia fssil

Todos os usos de combustveis fsseislistados nas Tabelas 1 e 2 so considerados aqui,incluindo usos diretos e indiretos. Os valores deusos indiretos de energia para os combustveis,assim como os coeficientes de emisso decarbono na sua queima, podem ser encontradosno Anexo 3, Nota 2.

Foi considerado o uso de leo diesel paraoperaes agrcolas, colheita e transporte; e leocombustvel para a produo de insumos (agrcolase industriais) e para a energia embutida em equi-pamentos, prdios e instalaes. Essa sim-plificao aceitvel, considerando a estrutura deuso de energia para esses fins e as pequenas mag-nitudes envolvidas.

Os consumos totais de diesel so de 19.358kcal/TC e 17.817 kcal/TC (Cenrios 1 e 2).

Os consumos de leo combustvel so de40.650 kcal/TC e 37.554 kcal/TC (cenrios 1 e 2).

As emisses de GEE, medidas em CO2eq. sode 19,2 kg CO2eq./TC e 17,7 kg CO2eq./TC, para oscenrios 1 e 2, respectivamente.

Outras emisses na produo e no uso de etanol

So consideradas aqui as emisses naagricultura da cana-de-acar, na indstria deproduo do etanol e no uso final (automotivo)que no so relacionadas com o uso de com-bustveis fsseis. As principais so: A emisso de CH4 e N2O na queima da palha dacana-de-acar (palha), antes da colheita; A emisso de N2O do solo; A emisso de CH4 na queima de bagao em caldeiras; A emisso de CH4 nos motores automotivos ope-

rando com etanol, em comparao com os motoresa gasolina.

Emisses da queima de cana-de-acar no campo,antes da colheita

Foram utilizados valores calculados apartir de coeficientes de emisso medidos emtnel de vento, especialmente para a cana-de-acar6, e valores mdios para resduos doIPCC7 (ver Anexo 3, Nota 4).

Os valores do IPCC so maiores e, adotandouma posio conservadora (evitando subestimar asemisses), foram adotados. O resultado, de 9,0 kgCO2eq./TC, detalhado no Anexo 3, Nota 4.

Emisso de N2O do solo

As avaliaes baseadas no uso de adubaonitrogenada (Anexo 3, Nota 5) consideram que, nascondies do Centro-Sul do Brasil, cerca de 28 kg N/ha so usados no plantio da cana-de-acar e 87 kg N/ha para cada soqueira, resultando em 75 kg N/(ha.ano)para o ciclo; a maior parte do fertilizante do tipo NH4.

O resultado a emisso de 1,76 kg N2O/(ha.ano). Como o N2O tem um potencial deintensificao do efeito estufa 296 vezes maiordo que o do CO2, isso corresponde a 521 kg CO2eq./(ha.ano), ou 6,3 kg CO2eq./TC.

Emisses de CH4 na queimade bagao em caldeiras

Emisses de compostos orgnicos noqueimados, incluindo metano, s ocorrem emconcentraes significativas durante operaotransiente ou perturbaes no controladas do

Figura 1 Balano de energia do sistema considerado Cenrio 1 (M cal/TC)

rea agrcola(Produo de cana)

rea industrial(Processamento para etanol)

Bagaoexcedente

40,3

Etanol459,1

1 t de cana

Fertilizantes 15,9Calcrio 1,7Herbicidas 2,7Inseticidas 0,2Mudas 1,4

Fabricao/manutenode equipamentos 7,0

Prod. qumicos elubrificantes 1,5

Fabricao/manutenoEdifcios 2,9Equip. pesados 3,5Equip. leves 4,0

Energia eltrica 0Energia trmica 0

Energia solar

Operaes agrcolas 9,1Transporte 10,3

(Energia renovvel) / (Insumo fssil) = 8,3

18

processo de combusto. Embora a maioria dascaldeiras no tenha lavadores de gs, a suaoperao praticamente contnua durante a maiorparte do tempo de produo de etanol, o queminimiza substancialmente a emisso de metanoe, dessa forma, esse componente das emisses foidesprezado; o poluente mais significante emitidopelas caldeiras o material particulado.

Emisso de CH4 nos motores automotivos operan-do com etanol e misturas gasolina-etanol, emcomparao com os motores a gasolina.

Conforme mostrado no Anexo 3, Nota 6,embora seja difcil medir diferenas entre emissesem motores a etanol e gasolina (porque no huso de motores a gasolina pura no Brasil), aevoluo tecnolgica para os motores usados hojeno Brasil (etanol e mistura gasolina-etanol) quepossibilitou o pleno atendimento dos limites legaisde emisso tambm resultou em emisses demetano muito pequenas em relao aos outrositens considerados neste balano e que, portanto,podem ser desprezadas. Por outro lado, comodiscutido no referido anexo, tambm no foramconsiderados efeitos potencialmente benficos dautilizao de etanol.

Emisses evitadas

Emisses de GEE so evitadas pelo uso dobagao excedente como combustvel em outrasunidades industriais, substituindo o leo combustvel,e pelo uso do etanol como combustvel automotivo,substituindo a gasolina. No futuro prximo, partedo bagao (e da palha) podero produzir quan-tidades apreciveis de energia eltrica adicional etambm de etanol, contribuindo para evitar umaquantidade adicional de emisses de GEE.

Bagao excedente

A anlise referente ao bagao excedenteest no Anexo 3, Nota 7.

So produzidos 280 kg bagao/TC, com 50%de umidade. Os excedentes so de 8% e 15%(Cenrios 1 e 2, respectivamente); com isso, aenergia excedente de 40.300 kcal/TC e 75.600kcal/TC, nos dois cenrios (ver Anexo 2).

Para estimar as emisses evitadas quandoesse excedente substitui leo combustvel, fo-ram estabelecidas as condies operacionaispara os dois sistemas. Nessas condies (verAnexo 3, Nota 7) os excedentes de bagao de8% e 15% correspondem, em termos de energiafinal (uso), a 3,2 kg leo combustvel/TC e 6,1kg leo combustvel/TC substitudo.

As emisses totais evitadas (incluindo asemisses indiretas), relativas s quantidades de leo

combustvel consideradas, correspondem a 12,5 kgCO2eq./TC e 23,3 kg CO2eq./TC, para os cenrios1 e 2, respectivamente.

Etanol

Com a produtividade mdia atual nas unidadesprodutoras (lcool anidro e hidratado), e com asemisses totais (diretas e indiretas) da gasolinasubstituda (Anexo 3, Nota 8), a equivalncia observadanos motores nacionais foi utilizada para avaliar asemisses evitadas com o uso do etanol, nas duas formas.O detalhamento apresentado no Anexo 3, Nota 8.As emisses evitadas correspondem a:2,82 kg CO2/l etanol anidro1,97 kg CO2/l etanol hidratadoou, relacionando com a produo de cana-de-acar:Etanol anidro: 242,5 kg CO2/TC ou 259 kg CO2/TC,Cenrios 1 e 2, respectivamente.Etanol hidratado: 169,4 kg CO2/TC ou 180,8 kgCO2/TC, Cenrios 1 e 2 respectivamente.

Balano de emisses e concluses

O resumo dos resultados para as emissesde GEE apresentados acima se encontra naTabela 4 (ver pgina 19)

Os valores so alternativos, isto , evita-se 242,5 kg CO2eq./TC se a produo for de etanolanidro, ou 169,4 kg CO2 eq./TC se for produzidoetanol hidratado.

Para muitas avaliaes, conveniente teresses dados expressos em emisses evitadas (valorlquido) por m3 de etanol, anidro ou hidratado. Aconverso pode ser feita pelas produtividades, nosdois cenrios, levando a:Emisses evitadas (valores lquidos) por m3 etanol:Etanol anidro: 2,6 t CO2eq./m

3 etanol e 2,7 t CO2eq./m3 etanol (Cenrios 1 e 2)Etanol hidratado: 1,7 t CO2eq./m

3 etanol e 1,9 t CO2eq./m3 etanol (Cenrios 1 e 2)

O valor para o Cenrio 1 (mdias atuais),por ser mais representativo da situao atual, orecomendado para avaliaes relativas emisso de GEE.

A Figura 2 (na pgina 19) mostra as emissescorrespondentes aos volumes de controle agrcola,industrial e uso dos produtos lcool e bagaoexcedente (Cenrio 1).

Tendo como referncia o consumo decerca de 12 milhes de m3 por ano de etanol,sendo, aproximadamente, a metade em anidro,pode-se dizer que o etanol responsvel pelareduo de cerca de 25,8 milhes t CO2eq., ou7 milhes de toneladas de carbono equivalente.O setor de cana-de-acar traz, ainda, umaoutra parcela considervel de contribuio paramitigar emisses com o uso do bagao (na usina)para a produo de acar.

19

(A): etanol anidro(H): etanol hidratado

Tabela 4 Emisses no ciclo de vida do etanolEmisses no ciclo de vida do etanol (kg CO2eq./TC)

Cenrio 1 Cenrio 2(mdia) (melhores valores)

Emisses

Combustveis fsseis

Metano e N2O, queima da palha

N2O do solo

Total de emisses

Emisses evitadas

Uso do bagao excedente

Uso do etanol

Total de emisses evitadas

Emisses evitadas (valor lquido)

17,7

9,0

6,3

33,0

23,3

19,2

9,0

6,3

34,5

12,5

259,0 (A); 180,8 (H)

282,3 (A); 204,2 (H)

249,3 (A); 171,1 (H)

242,5 (A); 169,4 (H)

255,0 (A); 181,9 (H)

220,5 (A); 147,4 (H)

Figura 2 Emisses de GEE (*) do sistema considerado Cenrio 1 (kg CO2eq./TC)

Emisses evitadas: 220,5 (etanol anidro) ou 147,4 (etanol hidratado) kg CO2eq./TC

(*) Excluindo o ciclo da fotossntese, porque todo o carbono fixado anualmente pela planta liberado como CO2 (queima do bagao e queima/oxidao da palha; queima do etanol; fermentao),a menos da pequena parcela que fixada no solo.

rea agrcola(Produo de cana)

rea industrial(Produo de etanol)

UtilizaoEtanol : veculosBagao exced. : comb. indust.Bagao

exced.

Etanol

1 t de cana

CH4, queima da cana 6,6

N2O do solo 6,3

N2O, queima da cana 2,4

CH4, caldeiras (~zero) CH4, motores(~zero, com relao gasolina)

Insumos, fertilizantes etc. 7,1

Transporte e op. agrcola 6,0

Prod. qum. e lubrificantes 0,5Edifcios, equipamentos 3,3

Energia eltrica, trmica (zero)

Bagao excedentesubstituindo leocombustvel: 12,5

Etanol substituindogasolina: 242,5 (anidro)ou 169,4 (hidratado)

Equipamentos 2,3

20

Anexo 1 Produode cana-de-acar

Introduo

Os dados utilizados referem-se ao ano de 2002, para as usinas associadas Copersucar.Na situao atual, alguns dados bsicos quanto colheita e s caractersticas da cana-de-acar foram avaliados como: Colheita de cana-de-acar situao atual8

20

Por simplicidade, toda cana-de-acar colhida crua foi considerada como colheita mecanizada. importante reconhecer que essa simplificao resulta em uma anlise mais conservadora.

Esses dados foram utilizados na determinao dos equipamentos necessrios para asoperaes agrcolas.

Pol e fibra

Considerando a mdia de cinco safras consecutivas (1998/99 a 2002/03) e os dados doCMA9, obteve-se:

Pol % cana 14,53%

Fibra % cana 13,46%

Considerando que cerca de 85% da produo de lcool no Brasil ocorre na regioCentro-Sul, a seguinte situao foi assumida para o Brasil:

Colheita mecanizada 35%

Colheita manual 65%

Cana colhida queimada 80%

Cana colhida crua 20%

Tipo de colheita So Paulo (%) Centro-Sul (%)

Manual 63,8 65,2

Mecnica 36,2 34,8

Cana queimada 75,0 79,1

Cana crua 25,0 20,9

A1: Produtividade agrcola

As mdias entre diversas regies e variedades Centro de Tecnologia Copersucar(CTC) podem ser verificadas na Tabela 5:

Tabela 5 Produtividade da cana-de-acar(mdias das safras 1998/99 a 2002/03 Copersucar)

Corte Produtividade (t/ha)

1 Cana planta de 18 meses

Cana planta de 12 meses

2 1 soca 90

3 2 soca 78

4 3 soca 71

5 4 soca 67

Mdia de 5 cortes 82,4 t/ha (68,7 t/ha.ano)

_}Xponderada = 106113 (80%) 77 (20%)

Idade mdia de reforma9:Safra 99/00 5,13 cortesSafra 00/01 5,18 cortesSafra 01/02 5,33 cortes

An

exo

1

Pro

du

o

de c

an

a-d

e-a

car

21

Tabela 6 Operaes agrcolas: equipamentos

N Equipamentos Pot. Implementos Cap.Trab. Consumo

cv (ha/h) (l diesel/h)

1 MF 290 78 Carreta distribuidora de calcrio 1,61 6,0

2 CAT D-6 165 Grade pesada 18 D x 34" 1,30 27,6

3 CAT D-6 165 Subsolador de 5 hastes 1,00 26,0

4 CAT D-6 165 Grade pesada 18 D x 34" 1,35 27,6

5 Valmet 1780 165 Grade leve 48 D x 20" 1,60 15,0

6 MF 680 170 Sulcador adubador duplo 1,10 15,0

7 MF 275 69 Carreta para plantio 0,60 4,0

8 MF 275 69 Cobridor de cana de 2 linhas 1,80 4,8

9 MF 275 69 Bomba de herbicida 2,50 4,0

10 MF 292 104 Cultivador para quebra do meio 1,30 8,0

11 MF 275 69 Aleirador de palha 1,50 4,0

12 Valmet 1580 143 Cultivador trplice operao 1,30 9,2

13 Valmet 1580 143 Eliminador mecnico de soqueira 1,10 12,2

14 Case A-7700 330 Colhedora de cana combinada 45,0 t/h 40,4

15 MF 290 RA 78 Carregadora de cana 46,0 t/h 7,1

16 MB 2318 180 Transp. de cana (truck = 8%) 2,2 km/l -

17 MB 2325 250 Transp. de cana (RJ = 25%) 1,6 km/l -

18 Volvo 360 Transp. de cana (trem./rodot. = 67%) 1,2 km/l

19 MB 2318 180 Basculante 2,5 km/l -

20 MB 2213 130 Carroceria transporte de adubo 2,5 km/l -

21 MB 2318 180 Transporte de vinhaa (truck) 2,2 km/l -

22 MB 2220 200 Transporte de vinhaa (RJ) 2,0 km/l -

23 Volvo 360 Transporte de vinhaa (rodotrem) 1,3 km/l -

24 Motobomba 120 Aplic. de vinhaa (asperso/cam. asperso) 120 m3 /h 14,0

25 Valtra BH 180 180 Reboque de julieta/transbordo 35,0 t/h 9,0

Normalmente, so realizados cinco cortes (mdia de 82,4 t/ha). As soqueiras socortadas aps um ano e a cana-planta dois anos aps o corte de soqueira anterior para cana-de-acar de 18 meses. A mdia, portanto, para um ciclo completo, de 68,7 t/ha.ano.

A2: Operaes agrcolas e colheita

a) Operaes agrcolasNas operaes agrcolas, os equipamentos utilizados e as suas capacidades esto listados na Tabela 6.

Os valores acima foram obtidos no banco de dados do projeto de pesquisa e desen-volvimento10. Tais dados foram ajustados para considerar a representatividade das usinas edas operaes, quando necessrio.

22

Os valores de consumo nas operaes agrcolas so os mesmos para os Cenrios 1 e 2:Cana-planta: Cp = 102,6 l/haCana soca: Cs = 9,1 l/ha

b) ColheitaPara os equipamentos 14, 15 e 25 da Tabela 6, com produtividade mdia de 82,4 t/ha, temos osresultados da Tabela 8.

22

Equipamento Capacidade operacional Consumo especfico(ha/h) (l/ha)

Colhedora Case 0,5461 74,0

Carregadora Santal 0,5583 12,7

Reboque de Julieta/Transbordo 0,4248 21,2

Tabela 8 Equipamentos para a colheita

Tabela 7 Consumo de leo diesel nas operaes agrcolasCapacidade Consumo Frao

N Operaes agrcolas Equip. de trabalho especfico da rea(ha/h) (l/ha) trab.

Operaes para preparo de solo e plantio (20% da rea total)

1 Aplicao de calcrio 1 1,61 3,73 1,00

2 Eliminao mecnica de soqueira 13 1,10 11,09 0,30

3 Eliminao qumica de soqueira 9 2,50 1,60 0,30

4 Gradagem pesada I 2 1,30 21,23 0,90

5 Subsolagem 3 1,00 26,00 0,70

6 Gradagem pesada II 4 1,35 20,44 0,70

7 Gradagem pesada III 4 1,35 20,44 0,30

8 Gradagem de acabamento 5 1,60 9,38 0,90

9 Sulcao e adubao 6 1,10 13,64 1,00

10 Distribuio de mudas 7 0,60 6,67 1,00

11 Fechamento do sulco e aplicao de inseticida 8 1,80 2,67 1,00

12 Cultivo qumico (aplic. de herbicida) 9 2,50 1,60 1,00

13 Cultivo mecnico (cultivo quebra do meio) 10 1,30 6,15 0,70

Operaes para tratos culturais de cana soca (80% da rea total)

1 Aleiramento de palha 11 1,50 2,67 0,25

2 Cultivo trplice operao 12 1,30 7,08 1,00

3 Cultivo qumico (aplic. de herbicida) 9 2,50 1,60 0,85

An

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1

Pro

du

o

de c

an

a-d

e-a

car

A seqncia normal das operaes agrcolas mostrada na Tabela 7.Observaes:

A anlise da compactao do solo permite reduzir a rea subsolada em 30%. O cultivo mecnico (quebra do meio) est em torno de 70% da rea de plantio, aps

o cultivo qumico.O consumo total de energia nas operaes agrcolas pode ser calculado com base na Tabela 7.

23

Memria de clculo:Colhedora Case:

No ciclo de seis anos, realiza-se uma reforma, quatro tratos culturais em soqueira e cincocortes, sendo 35% com colheita mecnica (15% cana-de-acar queimada, 20% cana-de-acarcrua) e 65% corte manual e carregamento mecnico8. O consumo de diesel nas operaes agrcolase de colheita anualmente dado por:

Em que CCC e CCM (l/ha) so o consumo na colheita com mquina e manual,respectivamente, CTR o consumo dos tratoresreboque de julieta ou transbordos e PA aprodutividade agrcola anual, TC/(ha.ano).

Observao: Para o corte manual, considerou-se o transporte em treminhes, o queimplica numa participao do trator-reboque de julietas em 2/3 da cana-de-acar total.

Os resultados obtidos so:

Cenrios 1 e 2: CAC = 0,797 l/TC

A3: Transporte

Todos os valores de capacidade e consumo utilizados so dados da Referncia 9.

Transporte de cana-de-acar da lavoura at a usina

As medidas de consumo especfico variam em funo do tipo de caminho e da distncia.A mdia de transporte de 20 km. Com base na Tabela 6 e na contribuio de cada tipo decaminho no transporte da cana-de-acar: Truck (15 t) = 8%, RJ (28 t) = 25% e Treminho/Rodotrem (45 t) = 67%, obteve-se 20,4 ml/t.km para o Cenrio 1.

Memria de clculo:

23

CAC(l/TC) = {0,17CP+0,67CS+0,83[0,35(CCC+ CTR)+0,65(CCM+ CTR)]}1

PA

23

Truck = x x 1.000 = 30,31

2,2

l

km

1

15t

ml

l

ml

t.km

RJ = x x 1.000 = 22,31

1,6

l

km

1

28t

ml

l

ml

t.km

Consumo especfico = 40,4 x = 74,0 l/hal

h

1

0,5461

h

ha

Capacidade operacional = 45 x = 0,5461 ha/hha

t

t

h

1

82,4

Carregadora Santal:

Capacidade operacional = 46,0 x = 0,5583 ha/ht

h

1

82,4

ha

t

Consumo especfico = 7,10 x = 12,7 l/hal

h

1

0,5582

h

ha

Reboque de Julieta/Transbordo:

Capacidade operacional = 35,0 x = 0,4248 ha/ht

h

1

82,4

ha

t

Consumo especfico = 9,0 x = 21,2 l/hal

h

1

0,4248

h

ha

An

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1

Pro

du

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de c

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car

2424

Xponderada = 20,4ml

t.km

1

1,2Treminho = x x 1.000 = 18,5

l

km

1

45t

ml

l

ml

t.km

O uso de caminhes de maior capacidade de carga leva a ndices melhores; caso tpico o rodotremVolvo FH (consumo especfico = 15,7 ml/t.km), que tomado como base para o Cenrio 2.

Resultados:

Cenrio 1: CTC = 0,816 l/TC Cenrio 2: CTC = 0,628 l/TC

Transporte de mudas

Para um consumo de 12 t de mudas/ha, para distncia mdia de 20 km, o caminhoMB2318 leva a CTM = 17,4 l/ha.

Torta de filtro

Nos casos em que a torta de filtro aplicada, ela distribuda em 30% da rea de reformado canavial. Na situao atual, apenas no Cenrio 2 considera-se a aplicao de torta de filtro.

Um caminho-basculante (tipo MB2213), com carga mdia de 8 t e consumo de 2,5 km/l, utilizado para a aplicao; a distncia mdia de 8 quilmetros e a taxa de aplicao de12 t (midas)/ha, ou seja, 5 t (secas)/ha.

Resultado: CTT = 9,6 l/ha

Vinhaa

Conservadoramente, apenas para o Cenrio 2 considera-se aplicao em 30% da reade soqueiras. As formas de aplicao so:Caminho aplicando diretamente 6% da rea dosagem 100 m3/ha (MB2318 com tanque de15 m3), distncia mdia de 7 km;Sistema de asperso aplicando 63% da rea dosagem de 150 m3/ha (motobomba em canal canal + montagem direta ou canal + rolo);Caminho com asperso combinado com motobomba 31% da rea dosagem 100 m3/ha com caminhoVolvo rodotrem = 100% com dois tanques de 30 m3/cada e distncia econmica de at 12 km.

Memria de clculo:

Truck com 12 t de carga: 2,3 km/l x 40 =17,4 l/ha1

2,3

m3

haCaminho (direto) = x x 100 = 42,4 x 0,06 = 2,54

1

2,2

l

km

14 km

15 m3

l

ha

l

ha

Asperso (canal) = 16 x x 150 = 20 x 0,63 = 12,6l

h

h

120 m3m3

ha

l

ha

l

ha

Xponderada = 24,7l

ha

Cam.+asp. (rodo) = x x 100 = 30,8 x 0,31 = 9,551

1,3

l

km

24 km

60 m3m3

ha

l

ha

l

ha

Resultado: CTV = 24,7 l/ha

Rodotrem com 58 t = x x 1.000 = 15,71

1,1

l

km

1

58 t

ml

l

ml

t.km

An

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1

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2525

Adubo

No Cenrio 2, considerou-se a reduo do adubo aplicado em 30% da rea plantadapelo uso de torta de filtro e vinhaa. Valores usuais so os da Tabela 9.

Trabalha-se tipicamente com o caminho MB2213 (carga mdia de 12 t, 2,5 km/l). Paradistncia mdia de 20 km, no ciclo de seis anos entre reformas consecutivas do canavial, temos:

Cenrio 1: 2.500 kg adubo/ha, CTA = 3,33 l/haCenrio 2: 1.200 kg adubo/ha, CTA = 1,60 l/ha

Cenrio 2: CT = CTC + {0,17CTM+0,7(0,83CTA) + 0,3 (0,17CTT + 0,67CTV)} = 0,7641/TC1

PA

Cenrio 1: CT = CTC + {0,17CTM+0,83CTA} = 0,8991/TC1

PA

Fases da lavoura Taxa de aplicao (kg/ha)Macronutriente: Cana-planta Cana soca

Cenrio 1 Cenrio 2* Cenrio 1 Cenrio 2*

Nitrognio N 30 80 90

Fsforo P2O5 120 50 25

Potssio K2O 120 80 120

Tabela 10 Taxas de aplicao de fertilizantes

*reas com aplicao de torta de filtro e vinhaa (30%).

*reas com aplicao de torta de filtro e vinhaa (30%).

Tabela 9 Aplicao de aduboCana-planta Cana soca Total

Cenrio 1 500 kg/ha (6-24-24) 500 kg/ha (16-5-24) 2.500 kg/ha (em 6 anos)

Cenrio 2* 400 kg/ha (0-12,5-20) 200 kg uria 1.200 kg/ha (em 6 anos)

A quantidade de adubo calculada considerando que apenas 30% da rea pode sertratada com vinhaa e torta de filtro hoje.

Mostra-se que os diversos consumos podem ser associados produtividade agrcolalevando ao consumo total no transporte de acordo com:

A4: Fertilizantes

A variao de taxa de aplicao grande, dependendo do solo. Valores mdios so mostrados naTabela 10.

O Cenrio 1 representa a adubao convencional, enquanto o Cenrio 2 supe aaplicao de torta de filtro em reas de reforma e vinhaa nas reas de soqueiras.

Considerando que apenas 30% dessas reas podem ser tratadas assim, os valores finaisde consumo dos dois cenrios so apresentados na Tabela 11(ver pgina 26).

Os custos energticos especficos so conhecidos5.

Resultados finais:

Situao atual:

Cenrio 1: Ef = 15.890 kcal/TC

Cenrio 2: Ef = 15.890 x 0,7 + 13.430 x 0,3 =15.152 kcal/TCA

nexo

1

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2626

A5: Calcrio, herbicidas e inseticidas

Calcrio

Taxa de aplicao de 2.200 kg/ha em ciclos de seis anos; custo energtico do calcriona lavoura 313,4 kcal/kg5.

Resultado:

Ec = 1.706 kcal/TC

Herbicidas

Como valor de referncia manteve-se os dados do estudo realizado em 1996, por faltade informaes do custo energtico (kcal/kg) dos herbicidas especficos (ver Anexo 3, Nota 3).

Resultado:

Eh = 2.690 kcal/TC

Inseticidas

Na cultura da cana-de-acar, os inseticidas so utilizados na racionalizao do controlede pragas de solo e formigas cortadeiras. Foi mantido o mesmo custo energtico dos anosanteriores para a manuteno desse controle (190 kcal/TC).

A6: Mudas

O consumo mdio de 12 t de mudas por hectare a cada ciclo de 6 anos (ou seja, 0,0299TC/TC). Admitindo que os procedimentos da produo de mudas so equivalentes aos da lavoura,incrementou-se em 3,0% o consumo energtico global para representar o equivalente a mudas.Na situao atual:

Cenrio 1: 1.404 kcal/TC (= 3,0% x 46.804 kcal/TC)

Cenrio 2: 1.336 kcal/TC (= 3,0% x 44.525 kcal/TC)

A7: Mquinas e equipamentos agrcolas

Para a situao atual, realizou-se levantamento em usina cooperada consideradatpica cujos resultados so apresentados na Tabela 1210 (ver pgina 27).

Uma metodologia sugerida por Pimentel5 utilizada para calcular o custo energticoassociado aos equipamentos. Basicamente, as hipteses so:

Nutriente Taxa mdia anual Energia Energia/ha Energia/TC Totalde aplicao (kcal/kg) (Mcal/ha.ano) (Mcal/TC) (Mcal/TC)(kg/ha.ano)

N 58,3 14.700 857,50 12,48

Convencional P2O5 36,7 2.300 84,33 1,23 15,9

K2O 100,0 1.600 150,00 2,18

Com vinhaa N 60,0 14.700 882,00 12,84

e torta (30%, P2O5 8,3 2.300 19,17 0,28 13,4

Cenrio 2) K2O 13,3 1.600 21,33 0,31

Tabela 11 Energia nos fertilizantes

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Equipamentos Densidade mdia de utilizao (kg/ha)

Tratores + colhedoras 41,8

Implementos 12,4

Caminhes 82,4

Total 136,6

Tabela 12 Utilizao de equipamentos agrcolas

1) Considera-se a energia incorporada do material (ao, pneus), a de fabricao e a de reparos e manuteno.A energia incorporada, no caso, essencialmente no ao (15.000 kcal/kg) e pneus (20.500 kcal/kg). Aenergia de fabricao para diversos equipamentos est tabelada por peso (excludos os pneus).

2) A energia dos reparos corresponde a 1/3 do reparo total acumulado (h valores estimados pela ASAE5por classe de equipamentos).

3) A vida til do equipamento corresponde a 82% da vida total (em funo de paradas) e o custoenergtico calculado, por ano, com esses valores.

Dessas hipteses resulta a Tabela 13.

Com os dados sobre a densidade de utilizao, a vida til estimada e a produtividadeda cana-de-acar, obteve-se os resultados da Tabela 14.

Resultado para a situao atual:

Ee = 6.970 kcal/TC

A8: Mo-de-obra

Para as finalidades deste estudo, a energia correspondente mo-de-obra no considerada um custo energtico, no tendo, portanto, sido includa nos clculos. No balanoreferente a 19841, o valor foi estimado em 1.880 kcal/TC. certamente inferior hoje devido expanso da prtica da colheita mecanizada.

Tabela 14 Custo energtico dos equipamentos

Equipamento

Tratores

Implementos

Caminhes

Energia domaterial(kcal/ha)

493.825

185.550

1.263.170

Energiafabricao(kcal/ha)

113.043

25.495

270.631

Energiapara reparos

(kcal/ha)

180.240

65.213

309.828

Energ. mat.+ fabricao

corrig. vida til(kcal/ha)

497.632

173.057

1.257.717

Energiatotal

(kcal/ha)

677.872

238.269

1.567.545

Vida til(anos)

5

8

5

Custoenergtico(kcal/TC)

1.973

434

4.563

Tabela 13 Energia na produo e manuteno dos equipamentos

Equipamento

Tratores 11.814 0,179 3.294 89,1 0,297

Implementos 15.000 - 2.061 92,6 0,309

Caminhes 15.000 ao 0,06 3.494 60,7 0,202

20.500 pneus

Energia domaterial(kcal/kg)

Peso dos pneus(frao do peso

total)

Energia defabricao(kcal/kg)

Reparo totalacumulado

(%)

Energia dosreparos (frao

energ. mat. + fabric.)

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Anexo 2 Uso deenergia na produoindustrial de etanol

Introduo

Este trabalho uma atualizao da avaliao dos parmetros da rea industrial feitaem 1995 para as usinas associadas Copersucar. Valores atualizados para as taxas mdias deconverso na indstria foram selecionados da Referncia 11 Safra 2001/2002. Convm salientarque esses valores no diferem muito das mdias das safras 1998/1999 a 2002/2003.

Balano energtico do setor industrial

A situao atual e a avaliao do setor foram analisadas utilizando valores de consumoe eficincias mdias para as usinas da Copersucar. Esses valores so importantes para determinaro ponto de equilbrio do sistema de co-gerao simples empregado e verificar as sobras edeficincias de energia.

Consumos especficos por tonelada de cana-de-acar no mudaram significativamentenos ltimos anos na parte convencional da usina. Algumas mudanas maiores devido a novosprocessos (uso do ciclo-hexano na desidratao) foram consideradas. No foram includos osefeitos esperados de maiores eficincias energticas com o uso de novas tecnologias (porexemplo, com a introduo dos sistemas BIG-GT).

Eficincia industrial de converso

Com base em valores de pol % cana-de-acar = 14,53%8 e os dados de eficincias eAR listados acima11, temos os seguintes resultados:

Cenrio 1: 88,7 l/TC (lcool anidro)Cenrio 2: 91,8 l/TC (lcool anidro)

Esses valores foram determinados com base nos dados disponveis no CMI11 da Copersucar,porm razovel estend-los para as usinas do Estado de So Paulo, ou mesmo do Centro-Sul.Todavia, por conservadorismo, o valor de 86 l anidro/TC (Cenrio 1) ser utilizado na execuodos balanos de energia e CO2 como representativo do Brasil. Esse valor foi estimado porespecialistas do setor que recomendam valores de 88 l anidro/TC para o Centro-Sul e 75 lanidro/TC para o Nordeste; com isso, a mdia ponderada para o Brasil seria de 86 l anidro/TC(85% da produo de lcool no Centro-Sul e 15% no Nordeste). Para o Cenrio 2, ser mantidoo valor de 91,8 l anidro/TC.Assim, os valores utilizados nos balanos de energia e CO2 so:

Cenrio 1: 86,0 l/TC (lcool anidro)Cenrio 2: 91,8 l/TC (lcool anidro)

Utilizao de energia eltrica

As usinas aumentaram a produo interna de energia eltrica na safra 2001/0211 (geraomdia: 16,83 kWh/TC; mxima, 29,13 kWh/TC). Com isso, o excedente de bagao foi reduzido(mdia, 5,8%; mximo, 17%). H usinas com grandes excedentes e com total auto-suficinciaem energia eltrica.

O consumo mdio de energia eltrica foi de 12,90 kWh/TC e o mnimo, 9,64 kWh/TC.A energia adquirida (mdia) foi de 0,26 kWh/TC, indicando auto-suficincia de 98%. Por

outro lado, a venda mdia de energia eltrica foi de 5,86 kWh/TC (mxima: 16,98 kWh/TC)11.Portanto, a hiptese de que o conjunto das usinas em mdia no adquiria nem exportava

energia eltrica deixou de ser rigorosamente vlida: de fato, h um aumento na exportao deenergia (embora ainda pouco importante em relao ao potencial).

H dois modos de estimar, para fins de avaliao de emisses, a exportao de energiaeltrica (ainda incipiente) das usinas: ou consideramos essa exportao pequena e computamos

Acares redutores (AR) 0,545%Eficincia de extrao 96,2%Eficincia de tratamento do caldo 99,2%Perda de acar na lavagem de cana 0,61%Eficincia de fermentao 91,1%Eficincia da destilao 99,6%

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Cenrio 1:

Bagao excedente 8% 40.300 kcal/TC

Energia eltrica adquirida 0 0

Cenrio 2:

Bagao excedente 15% 75.600 kcal/TC

Energia eltrica adquirida 0 0

Tabela 15 Energia do bagao excedente a partir da produo de etanol

o seu valor como mitigador de emisses, e consideramos o excedente de bagao real resultante,ou consideramos apenas o bagao excedente (conservadoramente). Como os dados de excedentesreferem-se produo conjunta de acar e etanol (no seria realista separar, hoje), a opomais segura foi a conservadora, mas adotando um valor mdio um pouco maior (na produo deetanol, os excedentes de bagao so maiores do que na de acar).

Os valores usados para excedentes, portanto, so de zero para energia eltrica e de 8%(mdia) e 15% (mximos) para bagao (ver comentrios no item seguinte).

Energia utilizada no preparo e na moagem da cana-de-acar

Uma estimativa do consumo pode ser feita a partir da potncia instalada e de algumas observaessobre as condies de moagem em algumas usinas. As usinas maiores possuem, em mdia, menorpotncia instalada especfica (22,1 cv/TC para usinas com moagem superior a 300 toneladas de cana-de-acar por hora TCH). Como, em geral, elas tambm possuem um preparo superior, de se esperarque a potncia real utilizada esteja bem prxima da instalada. Embora valores mnimos de 17 cv/TCH(potncia instalada) tenham sido verificados, a anlise do conjunto mostrou que um valor mdio de 20cv/TCH uma boa estimativa da potncia realmente utilizada em usinas com bom preparo e boamoagem. A relao entre potncia na moagem e potncia no preparo de, aproximadamente, 1,5.

Consumo de energia nos processos: acar e lcool

o setor mais difcil de analisar para valores mdios pela variao da relao acar/lcool e diversidade de procedimentos na produo de lcool, assim como pelas diferenas no nvelde conservao de energia. Tcnicas para a reduo do consumo de energia na produo de acartm sido estabelecidas e utilizadas h muitos anos. Atualmente, no Brasil, a produo simultneade lcool simplifica muito o problema, no sendo necessrio esgotar o mel.

O potencial de produo de excedentes de bagao (ou energia eltrica) tem sido analisadoa partir desses nmeros, levando a resultados muito expressivos. No entanto, para a finalidade destetrabalho, consideramos apenas dois cenrios, o primeiro com valores mdios atuais e o segundocom os melhores valores obtidos hoje.

Para as usinas de acar e lcool consideradas, os valores, hoje, so:

Excesso de bagao mdio de 5%, atingindo 15% nos melhores casos;

Compra de energia eltrica: zero, em mdia, sendo 12,90 kWh/TC o valor mdio do consumo.Vrias usinas so auto-suficientes.

Continua sendo razovel assumir que, na produo apenas de etanol, os excedentes debagao so maiores, aproximadamente 8%, e, nos melhores casos, 15%. Admitindo somente produode etanol, sero adotados esses dados como referncia.

O bagao tem 50% de umidade e a cana-de-acar tem, em mdia, 13,5% de fibra. Comisso, temos em torno de 280 kg de bagao por tonelada de cana-de-acar, com PCI = 1.800 kcal/kg,o que resulta nos valores apresentados na Tabela 15.

A9: Insumos do setor industrial

Os principais produtos qumicos e lubrificantes utilizados nos processos de produo indus-trial so listados abaixo com os valores mdios de consumo e a energia associada Tabela 16 (verpgina 30). Os valores para a safra 2002/2003 refletem as mdias dos ltimos cinco anos11.

30

A10: Edificaes, equipamentos e instalaes do setor industrial

A avaliao do uso de energia na construo e montagem de uma usina de lcool pode serfeita de modo mais superficial, para os fins deste estudo, porque no representa uma parcelasignificativa dos fluxos de energia envolvidos na produo. Essa energia usada na edificao deprdios, nas reas de servio e na produo e montagem dos equipamentos industriais.

Para a avaliao, consideramos uma destilaria com produo de 120 mil l/dia de lcool,trabalhando 180 dias por ano.

A energia nas edificaes e reas de servio mostrada na Tabela 175.

30

Tabela 17 Energia nas edificaes e reas de servio

rea (m) Energia usada (kcal/m2) (a) Energia total (kcal)

Prdios industriais 5.000 2,7 x 106 13,50 x 109

Escritrios 300 4,5 x 106 1,35 x 109

Oficina, laboratrio 1.500 1,7 x 106 2,55 x 109

Tancagem 4.000 0,5 x 106 2,00 x 109

Total 19,40 x 109

Consumo Energia (kcal/TC)

cido sulfrico 9,05 g/l 740

Ciclo-hexano 0,60 kg/m3 anidro 130

Soda em escamas (total) Vrios setores 180

Lubrificantes 13,37 g/TC 170

Cal 930 g/TC 300

Total 1.520

Tabela 16 Energia nos insumos do setor industrial

Para os equipamentos industriais, a variao entre usinas muito grande; vamos novamentetomar um caso tpico como base, na Tabela 18.

Tabela 18 Energia na fabricao dos equipamentosPeso (t) Energia total (kcal) Observao

Esteira de cana (30 m) 45 0,75 x 109 (c)

Esteira de bagao (200 m) 180 3,9 x 109 (c)

Mesa de lavagem e acessrio 42 0,70 x 109 (c)

Moenda 30x54, 5 ternos 220 6,16 x 109 (d)

Turbinas, turbogerador, redutores 50 0,9 x 109

Caldeiras 310 4,34 x 109 (e)

Destilaria:

Inox 76 1,67 x 109 (f)

Ao carbono 400 6,64 x 109 (g)

Total 24,16x 109

Notamos que para os equipamentos h duas parcelas do custo energtico a considerar:a energia necessria para a produo do material e a energia utilizada na fabricao doequipamento. Das Tabelas 17 e 18, o total de energia na implantao do setor industrial daordem de 43 x 109 kcal. Esse valor no mnimo; da anlise feita, nota-se que equipamentosimportantes (moendas e destilaria) esto sobredimensionados para a produo de 120 mil l/diade lcool; em mdia, produziro 180 mil l/dia.

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Atribuindo a essas edificaes e aos equipamentos uma vida til de:

Edificaes: 50 anosMquinas e equipamentos pesados (moenda, caldeiras): 25 anosOutros equipamentos (leves): 10 anos

E, considerando um custo de manuteno (energtico) equivalente ao custo real, de4% ao ano, temos os resultados na Tabela 19.

31

Consumo de energia (kcal/kg) Comentrio

Ao forjado 28.000 Produto acabado

Ao estrutural 16.600 Produto acabado

Turbinas geradores 9.500 S fabricao

Tratores 14.350 Produto acabado

Combinadas 13.160 Produto acabado

Ao inox (tubos, vasos) 16.200 a 22.000 Produto acabado

Tabela 20 Consumos para diversos equipamentos e materiais

Tabela 19 Energia correspondente a equipamentos e instalaes industriais

Edificaes 19,4 50 0,348 0,696 1,044 2.860 2.221

Equip. pesados 15,85 25 0,634 0,634 1,268 3.474 2.698

Equip. leves 10,31 10 1,031 0,412 1,443 3.953 3.070

Total 3,755 10.290 7.989

En. total(109 kcal)

Vida til(anos)

En./ano(109 kcal)

En. /ano(manut.)(109 kcal)

En. total(109 kcal/ano)

kcal/(TC/ano) Cenrio Cenrio

1 2

Verificando as condies de operao de vrias destilarias hoje, encontramos, comomelhor caso, do ponto de vista energtico, unidades onde o mesmo equipamento industrialest sendo utilizado (com modificaes pequenas) para produzir 240 mil l/dia de lcool. Adotandoesses valores, temos:

Para 180 mil l/dia, a moagem seria de 377 mil TC (Cenrio 1); para 240 mil l/dia,teramos 470 mil TC (Cenrio 2).

Cenrio 1: 10.290 kcal/TCCenrio 2: 7.989 kcal/TC

Observaes:a) Dados especficos conforme Hannon12.b) A energia necessria para a produo de ao bruto varia conforme o processo. Um resumo dedados coligidos de vrias fontes13 (P.F. Chapman, The energy cost of materials, Energy Policy,maro, 1975) indica uma variao de 9.000 kcal/kg at 14.300 kcal/kg, para seis estudosindependentes realizados na dcada de 1970. Utilizamos 9.030 kcal/kg (valor do Anurio Estatsticoda ONU, 197214).Valores para o produto acabado (incluindo energia na fabricao do equipamento)podem ser estimados a partir de dados disponveis (Galliland, A.; Science, setembro, 1975).c) Essencialmente ao estrutural.d) A capacidade dessa moenda maior do que a necessidade da fbrica (caso comum).Consideramos como ao forjado, para avaliao do consumo.e) Estimado pelo valor de tratores e combinadas. Poderia ser uma caldeira de 65 t vapor/horaou duas de 45 t vapor/hora; o peso foi tomado de equipamento convencional.f) Colunas A,B,C,P; condensadores; trocador K.g) Destilaria convencional com caixa de vinho, gua e condensadores a 25 m; dornas, cubas,tubules, estrutura total, serpentinas (ao carbono), com capacidade nominal para 120 mil l/24 h(lcool anidro); podendo atingir 240 mil l/dia.

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Anexo 3 Notas edados complementares

Nota 1: Emisses de CO2 no ciclo de vida dos combustveis fsseis usados (ou substitudos) pelosprodutos da cana-de-acar (etanol e bagao)

A avaliao deve incluir as emisses diretas (por exemplo, emisses de CO2 por litro dediesel usado em operaes agrcolas) e indiretas (emisses na extrao do petrleo, no seu transportepara a refinaria, no refino, no transporte para o consumidor, na evaporao). Para combustveisderivados de petrleo, as emisses indiretas em geral esto entre 10% e 20% da emisso total.

H variaes para esses valores de emisses indiretas, em razo de alguns fatores:diferenas entre regies do mundo (distncias de transporte) e devidas aos processos e ao perfilde refino e alocao entre diesel-gasolina e leo combustvel; mas razovel (em funo damagnitude relativa das perdas) simplificar e assumir que as emisses totais so igualmentedistribudas entre os derivados, com relao ao seu PCI, na falta de maior detalhamento.

Um exemplo especfico para leo diesel16 (Alemanha, 1992 G.A. Rheinhard Energieund CO2 Bilanzierung Nachwachsender Rohstoffe, Vieweg, 1992) o seguinte:

Portanto, nesse caso, as emisses indiretas correspondem a 9% das diretas.A referncia clssica na dcada de 805 indica uma relao de 81% (igual para gasolina,

leo combustvel ou diesel) entre a energia direta do combustvel e a energia total (direta +indireta, que inclui extrao do petrleo, transporte, refino e transporte do combustvel).

Para o Brasil, consideraes importantes so a natureza da extrao (grande parteem guas profundas), o tipo de leo (muito leo pesado), o que resulta em maior dispndiode energia para o refino da gasolina.

Para este estudo, vamos manter a relao de 81% e, com base nos valores de poder calorficoe densidade do BEN17 e no contedo de carbono7, temos os valores apresentados na Tabela 21.

32

Tabela 21 Emisses de combustveis fsseisDensidade PCI

kg/l MJ/kg

Gasolina 0,742 44,8 18,9 846 776

Diesel 0,852 42,7 20,2 862 908

leo combustvel 1,013 40,19 21,1 848 1.061

Carbono diretoIPCC 2001

kg C/GJ

Emissesdiretaskg C/t

Emissestotais

kg C/m3

Emisses indiretas (kg CO2/kg diesel)

Explorao etransporte de petrleo 0,06

Refino 0,16 0,26

Transporte parao consumidor 0,02

Evaporao 0,25 0,35

Emisses diretas 3,15

Emisso total 3,40 3,49

Gasolina: + =

Diesel, leo: + =

Direta8.179 kcal/l

9.235 kcal/l

Indireta1.930 kcal/l

2.179 kcal/l

Total 10.109 kcal/l

11.414 kcal/l

33

Nota 2: Formas de energia utilizadas na produo de insumos agrcolas e industriais, eembutidas nos equipamentos, nos prdios e nas instalaes

Os usos de energia embutidos na fabricao de equipamentos (agrcolas e industriais)e em prdios/instalaes so, como previsto, pequenos em relao aos fluxos de energia nossistemas voltados para a produo de energia. So normalmente calculados (as estimativaspodem ser simplificadas, em funo da pequena importncia relativa) a partir do peso e do tipodo material para equipamentos (ao, ferro-liga, alumnio); em alguns casos, com especificidadesdefinidas, como para tratores e caminhes. Para prdios e instalaes, a estimativa feita apartir da rea coberta e do tipo de construo (galpo, escritrio).

As tabelas usadas trazem o valor total da energia (kcal/kg material, por exemplo);neste valor esto os usos de energia trmica diretamente (calor, combustvel no transporte) e oequivalente trmico da energia eltrica (em geral, convertido pelo fator de converso dastermoeltricas locais). Dessa forma, as emisses equivalentes de CO2 so estimadas a partir docombustvel (leo combustvel, gs natural, carvo mineral), incluindo a energia eltrica.

Se houver interesse em conhecer separadamente a parcela de energia eltrica, precisoconsiderar a frao de energia eltrica no consumo total para os setores envolvidos no Brasil. Paraa estimativa de emisses, no caso do Brasil seria adequado separar a energia eltrica hoje, porque,se adquirida, ser mais de 90% de origem hdrica (com emisses quase nulas de GEE). Devemoslembrar, ainda, que muitos dos setores em questo, de materiais como ferro e ao e ferro-liga,usam energia eltrica autogerada, de origem trmica, em parte renovvel.De qualquer modo, osvalores so pequenos e no alteram o balano.

Para o Brasil, com dados do Balano Energtico Nacional 200217 e com a energiaeltrica no seu equivalente trmico (1 kWh = 3.132 kcal, usinas a leo combustvel brasileiras),temos:

Setor de minerao/peletizao:Energia eltrica: 60%; trmica: 40% (leo combustvel, carvo metalrgico, GN e diesel).

Setor de gusa/ao:Energia eltrica: 25%; trmica: 75% (carvo vegetal, coque, carvo mineral, carvo metalrgico eoutros).Energia trmica renovvel: cerca de 25% Setor de ferro-ligas:Energia eltrica: 75%; trmica: 25% (carvo vegetal, lenha e outros)Energia trmica renovvel: cerca de 85% Setor de cimento:Energia eltrica: 31%; trmica: 69% (leo combustvel, carvo, diesel e outros)Energia trmica renovvel: cerca de 5% Setor de cermica:Energia eltrica: 23%; trmica: 67% (lenha, GLP e leo combustvel)Energia trmica renovvel: cerca de 60%

Aproximadamente, podemos considerar (vendo tambm a participao relativa dos setores):

Prdios/construes:Energia eltrica: 30%; trmica: 70%

Mquinas/equipamentos:Energia eltrica: 30%; trmica: 70%

Lembrando que usamos os equivalentes trmicos da energia eltrica (converso:0,29) e que, no caso de minerais, ferro e ao h muita co-gerao envolvida.

Essa diviso somente indicativa. Por segurana, no balano de emisses foi consideradoo total de energia trmica + eltrica convertida e considerou-se toda ela como fssil (ignorandoa parcela importante de lenha e carvo vegetal e a hidroeletricidade).

Para os insumos qumicos (agrcolas e industriais), tambm h predominncia daenergia trmica. Por exemplo, para amnia anidra, a parcela de eletricidade cerca de 1%da energia; para uria, 6%5.

No caso do Brasil, onde a eletricidade em mais de 90% de origem hdrica (com emisses

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de CO2 quase nulas), considerar todo o insumo energtico como sendo de origem trmica (efssil) uma hiptese conservadora, pois superestima as emisses, mas ser adotada na falta dedados locais mais precisos e porque a dimenso desses fluxos de energia pequena.

Nota 3: Energia na produo de herbicidas e pesticidas

H dificuldade em estabelecer valores nesse item, porque os produtos mudam com certafreqncia e nem sempre se tem dados do consumo energtico no seu preparo. Essa rea no Brasil temevoludo para o uso de controles biolgicos (por exemplo, para a broca e a cigarrinha) e para umareduo sensvel no uso de insumos.

Dados bsicos para herbicidas e pesticidas usados na lavoura de cana-de-acar nadcada de 80 indicam6: herbicidas, mdia de 99.910 kcal/kg; inseticidas, mdia de 86.000kcal/kg.

Com esses dados e com os consumos da dcada de 90, foram estimados os valores. Sofluxos muito pequenos em comparao com os demais.

Nota 4: Emisses de metano na queima da palha da cana-de-acar antes da colheita

Para emisses de metano na queima de cana-de-acar h um nico estudo completo, realizadocom metodologia adequada, em tnel de vento, em 19946. O IPCC7 recomenda usar valores geraispara as emisses da queima de resduos agrcolas quando no houver dados especficos; esses valoresso mais elevados do que os medidos para cana-de-acar, conforme Jenkins6. So usados os valoresde GWP-100 (equivalncia do gs com o CO2, em funo da sua reatividade) de 2001

7.A Tabela 22 mostra as diferenas e os resultados.

34

Para manter uma posio conservadora, vamos utilizar os coeficientes do IPCC, levandoao valor de 6,6 kg CO2eq./TC.

As emisses de N2O na queima da palha da cana-de-acar podem ser estimadasusando-se os ndices indicados pelo IPCC7 para a queima de resduos agrcolas em geral:

Teor de carbono no resduo:0,50 kg C/kg resduo (base seca)

Teor de nitrognio no resduo:N/C = 0,010 0,020

Coeficiente de emisso de N2O:0,007 kg N/kg N no resduo

Assim, considerando-se que a relao t palha/TC de 0,101 e assumindo N/C = 0,015, resulta:

Contedo de carbono na palha = 0,50 kg C/kg palha x 0,101 kg palha/TC = 50 kg C/TC

Contedo de nitrognio na palha = 0,015 x 50 = 0,75 kg N/TC

Emisses de N2O = 0,75 kg N (palha)/TC x 0,007 kg N/kg N (palha) = 0,00525 kg N/TC =0,00825 kg N2O/TC

Utilizando o GWP = 296 (IPCC), obtm-se:

Emisses de N2O = 2,4 kg CO2eq./TC

As emisses totais de GEE devido queima da palha da cana equivalem, portanto, a9,0 kg CO2eq./TC.

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Tabela 22 Emisses de metano na queima do canavial

GWP

IPCC7 2,83 0,101 0,286 23 6,6

Jenkins6 0,41 0,101 0,041 23 0,94

Palha,t palha/TC

(a)

Coef. emisso,kg CH4/t palha

Emisso,kg CH4/TC

kg CO 2eq./TC

(a) 140 kg (MS) de resduos/TC, com 82,4 TC/ha; queima de 90% (incompleta), e cerca de 80% de rea queimada.

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Nota 5: Liberao de N20 do solo (adubao nitrogenada)

Embora haja poucos estudos disponveis sobre emisses de N2O do solo, podemos avaliarseu valor para a cultura da cana-de-acar utilizando algumas hipteses18:

1. Emisses de N2O dependem da quantidade de fertilizante nitrogenado utilizada, da sua formade aplicao (NO3 ou NH4) e das condies do solo.2. As emisses atingem (em peso: N/N) cerca de 0,5% a 1,5% do fertilizante aplicado; osvalores mais altos so para o tipo NH4.

Nas condies do Centro-Sul do Brasil, cerca de 28 kg N/ha so usados no plantio da cana-de-acar e 87 kg N/ha para cada soqueira, resultando em 75 kg N/(ha.ano) para o ciclo; a maior parte dofertilizante do tipo NH4.

O resultado a emisso de 1,76 kg N2O/ha.ano; com um efeito estufa potencialmente 296vezes maior do que o do CO2. Isso corresponde a 521 kg CO2eq./ha.ano, ou 6,3 kg CO2/TC.

Nota 6: Emisso de CH4 nos motores automotivos operando com etanol, em comparao comos motores a gasolina

De 1980 at 1996, os limites legais de emisses para motores automotivos mudaramsignificativamente, em duas fases (1986 e 1992)19. As anlises das mdias entre 1986 e 1992mostram que as emisses de monxido de carbono (CO) foram sempre menores nos motores aetanol do que nos motores a gasool (mistura gasolina-etanol). Nesse mesmo perodo, as emissesde xidos de nitrognio (NOx) foram equivalentes e as emisses de compostos orgnicos, expressoscomo hidro-carbonetos (HC), foram tambm inferiores ou equivalentes. Com base na menoremisso de CO pode-se admitir que o uso do etanol benfico em termos de reduo dos GEE,visto que o CO um gs que tem efeito indireto na gerao de GEE, pois pode sofrer oxidaopara CO2 e, tambm, participar na formao do oznio troposfrico O3 , que faz parte dosGEE. No que se refere aos HC e NOx, a combinao desses poluentes resulta na formao do O3,entretanto, no h estudos consistentes realizados no Brasil que permitam concluir que o uso deetanol tenha tido efeito benfico na reduo do O3, apesar de haver indicaes na literatura quepermitem considerar essa possibilidade20. Um fato que refora essa linha de pensamento que,nos EUA, o etanol um dos oxigenantes utilizados na preparao de gasolinas reformuladas,que tem como objetivos principais a reduo na emisso de substncias txicas e a formao deO3. Apesar das indicaes mencionadas, como no se dispe de informaes confiveis quepossibilitem avaliar os benefcios de CO, HC e NOx na reduo de GEE, esse aspecto positivono ser levado em conta no presente trabalho.

Um aspecto que merece ateno a caracterizao dos HC formados no processode combusto, especialmente quanto presena do CH4. Sabe-se que a relao de massasCO2/CH4 para motores de combusto interna , tipicamente, 4.700 para gasolina e diesel ese situa em torno de 3.900 para metanol e etanol21 e 23, o que permite inferir que a importnciada emisso de metano , em geral, muito pequena, mesmo se considerarmos que o potencialde intensificao do efeito estufa do CH4 23 vezes maior do que o do CO2.

Os dados da Cetesb22 mostram que, com as diferentes tecnologias coexistindo em1993, a relao de etanol/HC nos motores a lcool estava na faixa entre 0,70 e 0,85, e osHC no etanol eram, tipicamente, 0,6 g/km. Admitindo que 30% dos HC fossem metano, oresultado seria 15 kg CO2eq./m

3 de etanol. Aplicando o mesmo raciocnio em relao amotores a gasool, a emisso seria ainda menor, provavelmente inferior a 3,75 kg CO2eq./m

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de etanol (admitindo um teor de 25% de etanol na gasolina). Esse quadro representa menosdo que 1% das emisses evitadas de CO2eq. e pode ser considerado desprezvel.

muito difcil avaliar a diferena entre emisses de metano nos motores a etanol egasolina no Brasil porque no h realmente motores a gasolina: h motores a gasool, com 20%a 25% de etanol na mistura.

Para a tecnologia atual (gerenciamento eletrnico do motor, injeo multiponto,conversor cataltico 3 vias), que passou a ser adotada em grande escala em motores a etanol egasool a partir de 1997, com a introduo de novos limites de emisso, tem-se que o nvel deemisses de metano de, aproximadamente, 0,05 g/km23; se esse valor for atingido, mesmo nosmotores a etanol, a emisso absoluta ser inferior a 0,9 kg CO2eq./TC, sensivelmente menor doque a resultante da queima da cana-de-acar e muito pequena em relao s emisses totais.

Devido s razes previamente apontadas, essas emisses no sero consideradas aqui.

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Nota 7: Uso do bagao excedente substituindo leo combustvel em outras indstrias

So produzidos 280 kg bagao/TC, com 50% de umidade. O PCI de 1.800 kcal/kg, e o PCS de 2.260 kcal/kg.

Os excedentes so de 8% e 15% (cenrios 1 e 2, respectivamente), com isso, a energiaexcedente de 40.300 e 75.600 kcal/TC, respectivamente, nos cenrios 1 e 2 (ver Anexo 2).

Para estimar as emisses evitadas quando esse excedente substitui leo combustvel,adotamos as seguintes condies operacionais para os dois sistemas:

Bagao: caldeiras com eficincia mdia de 78,7% (PCI); perdas adicionais de 10% docombustvel em acondicionamento, partidas e paradas.leo combustvel: caldeiras com eficincia de 92% (PCI); o PCI do leo de 40,19 MJ/kg.

Nessas condies, os excedentes de bagao de 8% e 15% correspondem, em termos deenergia final (uso), a 3,2 kg leo combustvel/TC substituda e 6,1 kg leo combustvel/TCsubstituda.

As emisses totais (incluindo indiretas) relativas a essas quantidades de leo (isto , as emissesevitadas) so de 12,5 kg CO2eq./TC e 23,3 kg CO2eq./TC, para os cenrios 1 e 2, respectivamente.

Nota 8: Uso do etanol substituindo gasolina em motores E-100 (etanol hidratado) e em motorescom mistura gasolina-etanol (etanol anidro)

Com a eficincia mdia atual nas usinas temos:

Cenrio 1: 86,0 l etanol anidro/TCCenrio 2: 91,8 l etanol anidro/TC

A produo de hidratado cerca de 3% maior para a mesma matria-prima.

As emisses diretas de CO2 da gasolina, calculadas a partir dos parmetros docombustvel nacional (densidade = 0,742 kg/l; PCI = 44,8 MJ/kg) e das taxas de emisso doIPCC (Anexo 3, Nota 1; 18,9 kg CO2/GJ, PCI) so de 628 kg carbono/m

3. Adicionando as emissesindiretas5 (Anexo 3, Nota 1), o valor total a ser considerado de 0,77 kg carbono/l, ou 2,82 kgCO2/l gasolina.

Embora no seja possvel a comparao direta de motores a etanol, a gasool e a gasolinano Brasil, a equivalncia mais aceita hoje, em funo dos desempenhos relativos (veculos novos), a seguinte:

1 litro de etanol hidratado (motor E-100) = 0,7 litros gasolina1 litro de etanol anidro (mistura) = 1 litro de gasolina

Com essas consideraes, as emisses evitadas seriam de:

2,82 kg CO2/l etanol anidro1,97 kg CO2/l etanol hidratado

ou, relacionando com a produo de cana-de-acar:

Etanol anidro: 242,5 kg CO2/TC ou 259 kg CO2/TC, cenrios 1 e 2, respectivamenteEtanol hidratado: 169 kg CO2/TC ou 181 kg CO2/TC, cenrios 1 e 2, respectivamente

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Referncias

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2. Centro de Tecnologia Copersucar (CTC), RLT-018 Atividade 5.51 Energy Balance/CO2 Emission,Maro 1998.

3. Macedo, I. C. The sugar cane agro-industry its contribution to reducing CO2 emissions in Brazil,Biomass and Bioenergy. 1992, (3), 77-80.

4. Macedo, I. C. Greenhouse gas emissons and energy balances in bio-ethanol production and use inBrazil (1996). 1998, 14 (1), 77-81.

5. Pimentel, D. Handbook of energy utilization in agriculture. CRC Press, 1980.

6. Jenkins, B Atmospheric pollutant emission factor from open burning of sugar cane by wind tunnelsimulation Final Report. University of California, Davis, 1994.

7. IPCC: Climate Change 2001: The Scientific Basis.

8. Centro de Tecnologia Copersucar (CTC), Programa de Acompanhamento Mensal de PerformanceAgrcola (PAMPA) Safra 2003/2004.

9. Centro de Tecnologia Copersucar (CTC), Controle Mtuo Agrcola Anual Safras 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002, 2002/2003.

10. Centro de Tecnologia Copersucar (CTC), Relatrio C.428.00266 Capacidade operacional eeficincia de equipamentos, 2002.

11. Centro de Tecnologia Copersucar (CTC), Controle Mtuo Industrial Safras 1998/1999, 1999/2000,2000/2001, 2001/2002, 2002/2003.

12. Hannon, B. Energy and labor in construction sector. CAC Doc. 228, Center for AdvancedComputation, University of Illinois, Urbana, 1977.

13. Chapman, P. F The energy cost of materials. Energy Policy, Maro 1975.

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20. Brandberg, A. Unregulated Emissions from Engines Fueled with Alcohols and Other Fuels,Proceedings of the IX International Symposium on Alcohol Fuels Florence, Italy, November12 - 15, 1991.

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23. Informao pessoal fornecida por empresas do setor automobilstico no Brasil.