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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Mecânica

DANIELA GODOY FALCO

Avaliação do desempenho ambiental do transporte coletivo urbano no estado de São Paulo: uma abordagem de ciclo de vida do

ônibus a diesel e elétrico à bateria

CAMPINAS 2017

DANIELA GODOY FALCO

Avaliação do desempenho ambiental do transporte coletivo urbano no estado de São Paulo: uma abordagem de ciclo de vida do

ônibus a diesel e elétrico à bateria

Orientadora: Profa. Dra. Carla Kazue Nakao Cavaliero

CAMPINAS

2017

Dissertação de Mestrado apresentada à Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Mestra em Planejamento de Sistemas Energéticos.

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA DANIELA GODOY FALCO, E ORIENTADA PELA PROFa. DRA. CARLA KAZUE NAKAO CAVALIERO ............................................................. ASSINATURA DA ORIENTADORA

Em memória de meu avô, Alcides Godoy.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente aos meus pais, Mario Rubens Falco e Marlene Godoy Falco,

por minha formação profissional e pessoal que com muito amor e apoio, não mediram

esforços para que eu chegasse até esta etapa de minha vida. Ao meu irmão, Luís Fernando

Godoy Falco, que além de seu apoio fraternal incondicional, soube transmitir sua experiência

sobre a vida acadêmica em uma universidade. Aos meus avós maternos, Mathilde de Freitas

Pereira Godoy e Alcides Godoy, e avós paternos, Gilberto Falco e Hilda Chediac, que

auxiliaram na formação de meu caráter e sempre me apoiaram em minhas decisões. À minha

tia Márcia Godoy, que esteve sempre presente. Aos meus familiares.

A todos os meus professores, que embora não haja espaço para citar todos aqueles que

auxiliaram na minha educação desde a Brasinha, Colégio Visconde de Porto Seguro,

Universidade Federal de São Carlos, Hochschule für Forstwirtschaft, até na Universidade

Estadual de Campinas e Pontifícia Universidade Católica de Campinas, saibam que estão

todos guardados em minhas lembranças com muito carinho.

Ao meu primeiro orientador na graduação e membro da banca avaliadora, professor

Frederico Yuri Hanai, que soube sempre extrair o meu melhor potencial para o

aproveitamento acadêmico, sendo muito compreensivo, respeitoso e gentil. À minha atual

orientadora, Carla Kazue Nakao Cavaliero, que além ser sempre solícita às minhas questões

acadêmicas, sempre soube colocar o lado humano e afetivo como prioridade.

Ao meu grupo de pesquisas Carla Cavaliero, Jorge Vargas, Arnaldo Walter e Joaquim

Seabra, à Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), ao Conselho Nacional de

Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) e à população brasileira pelo

financiamento.

Aos meus queridos amigos, Ana Luiza Silva, Anita Kurka, Débora Bessi, Débora

Castro, Flávia Ramos, Gustavo Carneiro, Gustavo Mancilha, Hiper, Ingrid Fray, Isabella

Ferreira, Juliana Busnardo, Júlia Piton, Leonardo Lima, Lilian Pedroso, Luan Guanais,

Manuella Pereira, Maria Cecília Higa, Maria José Kurka, Mariana Macca, Marie

Grimmelprez, Mathias Haverstreng, Michelle Frutuoso, Murilo Bonetto, Patrícia Barão, Paulo

Breyner, Paulo Kurka, Paulo Marchioli, Pedro Kurka, Patrícia Colombini, Rafael Capaz,

Rayssa Maryel, Sonia Martins, Tatiana Consoni e Valéria Paz família Burth, família Ferreira,

família Kurka e família Lima, que sem eles, não haveriam tantas histórias para serem

contadas. Àqueles que contribuíram para a minha vida e meu crescimento pessoal, que apesar

de não conseguir mencionar todos, fizeram significativa diferença para a formação de quem

sou hoje.

Aos meus colegas de mestrado.

Ao Engenheiro Mecânico Marcelo Gustavo Liboni, da Mercedes-Benz, pelas

informações técnicas prestadas sobre os ônibus comercializados pela empresa.

Aos membros da banca Carla Cavaliero, Joaquim Seabra, Frederico Hanai, Arnaldo

Walter e Otávio Cavalett.

Resumo

Com o intuito de reduzir os aspectos ambientais gerados pelo setor de transporte coletivo

urbano, algumas tecnologias têm sido desenvolvidas e/ou aperfeiçoadas em ônibus urbanos

para substituir e/ou complementar os combustíveis fósseis. O biodiesel, como um combustível

alternativo ao diesel fóssil, pode ser utilizado em motores a combustão interna e substituir,

total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo. A substituição total do petrodiesel por

biodiesel, principalmente em tecnologias futuras, demandaria de motores projetados

exclusivamente para esse fim, dada a susceptibilidade de peças e componentes do motor ao

desgaste prematuro. Os ônibus elétricos têm sido considerados como opções às motorizações

convencionais por diversos fatores. Os motores elétricos oferecem uma eficiência maior e

menos ruído sonoro do que os motores de combustão interna; fornecem torque mais elevado

em velocidades baixas, o que resulta em melhor aceleração na saída do repouso; e aumentam

também a eficiência energética mediante o freio regenerativo. Sendo assim, esta dissertação

objetiva realizar uma análise comparativa da avaliação dos potenciais impactos ambientais do

transporte coletivo urbano de passageiros atual, no estado de São Paulo, por meio de (i) de

ônibus convencionais à combustão interna; e (ii) ônibus elétricos à bateria, com recarga plug-

in; considerando tanto o ciclo de vida de suas fontes de energia (etapa well-to-tank, ou do

poço-ao-tanque), quanto de seus usos (etapa tank-to-wheel, ou do tanque-à-roda) e dos

processos produtivos de seus ônibus. Para isso, os sistemas considerados são: transporte

coletivo urbano de passageiros, mediante ônibus a combustão interna, com SCR+ARLA32,

utilizando diesel S-10 (B7) e biodiesel (B100); e transporte coletivo urbano de passageiros,

mediante ônibus elétrico à bateria íon-lítio, com recarga plug-in em horários de demanda

média e de maior demanda por eletricidade. Os resultados mostram que dentre os dois

subsistemas de transporte coletivo urbano elétrico, quando se considerou o perfil de geração

de eletricidade, conclusões semelhantes foram aplicáveis uma vez que ambos os perfis de

geração apresentaram variação relativamente pequena. Já dentre a mobilidade a combustão

interna, o ciclo de vida do biodiesel metílico de soja, ou diesel (B100), quando utilizado em

ônibus urbano no estado de São Paulo, apresentou pior desempenho ambiental que a mistura

diesel (B7) em cinco categorias: Depleção Abiótica; Ecotoxicidade de Água Doce;

Ecotoxicidade Terrestre; Acidificação e Eutrofização. Nas demais categorias, o diesel (B7)

possuiu maior potencial de impacto ambiental que o biodiesel (B100), sendo inclusive pior

que a motorização elétrica (em ambos horários) nas categorias de Depleção Abiótica

(combustíveis fósseis), Aquecimento Global e Depleção da Camada de Ozônio.

Abstract

In order to reduce environmental potentials impacts caused by urban collective transportation

sector some technologies have been developed and/or improved for urban buses to replace

and/or complement the use of fossil fuels. Biodiesel, as an alternative to fossil diesel, can be

used in internal combustion engines and replace totally or partially diesel oil. The total

replacement from diesel oil to biodiesel, especially in future technologies, would require

engines designed exclusively for this purpose, given the susceptibility of its parts and

components to premature wear. Electric buses have been considered as options to

conventional powertrains by several factors. Electric engines offer a bigger efficiency and less

noise than internal combustion engines; provide higher torque at low speeds, resulting in a

better acceleration out of repose; and increase energetic efficiency in front of regenerative

brake. Therefore, this dissertation aims to carry out a comparative analysis of the evaluation

of the potential environmental impacts of urban collective transport of passengers, in the state

of São Paulo, through (i) conventional internal combustion buses; and (ii) battery electric

buses, with plug-in recharge; considering the life cycle of their energy sources (well-to-tank

step), their uses (tank-to-wheel step) and their productive processes. For that, the considered

systems are: urban collective transport of passengers, by internal combustion buses, with

SCR+ARLA32, using diesel S-10 (B7) and biodiesel (B100); and urban collective transport

of passengers, by Li-ion battery electric buses, with plug-in recharge during times of average

and higher electricity demand. The results show that among the electric urban collective

transport subsystems, when the electricity generation profile was considered, similar

conclusions were applicable, since both generation profiles showed a relatively small

variation. But among the mobility with internal combustion, the biodiesel life cycle of

soybean diesel or biodiesel (B100), when used in urban buses in the state of São Paulo,

presented worse environmental performance than the diesel blend (B7) in five categories:

Abiotic Depletion; Freshwater Ecotoxicity; Terrestrial Ecotoxicity; Acidification; and

Eutrophication. In the other categories, diesel (B7) had highers environmental potential

impacts than biodiesel (B100) and was even worse than electric motorization (both recharge

profiles) in categories of Abiotic Depletion (fossil fuels), Global Warming and Ozone Layer

Depletion.

Lista de Ilustrações Figura 2.1: Emissão de poluentes locais (103t) e de CO2eq (106t) no Estado de São Paulo, no

período de 2006-2015 ..............................................................................................................30

Figura 2.2: Diagrama p-v do ciclo dual ideal e real .................................................................38

Figura 2.3: Classificação dos ônibus elétricos conforme o grau de hibridização, o tipo de

bateria, o método de recarga e a fonte de eletricidade .............................................................54

Figura 2.4: Mapa do SIN ..........................................................................................................63

Figura 2.5: As quatro fases da Avaliação do Ciclo de Vida ....................................................69

Figura 3.1: Estrutura metodológica adotada ............................................................................79

Figura 3.2: Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo

urbano convencional de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos

logísticos de transporte e distribuição das unidades de processo .............................................81

Figura 3.3: Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo

urbano elétrico de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos logísticos de

transporte e distribuição das unidades de processo ..................................................................83

Figura 4.1: Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão

interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método CML-

IA............................................................................................................................................122


interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método ReCiPe

midpoint (H) ...........................................................................................................................124


interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método IMPACT

2002+ .....................................................................................................................................126

Figura 4.4: Análise de contribuição e comparação por categoria de impacto do transporte

coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km

rodados ...................................................................................................................................138

Figura 4.5: Comparação da sensibilidade por categoria de impacto e por motorização e

combustível usados no transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria

.................................................................................................................................................145

Lista de Tabelas Tabela 2.1: Principais poluentes emitidos em meios urbanos, de acordo com suas fontes, nível

de impacto e alguns dos possíveis efeitos ambientais por eles causados ................................ 28

Tabela 2.2: Estimativa da frota circulante de ônibus urbanos no estado de São Paulo em 2015

.................................................................................................................................................. 31

Tabela 2.3: Comprimento da carroçaria de ônibus convencionais da Mercedes-Benz, em

função do motor, suspensão e tipo de operação ...................................................................... 37

Tabela 2.4: Compilação de dados disponíveis na literatura para cálculo dos fatores de emissão

do petrodiesel ...........................................................................................................................39

Tabela 2.5: Limites máximos de emissão de poluentes para os motores do ciclo Diesel

destinados a veículos automotores pesados novos, nacionais e importados, produzidos a partir

de 1° de janeiro de 2012 ...........................................................................................................40

Tabela 2.6: Inventário da produção de ônibus urbano, com sistema de redução catalítica

seletiva, de acordo com sua massa total ...................................................................................42

Tabela 2.7: Compilação de dados de autonomia de ônibus urbano a diesel disponíveis na

literatura ...................................................................................................................................43

Tabela 2.8: Compilação da produção de derivados de petróleo (m3), em nível nacional,

estadual (SP) e regional, conforme a localização das refinarias, no ano de

2015...........................................................................................................................................47

Tabela 2.9: Consumo de energia para refino de petróleo (MJ/t), alocado por produto gerado na

Refinaria de Paulínia (REPLAN) .............................................................................................48

Tabela 2.10: Características de óleos com potencial na produção de

biodiesel....................................................................................................................................52

Tabela 2.11: Aplicação e funções de baterias, conforme o grau de hibridização da motorização

...................................................................................................................................................55

Tabela 2.12: Lista não exaustiva de iniciativas referentes à mobilidade híbrida e elétrica e suas

baterias no Brasil ......................................................................................................................57

Tabela 2.13: Dados técnicos do ônibus urbano elétrico à bateria K9D da BYD

...................................................................................................................................................57

Tabela 2.14: Inventário da produção de ônibus urbano elétrico, de acordo com sua massa total

...................................................................................................................................................58

Tabela 2.15: Sensibilidade da autonomia às condições adversas sofridas pelo transporte

coletivo urbano elétrico, mediante o modelo K9D da BYD, consoante dados de Zhou et al.

(2016) .......................................................................................................................................59

Tabela 2.16: Alguns dos principais bancos de dados diponíveis para Avaliação de Ciclo de

Vida ..........................................................................................................................................71

Tabela 2.17: Alguns dos principais softwares de Avaliação de Ciclo de Vida disponíveis ....73

Tabela 3.1: Compilação dos principais dados formadores do objetivo e escopo da ACV ......86

Tabela 3.2: Compilação dos parâmetros utilizados para a produção, transporte e distribuição

do diesel (B7) ...........................................................................................................................89

Tabela 3.3: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de exploração e

produção de petróleo ................................................................................................................91

Tabela 3.4: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de transporte de

petróleo .....................................................................................................................................92

Tabela 3.5: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de

petróleo na Refinaria de Paulínia – REPLAN .........................................................................93

Tabela 3.6: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de

transporte do petrodiesel ..........................................................................................................94

Tabela 3.7: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção de

óleo de soja ...............................................................................................................................95

Tabela 3.8: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção e

transporte de biodiesel de soja e sebo bovino ..........................................................................96

Tabela 3.9: Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de geração

de eletricidade no horário médio de demanda e no horário de maior demanda

..........................99

Tabela 3.10: Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de produção,

transporte e manutenção dos ônibus convencional e elétrico ................................................102

Tabela 3.11: Compilação dos parâmetros utilizados no sistema de produto de transporte

coletivo urbano convencional, com diesel (B7) e biodiesel (B100) ......................................106

Tabela 4.1: Inventário em kg da produção e transporte de um litro de petrodiesel ...............109

Tabela 4.2: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro de diesel (B7)

.................................................................................................................................................110

Tabela 4.3: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro biodiesel .................................................................................................................................................112

Tabela 4.4: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de 1 kWh de energia

elétrica, gerada no horário de demanda média e maior demanda ..........................................113

Tabela 4.5: Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus a combustão interna com

SCR (11.800 kg) ....................................................................................................................114

Tabela 4.6: Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus elétrico à bateria (13.800

kg)...........................................................................................................................................115

Tabela 4.7: Inventário em kg da produção e transporte de um litro de ARLA32 ..................116

Tabela 4.8: Inventário em kg da manutenção de um ônibus a combustão interna .................117

Tabela 4.9: Inventário em kg da manutenção de um ônibus elétrico à bateria ......................118

Tabela 4.10: Inventário em kg da combustão do diesel (B7) e do biodiesel (B100) a cada km

rodado .....................................................................................................................................120

Tabela 4.11: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo

urbano por modalidade ...........................................................................................................121

Tabela 4.12: Pontuação de 0 a 1 dos resultados de AICV, considerando que 1 é a maior taxa

de categorização, usada como referência para cada categoria de impacto ............................128


urbano por modalidade, nas fases do poço-ao-tanque e do tanque-à-roda, de acordo com a

unidade funcional de 100 km rodados ...................................................................................131


urbano por modalidade, nas fases de produção dos ônibus e manutenção, de acordo com a

unidade funcional de 100 km rodados ...................................................................................132

Tabela 4.15: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do diesel brasileiro pelo

método ReCiPe midpoint (H), de acordo com a unidade funcional de um litro de diesel

combustível ............................................................................................................................133

Tabela 4.16: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do biodiesel brasileiro de

soja, pelo método CML, de acordo com a unidade funcional de um litro de biodiesel

.................................................................................................................................................134

Tabela 4.17: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira

(média) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

.................................................................................................................................................135

Tabela 4.18: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira

(maior demanda) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

.................................................................................................................................................136

Tabela 4.19: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do ônibus convencional

(OC) e do ônibus elétrico (OE) pelo método IMPACT 2002+, de acordo com a unidade

funcional de um ônibus com 12 metros produzido ................................................................137

Tabela 4.20: Parâmetros de sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de

passageiros .............................................................................................................................144

Tabela A.1: Categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV ...............159

Tabela B.1: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do biodiesel por soja e/ou sebo animal

no Brasil, disponíveis na literatura .........................................................................................165

Tabela B.2: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do diesel no Brasil, disponíveis na

literatura .................................................................................................................................167

Tabela B.3: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da eletricidade no Brasil, disponíveis na

literatura .................................................................................................................................168

Tabela B.4: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da mobilidade coletiva elétrica à bateria

e a diesel, disponíveis na literatura ........................................................................................169

Tabela C.1: Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o

Transporte Coletivo Urbano a Diesel B7 - TCUD (B7) ........................................................172


Transporte Coletivo Urbano a Diesel B100 - TCUD (B100) ................................................172


Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de demanda média de

eletricidade – TCUEB (média) ..............................................................................................173


Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de maior demanda por

eletricidade – TCUEB (maior demanda) ................................................................................174

Lista de Abreviaturas e Siglas

Abreviaturas:

ABIOVE – Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais

ACV – Avaliação do Ciclo de Vida

AICV – Avaliação do potencial Impacto do Ciclo de Vida

AMD 10 – mistura de 10% de diesel de cana e 90% de óleo diesel S-50

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ANFAVEA – Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores

ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

ANTP – Associação Nacional de Transportes Públicos

APROBIO – Associação de Produtores de Biodiesel do Brasil

ARLA32 - Agente Redutor Líquido de NOx Automotivo, em solução aquosa de ureia de

32,5%

BEN – Balanço Energético Nacional

BEST - Bio Ethanol Sustainable Transport

BR – Brasil

BRS – Bus Rapid Service

BRT – Bus Rapid Transit

BYD – Build Your Dreams

CAR - Curva de Aversão ao Risco

CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

CETEA - Centro de Tecnologia de Embalagem

CNPEM – Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais

CNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente

conscam - Consumo de combustível obtido do teste em campo

CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz

CTB – Código de Trânsito Brasileiro

CVU - Custo Variável Unitário

dcomb - Densidade do combustível

Diesel (B7) - Mistura de 7% de biodiesel ao diesel de petróleo

Diesel (B100) - Biodiesel

Diesel S-10 – Diesel com 10 ppm de enxofre




EGR - Exhaust Gases Recirculation

EPE – Empresa de Pesquisa Energética

FABUS – Associação Nacional dos Fabricantes de Ônibus

FAFEN – Fábrica de Fertilizantes Nitrogenados do Paraná

FEi - Fator de emissão do poluente estimado para a situação real

fe_dini - Fator de emissão obtido do teste em bancada dinamométrica

GANA - Grupo de Apoio à Normalização Ambiental

GEE – Gases do Efeito Estufa

GNV – Gás Natural Veicular

GWP – Global Warming Potential

GWP100 – Global Warming Potential in 100 years

IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IBICT – Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

ICV – Inventário do Ciclo de Vida

ITAL – Instituto de Tecnologia de Alimentos

INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change

ISO – International Organization for Standardization

MAPA – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

MMA – Ministério do Meio Ambiente

MRI - Midwest Research Institute

NIG – Nigéria

OBD – On Board Diagnostic

ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico

PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.

PIB – Produto Interno Bruto

PNUMA - Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente

RENAVAM – Registro Nacional de Veículos Automotores

RECAP – Refinaria Capuava

REPLAN – Refinaria de Paulínia

REVAP – Refinaria Henrique Lage

RMBS – Região Metropolitana da Baixada Santista

RMC – Região Metropolitana de Campinas

RMRP – Região Metropolitana de Ribeirão Preto

RMSO – Região Metropolitana de Sorocaba

RMSP – Região Metropolitana de São Paulo

RMVP – Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte

RPBC – Refinaria Presidente Bernardes

SETAC – Society of Environmental Toxicology and Chemestry

SCR – Selective Catalytic Reduction

SI – Sistema Isolado

SIN – Sistema Interligado Nacional

SPTRANS – São Paulo Transporte S.A.

TCUD (B7) – Transporte Coletivo Urbano a Diesel, com mistura de 7% de biodiesel ao diesel

de petróleo

TCUD (B100) – Transporte Coletivo Urbano a Biodiesel

TCUEB (media) – Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, com recarga durante o

horário de demanda média por eletricidade

TCUEB (maior demanda) - Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, com recarga

durante o horário de maior demanda por eletricidade

UFSCar – Universidade Federal de São Carlos

UHEs – Usinas Hidrelétricas

UTEs – Usinas Termelétricas

UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas

WECC - Western Electricity Coordinating Council

Substâncias químicas:

CH4 - Metano

C2H4 eq. – Etileno equivalente

CO – Monóxido de Carbono

CO2 – Dióxido de Carbono

CO2 eq. – Dióxido de Carbono equivalente

DB eq. – Diclorobenzeno equivalente

MP – Material Particulado

MP1 - Material particulado com diâmetro menor que 1 micron

MP2,5 - Material particulado com diâmetro menor que 2,5 microns

MP10 - Material particulado com diâmetro menor que 10 microns

N - Nitrogênio

NMCH – Non-Methane Hydrocarbons

NOx – Óxidos de Nitrogênio

N2O – Monóxido de Dinitrogênio

RCHO – Aldeídos

Sb eq. – Antimônio equivalente

SOx – Óxidos de Enxofre

SO2 – Dióxido de Enxofre

SO2 eq. – Dióxido de Enxofre equivalente

Unidades de medida:

g – Grama

GW – Gigawatt

h - hora

L ou l - Litro

kg – Quilograma

km – Quilômetro

kWh – Quilowatt-hora

m – Metro

mg - Miligrama

m3 – Metro cúbico

MJ - Megajoule

Mt – Megatonelada

ppm – Partes por milhão

t – Tonelada métrica

Sumário

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 22

1.1 Objetivo geral ................................................................................................................. 25 1.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 25

1.3 Estrutura da dissertação .................................................................................................. 26 2 REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................................... 27

2.1 Estado de São Paulo e a Mobilidade Coletiva Urbana ................................................... 27 2.2 Modais de transporte coletivo urbano ............................................................................ 33

2.2.1 Transporte coletivo urbano com ônibus com a combustão interna ........................... 33 2.2.1.1 Petrodiesel ................................................................................................................ 44

2.2.1.2 Biodiesel ................................................................................................................... 49 2.2.2 Transporte coletivo urbano com ônibus elétrico ....................................................... 53

2.2.2.1 Eletricidade .............................................................................................................. 61 2.3 Avaliação do ciclo de vida ............................................................................................. 65 2.3.1 Histórico da Avaliação do Ciclo de Vida no mundo e no Brasil ................................ 66

2.3.2 Conceitos gerais da Avaliação do Ciclo de Vida ........................................................ 68 2.3.3 Estudos de ACV sobre mobilidade coletiva convencional e elétrica .......................... 74

3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 78 3.1 Definição preliminar dos objetivos e escopo ................................................................. 80

3.2 Análise de inventário da fase well-to-tank (do poço-ao-tanque) ................................... 88 3.2.1 Diesel combustível (B7) .............................................................................................. 88

3.2.1.1 Petrodiesel ................................................................................................................ 89 3.2.1.2 Biodiesel ................................................................................................................... 94

3.2.2 Biodiesel combustível (B100) ..................................................................................... 96 (ARLA32) ............................................................................................................................ 97

3.2.4 Eletricidade ................................................................................................................. 97 3.3 Análise de inventário dos ônibus à combustão interna e elétrico ................................ 100

3.4 Análise de inventário da fase tank-to-wheel (do tanque-à-roda) ................................. 103 3.4.1 Transporte Coletivo Urbano Convencional ............................................................... 104

3.4.2 Transporte Coletivo Urbano Elétrico ........................................................................ 107 3.5 Agregação de dados e processos no software SimaPro ................................................ 107

4 RESULTADOS ............................................................................................................... 109

4.1 Inventário do Ciclo de Vida ......................................................................................... 109 4.2 Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida .................................................. 120

4.2.1 Análise de contribuição ............................................................................................. 131 4.2.2 Análise de sensibilidade ............................................................................................ 143

5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................... 147 REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 150

APÊNDICE A – Compilação das categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV ............................................................................................................................. 159

APÊNDICE B – Compilação de estudos de ACV de biodiesel, diesel, eletricidade e da mobilidade coletiva por ônibus elétrico e convencional .................................................... 165

APÊNDICE C – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros ............................................................................................................................................ 172

22

1 INTRODUÇÃO

Durante os séculos XVII e XVIII, a busca europeia pela expansão de conexões

comerciais culminou em um maior fluxo de produtos, gerando um aumento na

competitividade e forçando os comerciantes a se adaptarem à nova realidade. Tais mudanças

influenciaram diretamente na escala produtiva, transformando gradativamente as atividades

realizadas por artesãos nas oficinas, em processos semelhantes aos das indústrias atuais,

dando origem à “Primeira Fase da Revolução Industrial”.

Em decorrência dessas transformações, o homem deixou de recorrer às forças motrizes

inconstantes, de limitado potencial energético e de fácil renovabilidade da natureza, para

usufruir dos combustíveis fósseis, para a instalação de unidades de produção. O carvão, como

elemento de alto potencial energético, associado às novas tecnologias de maquinário,

proporcionou a renovação dos princípios produtivos, marcando o início da rápida aceleração

do crescimento econômico e do desenvolvimento social da Europa.

Com a expansão do processo, surgiu a chamada “Segunda Fase da Revolução

Industrial”, marcada pelo desenvolvimento dos setores petroquímico e automobilístico. Foi a

época em que o alemão Karl Benz construiu o primeiro ônibus com motor a explosão, que até

então era movido à tração animal (ANFAVEA, 2006).

Estes dois eventos – a Primeira e a Segunda Fase da Revolução Industrial –marcaram o

surgimento de uma nova realidade que, dotadas de profundas transformações (e.g.

tecnológicas, cientificas, econômicas, sociais, culturais, políticas e ambientais), tiveram

aspectos positivos e negativos, gerando impactos que se refletem até os dias atuais.

Na esfera ambiental, por exemplo, o aumento do uso energético para atividade industrial

e logística propiciou o maior uso de entradas (inputs) material e energética. Com isso, trouxe

consequências ambientais que ultrapassam o ato extrativo e são classificadas como impactos

ambientais, ao gerar saídas (outputs) materiais e energéticas que, quando emitidas exaurem a

capacidade de suporte local, regional ou global.

Assim sendo, desde a Revolução Industrial até o momento presente, o equilíbrio do

meio ambiente físico tem sido culturalmente modificado, devido a impactos constantes,

crescentes e concentrados nos ecossistemas. Tamanha é a alteração ecossistêmica, que o

23

conceito de meio ambiente já se divide em Meio Ambiente Natural, ou Físico; e Meio

Ambiente Construído, ou Artificial devido ao processo intensivo de urbanização.

Ambientes excessivamente urbanizados, como algumas cidades do estado de São Paulo,

são altamente afetados em nível local e/ou regional pelas emissões reguladas de gases (e.g.,

óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e material particulado, entre outros), geradas das

atividades industriais e de meios de transporte. Estudos epidemiológicos mostram estreitas

correlações entre a exposição de poluentes atmosféricos e os efeitos de morbidade e

mortalidade causados por problemas respiratórios e cardiovasculares, acometendo,

principalmente, crianças, idosos e pessoas que já possuem doenças respiratórias. Além dos

danos à saúde e à qualidade de vida, os efeitos da poluição atmosférica acarretam maiores

gastos do Estado com o serviço público hospitalar (em atendimentos e internações,

medicamentos, etc.), os quais poderiam ser evitados com a melhoria da qualidade do ar nas

cidades (MMA, 2017).

No âmbito global, as preocupações ambientais estão centradas nas emissões de Gases

do Efeito Estufa (GEE) associadas às mudanças climáticas. De acordo com o Balanço

Energético Nacional – BEN de 2016 –, o setor de transportes é o segundo setor que mais

demanda energia no Brasil e a principal fonte de emissões de dióxido de carbono equivalente

(CO2eq). Isso se deve ao fato de 79% de sua matriz ser derivada de combustíveis fósseis,

dentre os quais destaca-se o óleo diesel, utilizado no setor de transportes coletivo de

passageiros e de cargas. Esse combustível foi responsável pela emissão de aproximadamente

86 Mt CO2eq., cerca de 18,6% das emissões antrópicas associadas à matriz energética brasileira

em 2015 (EPE, 2016).

Nesse contexto, com a queima do diesel de origem fóssil, além dos impactos do ponto

de vista das mudanças climáticas, causados principalmente pelas emissões de CO2eq e o Black

Carbon, produz-se também um impacto potencial tóxico local, em razão da emissão de outros

poluentes. O material particulado fino, por exemplo, pode causar problemas respiratórios

graves e, eventualmente, câncer no pulmão; e os óxidos de nitrogênio são precursores do

ozônio troposférico, provocando danos à saúde por ser um gás irritante altamente radioativo 1

(ANTP, 2016).

Para reduzir algumas dessas emissões no segmento de transporte coletivo, uma

alternativa é o uso do biodiesel, já adotada no Brasil e em alguns países. Quanto às emissões

1 Por outro lado, o ozônio é benéfico quando está na estratosfera, filtrando os raios ultravioletas que chegam à superfície e que são prejudiciais à saúde humana e ao ecossistema.

24

de CO2, Black Carbon e material particulado, o biodiesel pode ser um substituto ao seu

semelhante fóssil, sendo, entretanto, limitado pela alta emissão de óxidos de nitrogênio. Outra

alternativa é a adoção do ônibus elétrico. Por não possuir emissões de escapamento na fase de

uso, o transporte coletivo urbano elétrico tem os aspectos ambientais de seu energético

concentrados às plantas de geração, as quais podem ser mais facilmente controladas e

monitoradas.

Por isso, a mobilidade elétrica vem sendo considerada uma medida importante na busca

por um meio ambiente ecologicamente equilibrado, lato sensu, um direito fundamental da

pessoa humana, que deve ser considerado no processo decisório das políticas de

desenvolvimento urbano. No Brasil, esse direito é estabelecido no artigo 225 da Constituição

Federal de 1988:

Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações (BRASIL, 1988).

Vislumbrando o potencial de adoção de veículos elétricos, tanto leves e individuais

quanto pesados e coletivos, alguns estudos foram ou vêm sendo desenvolvidos no âmbito da

academia e de empresas do setor de energia. Um deles, intitulado “Mobilidade Elétrica –

Inserção Técnica e Comercial de Veículos Elétricos em Frotas Empresariais da Região

Metropolitana de Campinas” vem sendo financiado pela Companhia Paulista de Força e Luz

(CPFL) e executado junto com a Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), institutos

de pesquisa e empresas privadas visando avaliar os aspectos técnicos, econômicos,

regulatórios, sociais e ambientais do uso do veículo leve elétrico nas grandes cidades na

atualidade e no médio prazo (cenário 2030).

Do ponto de vista ambiental, uma forma de avaliar os impactos da inserção dos veículos

elétricos é a utilização da ferramenta de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Por meio da

ACV são identificados todos os fluxos de entrada (insumos) e de saídas (efluentes) do sistema

do produto ou serviço, sendo possível verificar quais as etapas que mais contribuem para

determinada categoria de impacto ambiental. Na ACV são normalmente considerados os

impactos desde a extração de matérias-primas até o uso e a disposição final do produto (“do

berço ao túmulo”). Além disso, são também avaliadas alternativas para melhorias ou para

reduzir os impactos e melhorar seu desempenho ambiental.

25

Dessa forma, considerando os impactos ambientais decorrentes do setor de transportes,

com destaque para aqueles decorrentes da mobilidade coletiva, esta dissertação utilizou a

ACV para avaliar os impactos gerados durante o ciclo de vida de ônibus convencionais

movidos a combustão interna e dos semelhantes elétricos que operam à bateria, visando

responder ao questionamento “Qual tecnologia de mobilidade coletiva urbana é mais

conveniente ambientalmente na malha viária de São Paulo? O transporte a combustão interna

ou o elétrico?”.

Apesar de alguns estudos da ACV terem sido realizados no exterior, os resultados

encontrados não podem ser extrapolados para outros países, em virtude das peculiaridades de

cada caso. No Brasil, por exemplo, os estudos da ACV devem considerar o perfil de geração

elétrica brasileira e o uso de ônibus a diesel, entre outros parâmetros específicos.

Assim, espera-se que os resultados obtidos nessa dissertação possam contribuir com

informações ambientais relevantes para a formulação de políticas públicas de mobilidade

coletiva nas grandes cidades que resultem em menores impactos ao ser humano e ao

ecossistema.

1.1 Objetivo geral

Realizar uma avaliação comparativa dos potenciais impactos ambientais do transporte

coletivo urbano de passageiros no estado de São Paulo, por meio da Avaliação do Ciclo de

Vida de ônibus a diesel e de ônibus elétrico à bateria, considerando tanto o ciclo de vida dos

ônibus, quanto de suas fontes de energia.

1.2 Objetivos específicos

Para atingir o objetivo geral proposto foram desenvolvidos na dissertação os seguintes

objetivos específicos:

• Fazer um levantamento de dados de processos e produtos relacionados ao ciclo de

vida de ônibus elétricos e a diesel;

26

• Obter e compilar uma base de dados brasileira para formulação de inventários

ambientais do ciclo de vida de ônibus elétricos e a diesel;

• Avaliar, mediante a análise de sensibilidade, a influência da autonomia dos veículos

na estimativa dos potenciais impactos ambientais do transporte de passageiros por

meio de ônibus urbanos elétrico e a diesel.

1.3 Estrutura da dissertação

Esta dissertação está estruturada em cinco capítulos. O Capítulo 1 (Introdução)

apresenta a justificativa para a realização da pesquisa, bem como os objetivos geral e

específicos e a estrutura do trabalho. O Capítulo 2 refere-se à Revisão da Literatura sobre os

temas centrais da pesquisa: o transporte coletivo urbano; as tecnologias e fontes de energia

adotadas; e a ACV e os estudos já realizados no âmbito da mobilidade coletiva urbana. No

Capítulo 3 é mencionada a metodologia de pesquisa adotada e os pressupostos considerados

para atingir o objetivo geral da dissertação. Os resultados da aplicação da metodologia para o

caso da mobilidade coletiva no estado de São Paulo encontram-se no Capítulo 4. E, por fim,

as conclusões do trabalho e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas no Capítulo 5.

27

2 REVISÃO DA LITERATURA

Neste capítulo são apresentados os temas centrais que serviram de base para o

desenvolvimento desta dissertação: a mobilidade coletiva urbana no âmbito do estado de São

Paulo; as rotas tecnológicas usadas na mobilidade coletiva urbana; a metodologia de

Avaliação de Ciclo de Vida e os parâmetros relevantes para a sua aplicação; e os estudos de

Avaliação de Ciclo de Vida já realizados no contexto da mobilidade coletiva.

2.1 Estado de São Paulo e a Mobilidade Coletiva Urbana

Quando uma delimitação político-administrativa atinge um alto nível de

desenvolvimento econômico, as suas oportunidades tendem a atrair pessoas e a aumentar o

adensamento populacional, gerando demandas cada vez maiores por diversos serviços, dentre

eles o de transporte. É o que ocorre ao estado de São Paulo. Correspondendo à 2,9% do

território do Brasil, o Estado concentra a maior população do país e representa a maior

economia nacional, com participação de 31,9% do Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro

(CETESB, 2016). Do ponto de vista energético, segundo o Balanço Energético do Estado de

São Paulo 2015 (SÃO PAULO, 2015), o setor de transportes foi responsável por 34,7% do

consumo final de energia em 2014, dentre os quais 30,4% se referiram ao consumo do

segmento rodoviário. Dos combustíveis utilizados, o destaque foi o óleo diesel, contribuindo

com 39,6% do consumo no setor no mesmo ano, seguido pela gasolina (27,1%) e o etanol

total (21,4%), que inclui o hidratado e o anidro. Já em 2015, de acordo com a Agência

Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) foram vendidos 12.390.488 m3

de óleo diesel no estado de São Paulo, o que correspondeu a 21,7% da venda realizada em

todo o território nacional (ANP, 2016).

Como resultado do intenso consumo de energia dos veículos automotores, os ambientes

urbanizados são afetados pela emissão concentrada (em espaço e tempo) de poluentes

gerados, os quais promovem uma série de impactos locais, regionais e globais, como pode ser

28

visto no Tabela 2.1, que culminam em externalidades negativas (e.g. perdas em vidas,

produtividade, uso da rede pública e privada de saúde) (ANTP, 2016).

Tabela 2.1- Principais poluentes emitidos em meios urbanos, de acordo com suas fontes, nível de impacto e alguns dos possíveis efeitos ambientais por eles causados

Poluentes Principais fontes Impacto Efeitos

Monóxido de carbono Veículos. Local2

• Diminui a oxigenação do sangue causando tonturas, vertigens e alterações no sistema nervoso central;

• Pode ser fatal em concentrações altas, em ambiente fechado;

• Portadores de doenças cardiorrespiratórias podem ter sintomas agravados; Transforma-se em dióxido de carbono e participa de reações fotoquímicas.

Dióxido de enxofre

Combustão de derivados de petróleo com alto teor de enxofre em veículos (principalmente diesel), fornalhas e caldeiras.

Regional3

• Provoca coriza, catarro, e danos aos pulmões; • Fatal em doses altas, especialmente combinado

com material particulado; Afeta plantas e espécies mais sensíveis e, devido à formação de chuvas ácidas, contribui para a destruição do patrimônio histórico, acidificação do solo e corpos d’água.

Ozônio

Formado através de reações fotoquímicas na baixa atmosfera pela ação da luz solar sobre hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio emitidos principalmente por veículos e processos industriais.

Regional

• Causa envelhecimento precoce da pele; • Diminui a resistência a infecções; • Provoca irritação nos olhos, nariz e garganta, e

desconforto respiratório; • Afeta plantas e espécies mais sensíveis e

provoca desgaste prematuro de materiais; Contribui para a intensificação do efeito estufa.

Material particulado

Veículos movidos a Diesel; processos industriais; desgastes dos pneus e freios em veículos em geral; ressuspensão de poeiras.

Regional

• Agrava quadros alérgicos de asma e bronquite; • Pode ser carcinogênico; • Poeiras mais grossas ficam retidas no nariz e

garganta, causam irritação e facilitam a propagação de infecções gripais;

• Poeiras mais finas (partículas inaláveis) chegam aos alvéolos, agravando casos de doenças respiratórias ou do coração; Partículas de carbono contribuem para a intensificação do efeito estufa; partículas de sulfato têm o efeito contrário.

2 Impacto local: principais efeitos ocorrem em localidades próximas da fonte de emissão. 3 Impacto regional: além do impacto local, o poluente pode ter efeitos a centenas de quilômetros de onde seus precursores foram emitidos.

29

Poluentes Principais fontes Impacto Efeitos

Hidrocarbonetos não metano

Queima incompleta e evaporação de combustíveis e de produtos voláteis.

Local

• Responsáveis pelo aumento da incidência de câncer no pulmão;

• Provocam irritação nos olhos, nariz, pele e aparelho respiratório.

Aldeídos Veículos e processos industriais. Local • Provocam irritação dos olhos, nariz e garganta;

• Formaldeído é cancerígeno.

Dióxido de nitrogênio

Processos de combustão em geral; veículos.

Local • Pode provocar desconforto respiratório,

diminuição da resistência a infecções e alterações celulares.

Dióxido de carbono

Queima de combustíveis, principalmente fósseis.

Global • Aumento do efeito estufa; • Aquecimento global.

Metano

Combustão incompleta, principalmente em motores a gás; vazamento de gás natural; fermentação anaeróbia.

Global

• Aumento do efeito estufa com intensidade 25 vezes superior à do dióxido de carbono;

• Aquecimento global;

Fonte: São Paulo Transporte S.A. - SPTRANS (2011).

O mesmo estudo da CETESB considerou a limitação geográfica em três classes: as

emissões do Estado; da Macrometrópole; e das regiões metropolitanas. Do total de emissões,

em média 60% ficaram concentradas na Macrometrópole Paulista, que reúne as Regiões

Metropolitanas de São Paulo (RMSP), Campinas (RMC), Baixada Santista (RMBS), Vale do

Paraíba e Litoral Norte (RMVP), Sorocaba (RMSO) e Ribeirão Preto (RMRP), além dos

polos urbanos de Jundiaí, Bragança Paulista e Piracicaba (CETESB, 2016). No total, a

Macrometrópole dispõe de 174 municípios, concentrando cerca de 74% da população de todo

o Estado.

30

Figura 2.1 – Emissão de poluentes locais (103t) e de CO2eq (106t) no Estado de São Paulo, no período de 2006-2015

Fonte: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2016).

Do total das emissões de MP (cancerígeno) e NOx (precursores da formação do ozônio -

O3), os veículos a diesel se destacam com maior contribuição entre as fontes emissoras

móveis (ANTP, 2016), dentre os quais os ônibus têm participação relevante. Por ser um meio

de transporte barato, flexível e em muitos casos, ajustável às necessidades dos usuários tanto

tem termos de capacidade, como em tempo de percurso, o ônibus ainda é a principal

modalidade de transporte coletivo para muitas cidades (SPTRANS, 2012). Especialmente no

caso do município de São Paulo, em 2012 em média 6,5 milhões de passageiros utilizaram o

transporte público por dia, sendo que o transporte por ônibus respondeu por 2/3 das viagens

coletivas.

Quando se avalia a frota circulante de ônibus urbanos do estado de São Paulo em 2015,

verifica-se que 60% correspondeu à categoria de Ônibus Urbanos (Tabela 2.2). Desta, as

maiores frotas de ônibus urbanos estão concentradas justamente na Macrometrópole Paulista,

onde a maior parte das emissões de poluentes é verificada, como mencionado, e o perfil de

operação (tráfego e carregamento) é similar ao do município de São Paulo (CETESB, 2016).

31

Tabela 2.2 – Estimativa da frota circulante de ônibus urbanos no estado de São Paulo em 2015

Região Quantidade de ônibus urbanos (unidades)

Estado de São Paulo 64.912

Macrometrópole 50.702

Município de São Paulo 20.659

Região Metropolitana de São Paulo 34.447

Região Metropolitana de Campinas 5.492

Região Metropolitana da Baixada Santista 1.801

Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte 3.017

Região Metropolitana de Sorocaba 2.433

Região Metropolitana de Ribeirão Preto 2.105

Fonte: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2016).

De maneira geral, os ônibus têm perfis tecnológicos e de uso diversos. No Estado de

São Paulo, por exemplo, a idade média dos ônibus urbanos em 2015 foi de 10,7 anos, sendo

que as frotas mais novas se concentravam principalmente nas regiões metropolitanas do

estado (Regiões Metropolitanas de São Paulo - RMSP, Campinas - RMC, Baixada Santista -

RMBS, Vale do Paraíba e Litoral Norte - RMVP, Sorocaba - RMSO e Ribeirão Preto -

RMRP) (CETESB, 2016).

A capacidade máxima de transporte de passageiros de um ônibus pode variar

drasticamente de um modelo para outro, comportando de 30 até 270 assentos. E quanto às

condições de uso, os ônibus, lato sensu, podem ser classificados de acordo com os seus tipos

de operação: (i) urbana, com linhas distribuidoras, alimentadoras, troncais e sistemas de

corredores com exclusividade constante ou variável, como o BRT (Bus Rapid Transit) e BRS

(Bus Rapid Service), respectivamente; (ii) rodoviária; (iii) mista (urbana e rodoviária); (iv)

intermunicipal; e (v) escolar (CAIO INDUSCAR; MERCEDES-BENZ; FABUS, 2016).

Guercio e Mello Filho (2016) citam que a São Paulo Transporte (SPTrans) apresenta um

levantamento realizado de março de 2013 a junho de 2015 quanto à velocidade média e

distância percorrida de ônibus em faixas exclusivas nos sentidos Centro-Bairro e Bairro-

Centro no município de São Paulo. Em horários de pico, constatou-se que o tráfego fluiu à

velocidade média de 20,6 km/h, com operação aproximada de 18 horas diárias.

32

Todos esses parâmetros (uso urbano, idade média dos ônibus, capacidade de transporte

de passageiros, velocidade média e outros) influenciam a escolha da tecnologia do veículo, a

autonomia e, principalmente, as emissões de poluentes e de gases de efeito estufa (GEE),

fazendo com que os aspectos ambientais gerados pelo uso dessa modalidade de transporte

tenham seus valores altamente flexíveis.

Além da emissão de poluentes, a geração de ruído é também outro aspecto ambiental

que impacta diretamente à saúde e à qualidade de vida urbana, ao passo que a emissão de

calor tem um potencial indireto ao contribuir com a elevação da temperatura, intensificando

possíveis ilhas de calor e potencialmente afetando o ciclo micrometeorológico local

(SPTRANS, 2011). A partir do momento em que o ciclo micrometeorológico é alterado, a

população humana, na tentativa mitigatória de diminuir seus efeitos negativos, recorre a

sistemas de climatização artificial, que também demandam de energia.

Para lidar com os aspectos ambientais gerados pelo transporte coletivo urbano, uma

medida é a introdução de regulamentação específica. O município de São Paulo, por exemplo,

possui a Lei Municipal de Mudança do Clima (n° 14.933/09), a qual estabelece que até 2018

toda a frota municipal de transporte público utilize combustível renovável. Para que essa meta

fosse alcançada, em fevereiro de 2011 foi criado o programa Ecofrota, que consiste na

introdução gradativa, na frota de ônibus do transporte público, de veículos que adotem

tecnologias menos poluentes, seja pela utilização de um combustível renovável, como o

biodiesel, ou pela utilização de veículos com tecnologias mais avançadas, como ônibus

híbridos e elétricos. Os modais de transporte coletivo urbano existentes no Ecofrota envolvem

tanto aqueles à combustão interna (e.g. biodiesel, etanol e diesel de cana-de-açúcar), quanto

àqueles elétricos (e.g. híbrido, elétrico puro, a célula a combustível e trólebus) (SPTRANS,

2011).

Outras inciativas também podem ser vistas, como por exemplo na cidade de Campinas,

que tem 10 ônibus elétricos puros em operação desde 2015 (ANTP, 2016). Ainda que no caso

de Campinas a introdução dos veículos elétricos não tenha sido promovida por uma

regulamentação municipal específica, a inserção de modelos mais eficientes e menos

poluentes indicam uma mudança no contexto do transporte público.

33

2.2 Modais de transporte coletivo urbano

Os principais meios de transporte urbano motorizado de passageiros são o ônibus, o

automóvel, o trem e o metrô. Na maioria das cidades brasileiras, o sistema de transporte

coletivo por ônibus predomina no atendimento de grandes massas por possuir, entre outros

motivos, grande flexibilidade para conexão de pontos de origem e destino e custos baixos de

implantação e oferta adaptáveis a incrementos na demanda (até o limite da densidade de

tráfego), como já mencionado (ARAÚJO et al., 2011).

Ressalta-se que para efeitos de definição, de acordo com o Código de Trânsito

Brasileiro (CTB), ônibus é um veículo automotor de transporte coletivo, com capacidade para

mais de vinte passageiros, com duas ou mais portas para embarque e desembarque, podendo

ou não ter, como opcional, ar-condicionado (FABUS, 2016). Quando com capacidade inferior

a vinte passageiros, se enquadra às categorias de Midi, Mini e Micro-ônibus.

Com o intuito de reduzir os aspectos ambientais gerados pelo setor de transporte

coletivo urbano, algumas tecnologias têm sido desenvolvidas e/ou aperfeiçoadas em ônibus

urbanos para substituir e/ou complementar os combustíveis fósseis. Diante do escopo dessa

dissertação, a seguir são apresentadas características gerais dos ônibus à combustão interna e

dos elétricos.

2.2.1 Transporte coletivo urbano com ônibus com a combustão interna

No que se refere aos ônibus à combustão interna, motores convencionais equipados de

sistemas de pós-tratamento de emissões e tecnologia veicular para uso de gás natural veicular

(GNV) e para o uso de etanol destacam-se nas possibilidades de uso de combustíveis como

petrodiesel de baixo teor de enxofre, misturas de petrodiesel e biodiesel, biodiesel, gás

natural, biometano, etanol aditivado e diesel de cana (ANTP, 2016).

O biodiesel, como um combustível alternativo ao diesel fóssil, pode ser utilizado em

motores a combustão interna e substituir, total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo.

Trata-se de um combustível essencialmente livre de compostos sulfurados e aromáticos e que

34

gera menores emissões no processo de combustão, à exceção das emissões de óxidos de

nitrogênio (ANTP, 2016).

A mistura compulsória de 7% (em volume) de biodiesel no petrodiesel foi estabelecida

pela Medida Provisória n° 647/2014, convertida na Lei n° 13.033/2014 (MAPA, 2015). Para

misturas de maiores teores, somente é autorizada pela indústria, sem restrições de manutenção

e garantia, a adição até a proporção de 20%, desde que a qualidade4 do biodiesel seja

certificada. A substituição total do petrodiesel por biodiesel, principalmente em tecnologias

futuras, demandaria de motores projetados exclusivamente para esse fim, dada a

susceptibilidade de peças e componentes do motor ao desgaste prematuro. O uso de biodiesel

em altos teores de mistura ou em substituição total ao petrodiesel pode levar: ao entupimento

precoce de filtros, principalmente em condições de operação sob baixas temperaturas, em

especial quando a gordura animal é utilizada como matéria-prima e tende a solubilizar nesses

casos; ao aumento do consumo de combustível, já que o poder calorífico do biodiesel é

inferior ao petrodiesel, entre outras consequências (ANTP, 2016).

Outras alternativas energéticas ao diesel incluem o GNV, por seu impacto ambiental

local reduzido, tanto em relação à emissão de MP fino – abundante em motores a diesel,

especialmente os mais antigos e aqueles em más condições de manutenção – quanto à redução

do ruído do ônibus. A operação de ônibus dedicados a queimar GNV pode ser menos

impactante caso esse gás seja proveniente do biometano.

O biometano pode ser produzido a partir de biogás gerado por dejetos e resíduos

orgânicos domésticos, industriais e agropecuários. O uso do biogás oriundo de resíduos para

força motriz nos transportes tem duas grandes vantagens: substitui um combustível fóssil e

evita o lançamento direto de biometano na atmosfera, bastando que o biogás seja tratado e

purificado para atingir às especificações oficiais do GNV a níveis de 90 a 99% de metano, por

meio da remoção do dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. Esse tipo de combustível,

entretanto, demanda de uma infraestrutura para abastecimento e de tecnologia própria para

sua combustão, seja aquela dedicada à queima do gás metano em motores de quatro tempos

de ignição por centelha do ciclo Otto, ou aquela Dual Fuel adaptada ao motor a diesel para

queimar simultaneamente o gás junto ao petrodiesel, biodiesel ou diesel de cana (ANTP,

2016). 4 A contaminação microbiológica, identificada no elo final da cadeia (manuseio, transporte, recebimento e abastecimento) pode ocorrer no biodiesel, tendo como consequência a biodegradação. A contaminação pode ser veiculada por meio do ar ou pela água com perda de qualidade do combustível e consequente formação de borra (ANTP, 2016).

35

O etanol também pode ser uma alternativa ao petrodiesel. Deve ser aditivado em 5%

com uma substância (Beraid) que provoca a detonação por compressão da mistura sem

necessidade da centelha, atuando também como anticorrosivo. Sem considerar a adoção de

equipamentos de tratamento dos gases de exaustão, como filtros e catalisadores, os ônibus a

etanol apresentam níveis de emissão muito inferiores aos dos motores a diesel, especialmente

quanto ao MP. A tecnologia para uso deste combustível deve ser equipada com motor

especialmente projetado para o etanol, com alta taxa de compressão, e manufaturada com

materiais e equipamentos compatíveis com o uso do álcool (ANTP, 2016).

A exemplo da produção de etanol, o diesel de cana também é produzido a partir de

fermentação usando, entretanto, leveduras modificadas geneticamente que convertem um

concentrado rico em açúcar em diesel de cana, por meio de síntese biológica. A mistura de

diesel de cana AMD 10 (10% de diesel de cana e 90% óleo diesel S-50) não apresenta

alterações significativas no desempenho operacional e nem na durabilidade do sistema de

injeção e alimentação do combustível, tampouco no período de troca de filtros de combustível

(IZQUIERDO et al., 2014).

De acordo com a Associação Nacional de Fabricantes de Ônibus (FABUS), o Brasil é o

quarto maior produtor mundial de ônibus, atrás somente da China, Índia e Rússia. Os ônibus

de uso nacional têm suas carroçarias produzidas pela Marcopolo (Caxias do Sul - RS),

Neobus (Caxias do Sul – RS), Comil (Erechim – RS), Marcopolo Rio (Duque de Caxias - RJ),

Irizar (Botucatu – SP), Caio Induscar (Botucatu – SP) e Mascarello (Cascavel – PR), com

participações de 25,9%, 11,4%, 12,4%, 14,9%, 2,8%, 22,1%, e 10,5%, respectivamente, na

produção acumulada de carroçarias no Brasil em 2015 (FABUS, 2016).

No que se refere exclusivamente à produção de carroçarias destinadas ao uso urbano, as

maiores produtoras em 2015 foram a Caio Induscar (34,9%), Marcopolo Rio (27,4%), Comil

(12%), Neobus (9,6%), Marcopolo (8,2%) e Mascarello (7,9%). No primeiro semestre de

2016 observou-se uma redução da participação da Marcopolo Rio e da Comil, fazendo com

que as demais empresas ocupassem uma parcela maior do mercado, o qual ainda é liderado

pela Caio Induscar5 (FABUS, 2016).

A Caio Induscar produz quatro tipos de carroçarias para ônibus urbanos:

5 No primeiro semestre de 2016 a distribuição do mercado de carroçarias apresentou-se da seguinte ordem: Caio Induscar (42,1%), Marcopolo (22,8%), Neobus (12,2%), Comil (9,7%), Mascarello (8%) e Marcopolo Rio (5,2%) (FABUS, 2016).

36

(i) Apache Vip, de aplicação urbana e escolar, com 9,5 a 13,2 metros de comprimento,

comportando chassis Agrale, Mercedes-Benz, Scania, Volkswagen, Volvo, entre outros;

(ii) Millenium, de aplicação urbana, com 13,25 a 15 metros, comportando chassis

Mercedes-Benz, Scania e Volvo;

(iii) Millenium BRT, voltado a sistemas BRT, BRS, com até 13,2 metros (motor

dianteiro), até 15 metros (motor traseiro), até 18,6 metros (articulado), de 23 metros (super

articulado), e 26.61 metros (biarticulado), comportando chassis Mercedes-Benz, Scania,

Volkswagen e Volvo; e

(iv) Mondego, voltado ao mercado externo, com 12,33 a 13,2 metros de comprimento, e

suporte para chassis Agrale, Mercedes-Benz, Scania, Volkswagen, Volvo e outros.

Quanto ao chassi, baseado em dados de emplacamento do Registro Nacional de

Veículos Automotores (RENAVAM), constatou-se que a Mercedes Benz deteve 74% da

participação no mercado de ônibus urbanos em 2015, mediante 14 modelos comerciais

(MERCEDES-BENZ, 2016). As características gerais do ônibus da Mercedes-Benz são

apresentadas na Tabela 2.3.

O motor a combustão interna convencional, usado em ônibus urbanos, conta com um

sistema de ignição por compressão, no qual a combustão é iniciada pela injeção de

combustível no ar quente comprimido, sem que uma fonte externa de energia seja aplicada.

Esse motor, operando como um ciclo diesel ideal, passa pelas seguintes etapas (SANTANA,

2015):

(i) admissão: durante o qual ar puro (sem combustível) é admitido para dentro do

cilindro, com a válvula de aspiração aberta;

(ii) compressão isoentrópica: durante o qual o ar é comprimido no cilindro, elevando a

temperatura acima do ponto de ignição do combustível, com as válvulas fechadas;

(iii) combustão (adição de calor): ocorre a injeção do combustível em regime que

possibilita a combustão sob pressão constante, onde é expandido de forma isoentrópica até

Ponto Morto Inferior (PMI), com as válvulas fechadas;

(iv) escape (rejeição de calor a volume constante): durante o qual o êmbolo expulsa de

dentro dos cilindros os gases resultantes da queima, estando aberta a válvula de descarga.

37

Tabela 2.3 - Comprimento da carroçaria de ônibus convencionais da Mercedes-Benz, em função do motor, suspensão e tipo de operação

Fonte: Mercedes-Benz (2016).

No entanto, na prática o funcionamento dos motores Diesel modernos é melhor

representado pelo ciclo dual, composto por cinco processos termodinâmicos que, na condição

de análise ar-padrão, consideram a adição de calor ocorrendo em 2 passos: a volume

constante (2-3) e, depois, a pressão constante (3-4) (MORAN & SHAPIRO, 2009). As

diferenças entre o ciclo ideal e o ciclo real, vistas na Figura 2.2, são atribuídas à perda de

calor no cilindro, ao tempo de abertura e fechamento das válvulas de admissão e de escape, à

combustão não instantânea do processo, entre outras razões (BAPTISTA, 2014).

Posição do motor Tipo de suspensão Tipo de operação Comprimento da carroçaria

Motor dianteiro

Suspensão metálica

Escolar De 8 a 12 metros

Urbana De 11 a 13,2 metros

Rodoviária De 8 a 13,2 metros

Suspensão pneumática Urbana

De 11 a 13,2 metros Rodoviária

Motor traseiro

Suspensão metálica Urbana

11 metros Rodoviária

Suspensão pneumática Urbana De 9 a 23 metros

Rodoviária De 9 a 14 metros

38

Figura 2.2 – Diagrama p-v do ciclo dual ideal e real

Fonte: Baptista (2014).

Além da geração de potência, o resultado do processo de combustão é a emissão de

escapamento. Para a estimativa das emissões de escapamento do petrodiesel, Sugawara (2012)

utiliza a seguinte equação:

𝐹𝐸! = 𝑓𝑒_𝑑𝑖𝑛! ∗1

𝑐𝑜𝑛𝑠!"#∗ 𝑑!"#$ ∗ 1000 ∗ 1/𝑐𝑜𝑛𝑠!"#

Em que:

i = tipo de poluente medido;

FEi = fator de emissão do poluente estimado para a situação real (g/km)

fe_dini = fator de emissão obtido do teste em bancada dinamométrica (gi/kWh)

consdin = consumo de combustível obtido do teste em bancada dinamométrica (gdiesel/kWh)

dcomb = densidade do combustível (kg/L)

conscam = consumo de combustível obtido do teste em campo (km/L)

39

A Tabela 2.4 indica os valores disponíveis na literatura para o cálculo dos fatores de

emissão dos poluentes segundo alguns autores.

Tabela 2.4 – Compilação de dados disponíveis na literatura para cálculo dos fatores de emissão do petrodiesel

fe_dinCO

(gCO/kWh)

fe_dinCO2

(gCO2/kWh)

fe_dinNOx

(gNOx/kWh)

fe_dinHC

(gHC/kWh)

fe_dinMP

(gMP/kWh)

consdin

(gdiesel/kWh)

conscam

(km/L) Fonte

0,55333 705,54 4,53 0,17667 0,08233 217,5 2,3767 Sugawara, 2012

0,27 x 1,29 0,02 0,0125 224 2,3 MMA, 2014

0,263 730 1,442 0,01 0,013 220 2,1 CETESB, 2016

0,0285 708,2 2,41 0,1589 x x x Santana, 2016

1,5 x 2,00 0,46 0,02 x x IBAMA, 2016

FECO

(gCO/km)

FECO2

(gCO2/km)

FENOx

(gNOx/km)

FEHC

(gHC/km)

FEMP

(gMP/km)

FECH4

(gCH4/km)

FEN2O

(gN2O/km) Fonte

0,89915 1.146 1.384,458 0,28708 0,13379 x x Sugawara, 2012

0,44 1.240 2,103 0,033 0,02 0,06 0,03 MMA, 2014

0,479 1.327 2,623 0,018 0,023 0,06 0,03 CETESB, 2016

0,54 1.168 2,69 0,0147 0,0209 x x ANTP, 2016

0,54 1.643 2,69 0,0147 0,0209 x x ANTP, 2016

Fonte: Autoria própria.

Na tabela acima são expostas as emissões de MP oriundas apenas da queima de

petrodiesel. De acordo com dados europeus, fornecidos pelo Guia Europeu para Inventário de

Emissões, citado pelo MMA (2014), o fator de emissão de MP10 (material particulado com

diâmetro menor que 10 microns) por desgaste de pneus e freios corresponde a 0,59g/km e

pelo desgaste da pista, a 0,038 g/km. Vale ressaltar também que os dados da Tabela 2. tratam-

se de dados conservadores, por não refletirem o estado real da manutenção da frota em

circulação, que pode elevar as estimativas de emissão (ANTP, 2016).

40

Considerando que as emissões de escapamento contribuem significativamente para a

deterioração da qualidade ambiental, especialmente em centros urbanos, em 1986 foi

instituído o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores

(PROCONVE) pela Resolução n° 18/86 do Conselho Nacional do Meio Ambiente

(CONAMA) (apud IBAMA, 2011). Visando reduzir e controlar a contaminação atmosférica e

a emissão de ruídos por veículos automotores, o PROCONVE passou a fixar prazos, limites

máximos de emissão de escapamento e a estabelecer exigências tecnológicas para veículos

novos (IBAMA, 2016).

A fase vigente do PROCONVE, disposta na Resolução CONAMA n° 403/08 (apud

IBAMA, 2011), dispõe sobre as exigências para veículos pesados novos, nacionais e

importados, doravante denominada Fase P-7, e estabelece os limites máximos de emissões de

escapamento do óleo Diesel6 S-10 (com teor de enxofre máximo de 10 ppm), para veículos

produzidos a partir de 1° de janeiro de 2012, consoante apresentado pela Tabela 2.5.

Tabela 2.5 – Limites máximos7 de emissão de poluentes para os motores do ciclo Diesel destinados a veículos automotores pesados novos, nacionais e importados, produzidos a partir de 1° de janeiro de 2012

Poluentes Limites (Fase P-7) em ciclo de testes ESC8

Monóxido de carbono (g/kWh) 1,5

Hidrocarbonetos (g/kWh) 0,46

Óxidos de nitrogênio (g/kWh) 2

Material particulado (g/kWh) 0,02

Amônia (ppm/kWh) 25

Fonte: Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis – IBAMA (2011).

Além de dispor os limites de emissão, a fase P-7 estabelece a obrigatoriedade da

incorporação de tecnologia de controle de emissão e de dispositivos para o autodiagnostico

das funções de gerenciamento do motor que exerçam influência sobre as emissões de 6 Considerando que para as homologações dos veículos deve ser utilizado o combustível de referência, disposto na Resolução da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) n° 40/08. 7 Para efeitos de homologação, na comprovação de atendimento aos limites de emissão de escapamento, não são aplicados os Fatores de Deterioração da Emissão. Contudo, o fabricante deve manter as respectivas emissões dentro dos limites por 160.000 km rodados ou o prazo de cinco anos, o que se suceder primeiro. 8 Ciclo ESC = Ciclo de Regime Constante. Consiste de um ciclo de ensaio com 13 modos de operação em regime constante.

41

poluentes do ar. Para atender às especificações impostas pela fase P-7, as tecnologias de

controle de emissão mais utilizadas são os sistemas de pós tratamento dos gases de

escapamento por Recirculação de Gases de Escape – Exhaust Gases Recirculation (EGR); e

por Redução Catalítica Seletiva - Seletive Catalitic Reduction (SCR), com injeção de solução

de ureia (ARLA32).

O primeiro sistema visa reduzir a formação de NOX com a recirculação de uma fração

dos gases de escapamento de volta aos cilindros de combustão, o que promove a diluição da

mistura nova e redução da temperatura e pressão máximas de combustão. No entanto, o

emprego de EGR requer cuidados especiais no motor, pois haveria uma tendência de aumento

de consumo de combustível em virtude da perda de rendimento (LASCALA, 2011).

O segundo sistema utiliza um catalisador e a solução ARLA32 (Agente Redutor Líquido

de NOx Automotivo, em solução aquosa de ureia de 32,5%9), os quais permitem a redução de

emissões de óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos (PETROBRAS,

2016). De acordo com a Petróleo Brasileiro S/A (Petrobras), no Brasil, os fabricantes de

veículos coletivos optaram, em sua maior parte, pelo uso do sistema SCR em função do

aumento da eficiência da combustão, entre outros fatores.

Os motores com SCR são monitorados pelo sistema OBD (On Board Diagnosis), que

identifica a extrapolação de limites de emissão, indicando a ausência de ARLA32. Nesses

casos, um aviso luminoso é acionado e o sistema reduz gradualmente a potência do veículo.

Após 48 horas de funcionamento do motor, se o problema não for sanado, a potência é

reduzida ao mínimo, até que ocorra o reabastecimento da solução (ANTP, 2016).

Com relação às emissões de MP, filtros cerâmicos são usados para captura do material,

incluindo o MP1 (material particulado com diâmetro menor que 1 micron), que é o mais

pernicioso para o sistema respiratório humano. Em função do acúmulo de MP, o dispositivo

precisa ser constantemente regenerado, processo esse que ocorre por aquecimento elétrico e

aumento da temperatura de escape (controle do motor) para queimar o MP absorvido.

Na Tabela 2.6 está disposto um inventário que compila as informações mássica e

energética da produção do veículo convencional com SCR pertencente à fase P-7.

9 Os gases de escapamento atravessam o sistema, onde a ureia é pulverizada em doses exatas na corrente de escape antes do SCR, e então permite que as reações químicas se processem, reduzindo o lançamento de óxidos de nitrogênio na atmosfera, transformando a sua maior parcela em nitrogênio, água e oxigênio (ANTP, 2016).

42

Tabela 2.6 – Inventário da produção de ônibus urbano, com sistema de redução catalítica seletiva, de acordo com sua massa total

Material Ônibus convencional (% em massa)

Produção de peças em aço fundido 53,030%

Polipropileno 12,122%

Peça de ferro fundido 9,091%

Mistura de lingotes de alumínio 11,611%

Vidro 5,050%

Aço inoxidável 3,999%

Madeira 2,020%

Lubrificantes 0,917%

Etilenoglicol 0,154%

Água deionizada 0,459%

Ácido sulfúrico 0,060%

Borracha 0,830%

Chumbo 0,349%

Cobre 0,308%

Energia para montagem (primária) 36,137 MJ/kg

Energia para montagem (fóssil) 28,994 MJ/kg

Fonte: Sanchéz et al. (2012).

Quanto à vida útil do ônibus, o Ministério de Minas e Energia (MMA, 2014) utiliza um

valor médio nacional de 1.191.819 km de intensidade de uso de ônibus urbanos, valor esse

semelhante àquele proposto pela CETESB (2016) ao estado de São Paulo, de 1.186.968 km.

A composição dos gases de escapamento é influenciada por alguns fatores operacionais,

entre eles a autonomia e a lotação do veículo. A autonomia varia largamente pelas condições

do tráfego, modo de dirigir, condições climáticas e topográficas, da manutenção adequada,

uso de ar condicionado, número de passageiros, etc. Guercio e Mello Filho (2016) utilizaram

de dados da Bio Ethanol Sustainable Transport (BEST), coletados entre 2008 e 2009, e

43

concluíram que, para os meses mais quentes (dezembro, janeiro, fevereiro e março), a média

de consumo de diesel é de 1,4 km/l; enquanto para os meses mais frios (junho, julho, agosto e

setembro) a média é de 1,53 km/l, com uma média anual total de 1,48 km/l.

Zhou et al. (2016) demonstraram que a lotação máxima de passageiros aumenta o

consumo de energia em 20%, enquanto a metade da capacidade total ocupada aumentaria em

10%, quando comparados ao veículo vazio. O uso de ar condicionado eleva a demanda

energética em 24%. Considerando a velocidade média de 15km/h como referência, a queda

deste valor para 10km/h aumentaria em 26% o consumo energético, ao passo que a 20km/h

esse consumo cairia em 16% (ZHOU et al., 2016).

O levantamento bibliográfico realizado indicou outras referências para a autonomia dos

ônibus, cujos valores encontram-se na Tabela 2.7.

Tabela 2.7 - Compilação de dados de autonomia de ônibus urbano a diesel disponíveis na literatura

Especificações Autonomia Fonte

Ônibus urbano a diesel B5 (OM 904 LA) 42,7 L/100km Sugawara (2012)

Ônibus urbano a petrodiesel (OM 904 LA) 42,1 L/100km Sugawara (2012)

Ônibus urbano a diesel 43,5 L/100km MMA, (2013)

Ônibus urbano a diesel 47,6 L/100km CETESB (2016)

Ônibus urbano a diesel (Euro 3) 67,6 L/100km Guercio e Mello Filho (2016)

Ônibus urbano a diesel, velocidade de 15km/h, vazio, ar condicionado desligado 49,3 L/100km Zhou et al. (2016)


Quanto às emissões de biodiesel, Sheehan et al. (1998), indicam que:

Ó𝑥𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑛𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜 → 𝑦 = 0,0889𝑥

𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 → 𝑦 = −0,6807𝑥

𝑀𝑜𝑛ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 → 𝑦 = −0,4623𝑥

𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑒𝑡𝑜𝑠 𝑛ã𝑜 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 → 𝑦 = −0,3673𝑥

44

Em que:

y = a porcentagem de mudança nas emissões, relativa ao padrão do diesel combustível com

baixo teor de enxofre;

x = a mistura de biodiesel expressa em volume percentual no combustível;

Sheehan et al. (1998) assumem que não há enxofre no biodiesel e, por isso, não há

emissões de combustão de SOx associados a esse combustível, nem na condição de biodiesel

(B100). No que se refere às emissões de dióxido de carbono biogênico, a Lei Estadual

13.798/2009, que institui a Política Estadual de Mudanças Climáticas, prevê não contabilizá-

las para o biodiesel, já que a sua produção faz parte de um processo cíclico natural em que há

um equilíbrio entre a massa de carbono fixada na vegetação (biodiesel de origem vegetal) e

aquela liberada na atmosfera durante a combustão (ANTP, 2016). Para o biodiesel de origem

animal, o fator de emissão do dióxido de carbono é de 2,431 kg/L (MMA, 2014).

2.2.1.1 Petrodiesel

O petrodiesel é um combustível fóssil derivado da destilação fracionária do petróleo,

formado por alcanos de 9 a 25 carbonos e que serve primordialmente como combustível para

motores de ignição por compressão (FERREIRA & CARVAS, 2014).

Desde antes de 2007, época do anúncio das jazidas de petróleo presentes no Pré-sal, até

os dias atuais, o perfil de exploração e produção do petróleo no Brasil tem se alterado. A

presença de uma maior taxa de enxofre no petróleo nacional demanda por mais energia para

sua conversão em diesel de qualidade (WALTER et al, 2016). Como mencionado, a adoção

de sistemas de pós tratamento de emissões é uma consequência da exigência do PROCONVE,

que está na fase P-7, correspondente à Euro 5. Para que isso fosse possível, o diesel comercial

distribuído no País sofreu uma redução nos teores de enxofre (ANTP, 2016). Segundo

Ventura (2009), os ônibus que foram produzidos a partir de 2012 devem ser abastecidos com

combustível que contenha até 50 ppm de enxofre (S50). Já as motorizações fabricadas a partir

de 2013 suportam até 10 ppm de enxofre (S10) junto ao óleo diesel. Sendo assim, contando

com a renovação da frota, partir de 2014, apenas os combustíveis S10 (como substituinte ao

S50) e S500 (como substituinte ao S1800) seriam comercializados (PETROBRAS, 2016).

45

O uso do óleo diesel com esse teor de enxofre é uma consequência da regulamentação

da ANP, por meio da Resolução nº 50, de 23.12.2013, em que se classifica o óleo diesel

rodoviário em tipo A e tipo B. O tipo A é destinado a veículos dotados de motores do ciclo

Diesel, de uso rodoviário, sem adição de biodiesel; enquanto o tipo B refere-se ao óleo diesel

com adição de biodiesel em teor estabelecido pela legislação vigente. Além disso, os óleos

diesel A e B são classificados conforme o teor máximo de enxofre (ANP, 2016):

• Óleo diesel A S-10 e B S-10: combustíveis com teor de enxofre máximo de 10 ppm

(10 mg/kg de diesel);

• Óleo diesel A S-500 e B S-500: combustíveis com teor de enxofre máximo de 500

ppm (500 mg/kg de diesel);

Anteriormente a essa resolução, a Resolução ANP nº 65/2011 estipulava a substituição

gradual das classes de óleo diesel A e B S-50 e S-1800 pelas classes ora em vigor. Assim, em

2011 foi estipulada a obrigatoriedade de disponibilizar óleo diesel B S-50 para garantir o

abastecimento dos novos veículos automotores de acordo com as fases L-6 e P-7 do

PROCONVE, a partir de 1º de janeiro de 2012, conforme estabelecido pela ANP. Além disso,

tornou-se proibida a comercialização de óleo diesel B S-1800 em alguns municípios listados

no Anexo à Resolução. Posteriormente, a partir de 1º de janeiro de 2013, os óleos diesel A S-

50 e B S-50 foram substituídos, integralmente, pelos óleos diesel A S-10 e B S-10,

respectivamente, quando passaram a ser disponibilizados para comercialização. E, por fim, a

partir de 1º de janeiro de 2014, o óleo diesel B S-1800 de uso rodoviário foi totalmente

substituído pelo óleo diesel B S500 (ANP, 2016).

Outra propriedade do combustível que pode influenciar as emissões de poluentes é o

número de cetanos. O número de cetanos é uma propriedade adimensional que atribui

qualidade de ignição ao combustível, tendo influência na partida e no funcionamento do

motor. O número de cetanos pode estar entre 0 e 100, sendo que quanto maior o seu número,

maior será o retardo da ignição, maior é a sua capacidade de combustão dentro do motor e,

consequentemente, mais adequado o combustível para uso em motores diesel (SANTANA,

2015). Segundo informações da Petrobras, o diesel S-10 tem um número de cetanos de 48,

contra 42 do diesel S-500/1800 e 46 do diesel S-50 (PETROBRAS, 2016).

Deste modo, com o Diesel S-10 objetiva-se: (i) introduzir veículos a diesel, com

tecnologias de tratamento de emissões, com redução de até 80% das emissões de material

particulado (MP) e de até 98% das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx); (ii) melhorar a

46

partida a frio e reduzir a fumaça branca; (iii) diminuir a formação de depósitos e a ocorrência

de desgaste do motor; (iv) melhorar o desempenho dos motores em geral comparado ao

Diesel S-500; e (v) aumentar os intervalos de troca do lubrificante (PETROBRAS, 2016).

A fase de exploração e produção representa o principal consumidor de energia no ciclo

de vida do diesel. Apesar de, em números absolutos, o Brasil ser autossuficiente na produção

e exploração de petróleo, para a geração de diesel, que demanda de fases mais leves, essa

autossuficiência não se mantém (FERREIRA & CAVAS, 2014). Vargas (2016) menciona,

baseado na ANP (2012), que as principais regiões geográficas fornecedoras de petróleo para o

Brasil são a África Central (61,9%), Oriente Médio (27,9%), Norte da África (3,3%), América

do Norte (2,2%), América Latina (1,6%), Europa (1,5%), Rússia (1,1%) e Austrália (0,5%).

Entretanto, visto à restrição de dados disponíveis na literatura, Walter et al. (2016) e Vargas

(2016) adotaram na modelagem de seus estudos apenas os maiores fornecedores, no caso

Oriente Médio e Nigéria, com produção característica onshore (em terra) e com participações

relativas ajustadas para 31,2% e 68,8%, respectivamente.

Já a exploração e produção de petróleo nacional ocorre majoritariamente em águas

profundas (offshore). Em dezembro de 2015, por exemplo, a produção offshore representou

cerca de 95 % do total de petróleo produzido no país, valor esse que oscilou relativamente

pouco ao longo do ano (ANP, 2016).

Na fase de refino, o petróleo cru sofre os processos químicos de limpeza e

processamento necessários para a separação de suas frações. Ferreira e Carvas (2014) indicam

que para se produzir 1 kg de petrodiesel, são necessários, em média, 2,66 kg de petróleo.

Considerando o perfil de refino de algumas das principais refinarias brasileiras, apresentado

na Tabela 2.8, constata-se a grande participação do petrodiesel na produção de derivados de

petróleo, com destaque para a Refinaria de Paulínia (REPLAN), localizada em Paulínia-SP,

responsável por cerca de 25% da produção brasileira e 53% da produção estadual desse

derivado em 2015.

47

Tabela 2.8 – Compilação da produção de derivados de petróleo, em nível nacional, estadual (SP) e regional, conforme a localização das refinarias, no ano de 2015

Derivados Brasil (m3) Estado de São Paulo

(m3)

RECAP (m3)

RPBC (m3)

REPLAN (m3)

REVAP (m3)

Energéticos

Gasolina A 25.726.164 11.667.499 801.147 2.119.404 5.702.698 3.044.250

Gasolina de aviação 72.486 72.486 - 72.486 - -

GLP 7.426.409 2.960.007 230.910 352.149 1.356.533 1.020.414

Óleo Diesel 49.457.609 22.887.368 1.138.777 4.850.939 12.071.270

4.826.382

Óleo combustível 14.339.295 3.761.587 64.461 473.864 1.207.204 2.016.058

Querosene de aviação 5.656.859 2.744.956 - - 902.803 1.842.153

Querosene iluminante 7.396 1.250 - - 1.195 55

Outros 363.660 - - - - -

Não energéticos

Alsfalto 2.015.366 611.603 - - 392.534 219.069

Coque 4.958.620 2.832.890 - 619.342 1.567.418 646.131

Nafta 4.608.816 884.718 33.187 74.639 16.271 760.620

Óleo lubrificante 640.490 - - - - -

Parafina 136.934 - - - - -

Solvente 354.022 239.507 77.136 160.093 - 2.278

Outros 2.684.589 1.090.370 181.997 128.527 562.098 217.749

Total 118.448.715 49.754.240 2.527.614 8.851.443 23.780.025 14.595.158

Fonte: Baseado em dados da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP (2016).

O consumo de energia durante a fase de refino do petróleo pode ser visto na Tabela 2.9,

a qual apresenta as parcelas referentes ao processamento de petróleo brasileiro na REPLAN.

48

Tabela 2.9 – Consumo de energia para refino de petróleo (MJ/t), alocado por produto gerado na Refinaria de Paulínia (REPLAN)

Produto REPLAN (MJ/t)

Gás Natural 3,62 (2,55%)

Óleo combustível 1,39 (0,98%)

Gás de refinaria 7,97 (5,61%)

Coque 6,12 (4,31%)

Queima de gás em tocha 5,16 (3,63%)

Energia elétrica 2,20 (1,55%)

Diesel* 115,58 (81,37%)

Fonte: Walter et al (2016) baseado em Da Silva (2013).

Nota: *Diesel para exploração.

Das refinarias, os derivados de petróleo seguem para bases de distribuição, que se

referem aos centros de distribuição de combustíveis. Segundo Soares et al. (2003), “uma base

de distribuição é a instalação com facilidades necessárias ao recebimento de derivados de

petróleo, ao armazenamento, mistura, embalagem e distribuição, em uma dada área de

mercado”. As bases podem ser classificadas em primárias e secundárias e a distinção entre

elas está no ponto de origem do produto: caso a fonte supridora seja uma refinaria ou

terminal, a base é classificada como Primária; se a fonte de suprimento for uma Base Primária

da Distribuidora, a próxima base é classificada como Secundária. Assim, as Bases Primárias

estão normalmente localizadas próximas das refinarias ou terminais e as Bases Secundárias

atendem mercados distantes dos pontos de oferta (SOARES et al., 2003).

O transporte entre as instalações da refinaria e a Base Primária é feito normalmente pelo

modal dutoviário, para o caso das Bases do Sul e Sudeste; e por navegação de cabotagem, no

caso das Bases localizadas no litoral do Nordeste brasileiro. Já as transferências entre as

instalações das Bases Primárias e Secundárias são feitas por modal rodoviário (caminhões-

tanque) e modal ferroviário (vagões tanque) (ANP, 2016). O grande desafio logístico que as

Distribuidoras enfrentam atualmente é o de disponibilizar seus produtos nos pontos mais

remotos do Brasil, com qualidade e preços competitivos.

49

Por fim, no momento do abastecimento é possível identificar emissões evaporativas de

combustível, que contribuem para a formação de “smog” urbano. Há três fontes dessas

emissões:

(i) Ventilação dos gases do tanque: resultantes da evaporação do combustível no tanque

de armazenamento. Em ambientes quentes, a taxa de evaporação aumenta e a pressão dos

gases supera a pressão atmosférica. Desde alguns anos não pode haver simples descarga

desses gases à atmosfera.

(ii) “Running losses”: resultantes da evaporação do combustível em função da

temperatura do motor.

(iii) Perdas no abastecimento: o espaço vazio dos tanques é preenchido por vapores do

combustível e, no ato de enchimento do tanque, há a tendência de vazamento desses gases à

atmosfera.

2.2.1.2 Biodiesel

O biodiesel é um combustível alternativo ao petrodiesel (ANTP, 2016). É um

biocombustível formado por ésteres alquílicos de cadeia longa (tamanho da cadeia carbônica

semelhante ao petrodiesel, com o peso molecular cerca de três vezes superior), cujo insumo

principal é um lipídio, da classe funcional dos glicerídeos (e.g. soja, sebo animal, algodão,

amendoim, girassol, mamona, pinhão manso, palma, canola, macaúba, dendê, babaçu,

andiroba, microalgas etc.), de origem biológica, e não mineral (CUNHA, 2008).

Apresenta como vantagens: (i) rápida renovabilidade de suas fontes biológicas; (ii)

realização fotossintética para fixação de carbono atmosférico, quando de origem vegetal,

permitindo que se estabeleça um ciclo fechado de carbono, ao momento de sua combustão;

(iii) ausência de emissão de dióxido de enxofre, redução de material particulado e de

compostos orgânicos voláteis em seu processo de combustão; (iv) ausência de enxofre na sua

composição permitir o uso de catalisadores para controle de emissões de óxidos nitrosos; (v)

maiores porcentagens de oxigênio que o óleo diesel, auxiliando na combustão completa e na

sua biodegrabilidade; e (vi) potencial alocação da reciclagem de óleos e gorduras, por meio da

produção de biodiesel, glicerina e sabão (CUNHA, 2008).

50

Quando o biodiesel está de acordo com as normas de qualidade da ANP, ele pode ser

utilizado em motores de ignição por compressão e substituir, total ou parcialmente, o

petrodiesel. Entretanto, atualmente somente é autorizada pela indústria, sem restrições de

manutenção e garantia, a adição até a proporção de 20% de biodiesel, desde que com

qualidade certificada. Em casos de maiores percentagens de biodiesel, é necessária a adoção

de procedimentos especiais de manutenção (ANTP, 2016).

Segundo ANP (2016) e Cunha (2008), no Brasil, a produção de biodiesel vegetal se

adapta às safras disponíveis em cada região: no Norte do país, as culturas mais utilizadas para

essa finalidade são palma e soja, representando 3,28% da capacidade de produção autorizada,

em volume; no Nordeste, palma, babaçu, soja, mamona e algodão, representando 6,18% da

capacidade de produção autorizada, em volume; no Centro-Oeste, a soja, algodão, mamona e

girassol, representando 39,65% da capacidade de produção autorizada, em volume; no

Sudeste, a soja, mamona, algodão e girassol, representando 11,28% da capacidade de

produção autorizada, em volume; e no Sul, soja, girassol, colza e algodão, representando

39,61% da capacidade de produção autorizada, em volume.

As gorduras animais (e.g. sebo bovino, gordura de frango, banha e óleo de peixe)

também podem ser utilizadas para a produção de biodiesel, apesentando uma quantidade

maior de cetanos que a soja, com o inconveniente de sua viscosidade, que pode causar

problemas no sistema de injeção de motores de ignição por compressão (CUNHA, 2008).

Assim, no âmbito nacional, segundo a Associação de Produtores de Biodiesel do Brasil

(APROBIO), os dados da produção de biodiesel no Brasil em 2016 indicam que 77% foi

oriundo de soja, 18% de gordura bovina e 5% de outras fontes (e.g. óleo de algodão, óleo de

fritura, gordura de porco, gordura de frango, óleo de palma/dendê, e de óleo de milho)

(APROBIO, 2016).

Os principais processos industriais utilizados para a produção do biodiesel são:

transesterificação, esterificação e craqueamento. A esterificação corresponde à reação entre ácidos

graxos e um álcool, formando biodiesel e água. Já o craqueamento térmico promove a quebra das

moléculas do óleo por aquecimento a temperaturas superiores a 450º C na ausência de oxigênio,

com a presença ou não de um catalisador (MOURAD, 2008).

O processo de transesterificação é o mais utilizado e consiste na reação química dos óleos

ou gorduras vegetais e animais com álcool, na presença de um catalisador gerando biodiesel e

glicerina (SILVA, 2013). A transesterificação ou alcoólise reduz significativamente a

viscosidade da matéria-prima original sem afetar suas características de aquecimento,

51

conferindo ao produto melhores características combustíveis que o óleo ou a gordura puros

(CUNHA, 2008).

A escolha do álcool envolve o uso de algum alquílico de cadeia curta, como o metanol,

etanol e butanol, sendo o metanol e o etanol os mais comumente empregados. O etanol,

apesar de ter como vantagem o fato de ser caracterizado como renovável, possui o

inconveniente de ser menos reativo e de ter um peso molecular distinto ao metanol, havendo a

necessidade de adição de 45% de massa na reação, maior aquecimento e agitação, quando

comparado ao uso do metanol. O metanol, portanto, pode gerar melhores resultados em

rendimentos durante a etapa de transesterificação, aos custos, entretanto, de sua toxicidade

mais elevada e seu perfil não renovável (CUNHA, 2008).

Já os catalizadores utilizados na reação são geralmente classificados nas categorias de

ácidos (e.g. ácido sulfúrico, sulfônico e clorídrico) e alcalinos (e.g. hidróxido de potássio e

sódio), com seu uso dependente da acidez da matéria-prima. A catálise ácida pode ser

empregada quando a matéria-prima apresenta um alto teor de ácidos graxos livres, como no

óleo de fritura, obtendo-se um alto rendimento, mas também demanda por aquecimento,

tempo de reação e álcool. A catálise alcalina, por sua vez, é mais utilizada comercialmente

quando a matéria-prima apresenta baixa acidez e seus reagentes são anidros, sendo rápida,

mas sujeita à saponificação, o qual é fator de potencial diminuição da produção de biodiesel

(CUNHA, 2008).

Por essas e outras razões, que ultrapassam as questões ambientais e de rendimento, a

maior parte do biodiesel produzido no mundo deriva do óleo de soja, com metanol e

catalizador alcalino (CUNHA, 2008).

No Brasil, Ferreira & Carvas (2014) apontam que o óleo mais usado é o de soja,

produzida principalmente nos estados do Mato Grosso, Paraná, Rio Grande do Sul, Goiás e

Mato Grosso do Sul, com o etanol anidro como álcool. Vale comentar que a rota etílica é de

grande interesse nacional, pois o etanol produzido no país é de origem renovável e a

infraestrutura produtiva já se encontra consolidada. No entanto, segundo Mourad (2008), a

utilização do etanol torna o processo de separação do glicerol mais difícil, exigindo maiores

custos para o processo de purificação do biodiesel.

Após a transesterificação, os produtos se separam em duas fases não miscíveis. A

superior contém, em sua maioria, biodiesel, com traços de glicerol, álcool, catalisador e uma

baixa concentração de contaminantes (e.g. tri, di e monoacilgliceróis). Enquanto a fase

inferior é composta basicamente por glicerol e uma maior quantidade de contaminantes.

52

A purificação do biodiesel nessa etapa é bastante relevante para a remoção de impurezas

na fase éster, pois esses contaminantes podem causar problemas no armazenamento do

combustível e no funcionamento do motor. Ela pode ser feita com lavagem ácida, em que há a

remoção de impurezas e diminuição da alcalinidade do produto, gerando efluentes

contaminados a serem descartados; ou com adsorventes comerciais (e.g. Magnesol),

auxiliando em um menor tempo de produção pela redução de umidade no produto final

(CUNHA, 2008).

Como mencionado anteriormente, a maior parte da produção de biodiesel provém da

soja e, por isso, o biodiesel de soja ocupa um papel central na discussão sobre os

biocombustíveis no Brasil (CAVALETT & ORTEGA, 2010; CUNHA, 2008), mesmo não

apresentando, inerente à sua fisiologia vegetal, o melhor potencial de gerar óleo quando

comparada a outras fontes, como apresentado na Tabela 2.10.

Tabela 2.10 – Características de óleos com potencial de produção de biodiesel

Espécie Origem do óleo Conteúdo do óleo (%)

Meses de colheita (unidades)

Rendimento em óleo (t/ha)

Dendê Polpa 26 12 3,0 - 6,0

Babaçu Amêndoa 66 12 0,4 - 0,8

Girassol Grão 38-48 3 0,5 - 1,5

Colza Grão 40-48 3 0,5 - 0,9

Mamona Grão 43-45 3 0,5 - 1,0

Amendoim Grão 40-50 3 0,6 - 0,8

Soja Grão 17 3 0,2 - 0,6

Fonte: Macedo e Nogueira (2004) apud Ferreira e Carvas (2014).

A etapa agrícola da produção do biocombustível de soja demanda uma grande

quantidade de materiais e energia fóssil, de modo que os aspectos ambientais gerados estão

diretamente relacionados à escala e ao modo de produção adotados (CAVALETT &

ORTEGA, 2010). Em 2015, os valores de produtividade média nacional para a soja foram

equivalentes a 3,029 toneladas/ha (IBGE, 2016).

53

De acordo com a ANP (2016), em 2015 a produção nacional de biodiesel foi de 3,9

milhões de m3 (53,3% da capacidade total), com um crescimento de 15,1%, em relação ao ano

anterior. Apesar desse aumento de produção nacional, a região Norte apresentou uma redução

de 21,7% em sua produção, que fora compensada por outros estados, como o Nordeste

(aumento de 35%), Sudeste (aumento de 9,1%), Sul (aumento de 11,3%) e Centro-Oeste

(aumento de 18,8%) (ANP, 2016).

A segunda matéria-prima usada na produção de biodiesel é o sebo bovino. O sebo pode

ser considerado como um coproduto ou um resíduo da indústria de carne bovina, dependendo

da abordagem. Costumeiramente, ele era destinado à indústria de sabão, antes de ser alocado

para a produção biodiesel.

Segundo a APROBIO (2016), uma cabeça de gado tem o potencial médio de se produzir

22,22 kg de sebo e, consequentemente, 25,926 litros de biodiesel. Coelho et al. (2013)

afirmam que, a cada bovino abatido, cerca de 15 kg são sebo.

2.2.2 Transporte coletivo urbano com ônibus elétrico

Os ônibus elétricos têm sido considerados como opções às motorizações convencionais

por diversos fatores. Os motores elétricos oferecem uma eficiência maior e menos ruído

sonoro do que os motores de combustão interna. Fornecem torque mais elevado em

velocidades baixas, o que resulta em melhor aceleração na saída do repouso; e aumentam

também a eficiência energética mediante o freio regenerativo (que faz com que o motor

funcione como gerador quando o veículo desacelera, de modo que possa recarregar o banco

de baterias durante as frenagens) (PEREIRA, 2007).

Entretanto, as características específicas de cada modelo de ônibus elétrico, como (i) seu

grau de hibridização; (ii) seu tipo de bateria; (iii) sua(s) fonte(s) de eletricidade; e (iv) seu

método de recarga, podem influenciar significativamente no seu perfil ambiental, conforme

apresentado pela Figura 2.3.

54

Figura 2.3 – Classificação dos ônibus elétricos conforme o grau de hibridização, o tipo de bateria, o método de recarga e a fonte de eletricidade


Quanto ao grau de hibridização, um ônibus pode possuir uma motorização micro

híbrida, híbrida média, híbrida completa, até uma elétrica pura.

Nos ônibus elétricos com algum grau de hibridização (micro híbrida, híbrida média ou

híbrida completa), a propulsão é o resultado da ação combinada do motor elétrico e do motor

a combustão interna. As principais configurações são: (i) em série, em que a tração nas rodas

vem de um ou mais motores elétricos acoplados diretamente a elas, alimentados por baterias

ou por um gerador acionado por um motor de combustão, sem conexão entre o motor de

Ônibus elétrico

Grau de hibridização

Micro híbrida

Híbrida média

Híbrida completa

Elétrica pura

Tipo de bateria

Chumbo-ácido

Níquel-metal hidreto

Íon-lítio tradicional

Fosfato de ferro

Fonte de eletricidade

Interna ao veículo

Célula a combustível

Placa fotovoltaica

Motor a combustão + freio

regenerativo

Externa ao veículo

Eletricidade da rede

Método de recarga

Plug-in

Wireless

Contato com a rede aérea de eletricidade

55

combustão e as rodas; (ii) paralela, onde o motor de combustão se conecta às rodas,

permitindo a transferência de energia mecânica para elas, o motor elétrico é também usado

como gerador para recarregar as baterias, e um sistema eletrônico inteligente dosa os torques

do (s) motor (es) em cada condição de operação; e (iii) split, em que cada um dos eixos do

veículo é alimentado por um propulsor diferente (ANTP, 2016).

Nos ônibus elétricos puros, também chamados de elétricos à bateria, o sistema de tração

é alimentado exclusivamente pela energia elétrica armazenada nas baterias. Além do motor

elétrico e de um banco de baterias para armazenar a energia, o sistema de movimentação do

ônibus elétrico conta com um sistema de controle que governa a operação do veículo

(PEREIRA, 2007).

Nos modelos híbridos, as baterias são responsáveis por fornecer energia para que o

motor elétrico atenda aos picos de demanda do veículo, fazendo com que se consiga uma

operação próxima das condições ótimas para o motor de combustão interna nesses veículos

(HOLLANDA, 2011).

Na Tabela 2.11 são apresentados os principais tipos de bateria utilizados, conforme o

grau de hibridização do ônibus.

Tabela 2.11 – Aplicação e funções de baterias, conforme o grau de hibridização da motorização

Tipo de motorização Micro híbrida Híbrida média Híbrida completa Elétrica pura

Baterias aplicáveis

Chumbo-ácido convencional; e Chumbo-ácido melhorada;

Chumbo-ácido avançada; níquel-metal hidreto;

Níquel-metal hidreto; Íon-lítio; Íon-lítio;

Funções da bateria

Start-stop; frenagem regenerativa limitada;

Start-stop; frenagem regenerativa; assistência na aceleração;

Start-stop; frenagem regenerativa; assistência na aceleração; propulsão elétrica;

Start-stop; frenagem regenerativa; assistência na aceleração; propulsão elétrica (distância estendida);

Fonte: Adaptado de CASTRO et al. (2013).

A indústria brasileira de baterias recarregáveis é totalmente concentrada na produção de

baterias de chumbo-ácido (de baixa voltagem), ideais para acionamento de sistemas auxiliares

56

e manutenção dos circuitos de controle de veículos leves (CASTRO et al., 2013). Não há

indícios de produção nacional, em larga escala, de baterias de níquel-metal hidreto (NiMH) ou

de íon-lítio. As baterias NiMH equipam a maior parte das mobilidades híbridas vendidas no

mundo, devido ao custo inferior quando comparado às baterias de íon-lítio. Por possuírem a

limitação de não poderem ser descarregadas por completo, as baterias NiMH não têm,

praticamente, aplicação em motorizações elétricas puras (CASTRO et al., 2013).

Com relação à origem, dentro do mercado brasileiro, Castro et al. (2013) indicam que

em 2012, 85% das baterias recarregáveis importadas eram asiáticas, sendo 52% oriundas da

China. O fato da origem principal da bateria ser chinesa pode ser um potencial problema

ambiental, quando analisado em uma visão de ciclo de vida, ao considerar o perfil médio de

produção de eletricidade chinês embutido ao perfil ambiental da bateria.

No Brasil, no que se refere à bateria de lítio, os mesmos autores apontam a produção em

pequena escala, de uma start-up incubada no Centro de Inovação, Empreendedorismo e

Tecnologia (Cietec), e da Electrocell (CASTRO et al., 2013). Os autores também mencionam

a existência de alguns projetos nacionais de desenvolvimento no setor de baterias, como os

sintetizados na Tabela 2.12, os quais podem auxiliar na redução da dependência do mercado

externo.

Outra medida para diminuir a dependência internacional de baterias provém da BYD

(Build Your Dreams), que instalou em 2015 uma unidade produtora em Campinas-SP,

responsável por fornecer baterias e ônibus elétricos puros (modelo K9D). Visando criar uma

bateria reciclável e mais segura, a mesma empresa detém a tecnologia da bateria de fosfato de

ferro, que não é inflamável. Com duração estimada de 30 anos, a BYD afirma que o descarte

não será um problema para as empresas de ônibus, pois apesar de a bateria custar 60% do

valor total do ônibus, trata-se de um custo operacional, diluído em um modelo de leasing,

pago com a economia de combustível (ANTP, 2016).

O fabricante BYD produz alguns modelos de ônibus urbanos: o Básico, tem 12,5 metros

de comprimento e comporta 34 passageiros sentados; e o Padron, de 13,2 ou 15 metros,

porém comportando menos pessoas em função da redução de espaço de passageiros nos

ônibus para realocação de baterias (ANTP, 2016).

57

Tabela 2.12 – Lista não exaustiva de iniciativas referentes à mobilidade híbrida e elétrica e suas baterias no Brasil

Campo Breve descrição Empresas e ICT envolvidas

Sistema de tração

Desenvolvimento de sistema de tração elétrica para veículos pesados Weg

Produção de sistemas de tração híbrido-elétricos para ônibus Eletra

Bateria

Desenvolvimento de bateria de íon-lítio Elelectrocell/Ipen

Desenvolvimento de baterias do tipo Zebra Itaipu

Desenvolvimento e produção de baterias tracionarias de chumbo-ácido Moura

Veículos

Desenvolvimento de veículo elétrico para pequenas distâncias Edra, CPFL

Desenvolvimento de veículos leves e caminhões leves elétricos Fiat, Iveco, Itaipu

Protótipos de ônibus a pilha-combustível Coppe/UFRJ

Testes de operação de ônibus a pilha-combustível EMTU/SP (coord.)

Desenvolvimento de trólebus com autonomia a bateria Eletra

Produção de ônibus híbridos Eletra, Volvo

Protótipo de ônibus híbrido a etanol Itaipu (coord.)

Fonte: CASTRO et al. (2013).

Algumas características do modelo K9D são apresentadas na Tabela 2.13 e na Tabela

2.14.

Tabela 2.13 – Dados técnicos do ônibus urbano elétrico à bateria K9D da BYD

Tipo do modelo (Fonte) K9D – BYD (Zhou et al., 2016)

Comprimento (m) 12,0

Capacidade máxima de passageiros (lugares) 80

Massa do veículo vazio (kg) 13.800

Capacidade da bateria (kWh) 324

Ciclos de recarga 6.000

Alcance da bateria neste consumo (km) 235

Fonte: Zhou et al. (2013).

58

Tabela 2.14 – Inventário da produção de ônibus urbano elétrico, de acordo com sua massa total

Material Ônibus elétrico

Produção de peças em aço fundido 41,673%

Polipropileno 9,526%

Peça de ferro fundido 7,144%

Mistura de lingotes de alumínio 9,128%

Vidro 3,969%

Aço inoxidável 3,175%

Madeira 1,588%

Lubrificantes 0,794%

Bateria de íon-lítio 23,003%

Energia para montagem (primária) 51,296 MJ/kg

Energia para montagem (fóssil) 37,869 MJ/kg

Fonte: Sanchéz et al. (2013).

A autonomia do ônibus elétrico10 é altamente influenciada pelas condições do tráfego,

modo de dirigir, condições climáticas e topográficas, da manutenção adequada, uso de ar

condicionado, número de passageiros, etc.

Para o transporte coletivo urbano elétrico puro, com a tecnologia K9D da BYD, a

lotação máxima de passageiros aumenta o consumo de energia entre 9-11%, enquanto a

metade da capacidade total ocupada aumentaria entre 1-5%, quando comparados ao veículo

vazio. O uso de ar condicionado também eleva a demanda energética na faixa entre 12-16%; e

considerando a velocidade média de 15km/h como referência, a queda deste parâmetro para

10km/h aumentaria em 18% o consumo energético, ao passo que a 20km/h esse consumo

cairia em 11% (ZHOU et al., 2016). Na Tabela 2.15 estão disponíveis alguns parâmetros que

tornam a autonomia passível de sensibilidade.

10 A autonomia é associada ao consumo energético e expressa normalmente em kWh/km.

59

Tabela 2.15 – Sensibilidade da autonomia às condições adversas sofridas pelo transporte coletivo urbano elétrico, mediante o modelo K9D da BYD

Condições do transporte coletivo urbano elétrico (K9D – BYD) Autonomia (kWh/100km)

Velocidade: 10km/h, vazio, sem ar condicionado 163

Velocidade: 10km/h, vazio, com ar condicionado 182 – 189

Velocidade: 10km/h, metade da capacidade ocupada, sem ar condicionado 164 – 171

Velocidade: 10km/h, metade da capacidade ocupada, com ar condicionado 184 – 198

Velocidade: 10km/h, total da capacidade ocupada, sem ar condicionado 177 -181

Velocidade: 10km/h, total da capacidade ocupada, com ar condicionado 199 – 210





Velocidade: 15km/h, total da capacidade ocupada, sem ar condicionado 150 – 153






Velocidade: 20km/h, total da capacidade ocupada, sem ar condicionado 134 – 136


Fonte: Zhou et al. (2016).

60

Quanto à fonte de eletricidade, podem ser internas ou externas ao veículo. As fontes

internas podem ser decorrentes de tecnologia de célula a combustível, placas fotovoltaicas,

por geradores acionados pelo funcionamento do motor a combustão interna, e também pelo

freio regenerativo. As fontes externas se resumem, geralmente, à eletricidade captada da rede

de distribuição.

Os ônibus elétricos com célula a combustível utilizam a conversão direta de hidrogênio

em energia elétrica para proporcionar propulsão veicular. Os subprodutos da reação química

para geração de energia elétrica a partir do hidrogênio são água e calor. Desta forma, caso seja

utilizado hidrogênio armazenado em um tanque a bordo do veículo, ele é considerado um zero

emmisions vehicle (ZEV) sob o ponto de vista do seu uso. O hidrogênio que alimenta a célula

a combustível pode ser obtido por meio da reforma de algum hidrocarboneto (e.g. gás natural,

gasolina ou etanol) ou pelo processo de eletrólise da água e, em ambos os casos, impactos

ambientais podem estar associados aos combustíveis ou forma de energia utilizados (SILVA,

2014).

Há também os veículos elétricos fotovoltaicos, nos quais os módulos fotovoltaicos

convertem a energia solar em energia elétrica e alimentam as baterias utilizadas. No entanto, a

baixa eficiência de conversão ainda é um desafio a ser superado. Alguns estudos propõem o

uso da energia solar fotovoltaica como fonte auxiliar de energia elétrica a bordo dos veículos

puramente elétricos ou híbridos (RODRIGUES, 2014).

Já os veículos elétricos híbridos utilizam como fonte de energia um combustível líquido

(e.g. óleo diesel, gasolina ou etanol) e as baterias eletroquímicas, como visto anteriormente.

Dependendo da arquitetura utilizada na tecnologia híbrida, o motor de combustão interna

pode fornecer torque ao veículo ou ser dedicado à geração de energia elétrica para

alimentação do motor elétrico (RODRIGUES, 2014). Além disso, como já mencionado,

também existe a possibilidade de a energia recuperada pela frenagem ser usada em parte para

alimentar componentes auxiliares como o compressor de ar, o controle de climatização e os

servo-auxiliares da direção (ANTP, 2016).

Quanto à forma de recarga das motorizações elétricas, quando de fonte externa ao

ônibus, elas podem ser com ou sem fio ou por contato com a rede aérea de eletricidade,

61

utilizando a energia elétrica da rede. O carregamento sem fio (wireless)11 é um método

alternativo ao plug-in (com fio), no abastecimento da mobilidade elétrica com baterias

recarregáveis, que possuam rotas fixas, como no caso dos ônibus. Uma das vantagens do

carregamento wireless é a possibilidade de diminuição da massa da bateria (de 27% a 44%),

auxiliando na leveza da carroçaria (de 12% a 24%) e na redução de energia demanda, dentro

fase da bateria às rodas (5,4% a 7,0%). Como uma das suas principais desvantagens está a

menor eficiência de transferência de energia, quando comparado ao sistema plug-in (BI et al.,

2015), assim como a demanda de construção de uma infraestrutura de carregamento

específica.

A recarga por contato com a rede aérea de eletricidade ocorre basicamente pelos

Trólebus. Os modelos mais novos de 12 e 15 metros possuem um deslocamento suave, com

baixos níveis de ruído, quando comparado a um ônibus a combustão interna a diesel. Se

caracterizam pelo alto rendimento médio, de cerca de 80%, enquanto os veículos a diesel têm

rendimento médio de cerca de 20% - afastado do regime de eficiência máxima. O uso da

tração de corrente alternada nos novos modelos garante melhor desempenho do que os

tradicionais, que operam com corrente contínua. Quando o fornecimento da energia da rede é

interrompido, ocorre o acionamento da marcha autônoma, que permite o funcionamento por 5

a 7km em sistema híbrido ou com segundo motor a diesel. O uso de fiação com um sistema

flexível também minimiza ou até impede a queda da alavanca de contato à rede elétrica aérea

(ANTP, 2016).

2.2.2.1 Eletricidade

A matriz elétrica brasileira é composta por várias fontes de energia, com destaque para a

energia hidráulica, que em janeiro de 2017 respondeu por 65,95% 12 da capacidade instalada

total de energia elétrica em operação no País (de 151,6 GW). A capacidade térmica a partir de

combustíveis fósseis (como gás natural, nuclear, carvão, óleo combustível e óleo diesel) e

11 Trata-se de uma tecnologia de transferência de energia sem fio, baseada em ressonância magnética entre duas placas: uma presente na parte inferior do veículo e outra embutida no pavimento (BI et al., 2015). 12 Contabilizando o somatório da potência das Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH), Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) e Usinas Hidrelétricas (UHE) (ANEEL, 2017).

62

biomassa totalizou 27,71% da potência instalada, enquanto os sistemas eólicos contribuíram

com 6,32% e os solar, com 0,02% (ANEEL, 2017).

Dentre as fontes de biomassa utilizadas para a geração de eletricidade, a maior

contribuição vem do bagaço de cana de açúcar (correspondendo a 6,82% da capacidade

instalada em janeiro de 2017), seguido da líxívia (1,41%) e resíduos florestais (0,24%). Outras

formas de biomassa, como capim elefante, casca de arroz, carvão vegetal, lenha e biogás de

resíduos sólidos urbanos, apresentam participação relativamente muito pequena (ANEEL,

2017).

A maior parte da geração de energia elétrica ocorreu nas usinas pertencentes ao Sistema

Interligado Nacional (SIN), que compõe, junto com o Sistema Isolado (SI), o Setor Elétrico

Brasileiro.

O SIN abrange a maior parte do território brasileiro, como pode ser visto na Figura 2.4,

e é dividido em quatro grandes subsistemas: (i) Subsistema Sudeste/Centro-Oeste (SE/CO),

que abrange as Regiões Sudeste e Centro-Oeste do país, com a exceção do estado do Mato

Grosso do Sul; (ii) Subsistema Sul (S), englobando a Região Sul do país e o Estado do Mato

Grosso do Sul; (iii) Subsistema Nordeste (NE), contando a Região Nordeste do país, com a

exceção do Estado do Maranhão; e (iv) Subsistema Norte (N), abrangendo parte dos Estados

do Pará, Tocantins, Maranhão, Rondônia e Acre.

Esse sistema hidrotérmico de grande porte de produção e transmissão de energia elétrica

apresenta forte predominância de usinas hidroelétricas (UHEs), como mencionado, e com

múltiplos proprietários, estatais e privados. Toda essa capacidade instalada exige uma

coordenação sistêmica para assegurar que a energia gerada chegue ao consumidor com

segurança, além de garantir o suprimento de forma contínua, com qualidade e com preços

acessíveis para todos. Essa coordenação é feita atualmente pelo Operador Nacional do

Sistema (ONS).

A operação centralizada do SIN está embasada na interdependência operativa entre as

usinas, na interconexão dos subsistemas elétricos e na integração dos recursos de geração e

transmissão para atender o mercado. A interdependência operativa é consequência do

aproveitamento conjunto dos recursos hidroelétricos, mediante a construção e operação de

usinas e reservatórios dispostos em cascata nas bacias hidrográficas. Assim, a operação de

uma usina depende das vazões liberadas a montante por outras usinas, que podem ser de

outras empresas, ao mesmo tempo em que sua operação afeta as usinas à jusante (ANEEL,

2008).

63

Figura 2.4 – Mapa do SIN

Fonte: Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS (2017).

O uso dos recursos de geração e transmissão dos sistemas interligados permite reduzir

os custos operativos, minimizar a produção térmica e reduzir o consumo de combustíveis,

sempre que houver superávits hidroelétricos em outros pontos do sistema. Como os períodos

de estiagem de uma região podem corresponder ao período chuvoso de outra, a integração

permite que a localidade em que os reservatórios estão mais cheios envie energia elétrica para

a outra, em que os lagos estão mais vazios, permitindo a preservação do “estoque de energia

elétrica” represado sob a forma de água (ANEEL, 2008).

A integração permite também a operação em regime de complementaridade de UHEs e

UTEs. Como os custos da produção têm reflexo nas tarifas pagas pelo consumidor e variam

de acordo com a fonte utilizada, para atingir o objetivo central de atender aos requisitos de

energia elétrica do SIN utiliza-se a sistemática de despacho central13 por ordem de mérito de

13 O despacho corresponde à definição de quais usinas devem operar e quais devem ficar de reserva de modo a manter, permanentemente, o volume de produção igual ao de consumo.

64

custo das usinas integrantes desse sistema. Com isso espera-se atender os consumidores ao

menor custo total de operação do sistema elétrico (ANEEL, 2008).

No despacho centralizado, a energia hidroelétrica, mais barata e mais abundante no

Brasil, é prioritária no abastecimento do mercado. O despacho hidroelétrico é realizado com

base na disponibilidade de água nos reservatórios, respeitando a Curva de Aversão ao Risco14

(CAR) pré-determinada.

No caso da geração termoelétrica, o despacho é feito de acordo com o tipo de usina, as

quais podem ser divididas em usinas térmicas inflexíveis e flexíveis. As térmicas inflexíveis

são aquelas que, devido às suas características técnicas (como por exemplo, cogeração,

energia nuclear, etc.) ou em respeito às cláusulas take-or-pay em seus contratos de

fornecimento de combustível, operam de forma contínua (em regime de base). Assim, essas

térmicas funcionam como fonte regular de energia, não estando sujeitas às incertezas do

regime de chuvas, e seu despacho é realizado de forma obrigatória, independentemente do

custo do despacho a elas associados (CASTRO, BRANDÃO & DANTAS, 2010).

Já as térmicas flexíveis operam para manter a segurança do abastecimento. De uma

maneira geral, são acionadas para dar reforço em momentos específicos, como nos picos de

demanda ou em períodos em que é necessário preservar o nível dos reservatórios – ou o

“estoque de energia” (ANEEL, 2008). Assim, em períodos de condições hidrológicas

desfavoráveis, as usinas térmicas contribuem para o atendimento ao mercado como um todo, e

não apenas aos consumidores da empresa proprietária. O despacho das termelétricas, movidas

a óleo combustível, óleo Diesel, carvão e gás natural, é realizado com base no custo variável

unitário15 (CVU) declarado para o ONS, com os intercâmbios entre os subsistemas limitados

pela capacidade de transmissão existente (PEREIRA, REIS & FIGUEIREDO, 2012).

Considerando todas as características mencionadas, o planejamento da operação do SIN

deve estabelecer uma política de operação racional para atender a demanda de forma

confiável e a custos mais baixos em um determinado horizonte de planejamento. Para tanto,

são utilizadas ferramentas computacionais de otimização e simulação do uso dos recursos

energéticos disponíveis para cada período de estudo que irão definir as metas de operação

para cada usina que compõe o SIN (BERTHO JUNIOR, 2010).

14 A CAR é a curva que representa a evolução, ao longo do tempo, dos requisitos mínimos de armazenamento de energia de cada subsistema, necessários ao atendimento pleno da carga e para garantir a segurança da operação do SIN. 15 Corresponde ao somatório do custo do combustível e dos demais custos variáveis de operação e manutenção.

65

2.3 Avaliação do ciclo de vida

A relação conflitante entre ser humano e meio ambiente, antes de ser uma problemática

técnica, envolve uma questão ética.

Na literatura existem duas correntes explicativas da interação entre o ser humano e o

meio ambiente natural: (i) a ecocêntrica, ou biocêntrica, mediante a qual, o fator

predominante é a natureza lato sensu; e (ii) a antropocêntrica, em que há a fragmentação da

Natureza e da Cultura, com o ser humano como sujeito principal, dependente de uma natureza

objetificada. A corrente antropocêntrica possui um sentido utilitário do meio ambiente natural,

como serviços de provisão (e.g. água, alimentos, matérias-primas, energia), de suporte (e.g.

ciclagem de nutrientes, produção primária), de regulação (e.g. controle de doenças,

purificação da água, regulação climática) e de cultura (e.g. recreação, turístico, religioso).

No caso normativo brasileiro, apesar de a Política Nacional do Meio Ambiente (1981)

apresentar uma visão ecocêntrica, nota-se a presença da visão antropocêntrica, stricto sensu,

no âmbito da Constituição Federal (1988), como direito fundamental da pessoa humana.

Como a Constituição Federal (1988) está hierarquicamente acima da Política Nacional do

Meio Ambiente (1981), se infere que a relação homem e meio ambiente natural enquadra-se

legalmente dentro de uma visão antropocêntrica.

Frente a isso, Grün (2002) cita Capra (1982, 2000), Unger (1991 e 1992), Merchant

(1992), Flickinger (1994), Sessions (1995), Sale (1996), Fox (1995), Naess (1995) e Carvalho

(2002) apontam o antropocentrismo como fator principal engendrador de atitudes

antiecológicas. Como solução à problemática da manutenção moral antropocêntrica, Grün

(2002) aponta uma demanda por relações socioambientais dentro de uma abordagem

biorregional, considerando as especificidades locais, transcendendo o sujeito e sugerindo um

modelo complexo, holístico e orgânico, que se contraponha ao modelo reducionista,

fragmentário e mecânico atual. E nesse contexto, a Gestão do Ciclo de Vida pode ser um

instrumento prático, cuja abordagem visa considerar o biorregionalismo nas relações

socioambientais.

Para realizar a Gestão do Ciclo de Vida de um produto ou serviço, dentro da esfera

ambiental, diferentes ferramentas podem ser utilizadas, as quais avaliam potenciais impactos

ambientais, para efeitos de tomada de decisão. A ACV é uma das ferramentas mais utilizadas

e contribui para avaliação e interpretação dos potenciais impactos ambientais relacionados ao

66

objeto de estudo, mediante o levantamento e compilação qualitativo e quantitativo de

entradas, etapas de produção, consumo e saídas de um sistema de produto ou serviço ao longo

de todo o seu ciclo de vida.

2.3.1 Histórico da Avaliação do Ciclo de Vida no mundo e no Brasil

Do final da década de 1960 ao início da década de 1980, em função do boicote

internacional realizado pelos países da OPEP, o preço nominal do barril de petróleo saltou de

US$ 2,23 para US$ 34,00, acarretando para a economia mundial uma crise sem precedentes.

Foi então que, durante a primeira crise do petróleo, quando o mundo despertou para a

necessidade de utilizar melhor os recursos naturais, se passou a avaliar os processos

produtivos e a racionalizar o consumo de fontes energéticas esgotáveis, surgindo os primeiros

estudos envolvendo a ACV (CHEHEBE, 1997).

Apesar do principal enfoque desses estudos ter sido a questão energética, alguns deles

chegaram a considerar, ainda que de forma sutil, aspectos ligados à questão ambiental. O

primeiro estudo de Avaliação de Ciclo de Vida é do ano de 1965, desenvolvido pelo Midwest

Research Institute (MRI) para a Coca-Cola, com o objetivo de comparar diferentes tipos de

embalagens (one way versus retornáveis) ao estimar os índices de emissão para o meio

ambiente e seus respectivos desempenhos em relação à preservação de recursos naturais

(CHEHEBE, 1997).

Em 1968, a percepção da inter-relação entre uso de recursos naturais e conservação do

meio-ambiente natural serviu de estímulo à comunidade acadêmica e ao setor público e

privado a fundarem o Clube de Roma, visando identificar os principais problemas que

determinariam o futuro da humanidade. Com isso, em 1972 foi lançado o estudo “Limites do

Crescimento”, no qual há previsões de cenários em que o mundo entraria em colapso devido

ao desequilíbrio entre o consumo e a oferta de recursos naturais (IBICT, 2017). Nesse

contexto é que o conceito de ACV se difunde.

Na década de 1980, várias empresas passaram a utilizar a ACV como estratégia de

marketing por meio de estudos tendenciosos, o que demandou ações para promover a

normalização e padronização da metodologia (FERREIRA & CARVAS, 2014). Em 1989, no

intuito de organizar as diversas frentes de pesquisa voltadas ao desenvolvimento da ACV, a

67

Sociedade de Toxicologia e Química Ambiental (SETAC) promoveu o primeiro evento

científico sobre o tema, e então anualmente novos encontros foram organizados na América

do Norte e Europa para o desenvolvimento de uma metodologia padrão. Finalmente, em 1997,

a Organização Internacional para Padronização começou a lançar a série ISO 14040 de Gestão

ambiental – Avaliação de Ciclo de Vida – Princípios e Estrutura, culminando com a

publicação da ISO 14044 em 2006, contendo os requisitos e orientações para a execução de

um estudo de ACV (IBICT, 2017). Apesar disso, até hoje, a ACV ainda não possui uma

metodologia universal de execução dos estudos, o que implica que alguns procedimentos

sejam feitos baseados em critérios subjetivos. Para evitar questionamentos é fundamental

absoluta e total transparência na elaboração do relatório do estudo, com declaração explícita

de todas as premissas e hipóteses assumidas (SUGAWARA, 2012).

Em 2002, o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) e a SETAC

se associaram e lançaram a Iniciativa para o Ciclo de Vida, visando estimular a prática pelo

mundo (IBICT, 2017).

No Brasil, a ACV teve início apenas em 1994 por meio do Grupo de Apoio à

Normalização Ambiental (GANA), dedicado à análise do desenvolvimento da série das

normas ISO 14000 – Gestão Ambiental (IBICT, 2017). Em 1998 foi lançada a primeira

publicação didática sobre a metodologia, em português: Análise de Ciclo de Vida de Produtos

– Ferramenta Gerencial da ISO 14000, de José Ribamar Brasil Chehebe (CHEHEBE, 1997).

No ano seguinte, o Centro de Tecnologia de Embalagem, do Instituto de Tecnologia de

Alimentos (CETEA/ITAL) publicou a primeira pesquisa científica com aplicação da

metodologia de ACV, antes mesmo da normatização pela Associação Brasileira de Normas

Técnicas (ABNT), cuja versão traduzida da norma internacional foi publicada somente em

2001 (IBICT, 2017).

Em 2002 foi criada a Associação Brasileira de Ciclo de Vida e a partir de 2003 o

Instituto Brasileiro de Informações em Ciência e Tecnologia (IBICT) passou a incorporar a

ACV como parte de suas linhas temáticas, firmando parcerias para a construção de uma base

de dados de Inventários de Ciclo de Vida nacional. Desde então, o IBICT tem atuado

firmemente em consonância com outras instituições e organizações para promover e difundir

o conhecimento na área de ACV, como ao Programa Brasileiro de Avaliação de Ciclo de

Vida, lançado em 2010 por intermédio de uma resolução do Conselho Nacional de

Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial do INMETRO (IBICT, 2017).

68

Atualmente, de acordo com Sugawara (2012), a ACV é aplicável como:

desenvolvimento e aperfeiçoamento de produtos e processos; planejamento estratégico; ações

de marketing; instrumento de para elaboração de políticas públicas; suporte para programas

de rotulagem e declaração ambiental; e comparação entre produtos que exerçam a mesma

função.

2.3.2 Conceitos gerais da Avaliação do Ciclo de Vida

Toda demanda por produto ou serviço, quando materializada, provoca a geração de

aspectos ambientais e por consequência, potenciais impactos ambientais. A partir disso, a

série ISO 14040 propõe o uso da ACV como uma ferramenta metodológica de gestão

ambiental para rastrear os potenciais impactos ambientais de um produto, processo ou

atividade, mediante a compilação e avaliação quantitativa das entradas, saídas e dos impactos

ambientais potenciais de um sistema de produto ao longo de seu ciclo de vida, o qual resume-

se a quatro etapas: (i) extração de matéria-prima; (ii) produção/manufatura; (iii) uso; e (iv)

disposição final/reciclagem.

Para modelagem e análise dessas quatro etapas, a ACV pode ser desenvolvida mediante

quatro fases principais iterativas: a Fase 1, de Definição de Objetivo e Escopo; a Fase 2, de

Análise de Inventário; a Fase 3, de Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida; e a última fase, de

Interpretação, conforme apresentado na Figura 2.5.

A Fase 1 da ACV define e descreve o produto, processo ou atividade, estabelecendo o

contexto no qual a avaliação será feita, seus respectivos limites e os efeitos ambientais. A

definição do objetivo deve ser clara, devendo constar as razões, aplicação pretendida e

público-alvo do estudo (SUGAWARA, 2012), seja visando uma ACV stricto sensu ou a

comparação de dois ou mais produtos, processos ou atividades, semelhantes entre si, por meio

dessa ferramenta (WALTER et al., 2016). O escopo, por sua vez, possui um caráter iterativo,

principalmente pela limitação de tempo e de recursos na obtenção de dados e no desenvolver

da modelagem.

Nessa fase, é comum haver a elaboração de um sistema de produto, formado pelo

conjunto de unidades de processo. Unidades de processo são as atividades capazes de realizar

uma transformação de um produto ou serviço, caracterizadas por um fluxo de entradas e

69

saídas (e.g. fluxos materiais, fluxos de energia), ligados em cadeia, formando um fluxograma.

Alguns desses fluxos são considerados desprezíveis com relação ao processo de manufatura

do produto principal ou serviço, dependendo do nível de detalhamento (FERREIRA &

CARVAS, 2014), regionalização e das fronteiras definidas no escopo.

Figura 2.5 – As quatro fases da Avaliação do Ciclo de Vida


A determinação da fronteira do sistema é fundamental para que os objetivos da ACV

possam ser alcançados de forma eficiente, já que nem sempre demandam do ciclo de vida

completo do produto (“do berço ao túmulo” ou “cradle-to-grave”). A fronteira “do berço ao

portão” ou “cradle-to-gate”, elimina as unidades de processo após a manufatura. Já a fronteira

“do portão ao túmulo” ou “gate-to-grave” não utiliza dos fluxos anteriores à manufatura. Por

fim, a delimitação “do portão ao portão” ou “gate-to-gate”, exclui todos os processos além

daqueles contidos na manufatura (FERREIRA & CARVAS, 2014). Sugawara (2012)

menciona que a fronteira do sistema define quais etapas do ciclo de vida, processos

FASE 2: Análise de Inventário

FASE 3: Avaliação de Impacto do

Ciclo de Vida

FASE 1: Definição de Objetivo e

Escopo

FASE 4: Interpretação

70

elementares ou até mesmo, entradas e saídas devem ser inclusas, de acordo com critério

mássico, energético ou por significância ambiental, indicando três tipos de fronteiras do

sistema: (i) fronteira entre o sistema de produto e o ambiente; (ii) fronteira entre os processos

relevantes e os irrelevantes; e (iii) fronteira entre o sistema de produto em estudo e outros

sistemas.

Ainda no escopo, estabelece-se a função do produto ou serviço, ou seja, indica-se o(s)

uso(s) a que esse(s) se destina(m) para efeito da elaboração do estudo e quantifica-se a suas

performances, dentro de um fluxo de referência, ou de uma unidade funcional. A unidade

funcional é a quantificação do exercício da função, especificando de forma quali e

quantitativa a função do produto, como referência para estabelecimento das entradas e saídas

do sistema de produto (SUGAWARA, 2012).

Nesta primeira fase também devem constar informações a respeito da metodologia de

AICV, com dados das categorias de impacto, dos indicadores das categorias consideradas e o

modelo de avaliação de impactos ambientais adotado (SUGAWARA, 2012).

A metodologia de AICV pode ser nível midpoint, em que a caracterização usa

indicadores localizados ao longo do mecanismo ambiental, antes de chegar ao ponto final da

categoria; ou nível endpoint, quando a caracterização considera todo o mecanismo ambiental

até o seu ponto final, ou seja, se refere a um dano específico relacionado com a área mais

ampla de proteção, que pode ser saúde humana, ambiente natural ou recursos naturais.

Como não existem métodos desenvolvidos para o Brasil, nem para a América do Sul,

Mendes (2013) aponta que os métodos mais utilizados e com abrangência de aplicação global

são: (i) CML; (ii) EDIP; (iii) EPS 2000; (iv) USEtox; (v) IMPACT World +. Um resumo das

categorias de impacto avaliadas por alguns métodos de AICV é encontrado no Apêndice A.

A Análise de Inventário (Fase 2) é o resultado da compilação e quantificação dos inputs

e outputs (entradas e saídas de recursos fisicamente mensuráveis) de um sistema de produto

ao longo de seu ciclo de vida. Para concretizar essa fase, é possível utilizar como estratégia

inicial uma estimativa ou coleta grosseira de dados. Concomitantemente, com a finalidade de

perfilamento se faz necessária a coleta de dados primários e dados secundários (em banco de

dados – visto na Tabela 2.16 - e trabalhos com unidades de processos semelhantes).

71

Tabela 2.16 – Alguns dos principais bancos de dados diponíveis para Avaliação de Ciclo de Vida

Banco de dados Foco Escopo regional

Ecoinvent

Ampla gama de dados atualizada regularmente, disponíveis como processos unitários e de sistema; possui aplicação coerente das fronteiras do sistema e alocação; possui informações de bens de capital; é bem documentado; possui uma rotina de cálculo; possui um editor associado ao MS-Excel

Global

IVAM LCA Setores de produção civil, produção alimentar e gerenciamento de resíduos sólidos

Não informado

SPINE@CPM Transporte, geração de energia, produção de materiais e gerenciamento de resíduo sólido

Não informado

BUWAL 250 Materiais de embalagem Suíça

Canadian Raw Materials Database

Matérias-primas Canadá

LCA food Produtos alimentícios Dinamarca

Fonte: Campolina et al. (2015).

Eventualmente, pode haver uma reavaliação do escopo, principalmente dos limites do

sistema, de modo iterativo. Então, ocorre a escolha do método de análise e, se houver

demanda, dos procedimentos de alocação de coprodutos (FERREIRA & CARVAS, 2014).

Quando o sistema de produto gera outros coprodutos e não se consegue separar

nitidamente os aspectos ambientais gerados por cada um no sistema produtivo, é necessário

realizar a alocação dos resultados obtidos, consoante algum critério. A norma ISO 14044

recomenda que a alocação seja evitada sempre que possível, dando preferências à: (i) divisão

do processo elementar multifuncional em dois ou mais processos, e coleta dos dados de

entrada e saída relacionados a esses processos; e (ii) expansão do sistema de produto de modo

a incluir as funções adicionais. Entretanto, quando necessária, a norma sugere que a alocação

ocorra entre as entradas e saídas do sistema, de acordo com as relações físicas subjacentes

entre os produtos. Quando uma relação física, por si só, não puder ser usada como base para

alocação pode-se apelar a outras relações entre eles (e.g. proporcionalmente ao valor

econômico) (WALTER et al., 2016).

A partir dessa fase, para apoiar a condução da ACV, utiliza-se softwares (Tabela 2.17)

que auxiliam na execução do estudo, principalmente na Análise do Inventário e Avaliação de

potenciais Impactos do Ciclo de Vida. Esses softwares permitem o processamento de dados

72

de forma mais fácil e rápida, além de garantir modelos de confiança, o que fornece

consistência aos resultados (RODRIGUES et al., 2008).

De acordo com Frühbrodt (2007) apud Rodrigues et al. (2008), existem cerca de 54

ferramentas de ACV mencionadas na literatura, sendo que apenas algumas são adequadas

para aplicações complexas.

Na Fase 3, de Avaliação de Impacto Ambiental (AICV), analisam-se os efeitos humanos

e ecológicos da utilização de energia, água, materiais e das liberações para o ambiente

identificadas na Análise de Inventário, os quais são contabilizados e categorizados como

potenciais impactos ambientais.

A escolha das categorias de potenciais impactos ambientais, a metodologia e o nível de

detalhamento dependem do objetivo e da delimitação do escopo. A AICV, segundo a norma

ISO 14042, é composta por três etapas obrigatórias (seleção e definição das categorias,

classificação e caracterização) e três etapas opcionais (normatização, agrupamento e

valoração) (FERREIRA & CARVAS, 2014). A seleção e definição das categorias deve

decorrer da identificação dos focos dos principais aspectos ambientais, que potencialmente

afetem a capacidade de suporte de ecossistemas, ou do foco de preocupação e/ou atuação

mitigatória ambiental. Em seguida, ocorre a classificação dos aspectos ambientais, consoante

às categorias de potencial impacto ambiental correlatas, para serem caracterizados com a

unificação de unidade de referência, por meio fatores de equivalência (FERREIRA &

CARVAS, 2014).

Assim, na última fase de Interpretação, a fase mais importante, identificam-se os

potenciais impactos ambientais mais significativos, avaliam-se as constatações da Análise de

Inventário e/ou da Avaliação de Impacto com relação ao objetivo e escopos definidos. Então,

como considerações finais, deve haver a verificação da integridade, sensibilidade e

consistência de resultados, buscando chegar a conclusões, identificar limitações e estabelecer

recomendações para estudos futuros.

73

Tabela 2.17 – Alguns dos principais softwares de Avaliação de Ciclo de Vida disponíveis

Software Produtor País de origem Especialidade

Aspectos passíveis de modelagem

SimaPro Pre Consultants Holanda

Modelar processos e tecnologias associados ao ciclo de vida de um produto, sistema ou serviço. Suporta os bancos de dados Australian LCI Data Project, BUWAL 250, Dutch Input Output, Franklin US LCI, IVAM LCA Data, Japan National LCA Project, LCA Food e Ecoinvent. Banco de dados editável e ampliável, sem restrições

Ambiental, econômico e social

GaBi PE Europa GmbH e IKP Universidade de Estugarda

Alemanha

Modelar processos e tecnologias associados ao ciclo de vida de um produto, sistema ou serviço. Suporta os bancos de dados EDIP, German Network on LCI Data, Japan National LCA Project, US LCI Database Project, Ecoinvent e GaBi

Ambiental, econômico e social

Umberto Ifu Hamburgo GmH Alemanha

Modelar processos e tecnologias associados ao ciclo de vida de um produto, sistema ou serviço. Suporta os bancos de dados Japan National LCA Project, GaBi e Ecoinvent

Ambiental

Team Ecobilan França Modelar sistemas em geral, independente da complexidade Ambiental

open LCA GreenDelta Alemanha Modelar sistemas em geral gratuitamente Ambiental, econômico e social

SPOLD Data Exchange Software

Society for Promotion of Life Cycle Assessment

Dinamarca Modelar sistemas em geral Ambiental

Regis Sinum Suíça Auxiliar na tomada de decisão para melhoria do desempenho ambiental de empresas

Ambiental

LCAPIX KM limited Estados Unidos

Conciliar conformidade ambiental e rentabilidade sustentada

Ambiental, econômico

KCL-ECO KLC Finlândia Modelar sistemas com muitos fluxos de processos Ambiental

IDEMAT Delf University of Technology Holanda

Auxiliar na seleção de materiais no processo de design, fornecendo um banco de dados com informações técnicas sobre materiais, processos e componentes

Ambiental

74

Software Produtor País de origem Especialidade

Aspectos passíveis de modelagem

GREET

U.S Departamento of Energy’s Office of Transportation Technologies fuel-cycle

Estados Unidos

Modelar inventário referente a gases de efeito estufa, emissões reguladas e uso de energia no transporte por veículos automotores leves

Ambiental

ECO-it Pre Consultants Holanda Modelar metais, plásticos, papel e vidro Ambiental

BEES

National Institute for Standards and Technology Building and Fire Research Laboratory

Estados Unidos

Modelar processos relacionados ao setor de construção civil (65 produtos)

Ambiental e econômico

LCSoft Não informado Estados Unidos

Modelar processos relacionados à produção de produtos químicos, petroquímicos e processos bioquímicos, com opção de integração com outras ferramentas de design sustentável (SustainPro), análise econômica (ECON) e simulação de processos. Suporta o banco de dados US LCI Database Project

Ambiental e econômico

Fonte: Adaptado de Rodrigues et al (2008) e Campolina et al. (2015).

2.3.3 Estudos de ACV sobre mobilidade coletiva convencional e elétrica

Vários estudos de ACV já foram realizados para os subsistemas de produto relacionados

à mobilidade coletiva elétrica. Os Quadros dispostos no Apêndice B trazem informações

gerais sobre os estudos mais recentes da ACV de combustíveis e veículos elétricos. No

cenário brasileiro, os estudos de ACV buscaram comparar, principalmente, veículos leves

convencionais às novas modalidades elétricas e híbridas, não existindo, até o momento,

estudos com semelhantes detalhes que utilizem de veículos maiores, como os ônibus elétricos

à bateria.

Martinez-Gonzaléz et al. (2011) indicaram que o diesel com baixo teor de enxofre

apresenta um aumento de 3,8% na pegada de carbono, em relação àquele com alto teor,

devido à necessidade de operação da planta de hidrotratamento. Nas categorias de mudanças

climáticas e esgotamento de recursos naturais, o diesel de baixo teor superou em 2% e 6%,

75

respectivamente, os resultados daquele com alto teor. Apesar disso, o baixo teor de enxofre

permitiu a redução de 80% dos impactos potenciais relacionados à saúde humana e à

qualidade do ecossistema.

Sallaberry (2009) comparou o biodiesel ao petrodiesel, concluindo que a obtenção de

matéria-prima e a combustão foram as etapas de maiores potenciais impactos nos ciclos de

vida desses processos. O uso do biodiesel reduziu a demanda por energia não renovável e o

aquecimento global, em detrimento ao aumento dos potenciais impactos de acidificação e

eutrofização. O diesel, por sua vez, foi classificado pelo seu perfil ambiental menos favorável

que o biodiesel também na categoria de oxidação fotoquímica.

No que se refere ao biodiesel, Cavalett & Ortega (2010) concluiram que o biodiesel de

soja possui baixa renovabilidade, devido ao processo produtivo ser suportado por

combustíveis fósseis, em nível background.

Rocha et al. (2014) e Castanheira et al. (2014) indicaram que maiores produtividades

melhoram o desempenho do combustível. Rocha et al. (2014) afirmaram que o método de

alocação, distância de transporte e inventário local apresentaram influência significativa nos

resultados. Castanheira et al. (2014) apontaram que a diversificação de matérias-primas pode

auxiliar na diminuição dos impactos ambientais potenciais. Entretanto, Coelho et al. (2013)

ressaltaram que o sebo bovino teve maior impacto quando comparado com a soja, em todas as

categorias de impacto, devido à alta contribuição para produção de carne.

Brondani et al. (2013) e Caldeira-Pires et al. (2013) mencionaram que em todo o ciclo

de vida do biodiesel, a fase mais impactante é a agrícola. Brondani et al. (2013) relacionaram

os danos, na maioria das categorias de impacto, ao óleo diesel usado durante a extração e

refino do óleo de soja. Na transesterificação, além do diesel, o metóxido de sódio e o metanol

foram mais impactantes.

O metanol foi apontado por Barbosa & Amorim (2012) como o álcool mais utilizado na

produção de biodiesel, por ser mais barato. Enquanto Castanheira et al. (2014) e Barbosa &

Amorim (2012) apontaram que o metanol gerou maiores impactos ambientais, quando

comparado ao etanol, Altamirano et al. (2016) e Coelho et al. (2013) concluiram que ambos

os álcoois possuiram perfis ambientais semelhantes.

Para a transesterificação, Barbosa & Amorim (2012) indicaram que o processo que

apresenta menores impactos foi aquele que utilizou óleos virgens, com catálise alcalina de

NaOH.

76

Quanto às mudanças do uso da terra, Esteves et al. (2016) afirmaram que ocorrem na

maior parte pela conversão de pastos degradados para agricultura de soja. Maciel et al. (2015)

apontaram que não houve nenhuma evidência de avanços da soja, de floresta para a

agricultura, na região do Rio Grande do Sul.

Quanto à ACV da eletricidade, Choma & Ugaya (2015) mencionaram que a geração de

eletricidade em térmicas pode diminuir ou anular os benefícios dos veículos elétricos. Coltro

et al. (2003) afirmaram, as térmicas são as principais contribuintes para emissões de gases do

efeito estufa, com exceção do metano e do dióxido de carbono renovável.

Relativo à infraestrutura de hidrelétricas, Ribeiro e Da Silva (2010) concluem que os

hotspots mais importantes são: enchimento de reservatórios (emissão de dióxido de carbono e

metano, uso do solo); ciclo de vida do aço (consumo de água e energia, monóxido de carbono,

partículas, óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio); ciclo de vida do cimento (consumo de

água e energia, dióxido de carbono e emissões de partículas); operação de máquinas de

construção civil (consumo de diesel, emissões de óxidos de nitrogênio).

No que se refere à mobilidade coletiva a combustão interna a diesel e elétrica à bateria,

Ercan e Tatari (2015) indicaram que esse segundo tipo de mobilidade provocou emissões

significativamente mais baixas que a motorização a combustão interna (a diesel, biodiesel, gás

natural comprimido e liquefeito) e a híbrida (diesel-eletricidade). Quanto à demanda por água,

o ônibus à diesel mostrou-se uma opção mais viável. Ercan e Tatari (2015) finalizaram o

estudo mencionando que a dependência dos Estados Unidos de combustíveis fósseis para a

geração de eletricidade continua a produzir impactos significativos sobre a operação dos

ônibus elétricos à bateria.

Cooney et al. (2013) apontaram resultados em que a produção e combustão de diesel

para o ônibus convencional e a geração de eletricidade para o ônibus elétrico dominaram a

maioria das categorias de impacto. Entretanto, os efeitos da produção de baterias foram

significativos para o aquecimento global, substâncias cancerígenas, depleção do ozônio, e

ecotoxicidade.

Para a mobilidade coletiva elétrica à bateria, Zhou et al. (2016) relataram que os ônibus

elétricos à bateria podem reduzir a demanda energética e as emissões de dióxido de carbono,

no sistema de transporte da China. No cenário básico (a 15 km/h, sem passageiros, sem ar

condicionado), incluindo as perdas na recarga, dois ônibus com 12 metros consomem 138-

175kWh/100km; e um ônibus com 8 metros consome 79kWh/100 km. Quando o ar-

condicionado e a carga de passageiros alcançaram seus limites máximos, o consumo de

77

energia aumentou em 21%-27%. No entanto, o uso de ar-condicionado exerciu um impacto

maior do que a carga de passageiros. Por fim, Zhou et al. (2016) concluiram que a rede de

energia mais limpa e um sistema de recarga mais eficiente (se melhor do que 60-84%),

aumentariam os futuros benefícios dos ônibus elétricos.

Sanchéz et al. (2012) analisaram o transporte coletivo urbano à combustão com diesel,

utilizando a tecnologia de redução catalítica seletiva (SCR + ureia), e apontaram que o

sistema reduziu o impacto ambiental a uma extensão maior do que o seu ciclo de vida global.

78

3 METODOLOGIA

Como já mencionado, esta dissertação objetivou realizar uma avaliação comparativa do

desempenho ambiental do transporte coletivo urbano de passageiros atual, no estado de São

Paulo, por meio de (i) de ônibus convencional à combustão interna; e (ii) ônibus elétrico à

bateria, com recarga plug-in; segundo a visão de ciclo de vida, considerando tanto suas fontes

de energia (etapa well-to-tank), quanto o processo produtivo dos ônibus e seus usos (etapa

tank-to-wheel). Para atingir esse objetivo, optou-se por adotar a estrutura metodológica

iterativa apresentada pela Figura 3.1, como base para os métodos de pesquisa.

Para a estimativa dos impactos ambientais durante o ciclo de vida é possível adotar

ferramentas computacionais comerciais, em versões de licença de uso comercial, educacional

ou gratuitas. As licenças de uso comercial costumam apresentar mais recursos, porém são

mais caras. Licenças educacionais são relativamente mais baratas e, em muitos casos,

atendem às necessidades de estudos preliminares, como o que foi realizado nesta dissertação.

Assim, em virtude de características como interface amigável, integração de processos para o

Inventário e a Avaliação de potenciais Impactos do Ciclo de Vida, foi utilizado nesse estudo o

software SimaPro, desenvolvido pela empresa holandesa Pre Consultants e um dos softwares

de ACV mais utilizado no mundo.

79

Figura 3.1 – Estrutura metodológica iterativa adotada


A partir da definição preliminar dos objetivos, delimitou-se o escopo de pesquisa. O

escopo engloba o estabelecimento: da função, unidade funcional e fluxos de referência dos

sistemas e subsistemas; dos sistemas e subsistemas de produto; da abordagem; das fronteiras

do sistema; dos requisitos de qualidade de dados; dos procedimentos de alocação; dos

pressupostos e escolhas de valores; e do método de Avaliação de Impacto Ambiental e

categorias de impacto.

Com o escopo de pesquisa delimitado preliminarmente, e visando quantificar as

entradas e saídas dos contornos do sistema de produto, iniciou-se o processo de análise de

Definição preliminar dos objetivos e escopo

Análise de inventário da fase tank-to-wheel (do

tanque-à-roda)

Análise de inventário dos ônibus à combustão

interna e elétrico

Agregação de dados e processos no software

SimaPro

Resultados preliminares da AICV

Interpretação e ajuste de dados

Resultados e interpretação finais da

AICV e do ICV

Análise de inventário da fase well-to-tank (do

poço-ao-tanque)

80

inventário, ou seja, a coleta e tratamento de dados, de modo iterativo à fase anterior, dadas as

limitações de informações e dados no referencial bibliográfico disponível.

A coleta de dados envolveu o levantamento de informações, e seu tratamento constitui a

adequação dessas informações brutas para cada unidade de processo, ou seja, para o menor

elemento considerado no sistema de produto da ACV.

Para fins de análise de contribuição dos potenciais impactos ambientais do ciclo de vida,

a análise de inventário se subdividiu entre as fases well-to-tank (seção 3.2), produção dos

ônibus (seção 3.3) e tank-to-wheel (seção 3.4). Enquanto a fase well-to-tank abrange a

produção e transporte da fonte energética, a fase tank-to-wheel indica o uso dos modelos de

ônibus adotados, de acordo com as respectivas autonomias e eventuais emissões

estabelecidas.

Em seguida, após a seleção dos dados disponíveis na literatura, iniciou-se a agregação

de dados e processos no software (seção 3.5), dando sempre preferência ao desenvolvimento

de inventário a partir de dados regionalizados que tenham rastreabilidade, disponibilidade de

atualização e adequação. Quando o dado é considerado pouco significativo, por localizar-se a

nível background da análise, ou há carência de disponibilidade nas referências, utilizou-se a

base de dados do Ecoinvent, como premissa, que tende ser menos específico ao escopo

adotado.

A partir dessa etapa, já foi possível ter resultados preliminares de Avaliação do

Potencial Impacto Ambiental, que foram analisados e comparados a outras fontes na literatura

(subseção 2.3.3), cujos escopos sejam semelhantes a este. Conforme surgiram divergências de

resultados, recorreu-se à análise de contribuição de cada sistema de produto para a reavaliação

e eventuais ajustes de dados, até que houvesse coerência e fosse possível a elaboração de

resultados e interpretação finais, dispostos no Capítulo 4.

3.1 Definição preliminar dos objetivos e escopo

Para o caso dessa dissertação, a função dos sistemas principais é o transporte coletivo

urbano de passageiros. Visando atender a essa função, a unidade funcional utilizada quantifica

seu exercício, atendendo ao percurso urbano compulsório dos ônibus, a cada 100 km rodados,

independente ao número de passageiros e da tecnologia empregada. Os fluxos de referência

81

dos dois sistemas de produto (mobilidade convencional e mobilidade elétrica) foram

calculados com base teórica em referencial bibliográfico. Assim, a cada 100 km rodados foi

considerada a autonomia de diesel/biodiesel e eletricidade demandada pelas motorizações

convencional e elétrica, respectivamente.

Dentro da função de transporte coletivo urbano de passageiros, quatro sistemas de

produtos principais foram desenvolvidos como objeto de estudo desta ACV: dois sistemas de

produto do transporte urbano coletivo convencional (Figura 3.2) e dois sistemas de produto do

transporte urbano coletivo elétrico (Figura 3.3).

No caso da Figura 3.2, o maior diferencial entre os sistemas envolve o uso do

combustível, Diesel S-10 (B7) ou de Biodiesel (B100), ambos modelados nas fases well-to-

tank e tank-to-wheel.

Figura 3.2 – Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo urbano convencional de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos logísticos de transporte e distribuição das

unidades de processo


Transporte coletivo urbano convencional

Ônibus a combustão

interna

Manutenção

Uso/ Combustão

Diesel S-10 (B7)

Biodiesel (B100)

Esterificação

Óleo de soja

Esmagamento da soja

Produção agrícola de soja

Sebo bovino

Petrodiesel S-10

Petrodiesel nacional

Refino na REPLAN

Exploração e produção de

petróleo nacional

Exploração e produçao de

petróleo importado

Petrodiesel importado

ARLA 32

Ureia

Água deionizada

Uso/ Combustão

Biodiesel (B100)

Esterificação

Óleo de soja

Esmagamento da soja

Produção agrícola de soja

ARLA 32

Ureia

Água deionizada

82

Já na Figura 3.3, que representa os principais sistemas de produto do transporte urbano

coletivo elétrico, a principal diferença entre eles envolve o perfil de geração elétrica no

momento da recarga, analisada na fase well-to-tank.

Um aspecto importante da ACV é a definição da abordagem realizada. Pode-se optar

entre uma abordagem atribucional (também chamada de contábil, retrospectiva, descritiva,

média ou não-marginal) ou uma consequencial (também chamada de mudança-orientada,

efeito-orientada, baseada na decisão, baseada no mercado, marginal ou prospectiva). A

primeira abordagem implica considerar as condições médias das produções de energéticos,

assim como suas respectivas motorizações, para elencar os potenciais impactos ambientais

atribuíveis ao ciclo de vida do transporte de passageiros em ônibus urbano, utilizando como

base os fluxos conforme eles são no cenário atual (ou mesmo como se espera que ele seja no

futuro). Já a segunda abordagem visa à identificação de consequências que uma decisão em

um sistema foreground tem para outros processos e sistemas da economia, tanto no sistema

background analisado como em outros sistemas.

Nesta dissertação, foi utilizada a abordagem atribucional, por se tratar de uma

comparação ambiental stricto sensu das condições médias de uma tecnologia já disseminada

(ônibus urbano convencional) a uma nova (ônibus urbano elétrico), ainda não difundida

igualmente no escopo geográfico adotado.

A fronteira dos sistemas de produto modelados foi delimitada dentro da visão well-to-

wheel para não incluir os fluxos referentes a bens de capital, ou seja, infraestrutura necessária

para a operação das unidades produtivas (e.g. plantas industriais, maquinários, veículos de

carga, estradas, rodovias, etc.). De acordo com Sugawara (2012), em estudos de ACV com a

abordagem atribucional costuma-se excluir tais elementos, sem que tal decisão influencie de

maneira significativa os resultados - os bens de capital possuem vida útil longa e a parcela da

carga ambiental referente à unidade funcional se torna insignificante.

83

Figura 3.3 – Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo urbano elétrico de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos logísticos de transporte e distribuição das unidades

de processo


Quanto às fontes dos inventários, quando esses dados são coletados diretamente do

processo que está sendo modelado, são chamados de dados primários, enquanto os dados

fornecidos por outras fontes, como bases de dados comerciais ou literatura científica, são

Transporte coletivo urbano elétrico

Ônibus elétrico à bateria

Manutenção

Uso

Eletricidade gerada no horário de

demanda média

Perdas na transmissão e na

conversão de tensão

Geração de energia eólica

Geração de energia nuclear

Geração de energia hidrelétrica

Geração de energia térmica

Biomassa Óleo combustível

Gás natural Carvão

Diesel

Eletricidade gerada no horário de maior

demanda

Perdas na transmissão e na

conversão de tensão

Geração de energia eólica

Geração de energia nuclear

Geração de de energia hidrelétrica

Geração de energia térmica

Biomassa Óleo combustível

Gás natural Carvão

Diesel

84

chamados de dados secundários. Nesta dissertação, os dados utilizados são de origem

secundária, oriundos de referências bibliográficas e do inventário disponível na plataforma

digital do Ecoinvent.

A base de dados Ecoinvent é a maior base de dados do mundo para apoio aos estudos de

ACV (SUGAWARA, 2012), além de incluir inventários de ciclo de vida que abrangem todas

as atividades econômicas, em diferentes níveis de processo, em diversas regiões do mundo,

com a qualidade de dados mantida pelo sistema de validação e revisão do Centro Suíço de

Inventários do Ciclo de Vida (SWISS CENTRE FOR LIFE CYCLE INVENTORIES, 2014).

É importante mencionar que para os processos nos quais as informações das condições

regionais apresentaram consistência, confiabilidade e rastreabilidade, porém divergem

daquelas encontradas no banco de dados do Ecoinvent, optou-se por adotá-las na análise. Para

os casos em que se constatou incerteza ou escassez de acesso à informação, se optou por

utilizar a base de dados do Ecoinvent.

Nas seções 3.2 a 3.4, durante a descrição da análise de inventário, são reportadas as

origens de cada um dos dados que compõem os parâmetros para a modelagem e construção

dos inventários do ciclo de vida e das avaliações de potenciais impactos do ciclo de vida,

dentro do escopo: (i) temporal de 1990 a 2016, visando indicar as condições atuais da

mobilidade coletiva urbana; (ii) geográfico nacional brasileiro para a fase well-to-tank, e

estadual em São Paulo para a produção do ônibus e para a fase tank-to-wheel; e (iii)

tecnológico com o ônibus a combustão interna utilizando o motor de ensaio em bancada

dinamométrica da CETESB (2016) e o ônibus elétrico à bateria do modelo K9 da BYD,

ambos com carroçarias de 12 metros.

Quanto aos procedimentos de alocação foi dada preferência ao uso de grandezas físicas,

sendo especificamente descritos, assim como os pressupostos, premissas e escolha de valores

nas seções 3.2 a 3.4, durante a descrição da análise de inventário.

A Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida categoriza quantitativamente,

em relação à unidade funcional, os aspectos ambientais gerados por um sistema de produto ou

processo, que podem ser causados por transformações energéticas e materiais,

independentemente de suas especificidades no espaço ou tempo que ocorrem.

Importante mencionar que foram abordados os impactos ambientais potenciais das

modalidades de transporte coletivo urbano, não prevendo impactos absolutos ou precisos

devido às incertezas inerentes à modelagem, como a ausência de correlação entre aspectos

ambientais e a resiliência do escopo geográfico atingido pelo sistema de produto.

85

Como mencionado anteriormente, nessa dissertação adotou-se o SimaPro para realizar a

ACV. O método selecionado para a avaliação de potenciais impactos do ciclo de vida foi o

CML-IA (Center of Environmental Science). Desenvolvido pela Universidade de Leiden,

Holanda, este método tem aplicação global e por isso tem sua abordagem voltada para o

aspecto ambiental (nível midpoint) e não para o impacto ambiental (nível endpoint). O nível

endpoint demandaria de fatores de caracterização regionais, de modo que para esse escopo

geográfico ainda não há métodos que consigam de fato captar as diversidades e peculiaridades

brasileiras.

As categorias de impacto ambiental consideradas neste estudo foram todas aquelas

disponíveis pelo CML-IA: depleção de recursos abióticos, depleção de combustíveis fósseis,

aquecimento global, acidificação, eutrofização, toxicidade humana, ecotoxicidade de água

doce, marinha e terrestre, depleção da camada de ozônio e oxidação fotoquímica.

A depleção de recursos abióticos corresponde ao consumo de recursos naturais,

classificados como não renováveis. A depleção de combustíveis fósseis possui o mesmo

conceito que a depleção de recursos abióticos, aplicado exclusivamente ao consumo de

combustíveis fósseis.

O aquecimento global, associado às mudanças climáticas, indicam a propensão ao

aumento da radiação térmica junto à superfície do globo, elevando sua temperatura e trazendo

desequilíbrios ecológicos.

A acidificação gera um aumento da acidez do solo ou da água devido à liberação de

óxidos de nitrogênio e enxofre, podendo causar efeitos nocivos em plantas, seres humanos,

animais e também em edificações.

A eutrofização é caracterizada pelo aumento de nutrientes, principalmente em meios

aquáticos, provocando o crescimento populacional de microrganismos e, por consequência, a

diminuição da taxa de oxigênio necessário aos peixes e outros organismos vivos.

As toxicidades envolvem a contaminação humana ou ecossistêmica por exposição a

substâncias tóxicas liberadas em atividades antrópicas. No caso da toxicidade humana, o valor

potencial de toxicidade humana (PHT) para uma dada substância é medido como a massa do

corpo humano que estaria exposta ao limite toxicológico aceitável de 1kg de substância. Já a

ecotoxicidade são danos causados à fauna e à flora por substâncias tóxicas, em meio aquático

ou terrestre.

A depleção da camada de ozônio envolve o uso de aerossóis à base de haletos

orgânicos, como o clorofluorcarbono e seus derivados. A diminuição dessa camada eleva a

86

quantidade de raios ultravioletas que atingem a superfície da Terra, podendo provocar danos

diversos.

E por fim, a oxidação fotoquímica ocorre por meio de óxidos de nitrogênio que reagem

com substâncias voláteis pela ação de raios ultravioletas, gerando oxidantes fotoquímicos.

Esses criam nevoeiros, reduzindo a taxa de luminescência solar e dificultando a fotossíntese.

Visando ainda diminuir as incertezas dos resultados qualitativos, a modelagem também

foi feita por meio dos métodos ReCiPe midpoint (H)16 e IMPACT 2002+17 a fim de

comparação com outros estudos-referência disponíveis na área.

No Tabela 3.1 dispõem-se os principais dados relacionados ao objetivo e ao escopo dos

sistemas de produto avaliados.

Tabela 3.1 – Compilação dos principais dados formadores do objetivo e escopo da ACV

Objetivo

Realizar uma análise comparativa da avaliação dos potenciais impactos ambientais do transporte coletivo urbano de passageiros atual, no estado de São Paulo, por meio de (i) de ônibus convencionais à combustão interna; e (ii) ônibus elétricos à bateria, com recarga plug-in; considerando tanto o ciclo de vida de suas fontes de energia (etapa well-to-tank, ou do poço-ao-tanque), quanto de seus usos (etapa tank-to-wheel, ou do tanque-à-roda) e dos processos produtivos de seus ônibus.

Função dos sistemas Transporte coletivo urbano de passageiros.

Unidade funcional dos sistemas

100 km rodados.

Sistemas considerados

Transporte coletivo urbano de passageiros, mediante ônibus a combustão interna, com SCR+ARLA32, utilizando diesel S-10 (B7) e biodiesel (B100);

Transporte coletivo urbano de passageiros, mediante ônibus elétrico à bateria íon-lítio, com recarga plug-in em horários de demanda média e de maior demanda por eletricidade.

16 Trata-se de uma continuação dos métodos Eco-indicator e CML 2000, em dois níveis: midpoint; e endpoint Os fatores de caracterização para aquecimento global foram adequados para comparar os impactos dos GEE com outros tipos de influência, tais como substâncias que causam acidificação e impactos respiratórios. Tem escopo de aplicação global para as categorias de mudanças climáticas, depleção da camada e ozônio e consumo de recursos. As demais têm aplicação válida para a Europa (MENDES et al, 2013). 17 O Impact Assessment of Chemical Toxics é um método suíço em nível midpoint (e.g. toxicidade humana, efeitos respiratórios, radiação ionizante, depleção da camada de ozônio, formação de ozônio fotoquímico, ecotoxicidade aquática, eutrofização aquática, acidificação e eutrofização terrestre, aquecimento global, uso de energia renovável e extração mineral) combinado com endpoint (saúde humana, qualidade do ecossistema, mudança climática e recursos) (MENDES et al, 2013).

87

Unidades do processo principal

Petrodiesel S-10 com de biodiesel de soja e de sebo bovino, formando o diesel S-10 (B7); biodiesel (B100) de soja; ônibus urbano a combustão interna com SCR + ARLA32; eletricidade no horário de demanda média; eletricidade no horário de demanda maior; ônibus urbano elétrico à bateria.

Fronteiras dos sistemas Well-to-wheel (do poço-à-roda), não incluindo bens de capital e emissões de longo prazo.

Escopo geográfico

Produção de combustíveis e eletricidade considerando o perfil nacional brasileiro (salvo o refino do petróleo que é passível de regionalização, por meio do perfil de operação REPLAN); produção e uso dos ônibus no Estado de São Paulo.

Escopo tecnológico

Ônibus à combustão interna, com SCR + ARLA32 (5% do volume de combustível): 12 metros de comprimento; massa total de 11.800 kg (sem passageiros); autonomia de 46 litros de diesel S-10 (B7) e de 49,05 litros de biodiesel (B100) a cada 100 km rodados; vida útil de 1.180.000 km, baseada na intensidade de uso dos ônibus urbanos segundo a CETESB (2016).

Ônibus elétrico: 12m de comprimento (K9 - BYD); massa total de 13.800 kg (sem passageiros); autonomia de 126,5 kWh a cada 100 km rodados; vida útil de 1.060.000 km, baseada na intensidade de uso dos ônibus urbanos segundo a CETESB (2016), limitada à vida útil de 30 anos da bateria (ANTP, 2016).

Escopo temporal 1990-2016.

Procedimentos de alocação

Produção e exploração do petróleo e gás natural nacionais: base energética; refino de petróleo e geração de seus derivados: base volumétrica; exploração e produção de glicerídeos da soja: base mássica; transesterificação do óleo de soja e do sebo bovino: base mássica.

Modelagem do inventário Midpoint

Método de AICV CML-IA baseline, versão 3.02; ReCiPe midpoint (H); IMPACT 2002+

Software de modelagem SimaPro PhD, versão 8.0.5.13

Categorias de impacto ambiental

CML-IA baseline: Depleção Abiótica; Depleção Abiótica (combustíveis fósseis); Aquecimento Global (GWP 100a); Depleção da Camada de Ozônio; Toxicidade Humana; Ecotoxicidade de Água Doce; Ecotoxicidade de Água Marinha; Ecotoxicidade Terrestre; Oxidação Fotoquímica; Acidificação; e Eutrofização.

ReCiPe midpoint (H): Mudanças Climáticas; Depleção da Camada de Ozônio; Acidificação Terrestre; Eutrofização de Água Doce; Eutrofização Marinha; Toxicidade Humana; Formação de Foto-Oxidantes; Formação de Material Particulado; Ecotoxicidade Terrestre; Ecotoxicidade de Água Doce; Ecotoxicidade Marinha; Radiação Ionizante; Depleção de Metais; e Depleção Fóssil.

IMPACT 2002+: Carcinógenos; Não-Carcinógenos; Inorgânicos Inaláveis; Radiação Ionizante; Depleção da Camada de Ozônio; Orgânicos Inaláveis; Ecotoxicidade Aquática; Ecotoxicidade Terrestre; Acidificação/Nutrição Terrestre; Acidificação Aquática; Eutrofização Aquática; Aquecimento Global; Energia Não-Renovável; e Extração Mineral.

88

Fontes diretas de dados

Petrodiesel: ANP (2016); Walter et al. (2016); Vargas (2016); Chagas (2011); Theodora (2013); Da Silva (2013); Chan (2007) e Ecoinvent v3.01.

Biodiesel de soja: Cavalett e Ortega (2010) e Ecoinvent v3.01;

Biodiesel de sebo bovino: APROBIO (2016); Cavalett e Ortega (2010) e Ecoinvent v3.01;

ARLA32: PETROBRAS (2016) e Ecoinvent v3.01.

Eletricidade: Walter et al. (2016); Vargas (2016); EPE (2015); ONS (2014) e Ecoinvent v3.01.

Ônibus urbano à combustão interna: Sanchéz et al. (2012); CETESB (2016) e Ecoinvent v3.01;

Manutenção do ônibus urbano à combustão interna: Ecoinvent v3.01.

Uso do ônibus à combustão interna: SPTRANS; ANP (2016); CETESB (2016); Shehaan et al. (1998); IPCC (2006) e Ecoinvent v3.01;

Ônibus urbano elétrico: Zhou et al. (2016); CETESB (2016); Sanchéz et al. (2013) e Ecoinvent v3.01;

Manutenção do ônibus urbano elétrico: Ecoinvent v3.01.; Walter et al. (2016); Vargas (2016);

Uso do ônibus elétrico: Zhou et al. (2016).


3.2 Análise de inventário da fase well-to-tank (do poço-ao-tanque)

A fase well-to-tank (do poço-ao-tanque) corresponde à Avaliação do Ciclo de Vida

delimitada à produção energética até sua disposição no tanque de combustível/bateria. Assim,

nesta seção, foram descritos os dois subsistemas de produto referentes à energia: diesel

combustível (B7), biodiesel (B100) e eletricidade; e apresentadas as principais fontes de

dados utilizadas para a estimativa dos respectivos inventários do ciclo de vida.

3.2.1 Diesel combustível (B7)

Devido à carência de dados disponíveis na literatura quanto ao ciclo de vida do diesel

combustível (B7), dentro do escopo temporal, geográfico e tecnológico deste estudo, este

89

subsistema foi dividido entre o petrodiesel (subseção 3.2.1.1) e biodiesel (subseção 3.2.1.2)

para a coleta e tratamento dos dados, assim como apresentado pela Tabela 3.2.

Nessa tabela também está disposto o parâmetro estimado para distribuição rodoviária

por caminhões (com capacidade de carga de 30.000 litros e autonomia de 2,03 km/l) do diesel

(B7), partindo do Terminal Barueri, que recebe, armazena e transfere derivados de petróleo

procedentes das refinarias de Paulínia, do Vale do Paraíba e de Capuava, dentre outros

terminais (PETROBRAS, 2016), até um ponto médio da cidade de São Paulo.

Tabela 3.2 – Compilação dos parâmetros utilizados para a produção, transporte e distribuição do diesel (B7)

Unidade do processo Parâmetro Valor do parâmetro

Petrodiesel Petrodiesel nacional 81,55% (volume)

Petrodiesel importado 11,45% (volume)

Biodiesel Biodiesel de soja

7,00% (volume) Biodiesel de sebo bovino

Distribuição Caminhão - Terminal Barueri à São Paulo (Capital) 35 km


Quanto às emissões evaporativas e de abastecimento, devido à escassez de dados

disponíveis na literatura, não foram consideradas as suas contribuições.

3.2.1.1 Petrodiesel

No Brasil, a exploração e produção do petróleo nacional ocorre majoritariamente ao

mar, com 94,87% das reservas totais provadas até 2015 classificadas como offshores,

principalmente a partir da Bacia de Campos (ANP, 2016).

Dada a restrição de dados para se modelar o perfil nacional de petróleo, Chagas (2011)

considera as condições brasileiras de exploração e produção offshore de petróleo, como

semelhantes às da Noruega, onde há produção conjunta de petróleo e gás natural em lâminas

de água de grande profundidade. Sendo assim, a plataforma do Ecoinvent para a exploração e

90

produção de petróleo na Noruega foi adotada para representar as condições de produção de

petróleo e gás natural na Bacia de Campos, e o consumo de combustível, assim como para

Walter et al. (2016) e Vargas (2016), teve seus valores baseados na média amostrada na Bacia

de Campos entre 1990 e 2003.

Nessa etapa, além do petróleo explorado e produzido, há o gás natural como coproduto

na Bacia de Campos (ANP, 2016). No entanto, os aspectos ambientais relacionados a essa

etapa recaem somente ao petróleo, já que uma possível alocação resultaria em proporções de

99,97%, para o petróleo e 0,03% para o gás natural, o que direciona a função desta unidade de

processo à produção de petróleo.

Paralelamente, as condições de exploração e produção de petróleo em terra (onshore) no

Brasil são consideradas similares às da Nigéria. Assim, o inventário do Ecoinvent para esse

processo na Nigéria foi usado como referência para a adaptação das condições brasileiras

(WALTER et al., 2016; VARGAS, 2016).

De acordo com Walter et al. (2016) e Vargas (2016), a fase de exploração e produção de

petróleo representou o principal consumo de energia no ciclo de vida do diesel. Nessa unidade

de processo, a demanda por energia primária como input do fluxo elementar foi apontada

mediante duas variáveis preliminares: de origem nacional e de origem internacional

(WALTER et al., 2016; VARGAS, 2016).

Apesar de em números absolutos o Brasil ser autossuficiente na produção e exploração

de petróleo, para a geração de óleo diesel, que demanda de fases mais leves, essa

autossuficiência não se mantém (FERREIRA & CARVAS, 2014). De todo o petróleo

processado no Brasil em 2015, 13,91% teve origem internacional. Desse percentual, as

principais regiões geográficas internacionais fornecedoras de petróleo para processamento são

a África (64,5%) e o Oriente Médio (30,2%) (ANP, 2016), com características onshore de

exploração (Walter et al., 2016; Vargas, 2016).

Na modelagem no SimaPro, esses fornecedores são enquadrados aos dados do

Ecoinvent, sendo que para representar a África são utilizados dados da Nigéria como principal

fornecedora africana. As participações relativas ao volume são ajustadas para 68,1% e 31,9%,

referente às exportações da Nigéria e Oriente Médio para o Brasil, respectivamente. A Tabela

3.3 apresenta uma compilação dos parâmetros dessa unidade do processo utilizados como

inputs no SimaPro.

91

Tabela 3.3 – Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de exploração e produção de petróleo

Unidade do Processo Parâmetro Valor do parâmetro

Exploração & Produção de petróleo (ECOINVENT; ANP, 2016; CHAGAS, 2011; e DA SILVA et al., 2013)

Nacional

Onshore * Perfil Nigéria 5,13% (volume)

Offshore *

Perfil Noruega 94,87% (volume)

Energia utilizada na exploração (diesel) 114,24 MJ/1000 kg de petróleo

Importado Onshore – Nigéria * 68,1% (volume) *

Onshore - Oriente Médio 31,9% (volume) *


Nota: *Dado ajustado.

Para fins de cálculo de transporte, considerou-se as distâncias e modalidades de

transporte do petróleo nacional e importado estimadas com valores baseado em Vargas (2016)

e Theodora (2013). Para o transporte realizado por oleodutos é utilizado um processo

disponível no Ecoinvent, o qual dispõe basicamente da energia necessária para produzir a

pressão necessária para que o transporte ocorra. A Tabela 3.4 apresenta uma compilação dos

parâmetros da unidade do processo de transporte utilizados como inputs.

Na etapa de refino, além de ser produzido o óleo diesel também há geração de outros

coprodutos com funções energéticas e não-energéticas. Por isso, nesta unidade de processo

optou-se por realizar a alocação com base volumétrica.

O escopo geográfico e tecnológico referente ao refino envolve o perfil de produção da

Refinaria de Paulínia (REPLAN) como a refinaria fornecedora ao estado de São Paulo que

mais processa petróleo e mais produz óleo diesel. Trata-se da única refinaria que dispõe de

dados na literatura e atende ao escopo geográfico da pesquisa. Neste caso, evitou-se a

adaptação de dados para outras refinarias fornecedoras de São Paulo, pois os objetivos, a

tecnologia produtiva entre outros fatores, poderiam se destoar significativamente entre si.

92

Tabela 3.4 – Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de transporte de petróleo

Unidade do Processo Parâmetro Valor do

parâmetro

Transporte do petróleo (ECOINVENT; VARGAS, 2016; e THEODORA, 2013)

Nacional

Oleoduto - Exploração onshore 250 km

Oleoduto - Bacia de Campos ao Porto de São Sebastião 100 km

Oleoduto - Porto de São Sebastião ao Terminal São Sebastião 2,5 km

Oleoduto - Terminal São Sebastião ao Terminal de Guararema 83 km

Oleoduto - Terminal de Guararema à REPLAN 153,5 km

Importado

Nigéria

Oleoduto - Porto de Ramuekpe (NIG) ao Porto de Bonny (NIG) 134 km

Navio petroleiro - Porto de Bonny (NIG) - Porto de São Sebastião (BR) 7.100 km

Oriente Médio

Oleoduto - Poço Ghawar - Porto no Mar Arábico 70 km

Navio petroleiro - Porto no Mar Arábico - Porto de São Sebastião (BR) 16.550 km

Brasil

Oleoduto - Porto de São Sebastião ao Terminal São Sebastião 2,5 km

Oleoduto - Terminal São Sebastião ao Terminal de Guararema 83 km

Oleoduto - Terminal de Guararema à REPLAN 153,5 km


Ressalta-se ainda que os dados apresentados por Chan (2007) e Da Silva (2013) – na

Tabela 3.5 – não incluem informações relativas à planta de tratamento para a dessulfurização

do diesel e adequação ao teor de enxofre exigido de 10 ppm. Assim, a ausência de dados

confiáveis e rastreáveis levou à decisão de não as considerar nessa avaliação. A Tabela 3.5

apresenta uma compilação dos parâmetros dessa unidade do processo utilizados no SimaPro.

De todo o petróleo processado pela Refinaria de Paulínia – REPLAN, 20% é de origem

internacional (ANP, 2016). Além disso, o Brasil consome petrodiesel importado, sendo que

no ano de 2015 o montante foi equivalente a 12,31% do total demandado. Devido ao volume

e à oscilação de fornecedores de diesel, os valores referentes à parcela do petrodiesel de

93

origem internacional foram modelados como um agregado de dados médios mundiais do

Ecoinvent.

Tabela 3.5 – Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de petróleo na Refinaria de Paulínia – REPLAN

Unidade do Processo Parâmetro Valor do parâmetro Alocação

Refino na Refinaria de Paulínia - REPLAN (VARGAS, 2016; ECOINVENT; DA SILVA et al., 2013; CHAN, 2007; e ANP, 2016;)

Petróleo Nacional 80% (volume)

Volumétrica:

• 23,98% gasolina A; • 5,7% GLP; • 50,76% petrodiesel; • 5,08% óleo combustível; • 3,8% querosene de

aviação; • 0,01% querosene

iluminante; • 1,65% asfalto; • 6,59% coque; • 0,07% nafta; • 2,36% outros não

energéticos;

Petróleo Importado 20% (volume)

Consumo de energia

Gás Natural 0,59 MJ/L de petrodiesel

Óleo Combustível 0,23 MJ/L de petrodiesel

Coque 1 MJ/L de petrodiesel

Queima de gás em tocha

0,84 MJ/L de petrodiesel

1,99 mg de compostos orgânicos voláteis / L de petrodiesel (output)

20,7 mg de monóxido de carbono / L de petrodiesel (output)

38,93 mg de óxidos de nitrogênio / L de petrodiesel (output)

5,89 mg de materiais particulados / L de petrodiesel (output)

39,01 mg de metano / L de diesel (output)

0,88 mg de monóxido de dinitrogênio / L de petrodiesel (output)

47,16 mg de dióxido de carbono / L de petrodiesel (output)

Gás de Refinaria 1,30 MJ/L de petrodiesel

Energia elétrica 0,04 kWh/L de petrodiesel


94

Quanto ao transporte do petrodiesel importado, para eventuais adequações de qualidade

considerou-se o transporte dutoviário até a REPLAN e da Refinaria até o Terminal de Barueri.

A Tabela 3.6 apresenta uma compilação dos parâmetros dessa unidade do processo utilizados

como inputs no Software.

Tabela 3.6 – Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de transporte do petrodiesel


parâmetro

Transporte do petrodiesel (ANP, 2016)

Importado Oleoduto - Terminal de São Sebastião à REPLAN 235 km

Nacional e Importado Oleoduto - REPLAN ao Terminal Barueri 98,8 km


3.2.1.2 Biodiesel

Como a distribuição e comercialização do biodiesel decorrem de leilões nacionais, não é

adequado restringir o inventário do biodiesel em São Paulo a um ou poucos produtores locais,

sendo analisado o mercado nacional médio para efeitos de modelagem.

A ACV do biodiesel inicia-se na produção de insumos, que no caso, foram adotados o

óleo de soja e o sebo bovino, dadas suas representatividades no perfil produtivo nacional. Para

tanto, em uma abordagem em nível nacional, a alocação em base volumétrica confere 80,6%

dos aspectos ambientais do biodiesel ao óleo de soja e 19,4% ao sebo bovino (adaptado de

ANP, 2016).

Para elaboração de inventário referente à produção de biodiesel de soja, os parâmetros

utilizados por Cavalett e Ortega (2010) foram adotados em todos os processos deste

subsistema de produto, como apresentado na Tabela 3.7 e na Tabela 3.8.

Para o perfil de biodiesel oriundo de sebo de boi, a matéria-prima principal (sebo) é

considerada como resíduo, disponível no banco de dados do Ecoinvent. Então, utilizou-se de

dados da APROBIO (2016) de produtividade de biodiesel, em que são necessários 0,857 kg

de sebo bovino/ litro de biodiesel produzido.

95

Tabela 3.7: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção de óleo de soja


parâmetro Alocação

Produção de óleo (CAVALETT & ORTEGA, 2010; e ECOINVENT)

Soja

Produção agrícola

Nitrogênio fixado da atmosfera 0,021 kg/kg soja

Mássica:

• 18,0% óleo de soja; • 81,3% farelo de soja; • 0,7% lecitina de soja;

Calcário 0,133 kg/kg soja

Herbicidas 0,002 kg/kg soja

Inseticidas e pesticidas 0,001 kg/kg soja

Sementes 0,024 kg/kg soja

Fósforo (fertilizante) 0,012 kg/kg soja

Carbonato de potássio (fertilizante)

0,023 kg/kg soja

Diesel 0,019 kg/kg soja

Eletricidade 43.100 J/kg de soja

Transporte Diesel 0,002 kg/kg de soja

Esmagamento

Diesel 0,0180 kg/kg de soja

Eletricidade 107.774 J/kg de soja


O processo de esterificação e transporte são os mesmos utilizados na produção de

biodiesel de soja, proposto por Cavalett e Ortega (2010), pela Tabela 3.8.

96

Tabela 3.8 – Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção e transporte de biodiesel de soja e sebo bovino

Unidade do Processo Parâmetro Valor do parâmetro Alocação

Esterificação (CAVALETT & ORTEGA, 2010; APROBIO, 2016; e ECOINVENT)

Óleo de soja (80,6% - volume) 0,604 kg/L de biodiesel

Mássica:

• 89,35% biodiesel; • 6,59% glicerina; • 4,06% sabão;

Sebo (19,4% - volume) 0,166 kg/L de biodiesel

Diesel 0,040 kg/L de biodiesel

Metanol 0,111 kg/L de biodiesel

Catalizador 0,008 kg/L de biodiesel

Eletricidade 2.380 J/L de biodiesel

Transporte (CAVALETT & ORTEGA, 2010; e ECOINVENT)

Diesel 0,001 kg/L de biodiesel X


3.2.2 Biodiesel combustível (B100)

Para o biodiesel (B100), parte-se do pressuposto que é utilizado um biocombustível

oriundo apenas da soja, pois quando a gordura animal é utilizada como matéria-prima, pode

se solubilizar em baixas temperaturas, culminando no entupimento de filtros18 (ANTP, 2016).

Para a distribuição do biodiesel (B100) assumiu-se a mesma distância e modalidade que

o diesel (B7), com 35 km percorridos por caminhão entre o Terminal Barueri e São Paulo

(Capital).

Quanto às emissões evaporativas e de abastecimento, devido à escassez de dados

disponíveis na literatura, não foram consideradas nessa dissertação.

18 Cunha (2008) compara os pontos de entupimentos do filtro a frio do petrodiesel, do biodiesel de soja e biodiesel de sebo, correspondendo a -2,7°C, -3,3°C e 8,0°C, respectivamente.

97

3.2.3 Agente Redutor Líquido de NOx Automotivo, em solução aquosa de ureia de 32,5%

(ARLA32)

Para o ARLA32, sua demanda foi calculada considerando 5% do total de combustível

utilizado (PETROBRÁS, 2016). Considerou-se perfis globais de produção do Ecoinvent tanto

para a ureia, como para a água destilada, como meio de adaptação de inventário. Para o

transporte considerou-se que a produção do líquido ocorre na Fábrica de Fertilizantes

Nitrogenados – FAFEN-PR, tendo um trajeto de 450 km a ser percorrido com caminhão até o

seu local de uso, no estado de São Paulo.

3.2.4 Eletricidade

Considerando que provavelmente a recarga das baterias dos veículos seria realizada

diretamente a partir da rede de distribuição de energia elétrica local e que poderia ocorrer ao

longo das 24 horas do dia, inclusive em horário de maior demanda de eletricidade19, optou-se

por considerar dois perfis de geração de eletricidade no escopo deste estudo: (i) o perfil médio

de geração de energia elétrica ao longo do ano de 2014; e (ii) o perfil médio de geração de

energia elétrica em horário de maior demanda ao longo do mesmo ano, horário esse que

configuraria a situação de recarga do ônibus elétrico mais crítica, uma vez que mais

impactaria a margem da geração.

Para determinar o perfil médio ao longo do ano adotou-se os dados do Balanço

Energético Nacional – BEN 2015 (EPE, 2015), que informa a geração de energia elétrica do

Sistema Interligado Nacional (SIN) a partir da compilação de dados provenientes da ANEEL,

Centrais Elétricas Brasileiras S.A (Eletrobras), de concessionárias de energia elétrica, do

Operador Nacional do Sistema (ONS), da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica

(CCEE) e de grandes indústrias consumidoras e geradoras. De acordo com o BEN 2015, a

produção de eletricidade ocorre em centrais elétricas de serviço público e em centrais

autoprodutoras de energia. Ainda que a autoprodução seja teoricamente destinada ao consumo

19 Ainda que do ponto de vista econômico não seja o mais adequado para a companhia de transporte coletivo utilizar a energia da rede em horários de ponta de carga, não se pode descartar tal possibilidade.

98

próprio e não despachada pelo ONS ao SIN, na prática sabe-se que uma parcela cada vez

maior da energia elétrica gerada por autoprodutores tem sido disponibilizada à rede de

distribuição, compondo também o montante de eletricidade proveniente da biomassa

(especialmente o bagaço de cana de açúcar e a lixívia). Por isso, a estimativa do perfil médio

de geração nesse trabalho incluiu também a participação das centrais autoprodutoras de

eletricidade.

Quanto às fontes de energia elencadas no BEN 2015, como algumas possuem menor

contribuição relativa20, optou-se por não as considerar na estimativa do perfil médio de

geração.

A base de dados do BEN não apresenta de forma discriminada o perfil de geração em

base mensal, diária ou horária e, por isso, para estimar o perfil médio de geração em horário

de maior demanda de eletricidade no SIN utilizou-se a base de dados do ONS21. Tal base de

dados fornece informações diárias e horárias da energia elétrica despachada por todos os

empreendimentos hidroelétricos, termoelétricos e eólicos. No entanto, como a geração

referente aos empreendimentos termoelétricos obtida do ONS não distingue as fontes de

energia utilizadas, as contribuições do gás natural, carvão mineral, óleo combustível, óleo

diesel e energia nuclear foram estimadas a partir da identificação e associação aos

empreendimentos encontrados no Banco de Informações de Geração (BIG) da ANEEL,

classificados por fonte (WALTER et al., 2016).

Walter et al. (2016) constataram que as usinas termoelétricas destinadas à autoprodução

não eram computadas como despachadas pelo ONS. Para o caso das usinas a gás natural,

carvão mineral, óleo combustível e óleo diesel, o montante de centrais autoprodutoras é

relativamente muito menor que as centrais de serviço público e, por isso, elas não foram

compiladas na determinação do perfil de geração em horário de maior demanda22.

Já para o caso da biomassa, as contribuições de algumas centrais autoprodutoras a

partir, por exemplo, de bagaço de cana e lixívia vêm crescendo ao longo do tempo na geração

20 Por exemplo: gás de coqueria; fontes não renováveis secundárias; outras fontes não renováveis; lenha; e outras renováveis. 21 A base de dados do ONS foi acessada através de contatos diretos entre a CPFL Energia e o Operador. 22 Assim, para o caso do carvão mineral, Walter et al. (2016) consideraram 11 usinas das 13 em operação, as quais totalizaram cerca de 3,4 GW instalados. Para o gás natural foram selecionadas todas as usinas com capacidade instalada superior a 15 MW, representando 97% da capacidade total instalada. O mesmo referencial foi usado para o óleo combustível, resultando na contabilização de 99% da capacidade instalada com essa fonte. E por fim, como existem mais de 2 mil usinas termoelétricas a óleo diesel em operação no Brasil, com capacidade instalada que varia de 2 kW a 177MW, os autores contabilizaram aquelas com capacidade superior a 10 MW, as quais representaram 54% do total em 2014.

99

de energia elétrica do SIN. Desta forma, optou-se por estimá-las considerando a participação

da lixívia nos dois meses (janeiro e agosto de 2014) e do bagaço de cana apenas em agosto,

quando há disponibilidade dessa fonte na região Centro-Sul do país. Para tanto, foram

utilizados os dados do BEN 2015 referentes a essas duas fontes de energia.

Tabela 3.9 – Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de geração de eletricidade no horário médio de demanda e no horário de maior demanda

Unidades do processo Parâmetro Valor do parâmetro

Eletricidade gerada no horário médio de demanda

Geração de eletricidade (EPE, 2015; ECOINVENT)

Hidráulica* 65,2% (energia)

Eólica* 2,3% (energia)

Nuclear* 2,9% (energia)

Biomassa* 8,0% (energia)

Gás Natural* 13,0% (energia)

Carvão Mineral* 3,2% (energia)

Óleo combustível* 3,2% (energia)

Óleo diesel* 2,2% (energia)

Perdas (ECOINVENT) Transmissão 0,166 kWh/kWh energia

Eletricidade gerada no horário de maior demanda

Geração de eletricidade (EPE, 2015; ECOINVENT)

Hidráulica* 71,0% (energia)

Eólica* 1,2% (energia)

Nuclear* 1,9% (energia)

Biomassa* 6,9% (energia)

Gás Natural* 10,8% (energia)

Carvão Mineral* 2,5% (energia)

Óleo combustível* 2,9% (energia)

Óleo diesel* 2,8% (energia)

Perdas (ECOINVENT) Transmissão 0,166 kWh/kWh energia


Nota: * Dado ajustado.

100

Na Tabela 3.9 foram expressos os parâmetros compilados para a geração e transporte de

eletricidade.

As perdas no processo de transformação da eletricidade de alta tensão para média e

baixa tensões e as perdas na distribuição foram consideradas, tendo sido adotadas as indicadas

pelo Ecoinvent.

Finalmente, a etapa de distribuição de energia elétrica termina no eletroposto, que é o

componente fundamental do processo de recarrega. Como os resultados obtidos por Walter et

al. (2016) e Vargas (2016) indicam que o impacto do eletroposto ao longo de todo o ciclo de

vida do ônibus elétrico é muito pequeno e diluído na avaliação final devido às contribuições

de outras partes do processo, optou-se por não o computar na avaliação de ciclo de vida.

3.3 Análise de inventário dos ônibus à combustão interna e elétrico

Para efeitos de modelagem, considerou-se que a função da produção dos ônibus e seus

componentes é o transporte coletivo urbano de pessoas. Sendo assim, reusos e reciclagens não

foram contabilizados neste estudo.

Pressupôs-se que o ônibus a combustão interna com SCR foi montado pela Caio

Induscar – maior produtora de carroçarias em 2015 – e os inventários de produção e de

manutenção do veículo foram baseados naqueles disponíveis por Sanchéz et al. (2012) e no

Ecoinvent, respectivamente. Trata-se de um ônibus que se assemelha às tecnologias adotadas

no brasil (e.g. modelo OH 1621L utilizado pela Mercedes-Benz), cuja capacidade de

transporte de pessoas é semelhante à motorização elétrica apontada por Zhou et al. (2016).

A energia demandada para a montagem do ônibus convencional, expressa em energia

fóssil e primária por Sanchéz et al. (2012), foi adaptada para energia elétrica na modelagem,

visando alcançar peculiaridades nacionais do perfil energético.

Para a manutenção do veículo convencional, apesar de a indústria autorizar, sem

restrições de manutenção e garantia, a adição de até 20% de biodiesel (B20) de qualidade

101

certificada (ANTP, 2016)23, neste estudo pressupôs-se que manutenção será a mesma tanto

para a motorização que utilize de diesel (B7) ou de biodiesel (B100) como combustível.

Quanto ao veículo elétrico, como o modelo K9D da BYD é o mais próximo à realidade

de São Paulo, dadas algumas amostras deste modelo já em circulação, este estudo utilizou

dados referentes ao perfil produtivo da bateria vinculada à China e do ônibus ao Brasil (salvos

os processos background que têm perfil médio global).

Sendo assim, as proporções mássicas para a produção do ônibus, tanto como a energia

demandada para a sua montagem, foram baseadas em Sanchéz et al. (2013), conforme a

massa do modelo K9D, indicada por Zhou et al. (2016).

Da mesma forma que para o veículo convencional, para o veículo elétrico a energia

demanda para a montagem do ônibus também foi adaptada para energia elétrica na

modelagem (Sanchéz et al., 2013). Quanto à manutenção do ônibus elétrico, adaptou-se

proporcionalmente à diferença mássica, um processo existente no Ecoinvent, em que é

estimada a manutenção de um veículo elétrico leve.

Os aspectos ambientais decorrentes da produção e transporte, e manutenção dos

veículos são diluídos pelas suas vidas úteis. A vida útil da motorização convencional é

estimada em 1.180.000 km, de acordo com a intensidade de uso de referência de ônibus

urbanos, apontada pela CETESB (2016)24. Para a motorização elétrica, a intensidade de uso

de referência da CETESB (2016) também é utilizada, compatível, entretanto à vida útil da

bateria de 30 anos (ANTP, 2016), ou 1.060.000 km.

Por fim, o transporte médio é estimado por meio de caminhões – maior porte de carga

disponível no Ecoinvent – entre a montadora adotada como premissa e um ponto médio na

cidade de São Paulo. A Tabela 3.10 resume os parâmetros adotados nas unidades de processos

referentes aos ônibus convencional e elétrico.

23 Em relação ao teor de água e contaminação total (MAPA, 2015). 24 A idade máxima dos veículos adotada para estimar a frota circulante é de 40 anos, pois se considera que não existam veículos mais antigos em circulação em número significativo (CETESB, 2016).

102

Tabela 3.10 – Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de produção, transporte e manutenção dos ônibus convencional e elétrico

Unidades de processo Parâmetro Valor do parâmetro

Ônibus convencional com SCR (SANCHÉZ et al., 2012; e ECOINVENT)

Materiais do ônibus

Aço fundido 6.257,54 kg

Polipropileno 1.430,40 kg

Ferro fundido 1.072,74 kg

Lingotes de alumínio 1370,10 kg

Vidro 595,90 kg

Aço inoxidável 471,88 kg

Madeira 238,36 kg

Lubrificantes 108,21 kg

Etilenoglicol 18,17 kg

Água deionizada 54,14 kg

Ácido sulfúrico 7,08 kg

Borracha 97,94 kg

Chumbo 41,18 kg

Cobre 36,34 kg

Energia para montagem (elétrica) * 768.858,8 MJ

Transporte Caminhão - (Caio Induscar à São Paulo) 250 km

Manutenção periódica 1 unidade de processo do Ecoinvent (ônibus a combustão interna)

Ônibus elétrico (SANCHÉZ et al., 2013; ECOINVENT; e ZHOU et al., 2016)

Materiais do ônibus

Aço fundido 5.491,31 kg

Polipropileno 1.255,25 kg

Ferro fundido 941,37 kg

Lingotes de alumínio 1.202,81 kg

Vidro 523,00 kg

Aço inoxidável 418,37 kg

103


Madeira 209,26 kg

Lubrificantes 104,63 kg

Bateria de íon-lítio 3.654,00 kg

Energia para montagem (elétrica) * 1.168.814,46 MJ

Transporte Caminhão - (BYD Campinas à São Paulo) 110 km

Manutenção periódica * 9,06 unidades de processo do Ecoinvent (veículo elétrico leve)25


Nota: * Dado adaptado.

3.4 Análise de inventário da fase tank-to-wheel (do tanque-à-roda)

A fase tank-to-wheel corresponde ao que ocorre na etapa de uso energético, ou seja, ao

consumo de eletricidade e de combustível, bem como às emissões quando da queima de

combustível.

Neste estudo, somente as emissões reguladas foram consideradas na fase tank-to-wheel.

Para efeitos de comparação, são isentas da análise variáveis como carga de passageiros,

dirigibilidade, condições de trânsito e uso de climatizadores artificiais. As autonomias são

baseadas em estimativas usadas em um processo de licitação da SPTrans e em testes feitos em

Macau – China, apresentando também altos índices de urbanização e densidade populacional.

25 Ajuste realizado com base mássica. Posteriormente cogitou-se avaliar se haveria variação significativa se o ajuste considerasse a vida útil dos veículos. A variação não foi suficiente para alterar os resultados finais qualitativos, de modo a manter-se a ponderação mássica.

104

3.4.1 Transporte Coletivo Urbano Convencional

Como os modelos de carroçaria e chassis, uso de ar condicionado, capacidades de carga,

variações de dirigibilidade e de trânsito são alguns fatores de uma vasta gama de parâmetros

passíveis de sensibilidade dentro da fase tank-to-wheel, houve uma demanda pelo

estabelecimento de uma autonomia que refletisse a realidade no estado de São Paulo.

Desta forma, para se estipular os parâmetros do ônibus urbano à combustão interna

utilizou-se da autonomia estimada por um processo de licitação da SPTrans, em que não

foram contabilizados micro-ônibus, ônibus articulados ou biarticulados.

Assim, já se tem a autonomia como parâmetro para o diesel (B7) correspondente a 2,17

km/L, ou o uso de 46 litros a cada 100 km rodados. Já a autonomia para o biodiesel (B100),

considera-se a mesma eficiência que para o uso de diesel (B7). Entretanto, pelo biodiesel ser

diferenciado, dadas as propriedades físico-químicas desse combustível serem distintas ao

petrodiesel (e.g. densidade, poder calorífico inferior), a sua autonomia corresponde a 2,04

km/L, ou uso de 49,05 litros a cada 100 km rodados.

Para estipular o consumo de ARLA32, estima-se que sua demanda volumétrica seja 5%

da demanda por combustível. Logo, seus parâmetros de entrada no software foram adaptados

a processos de produção do Ecoinvent, de ureia e água destilada, nas devidas proporções do

ARLA32, sendo transportados por caminhões por 450km de rodovias – supondo que seja

produzido na Fábrica de Fertilizantes Nitrogenados da Petrobrás, no Paraná (ANP, 2016) e

entregue em um ponto médio de São Paulo (Capital).

Quanto às emissões na fase de uso, as emissões de material particulado por

ressuspensão nas vias (e.g. por desgaste da pista, pneus, sistemas de freio e embreagem) não

foram computadas (0,59 g/km de MP 10 – Guia Europeu para Inventário de Emissões –

EMEP/EEA, 2009). Apenas as emissões de escapamento foram contabilizadas nessa fase, as

quais basearam-se naquelas estimadas pela CETESB (2016) e pelo IPCC (2006), para o

petrodiesel, e em Sheehan et al. (1998) e IPCC (2006) para o biodiesel.

Para a CETESB (2016), as emissões de dióxido de carbono fóssil, monóxido de carbono

fóssil, de hidrocarbonetos, de óxidos de nitrogênio e de material particulado oriundo de

combustão foram baseadas em fatores de emissão médios para motores pesados do ciclo

Diesel, gerados em ensaios de homologação segundo os ciclos estabelecidos nas normas

105

técnicas ABNT – NBR 14489 e ABNT – NBR 15634. O metano fóssil, como o monóxido de

dinitrogênio, utilizou-se de fatores de emissão default do IPCC. E para o dióxido de enxofre,

trata-se do limite estabelecido pelo PROCONVE à categoria (CETESB, 2016). Vale ressaltar

que os levantamentos de dados oriundos da CETESB tratam-se de dados conservadores, por

não refletirem o estado real da manutenção da frota em circulação, que pode elevar as

estimativas de emissão (ANTP, 2016).

Já para a emissão dos teores de biodiesel no combustível, utilizou-se de informações de

Sheehan et al. (1998), em que:

Óxidos de nitrogênio → y = 0,0889x

Material particulado → y = -0,6807x

Monóxido de carbono → y = -0,4623x

Hidrocarbonetos não metano → y = -0,3673x

Onde:

y = a porcentagem de mudança nas emissões, relativa ao padrão do diesel combustível com

baixo teor de enxofre

x = a mistura de biodiesel expressa em volume percentual no combustível

Sheehan et al. (1998) assume que não há enxofre no biodiesel e, por isso, não há

emissões de combustão de SOx no biodiesel (B100).

Quanto às emissões de dióxido de carbono biogênico, como sua produção faz parte de

um processo cíclico natural em que há um equilíbrio entre a massa de carbono fixada na

vegetação (biodiesel de origem vegetal) e aquela liberada na atmosfera durante a combustão

(ANTP, 2016), esse fator foi considerado nulo.

No que se refere às emissões dióxido de carbono fóssil, a parcela de metanol é

considerada de acordo com o fator de emissão de combustão apresentado por Carvalho

(2012)26.

Para as emissões de metano e de monóxido de dinitrogênio foram assumidos os

mesmos valores do diesel, estipulados pelo IPCC (2006).

26 1,375 t de CO2 /t de metanol.

106

A Tabela 3.11 apresenta uma compilação dos parâmetros usados para construção dos

inventários do transporte coletivo urbano convencional utilizando diesel (B7) e biodiesel

(B100), durante a fase tank-to-wheel.

Tabela 3.11 – Compilação dos parâmetros utilizados no sistema de produto de transporte coletivo urbano convencional, com diesel (B7) e biodiesel (B100)


Transporte coletivo urbano convencional - diesel B7 (CETESB, 2016; ECOINVENT)

Fatores de emissão

Monóxido de carbono

0,44 g/km

Hidrocarbonetos não metano 0,02 g/km

Metano 0,06 g/km

Óxidos de nitrogênio 2,54 g/km

Material particulado de combustão 0,02 g/km

Monóxido de dinitrogênio 0,06 g/km

Dióxido de carbono fóssil 1189,46 g/km

Dióxido de enxofre 0,07 g/km

Autonomia Diesel (B7) 0,46 L/km

Manutenção do SCR ARLA32 0,02 L/km

Transporte coletivo urbano convencional - biodiesel B100 (CETESB, 2016; ECOINVENT)

Fatores de emissão

Monóxido de carbono 0,25 g/km

Hidrocarbonetos 0,01 g/km

Óxidos de nitrogênio 2,74 g/km

Material particulado de combustão 0,007 g/km

Monóxido de dinitrogênio 0,06 g/km

Metano 0,06 g/km

Autonomia Biodiesel (B100) 0,49 L/km

Manutenção do SCR ARLA32 0,02 L/km


107

3.4.2 Transporte Coletivo Urbano Elétrico

Para o transporte coletivo urbano elétrico, durante a fase de uso o único parâmetro

considerado é a autonomia, já que não existem emissões de escapamento para essa tecnologia.

Esse parâmetro foi baseado em Zhou et al. (2016), que utilizou o ônibus K9D da BYD em

Macau, na China, com autonomia de 126,5 kWh/100 km, em condições de: (i) velocidade de

tráfego de 20km/h; (ii) com metade da capacidade máxima de passageiros ocupada; (iii) ar-

condicionado desligado.

3.5 Agregação de dados e processos no software SimaPro

Como comentado, a base de dados Ecoinvent contempla uma grande gama de processos

e produtos em contextos nacionais (discriminado por países) ou em contexto globais. Para que

a ACV reflita as condições regionais nas etapas do ciclo de vida, é importante incorporar

informações consistentes, confiáveis e rastreáveis. Assim, para os processos nos quais as

informações das condições brasileiras atendiam essas características, porém divergiam das

encontradas no banco de dados do Ecoinvent, optou-se por adotar aquelas na análise. Essa

decisão decorre principalmente pelo Brasil ser muito extenso e valores médios atribuídos ao

país nem sempre refletirem condições regionais.

Para os casos em que qualquer incerteza fosse identificada, se decidiu utilizar a base de

dados do Ecoinvent. Isso ocorreu, por exemplo, com as emissões de gases de efeito estufa de

usinas hidroelétricas27. O Ecoinvent utiliza como referência o estudo realizado por Santos et

al. (2006) para estimar essas emissões, o qual se caracteriza como um estudo conservador

quando comparado com outros. Ainda que outros estudos indiquem fatores de emissão

distintos provenientes de usinas hidroelétricas com reservatórios e a fio d’água (alguns

menores, outros maiores), optou-se por utilizar os dados do Ecoinvent.

E em alguns casos foi realizada a associação de informações das condições brasileiras

com o banco de dados do Ecoinvent. Um exemplo refere-se à modelagem do perfil ambiental 27 As emissões ocorrem por causa de decomposição da matéria orgânica existente na área inundada quando da formação do reservatório. Quanto maior a área inundada, e mais densa a vegetação na região, maiores serão as emissões.

108

para a geração de energia elétrica no Brasil. O Ecoinvent possui um perfil para o caso

brasileiro, porém na definição do mix de geração as informações específicas de cada fonte

são, por aproximação, relativas à geração em diferentes países. Comparando os dados do

Ecoinvent com as eficiências de conversão por fonte de energia referentes à geração elétrica

brasileira em 2014, obtidas do BEN 2015, Walter et al. (2016) constataram uma diferença

significativa. Por isso, optou-se por alterar o perfil das fontes de energia descritas no

Ecoinvent e selecionar processos já cadastrados na base de dados que tivessem a mesma

eficiência estimada por fonte na matriz em 2014, independentemente do país onde ocorresse a

geração de energia.

Desse modo, os processos de geração elétrica com gás natural, óleo diesel e óleo

combustível foram tomados da própria plataforma do Ecoinvent para o “Western Electricity

Coordinating Council” (WECC28)29. A geração por carvão mineral foi modelada com base no

perfil chinês30, enquanto que para as gerações eólica, nuclear e hidroelétrica foram adotados

os perfis brasileiros presentes na plataforma do Ecoinvent31.

A partir dos resultados preliminares da AICV obtidos e da interpretação e ajuste de

dados realizados, chegou-se aos resultados e interpretação finais da AICV e do ICV, que se

encontram no Capítulo 4 a seguir.

28 O WECC, ou Conselho de Coordenação de Eletricidade Ocidental, é uma corporação sem fins lucrativos que existe para assegurar um sistema elétrico robusto e confiável na área geográfica conhecida como a Interconexão Ocidental (Região Ocidental dos EUA, incluindo o norte da baixa Califórnia e duas províncias do Canadá). 29 Mediante os seguintes processos: “Electricity, high voltage {WECC, US only} | Electricity production, oil| Alloc Def, U” e “Electricity, high voltage {WECC, US only} | Electricity production, natural gas at conventional power plant| Alloc Def, U”. 30 Processo “Electricity, high voltage {CN} | Electricity production, hard coal| Alloc Def, U”. 31 Processos: “Electricity, high voltage {BR} | Electricity production, Wind,1-3 MW turbine, onshore| Alloc Def, U”; “Electricity, high voltage {BR} | Electricity production, nuclear, pressure water reactor| Alloc Def, U” e “Electricity, high voltage {BR} | Electricity production, hydro, reservoir, tropical region| Alloc Def, U”.

109

4 RESULTADOS

4.1 Inventário do Ciclo de Vida

Com o Inventário do Ciclo de Vida tem-se a relação de todas as substâncias utilizadas

nas principais unidades de processo dos sistemas de produto. A elaboração dessa relação de

substâncias é uma fase fundamental para a elaboração da ACV, pois é o momento em que são

descritos e compilados os dados coletados para que a Avaliação de Impacto (potencial) de

Ciclo de Vida (AICV) possa se suceder. Nesta dissertação, essas informações são oriundas do

levantamento de dados realizado e do banco de dados do Ecoinvent, sendo apresentadas de

acordo com os subsistemas que compõem os sistemas de produto em análise, conforme a

metodologia apresentada anteriormente.

Deste modo, as tabelas a seguir apresentam inventários que representam os ciclos de

vida dos energéticos utilizados no transporte coletivo urbano, da produção e manutenção dos

ônibus, assim como do processo de combustão para as motorizações convencionais. Em todos

os inventários é adotado um critério de corte correspondente à 5% de significância, quando

analisadas as substâncias nas categorias de Avaliação de Impacto Ambiental adotadas pela

metodologia CML-IA.

Assim, a Tabela 4.1 representa a produção e transporte de um litro de petrodiesel, até o

Terminal Barueri. Este inventário é válido para os processos de extração e produção de

petróleo nacional e importado, transporte e refino na REPLAN, assim como para a importação

de petrodiesel.

Tabela 4.1 – Inventário em kg da produção e transporte de um litro de petrodiesel

Substância Compartimento32 Quantidade

Cádmio Matéria-prima 2,77E-09

Cobre, 0,99% em sulfureto, Cu 0,36% e Mo 8,2E-3% em minério bruto Matéria-prima 2,59E-07

Chumbo Matéria-prima 4,64E-08

32 Trata-se da caracterização da substância como um recurso ambiental consumido ou como emissão para determinado meio.

110

Substância Compartimento32 Quantidade

Estanho Matéria-prima 2,56E-08

Urânio Matéria-prima 1,83E-07

Petróleo bruto Matéria-prima 8,23E-01

Dióxido de carbono, fóssil Ar 2,79E-01

Metano, fóssil Ar 2,33E-03

Metano, bromotrifluoro-, Halon 1301 Ar 1,46E-08

Bário Água 1,20E-05

Benzeno Ar 1,61E-05

Fluoreto de hidrogênio Ar 1,53E-06

Níquel Ar 1,80E-07

Fenol Água 3,26E-06

Mercúrio Ar 9,80E-09

Dióxido de enxofre Ar 9,73E-04

Óxidos de nitrogênio Ar 8,67E-04

Demanda bioquímica de oxigênio Água 1,52E-03

Fosfato Água 9,99E-06


A Tabela 4.2 mostra a produção de um litro de diesel B7, para o uso dentro do escopo

geográfico do estado de São Paulo. Este inventário englobou as informações para a produção

de um litro de petrodiesel, apresentado anteriormente, e aquelas referentes aos processos de

produção e transporte de biodiesel metílico, oriundo de soja e sebo bovino.

Tabela 4.2 – Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro de diesel (B7)

Substância Compartimento Quantidade

Bromo Matéria-prima 8,11E-06

Iodo Matéria-prima 1,55E-06

111


Enxofre Matéria-prima 2,76E-04

Gás natural (m3) Matéria-prima 5,30E-01






Benzeno Ar 1,53E-05


Níquel Ar 1,71E-07

Aldicarb Solo 7,28E-09

Formaldeído Água 8,45E-07

Fenol Água 3,14E-06

Cipermetrina Solo 3,37E-10


Monóxido de carbono, fóssil Ar 3,45E-03




Fosfato Água 1,03E-05


Já a Tabela 4.3 apresenta o inventário consolidado das entradas e saídas, materiais e

energéticos referentes ao ciclo de vida da produção, transporte e distribuição de 1 litro de

biodiesel metílico (B100), oriundo unicamente da soja.

112

Tabela 4.3 – Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro biodiesel


Bromo Matéria-prima 1,16E-04

Iodo Matéria-prima 2,21E-05

Enxofre Matéria-prima 3,95E-03

Energia do petróleo (MJ) Matéria-prima 8,30E-01



Dióxido de carbono Ar 2,45E-02


Dióxido de carbono, transformação da terra Ar 2,02E-02


Metano, bromoclorodifluoro-, Halon 1211 Ar 6,87E-10


Metano, tetrachloro-, CFC-10 Ar 1,66E-08


Benzeno Ar 4,55E-06

Benzeno Água 3,76E-06


Folmaldeído Água 1,20E-05


Cipermetrina Solo 4,58E-09



Metanol Ar 5,65E-05



Nitrato Água 9,21E-04

113


Fósforo Água 1,74E-05


A Tabela 4.4 compila os valores modelados de parâmetros referentes aos ciclos de vida

da eletricidade (geração, transporte e distribuição) utilizada no horário de demanda média e

no horário de maior demanda, respectivamente.

Tabela 4.4 – Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de 1 kWh de energia elétrica, gerada no horário de demanda média e maior demanda

Substância Compartimento Demanda média Maior demanda

Bromo Matéria-prima 1,20E-07 1,03E-07

Cádmio Matéria-prima 4,00E-09 3,34E-09

Cromo Matéria-prima 5,43E-07 3,85E-07

Iodo Matéria-prima 2,28E-08 1,97E-08

Chumbo Matéria-prima 8,04E-08 6,75E-08

Uranio Matéria-prima 7,48E-07 4,97E-07

Carvão Matéria-prima 2,28E-02 1,78E-01

Gás natural (m3) Matéria-prima 5,27E-02 4,41E-02

Petróleo bruto Matéria-prima 1,91E-02 2,02E-02

Dióxido de carbono, fóssil Ar 2,03E-01 1,87E-01

Dióxido de carbono, transformação da terra Ar 7,93E-02 8,62E-02

Monóxido de dinitrogênio Ar 6,29E-05 6,12E-05

Metano, biogênico Ar 1,50E-03 1,63E-03

Etano, 1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoro-, CFC-114 Ar 3,72E-09 2,47E-09

Metano, bromotrifluoro-, Halon 1301 Ar 1,80E-09 1,55E-09

Bário Água 5,47E-05 6,09E-05

Benzeno Ar 3,83E-06 3,19E-06

Fluoreto de hidrogênio Ar 1,22E-06 9,72E-07

114

Substância Compartimento Demanda média Maior demanda

Níquel Ar 2,20E-07 2,30E-07

Mercúrio Ar 1,89E-09 1,58E-09

Dióxido de enxofre Ar 1,05E-03 8,76E-04

Etanol Ar 1,37E-05 1,18E-05

Monóxido de carbono, fóssil Ar 1,71E-04 1,91E-04

Óxidos de nitrogênio Ar 4,98E-04 4,39E-04

Amônia Ar 4,75E-05 4,11E-05


As Tabelas 4.5 e 4.6 correspondem ao perfil de produção e transporte, no Brasil, dos

ônibus urbanos convencional com SCR e elétrico à bateria.

Tabela 4.5 – Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus a combustão interna com SCR (11.800 kg)



Cromo Matéria-prima 1,54E+02

Cobre, 0,99% em sulfureto, Cu 0,36% e Mo 8,2E-3% em minério bruto Matéria-prima 2,25E+01

Chumbo Matéria-prima 6,08E+00

Níquel, 1,98% e silicatos, 1,04% em minério bruto Matéria-prima 3,98E+02

Carvão mineral Matéria-prima 6,05E+04

Gás natural (m3) Matéria-prima 3,08E+04

Petróleo bruto Matéria-prima 1,57E+04

Dióxido de carbono, fóssil Ar 2,29E+05

Dióxido de carbono, transformação da terra Ar 1,74E+04

Metano, fóssil Ar 7,16E+02

Etano, 1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoro-, CFC-114 Ar 3,79E-03


115



Bário Água 1,58E+01

Benzeno Ar 4,38E+00

Cromo VI Ar 1,47E-02

Fluoreto de hidrogênio Ar 9,93E+00

Níquel Ar 1,57E-01


Monóxido de carbono, fóssil Ar 3,90E+02

Dióxido de enxofre Ar 1,17E+03

Óxidos de nitrogênio Ar 5,90E+02

Nitrato Água 7,96E+01

Fosfato Água 3,14E+01


Tabela 4.6 – Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus elétrico à bateria (13.800 kg)


Cobre, 0,99% em sulfureto, Cu 0,36% e Mo 8,2E-3% em minério bruto Matéria-prima 2,89E+02

Ouro Matéria-prima 4,69E-03

Ouro, Au 4,9E-5%, em minério Matéria-prima 4,59E-03

Ouro, Au 6,7E-4%, em minério Matéria-prima 4,89E-03





Dióxido de carbono, transformação da terra Ar 2,75E+04



116




Metano diclorodifluoro-, CFC-12 Ar 1,56E-03


Benzeno Ar 5,02E+00

Cádmio Ar 6,31E-02


Fluoreto de hidrogênio Ar 1,03E+01

Níquel Ar 4,96E+01


Monóxido de carbono, fóssil Ar 4,31E+02





A Tabela 4.7 apresenta o inventário de produção e transporte de um litro de ARLA32.

Tabela 4.7 – Inventário em kg da produção e transporte de um litro de ARLA32


Cobre, 1,13% em sulfureto, Cu 0,76% e Ni 0,76% em minério bruto Matéria-prima 5,02E-05

Cobre, Cu 3,2E+0%, Pt2,5E-4%, Pd 7,3E-4%, Rh 2,0E-5%, Ni 2,3E+0% em minério Matéria-prima 3,45E-05





117





Benzeno Ar 1,24E-05

Cádmio Ar 2,54E-07


Níquel Ar 5,06E-06




Amônia Ar 1,45E-03


Amônio, íon Água 1,56E-04



As Tabelas 4.8 e 4.9 indicam os inventários utilizados para a manutenção dos ônibus,

baseados no Ecoinvent.

Tabela 4.8 – Inventário em kg da manutenção de um ônibus a combustão interna


Cádmio Matéria-prima 1,72E+01


Prata, 0,007% em sulfeto, Ag 0,004%, Pb, Zn, Cd, In Matéria-prima 4,17E-03




118








Benzeno Ar 4,51E-01



Níquel Ar 2,54E-02


Níquel Água 1,09E-02

Vanádio Água 6,10E-02




Amônio, íon Água 5,58E+00

Nitrato Água 2,56E+01


Fonte: Ecoinvent.

Tabela 4.9 – Inventário em kg da manutenção de um ônibus elétrico à bateria




Prata, 0,007% em sulfeto, Ag 0,004%, Pb, Zn, Cd, In Matéria-prima 6,24E-03


119










Benzeno Ar 6,97E-02


Eteno Ar 3,38E+02


Níquel Ar 4,46E-03


Cobalto Água 1,85E-03

Níquel Água 1,61E-03

Vanádio Água 5,56E-04


Eteno Ar 3,38E+02



Demanda bioquímica de oxigênio Água 1,12E+01


Fonte: Autoria própria, adaptado do Ecoinvent.

120

A Tabela 4.10 apresenta uma compilação inventariada das emissões estimadas durante o

processo de combustão do B7 e B100, baseados em dados de fatores de emissão da CETESB

(2016) e do IPCC (2006) e de autonomia da SPTrans (SÃO PAULO, 2015).

Tabela 4.10 – Inventário em kg da combustão do diesel (B7) e do biodiesel (B100) a cada km rodado

Substância Compartimento Diesel (B7) Biodiesel (B100)

Dióxido de carbono, fóssil Ar 1,19E+00 3,79E-02

Monóxido de carbono Ar 4,45E-04 2,47E-04

Monóxido de dinitrogênio Ar 6,34E-05 6,34E-05

Hidrocarbonetos, não específicos Ar 1,70E-05 1,11E-05

Metano Ar 6,34E-05 6,34E-05

Óxidos de nitrogênio Ar 2,54E-03 2,74E-03

Particulados Ar 2,16E-05 7,26E-07

Dióxido de enxofre Ar 7,15E-05 X


4.2 Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida

Após a modelagem do Inventário do Ciclo de Vida, os aspectos ambientais gerados

pelos quatro sistemas de produto principais, categorizados nas onze categorias ambientais

disponibilizadas pelo método CML-IA, são apresentados na Tabela 4.11.

121

Tabela 4.11 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo urbano por modalidade

Categoria de Impacto Unidade

Transp. Col. Urb. a diesel

(B7)

Transp. Col. Urb. a biodiesel

(B100)

Transp. Col. Urb. Elétrico (rec. demanda

média)

Transp. Col. Urb. Elétrico (rec. maior demanda)

Dep. Abiótica kg Sb eq. 4,01E-05 1,29E-04 2,38E-04 2,38E-04

Dep. Fóssil MJ 2,14E+03 7,75E+02 7,80E+02 7,32E+02

Aquec. Global kg CO2 eq. 1,69E+02 4,95E+01 7,66E+01 7,46E+01

Dep.Cam.Ozônio kg CFC-11 eq. 1,04E-05 4,48E-06 5,58E-06 5,02E-06

Tox. Humana kg 1,4-DB eq. 1,38E+01 1,33E+01 2,11E+01 2,12E+01

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. 7,17E-01 1,52E+00 2,33E+00 2,50E+00

Ec. marinha kg 1,4-DB eq. 4,34E+04 4,24E+04 5,47E+04 5,41E+04

Ec. Terrestre kg 1,4-DB eq. 5,72E-02 8,61E-02 5,76E-02 5,65E-02

O. Fotoquímica kg C2H4 eq. 1,94E-02 1,51E-02 5,50E-02 5,38E-02

Acidificação kg SO2 eq. 4,15E-01 4,27E-01 4,02E-01 3,72E-01

Eutrofização kg PO4-3 eq. 5,92E-02 6,90E-02 3,37E-02 3,22E-02


O gráfico da Figura 4.1 ilustra os tipos de transporte coletivo urbano em análise com

seus respectivos desempenhos por categoria. Os piores desempenhos tiveram seu resultado

representado pelo valor de 100%, servindo como parâmetro base de comparação aos demais

resultados da categoria.

122

Figura 4.1 – Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método CML-IA


Após analisar a Figura 4.1, notou-se que a mobilidade à combustão interna apresentou a

mesma frequência de piores desempenhos por categoria de impacto do que a elétrica, quando

se utilizou o método CML-IA. O transporte por ônibus a biodiesel destacou-se negativamente

em Eutrofização, Acidificação e Ecotoxicidade Terrestre; a mobilidade coletiva urbana a

diesel (B7) teve os piores resultados para as categorias de Depleção Abiótica (combustíveis

fósseis), Aquecimento Global e Depleção da Camada de Ozônio; o transporte coletivo urbano,

com ônibus elétrico à bateria e com recarga em horário de maior demanda possuiu maior

potencial de impacto no que se refere à Depleção Abiótica, Toxicidade Humana e

Ecotoxicidade de Água Doce; e seu semelhante com recarga no horário de demanda média foi

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Depleção Abiótica

Depleção Abiótica (Comb. Fósseis)

Aquecimento Global (GWP100a)

Depleção da Camada de Ozônio (ODP)

Toxicidade Humana

Ecotoxicidade de Água Doce

Ecotoxicidade Marinha

Ecotoxicidade Terrestre

Oxidação Fotoquímica

Acidificação

Eutrofização

Transporte coletivo urbano, ônibus a combustão interna, a biodiesel (B100)

Transporte coletivo urbano, ônibus a combustão interna, a diesel (B7)

Transporte coletivo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de maior demanda

Transporte coletivo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de demanda média

123

o menos indicado, se consideradas as categorias de Depleção Abiótica, Ecotoxicidade

Marinha e Oxidação Fotoquímica.

Os resultados obtidos entre as modalidades de transporte coletivo urbano elétrico

apresentaram variação relativamente pequena, devido à única diferença entre os modais ser o

perfil de geração de eletricidade no momento de recarga (em horários de maior demanda e de

demanda média), os quais, na prática, não se diferenciaram muito entre si em 2014. Em

princípio, duas hipóteses não excludentes podem explicar essa pouca diferença no perfil de

geração nesse ano: (i) a operação do SIN pode ter sido ajustada para que a geração

termoelétrica a partir de fontes fósseis não impactasse sobremaneira o preço da eletricidade

em horário de maior demanda; (ii) as usinas termoelétricas flexíveis já operavam para atender

a demanda ao longo do dia, não sendo possível modular a sua operação para atender o horário

de maior demanda, o que explicaria a participação relevante da geração hidroelétrica nesse

horário (WALTER et al., 2016; VARGAS, 2016).

Já quanto aos resultados referentes ao transporte coletivo urbano à combustão interna,

por haver diferenças significativas no perfil de produção do combustível e no respectivo poder

calorífico, os valores obtidos na AICV apresentaram maiores diferenças entre si nas

categorias Depleção Abiótica, Depleção Abiótica (combustíveis fósseis), Aquecimento

Global, Depleção da Camada de Ozônio, Ecotoxicidade de Água Doce e Terrestre e

Eutrofização.

Visando diminuir as incertezas dos resultados qualitativos apresentados pela Tabela

4.11 e pela Figura 4.1, as Figuras 4.2 e 4.3 demonstram os mesmos inventários modelados

pelos métodos ReCiPe midpoint (H) e IMPACT 2002+, respectivamente. Tratam-se de

métodos utilizados pela maior parte dos estudos-referência disponíveis na área.

124

Figura 4.2 – Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método ReCiPe midpoint (H)


No método ReCiPe midpoint (H), dentre as 14 categorias analisadas, apenas 6

apresentaram destaque negativo para a motorização elétrica: Acidificação Terrestre,

Eutrofização de Água Doce, Ecotoxicidade de Água Doce, Ecotoxicidade Marinha e

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Mudanças Climáticas

Depleção da Camada de Ozônio

Acidificação Terrestre

Eutrofização de Água Doce

Eutrofização Marinha

Toxicidade Humana

Formação de Foto-Oxidantes

Formação de Material Particulado




Radiação Ionizante

Depleção de Metais

Depleção Fóssil

Transporte coletivo urbano, ônibus a combustão interna, a biodiesel (B100)

Transporte coletivo urbano, ônibus a combustão interna, a diesel (B7)

Transporte coletivo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de maior demanda

Transporte coletivo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de demanda média

125

Depleção de Metais, para recarga no horário de demanda média, e Toxicidade Humana

utilizando o perfil de eletricidade no horário de demanda de pico.

Notou-se que os piores desempenhos nas categorias de Acidificação Terrestre e

Eutrofização de Água Doce conferidos no método CML-IA à mobilidade com biodiesel foram

realocados ao transporte elétrico pelo método ReCiPe midpoint (H). Isso se deveu,

principalmente, aos óxidos de nitrogênio e enxofre emitidos nas térmicas de produção elétrica

à biomassa; e às emissões de fosfato em processos background da produção da bateria do

veículo (produção do ânodo), respectivamente.

Quanto à categoria de Eutrofização, por estar subdividida entre Eutrofização de Água

Doce e Eutrofização Marinha, o pior desempenho nessa última categoria ainda confere-se à

mobilidade com diesel (B100).

Quanto à Acidificação Terrestre, o fator de caracterização do CML-IA para essa

categoria apresentou um escopo voltado à Europa, podendo ser a causa da divergência de

resultados em relação aos do ReCiPe midpoint (H) (MENDES et al., 2015).

126

Figura 4.3 – Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método IMPACT 2002+


O método IMPACT 2002+ apresentou uma tendência semelhante ao ReCiPe: dentre as

14 categorias analisadas, apenas 6 apresentavam destaque negativo para a motorização

elétrica.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Carcinógenos

Não-‐Carcinógenos

Inorgânicos Inaláveis

Radiação Ionizante


Orgânicos Inaláveis

Ecotoxicidade AquáZca


Acid/Nutri. Terrestre

Acidificação AquáZca

Eutrofização AquáZca

Aquecimento Global

Energia Não-‐Renovável

Extração Mineral

Transporte coleZvo urbano, ônibus a combustão interna, a biodiesel (B100)

Transporte coleZvo urbano, ônibus a combustão interna, a diesel (B7)

Transporte coleZvo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de maior demanda

Transporte coleZvo urbano, ônibus elétrico a bateria, recarga em horário de demanda média

127

As tendências apontadas pelos outros métodos se mantiveram, salvas a Toxicidade

Humana, a Ecotoxicidade Terrestre e a Eutrofização Aquática.

Quanto à Toxicidade Humana, atribuída pelos outros métodos à mobilidade elétrica,

teve-se no IMPACT 2002+ as categorias de Orgânicos e Inorgânicos Inaláveis conferidas ao

transporte convencional à combustão interna. Enquanto as emissões de benzopireno e

hidrocarbonetos aromáticos, gerados majoritariamente durante a produção de diesel, foram as

principais contribuições de Orgânicos Inaláveis, os óxidos de nitrogênio e materiais

particulados menores que 2,5µm emitidos na combustão do biodiesel foram os maiores

responsáveis pelos Inorgânicos Inaláveis.

No IMPACT 2002+, a Ecotoxicidade Terrestre tem um fator de caracterização que

realoca a posição de maior emissor de aspectos ambientais da mobilidade a biodiesel para

aquela tracionada a eletricidade, como consequência principal do uso de alumínio e cobre,

demandados como matéria-prima na fabricação da bateria e da carroçaria do ônibus elétrico.

Fato semelhante ocorre à categoria de Eutrofização Aquática, em que as emissões de fosfato

em processos background durante a produção da bateria do veículo (produção do ânodo)

fazem com que a motorização elétrica seja potencialmente mais impactante.

No IMPACT 2002+, as categorias de Ecotoxicidade Terrestre e de Eutrofização

Aquática possuem fatores de caracterização que alteraram os resultados em relação ao CML-

IA posicionando negativamente a mobilidade elétrica (nos dois horários de recarga) em

relação à mobilidade a diesel (B7 e B100). Isso se atribui ao fato do uso de alumínio e cobre

na fabricação da bateria e da carroçaria do ônibus elétrico impactar negativamente à

Ecotoxicidade Terrestre; e das emissões de fosfato em processos background da produção da

bateria do veículo (produção do ânodo) piorarem os resultados quanto à Eutrofização

Aquática.

Apesar de a motorização elétrica apresentar pior desempenho em menos categorias de

impacto, induzindo à conclusão genérica que seria mais vantajosa ambientalmente. Se as

categorias de impacto ambiental forem igualmente normalizadas e seus resultados

ponderados33 para que o maior resultado para cada categoria de impacto seja 1, e que os

demais valores sejam taxas relativizadas a esse maior resultado, obteria-se a Tabela 4.12, a

33 Apesar dos métodos de AICV terem suas próprias metodologias de normalização e ponderação, e a série 14040 não recomendar esses procedimentos, o intuito foi de estabelecer uma comparação ambiental lato sensu entre as diferentes metodologias, visando analisar os resultados de modo global e qualitativo da análise.

128

qual apresenta uma pontuação de 0-1 dos resultados na participação de emissões de aspectos

ambientais.

Tabela 4.12 – Pontuação de 0 a 1 dos resultados de AICV, considerando que 1 é a maior taxa de categorização, usada como referência para cada categoria de impacto

CML-IA

Categoria de impacto TCUEB (média)

TCUEB

(maior demanda) TCUD (B7) TCUD (B100)

Depleção Abiótica 1,00 1,00 0,17 0,54

Depleção Abiótica (Comb. Fósseis) 0,36 0,34 1,00 0,36

Aquecimento Global (GWP100a) 0,45 0,44 1,00 0,29

Depleção da Camada de Ozônio 0,54 0,49 1,00 0,43

Toxicidade Humana 0,99 1,00 0,65 0,63

Ecotoxicidade de Água Doce 0,93 1,00 0,29 0,61

Ecotoxicidade Marinha 1,00 0,99 0,79 0,78

Ecotoxicidade Terrestre 0,67 0,66 0,66 1,00

Oxidação Fotoquímica 1,00 0,98 0,35 0,28

Acidificação 0,94 0,87 0,97 1,00

Eutrofização 0,49 0,47 0,86 1,00

Pontuação total 0,76 0,75 0,70 0,63

Pontuação média entre tecnologias 0,75 0,67

Δ Entre tecnologias 0,09

ReCiPe midpoint (H)


TCUEB


Mudanças Climáticas 0,45 0,44 1,00 0,29


Acidificação Terrestre 1,00 0,91 0,77 0,80

Eutrofização de Água Doce 1,00 0,99 0,49 0,80

129

ReCiPe midpoint (H)


TCUEB


Eutrofização Marinha 0,34 0,32 0,63 1,00

Toxicidade Humana 0,97 1,00 0,37 0,40

Formação de Foto-Oxidantes 0,52 0,50 1,00 0,91

Form. de Material Particulado 0,98 0,91 0,98 1,00


Ecotoxicidade de Água Doce 1,00 0,94 0,43 0,60

Ecotoxicidade Marinha 1,00 1,00 0,40 0,47

Radiação Ionizante 0,25 0,22 1,00 0,25

Depleção de Metais 1,00 1,00 0,22 0,23

Depleção Fóssil 0,36 0,33 1,00 0,36




IMPACT 2002+


TCUEB


Carcinógenos 1,00 0,90 0,41 0,61

Não-Carcinógenos 1,00 0,99 0,31 0,26

Inorgânicos Inaláveis 0,70 0,65 0,98 1,00

Radiação Ionizante 0,26 0,22 1,00 0,25


Orgânicos Inaláveis 0,90 0,89 1,00 0,30

Ecotoxicidade Aquática 0,95 1,00 0,42 0,40


Acid/Nutri. Terrestre 0,46 0,43 0,94 1,00

130

IMPACT 2002+


TCUEB


Acidificação Aquática 0,81 0,75 0,96 1,00

Eutrofização Aquática 1,00 0,99 0,66 0,83

Aquecimento Global 0,41 0,40 1,00 0,28

Energia Não-Renovável 0,40 0,37 1,00 0,38

Extração Mineral 1,00 1,00 0,43 0,45





Considerando a pontuação da Tabela 4.12, notou-se que o montante de aspectos

ambientais emitidos pelo Transporte Coletivo Urbano a Diesel (B100) foi o menor de todos,

contraposto ao Transporte Coletivo Urbano a Diesel (B7) e ao Transporte Coletivo Urbano

Elétrico (média).

Entretanto, como esses resultados não exprimem especificações de espaço e tempo em

que os potenciais impactos ambientais ocorrem, qualquer tomada de decisão ainda depende da

Análise de Contribuição, mediante a qual é possível identificar as principais fontes emissoras

de aspectos ambientais e substâncias nocivas do sistema de produto, sendo possível a

consideração de medidas de mitigação, ou até mesmo de ecodesign.

Assim, a seção seguinte apresenta a Análise de Contribuição e a comparação dos

resultados gerados com aqueles disponíveis na literatura de acordo com a fase do sistema de

produto do poço-ao-tanque, do tanque-à-roda, produção e manutenção dos ônibus.

131

4.2.1 Análise de contribuição

Com o objetivo de determinar as fases do processo que apresentaram maior contribuição

no ciclo de vida, por categoria de impacto e utilizando o CML-IA, o transporte coletivo

urbano foi apresentado de modo desagregado pelas fases: (i) do poço-ao-tanque, englobando a

produção de combustível/eletricidade (Tabela 4.13); (ii) do tanque-à-roda, representado pelo

uso de combustível/eletricidade (Tabela 4.13); (iii) produção dos ônibus convencional com

SCR e elétrico à bateria (Tabela 4.14); e (iv) manutenção (Tabela 4.14).

Tabela 4.13 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo urbano por modalidade, nas fases do poço-ao-tanque e do tanque-à-roda, de acordo com a unidade funcional de 100 km

rodados

Do poço-ao-tanque

Categoria de Impacto Unidade Diesel (B7) Biodiesel

(B100) Eletricidade

(média) Eletricidade

(ponta)



Aquec. Global kg CO2 eq. 1,53E+01 1,05E+01 4,53E+01 4,33E+01


Tox. Humana kg 1,4-DB eq. 2,55E+00 2,03E+00 7,57E+00 7,74E+00

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. 2,08E-01 1,00E+00 1,69E+00 1,86E+00

Ec. Marinha kg 1,4-DB eq. 3,33E+03 2,31E+03 1,23E+04 1,17E+04





Do tanque-à-roda


(B100) Eletricidade


(ponta)

Dep. Abiótica kg Sb eq. - - - -

132

Do tanque-à-roda


(B100) Eletricidade


(ponta)

Dep. Fóssil MJ - - - -

Aquec. Global kg CO2 eq. 1,21E+02 5,84E+00 - -

Dep.Cam.Ozônio kg CFC-11 eq. - - - -

Tox. Humana kg 1,4-DB eq. 3,05E-01 3,29E-01 - -

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. - - - -

Ec. Marinha kg 1,4-DB eq. - - - -

Ec. Terrestre kg 1,4-DB eq. - - - -

O. Fotoquímica kg C2H4 eq. 1,58E-3 7,06E-04 - -

Acidificação kg SO2 eq. 1,35E-01 1,37E-01 - -

Eutrofização kg PO4-3 eq. 3,47E-02 3,74E-02 - -


Tabela 4.14 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo urbano por modalidade, nas fases de produção dos ônibus e manutenção, de acordo com a unidade funcional de 100 km

rodados

Categoria de Impacto Unidade Ônibus

convencional Ônibus elétrico

Manutenção do ônibus

convencional

Manutenção do ônibus elétrico



Aquec. Global kg CO2 eq. 2,42E+01 3,05E+01 5,67E+00 8,28E-01


Tox. Humana kg 1,4-DB eq. 9,30E+00 1,33E+01 7,72E-01 1,86E-01

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. 3,97E-01 6,41E-01 4,70E-02 7,13E-03

Ec. Marinha kg 1,4-DB eq. 3,57E+04 4,20E+04 3,73E+03 3,87E+02



133

Categoria de Impacto Unidade Ônibus

convencional Ônibus elétrico

Manutenção do ônibus

convencional

Manutenção do ônibus elétrico




Como demonstrado acima, a produção dos ônibus e a produção de

combustível/eletricidade foram os principais processos responsáveis pela maioria das

categorias de impacto ambiental. Por isso, a validação de resultados foi feita em torno dessas

fases, mediante as Tabelas 4.15 - 4.19. Para a comparação de resultados, quando necessário

devido aos dados disponíveis na literatura, outros métodos além do CML foram usados para

que a comparação fosse possível.

Tabela 4.15 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do diesel brasileiro pelo método ReCiPe midpoint (H), de acordo com a unidade funcional de um litro de diesel combustível

Categoria de impacto Unidade Resultados de Sugawara (2012)

Resultados default deste

estudo

Resultados de Ferreira e

Carvas (2014)

Depleção de Metais kg Fe eq. - 3,93E-04 3,49E-06

Depleção Fóssil kg petróleo eq. 9,70E+01 8,61E-01 4,26E-02

Aquecimento Global (GWP100a) kg CO2 eq. 3,17E+01 3,33E-01 1,78E-01

Depleção da Camada de Ozônio kg CFC-11 eq. 8,60E-07 1,74E-07 0,00E+00

Toxicidade Humana kg 1,4-DB eq. 1,57E+02 1,34E-02 3,79E-07

Ecotoxicidade de Água Doce kg 1,4-DB eq. 1,03E+00 3,89E-04 4,98E-11

Ecotoxicidade Marinha kg 1,4-DB eq. - 2,12E-04 1,49E-11

Ecotoxicidade Terrestre kg 1,4-DB eq. 1,35E-03 2,08E-05 1,59E-10

Formação de Material Particulado kg PM10 eq. 1,16E-01 5,33E-04 4,59E-05

Formação de Foto-Oxidantes kg COVNM 4,58E-01 2,83E-03 1,82E-04

Acidificação Terrestre kg SO2 eq. 4,53E-01 1,49E-03 1,76E-04

Eutrofização de Água Doce kg P eq. 1,72E-04 4,67E-06 0,00E+00

134

Categoria de impacto Unidade Resultados de Sugawara (2012)


estudo

Resultados de Ferreira e

Carvas (2014)

Eutrofização de Marinha kg N eq. - 5,28E-05 5,62E-06


Os resultados comparados apresentaram grande variação mesmo englobando escopos

geográficos e temporais semelhantes. Como existe uma escassez de parâmetros e/ou

inventários disponíveis para a produção de diesel brasileiro, adaptações foram feitas para o

sistema de produto modelado. Sendo assim, Sugawara (2012) utilizou uma base de dados

estadunidense para inventariar o diesel (B5), com biodiesel etílico de soja; enquanto Ferreira e

Carvas (2014) fizeram uso de uma base de dados australiana para modelar o petrodiesel. Além

disso, os dados background da análise também podem ser significativos, como o uso do banco

de dados do GaBi por Ferreira e Carvas (2014).

A Tabela 4.16 indica as variações de resultados entre o presente estudo e os dados

disponibilizados para o Ecoinvent considerando o CML-IA. Uma das grandes diferenças entre

ambos os inventários envolveram os parâmetros utilizados para a produção de soja, que

adotaram valores negativos aos metais pesados para representar aqueles embutidos na soja

exportada. Outros fatores como o perfil de plantio e das sementes utilizadas também

influenciaram nos resultados.

Tabela 4.16 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do biodiesel brasileiro de soja, pelo método CML, de acordo com a unidade funcional de um litro de biodiesel

Categoria de impacto Unidade Resultados default deste estudo Resultados do Ecoinvent

Depleção Abiótica kg Sb eq 1,94E-06 2,10E-06

Dep. Abiótica (comb. fósseis) MJ 7,63E+00 8,71E+00

Aquec. Global (GWP100a) kg CO2 eq 2,14E-01 8,52E-01

Dep. da Camada de Ozônio kg CFC-11 eq 4,25E-08 6,65E-08

Toxicidade Humana kg 1,4-DB eq 4,14E-02 1,32E-01

Ecotoxicidade de Água Doce kg 1,4-DB eq 2,05E-02 6,13E-03

135

Categoria de impacto Unidade Resultados default deste estudo Resultados do Ecoinvent

Ecotoxicidade Marinha kg 1,4-DB eq 4,70E+01 3,38E+02

Ecotoxicidade Terrestre kg 1,4-DB eq 9,19E-04 -1,25E-03

Oxidação Fotoquímica kg C2H4 eq 9,31E-05 1,90E-03

Acidificação kg SO2 eq 1,68E-03 4,39E-03

Eutrofização kg PO4-3 eq 3,01E-04 1,05E-02


As Tabelas 4.17 e 4.18 mostram os resultados de AICV pelo método CML-IA,

comparando com Vargas (2016), o qual usou o mesmo método. Observa-se que, embora não

haja resultados muito divergentes, algumas diferenças encontradas foram decorrentes de se

adicionar os processos de infraestrutura na modelagem.

Tabela 4.17 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira (média) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

Categoria de impacto Unidade


estudo

Resultados do Ecoinvent -

sem infraestrutura

Resultados de Vargas

(2016)


com infraestrutura

Depleção Abiótica kg Sb eq. 4,64E-09 1,04E-08 6,40E-08 6,84E-07

Dep. Abiótica (comb. Fósseis) MJ 3,38E+00 1,75E+00 3,47E+00 1,88E+00

Aquec. Global (GWP100a) kg CO2 eq. 3,58E-01 2,63E-01 3,68E-01 2,77E-01

Dep. da Camada de Ozônio kg CFC-11 eq. 2,61E-08 1,21E-08 2,68E-08 1,83E-08

Toxicidade Humana kg 1,4-DB eq. 5,98E-02 3,26E-02 7,72E-02 5,54E-02

Ecotoxicidade de Água Doce kg 1,4-DB eq. 1,33E-02 3,56E-03 - 4,08E-03

Ecotoxicidade Marinha kg 1,4-DB eq. 9,76E+01 2,25E+01 - 3,39E+01

Ecotoxicidade Terrestre kg 1,4-DB eq. 8,87E-05 1,63E-04 1,38E-04 3,27E-03

Oxidação Fotoquímica kg C2H4 eq. 8,45E-05 1,07E-04 8,73E-05 1,13E-04


136



estudo


sem infraestrutura

Resultados de Vargas

(2016)


com infraestrutura



Tabela 4.18 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira (maior demanda) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

Categoria de impacto Unidade Resultados default deste estudo

Resultados de Vargas (2016)

Depleção Abiótica kg Sb eq. 3,70E-09 5,61E-08

Dep. Abiótica (comb. Fósseis) MJ 3,01E+00 3,09E+00

Aquec. Global (GWP100a) kg CO2 eq. 3,42E-01 3,52E-01

Dep. da Camada de Ozônio kg CFC-11 eq. 2,17E-08 2,24E-08

Toxicidade Humana kg 1,4-DB eq. 6,12E-02 7,68E-02

Ecotoxicidade Terrestre kg 1,4-DB eq. 8,00E-05 1,25E-04

Oxidação Fotoquímica kg C2H4 eq. 7,52E-05 7,76E-05

Acidificação kg SO2 eq. 1,38E-03 1,43E-03

Eutrofização kg PO4-3 eq. 9,82E-05 1,33E-04


A Tabela 4.19 apresenta a comparação dos resultados desse estudo com outros que

adotaram o método IMPACT 2002+. Como pode ser verificado, houve discrepância entre

resultados, causada principalmente pelo tipo de aço utilizado como parâmetro de entrada na

construção de inventário da carroçaria. O inventário utilizado por esse estudo, disponibilizado

por Sanchez et al. (2012) e Sanchez et al. (2013), considerou uma grande quantidade de aço

fundido, que, como processo de média global, teve um perfil muito oneroso ambientalmente.

Outros fatores, como o uso de um veículo teórico criado por Cooney (2011), mediante a

construção de um inventário para o ônibus elétrico resultante apenas da soma de massas do

veículo convencional à massa da bateria, também podem influenciar nos resultados, em

conjunto ao uso do GaBi como banco de dados background.

137

Tabela 4.19 – Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do ônibus convencional (OC) e do ônibus elétrico (OE) pelo método IMPACT 2002+, de acordo com a unidade funcional de um ônibus com 12 metros

produzido



estudo (OC)

Resultados de Cooney

(2011) (OC)

Resultados Ecoinvent

(OC)


estudo (OE)

Resultados de Cooney

(2011) (OE)

Aquec. Global kg CO2 eq. 2,63E+05 1,99E+05 3,36E+04 3,00E+05 3,99E+05

Carcinógenos kg C2H3Cl eq. 1,09E+04 2,35E+02 2,05E+03 1,56E+04 3,92E+03

Não-carcinógenos kg C2H3Cl eq. 5,37E+03 2,46E+03 1,89E+03 1,87E+04 4,19E+04

Inorg. inaláveis kg PM2,5 eq. 3,12E+02 3,27E-01 5,44E+01 3,53E+02 2,79E+02

Dep. Cam. Ozônio kg CFC-11 eq. 1,82E-02 1,56E-01 2,53E-02 2,37E-02 2,74E+00

Org. Inaláveis kg C2H4 eq. 6,09E+01 2,56E+01 2,39E+01 7,27E+01 8,28E+01

Ecotox. Aquática kg TEG água 1,42E+07 3,94E+02 3,60E+06 2,27E+07 1,92E+03

Ecotox. Terrestre kg TEG solo 2,37E+06 3,39E+02 1,36E+06 4,41E+06 4,89E+08

Acid/Nutri. Terrest. kg SO2 eq. 4,64E+03 4,03E+01 6,79E+02 5,44E+03 4,52E+03

Acid. Aquática kg SO2 eq. 1,66E+03 2,32E+01 2,32E+02 1,99E+03 2,14E+03

Eutrof. Aquática kg PO4 P-lim. 3,49E+01 5,55E-03 1,75E+01 9,74E+01 6,94E+00


A Figura 4.4 mostra os resultados agregados das quatro mobilidades analisadas de

acordo com as etapas consideradas utilizando o método CML-IA.

138

Figura 4.4 – Análise de contribuição e comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados


0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

TCUD(B100) TCUD(B7)

TCUEB - média TCUEB - maior demanda

TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


TCUD(B100) TCUD(B7)


Dep

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Produção do ônibus Combustão Produção de combustível/eletricidade ARLA 32 Manutenção

139

Como mencionado anteriormente, no transporte coletivo urbano a diesel (B7)

destacaram-se negativamente as categorias de Depleção Abiótica (combustíveis fósseis),

Aquecimento Global e Depleção da Camada de Ozônio, como esperado.

A categoria Aquecimento Global teve os maiores aspectos ambientais associados à

combustão do diesel, ou seja, ao uso no ônibus, seguido da produção do ônibus (processo de

fundição de aço) e do refino do diesel, mediante emissões de dióxido de carbono fóssil.

As categorias de Depleção Abiótica (combustíveis fósseis) e Depleção da Camada de

Ozônio tiveram suas principais contribuições associadas ao perfil de produção do

combustível. O uso de gás natural e petróleo responderam pela maior parte dos resultados da

categoria de impacto Depleção Abiótica (combustíveis fósseis), principalmente no processo

de produção e exploração do petróleo, seguido do refino e uma pequena participação do

processo de fundição do aço presente no ônibus.

Como na fase de refino uma quantidade muito significativa de energia é fornecida pelo

uso de resíduos da própria produção, a necessidade de inputs externos nas unidades de

processo é reduzida significativamente. Apesar disso, o uso intensivo de combustíveis faz

com que as emissões de Halon 1301 se concentrem no refino, seguido da exploração e

produção de petróleo, com a significativa contribuição do processo de combustão e das

emissões fugitivas (WALTER et al., 2016; VARGAS, 2016), caracterizando a demanda por

regionalização das entradas de dados.

Para as demais categorias, o perfil produtivo do ônibus se mostrou como o principal

comprometedor, exceto nas categorias de oxidação fotoquímica e eutrofização, acometidas

majoritariamente pela manutenção e combustão da motorização, respectivamente.

Em Depleção Abiótica, o uso de cádmio, cromo, cobre, chumbo, níquel e enxofre foram

os principais responsáveis pelos resultados dessa categoria, com os aspectos ambientais

provenientes da produção de ônibus, seguido do biodiesel de soja presente na mistura (B7) e

da manutenção do veículo.

Em Toxicidade Humana, processos relacionados principalmente ao beneficiamento do

aço fundido para produção de ônibus foram os responsáveis por emissões de bário, benzeno,

cromo VI, fluoretos de hidrogênio e níquel. O uso de coque no processo de refino também

apresentou uma pequena participação relativa nessa categoria.

Em Ecotoxicidade de Água Doce, o bário e o Aldicarb (pesticida) foram os poluentes

mais emitidos na geração de eletricidade média para a montagem dos ônibus, na exploração

de petróleo e no biodiesel de soja.

140

Em Ecotoxicidade Marinha, como já mencionado, a produção do ônibus foi mais

significativa. O ônibus apresenta processos de produção global de lingotes de alumínio e aço

fundido como principais emissores de fluoreto de hidrogênio, assim como a geração de

energia por gás natural, durante o beneficiamento do diesel.

Em Ecotoxicidade Terrestre, substâncias como níquel, cromo VI e mercúrio conferiram

à produção do ônibus a etapa de maior impacto da categoria desse tipo de transporte,

mediante processos de fundição de aço e ferro, produção de lingotes de alumínio, aço

inoxidável e cobre. Com uma menor participação, os aspectos ambientais também foram

gerados em processos presentes na produção do diesel (B7), mediante emissões fugitivas na

exploração onshore de petróleo, produção de energia térmica durante o refino e o uso de

fertilizante na produção de soja para o biodiesel.

Em Oxidação Fotoquímica, a produção do diesel (B7) seguida do ônibus e de uma

pequena parcela da fase de combustão foram as principais unidades de produto atribuídas a

essa categoria, ao emitir metano fóssil, monóxido de carbono, monóxido de carbono fóssil e

dióxido de enxofre. Essas emissões são principalmente associadas aos processos de fundição

de aço, presente no ônibus; e ao refino de petróleo, com produção de energia térmica.

Em Acidificação, óxidos de nitrogênio e dióxidos de enxofre foram emitidos

principalmente na produção de ônibus pelo processo geração elétrica chinesa para fundição de

aço e pela geração de eletricidade brasileira para a montagem do veículo. Apesar de não ser a

unidade de processo mais relevante, a combustão na fase de uso do ônibus também participou

dessas emissões.

Em Eutrofização, as emissões de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre conferiram

ao processo de combustão da motorização a fase mais significativa desta categoria de

impacto, seguido do processo de fundição do aço, pertencente ao ônibus, e das emissões

geradas durante o refino do diesel.

O ARLA32 tem aspectos ambientais, praticamente em sua totalidade, voltados à

produção de ureia, de perfil global.

A manutenção do ônibus convencional, por sua vez, tem seus aspectos ambientais

altamente diluídos entre o óleo lubrificante, aço, chumbo, polietileno, borracha sintética etc.

Quanto ao transporte coletivo urbano à diesel (B100), ou biodiesel, essa motorização

tem destaque negativo para as categorias de Ecotoxicidade Terrestre, Acidificação e

141

Eutrofização, devido à produção de biodiesel de soja, produção do ônibus34 e processo de

combustão, respectivamente.

As emissões de Aldicarb e cipermetrina (inseticida e acaricida), no solo, e mercúrio, no

ar foram os principais aspectos ambientais associados à categoria de Ecotoxicidade Terrestre,

decorrentes majoritariamente da fase agrícola do biodiesel de soja (uso de fertilizante) e da

produção do veículo.

Na Acidificação, apesar da produção do ônibus ter a maior contribuição , grande parte

dos resultados também foi consequente do processo de combustão e da produção de biodiesel

(uso de fertilizante na soja e gás natural para produção do metanol), com a emissão de óxidos

de nitrogênio e dióxido de enxofre.

A categoria de Eutrofização é formada basicamente pelas emissões de nitratos e fosfatos

na água e óxidos de nitrogênio no ar durante a combustão, a produção de biodiesel e de

ônibus. A produção do biodiesel teve a fase agrícola como processo mais relevante para a

categoria, mediante o uso de glifosato e o perfil produtivo de sementes como emissores

majoritários de aspectos ambientais.

O enxofre, iodo e bromo foram as matérias-primas abióticas mais consumidas no

transporte coletivo urbano a biodiesel, principalmente durante a produção de soja, devido ao

uso de pesticidas e fertilizantes.

Os combustíveis fósseis mais usados por esse mesmo tipo de transporte foram o gás

natural, o petróleo e o carvão. Essas demandas decorreram majoritariamente da produção de

biodiesel, em processos de uso de gás natural para produção de metanol e de uso de

energéticos no processo de transesterificação.

A categoria Aquecimento Global, decorrente de emissões de dióxido de carbono fóssil,

monóxido de dinitrogênio, metano fóssil e dióxido de carbono por transformação do uso da

terra, teve os aspectos ambientais atribuídos principalmente à produção do ônibus, seguidos

da produção de biodiesel (associada ao perfil das sementes demandadas na fase agrícola, à

produção de metanol de gás natural e ao uso de diesel combustível no processo de

transesterificação) e de sua combustão durante a fase de uso.

Em Depleção da Camada de Ozônio a produção de biodiesel se destacou com emissões

de Halon 1301, CFC-10, Halon 1211 e CFC-114, devido, principalmente, ao uso de pesticida

34 Como os aspectos ambientais associados ao ônibus convencional já foram mencionados, para o transporte com biodiesel são explanadas apenas as categorias de impacto que diferenciam o biodiesel, quanto à sua produção e combustão, do diesel (B7).

142

durante a fase agrícola, contendo triclorometano, e à produção de metanol para ser adicionado

ao biodiesel.

Na categoria de Toxicidade Humana, assim como para a mobilidade a Diesel (B7), o

ônibus apresentou grande parte das emissões de aspectos ambientais, com emissões à água de

bário e de cromo VI, fluoreto de hidrogênio, benzeno e níquel no ar. Uma das menores

parcelas da categoria foi conferida à produção de biodiesel, decorrente da produção de

metanol.

Quanto à Ecotoxicidade de Água Doce, emissões de bário e formaldeídos na água,

assim como de Aldicarb no solo, conferiram à fase do poço-à-roda os maiores aspectos

ambientais da categoria, junto aos processos de uso de fertilizante na cultura de soja e

exploração de gás natural para produção de metanol.

Na Ecotoxicidade Marinha, compostos como o fluoreto de hidrogênio e o bário,

lançados no ar e na água, respectivamente, como já mencionado, tiveram a produção de

ônibus como principal emissora do sistema de produto, sendo que a fase do poço-à-roda teve

uma contribuição baixa para a categoria, sendo associada basicamente ao uso de glifosato, na

cultura de soja, e à exploração de gás natural, para produção de metanol.

Em Oxidação Fotoquímica, dióxido de enxofre, monóxido de carbono fóssil e

monóxido de carbono foram as principais emissões, atribuídas majoritariamente à produção

do ônibus, seguido da produção de biodiesel e de sua combustão. A produção de biodiesel

teve como principal impactante o uso de fertilizante na fase agrícola e, na fase industrial, o

uso de gás natural para produzir metanol e óleo diesel como energético.

Quanto ao transporte coletivo urbano elétrico recarregado no horário de demanda média

por eletricidade, os resultados destacam seu efeito negativo, frente às demais modalidades em

análise, nas categorias de Depleção Abiótica, Ecotoxicidade Marinha e Oxidação

Fotoquímica. Isso se deveu principalmente à produção de bateria, à produção do ônibus e ao

processo de manutenção, respectivamente.

Para recarga durante o horário de maior demanda por eletricidade, os destaques de

emissões foram voltados para as categorias de Depleção Abiótica, Toxicidade Humana e

Ecotoxicidade de Água Doce, como consequência majoritária da produção de bateria, do

ônibus e de eletricidade, respectivamente.

As categorias de impacto em que a produção do ônibus teve emissões de aspectos

ambientais menores que a produção de eletricidade no perfil médio de geração foram:

143

Acidificação, Ecotoxicidade de Água Doce, Depleção da Camada de Ozônio e Aquecimento

Global. Já no perfil de geração de maior demanda foram: Ecotoxicidade de Água Doce,

Depleção da Camada de Ozônio e Aquecimento Global.

Nas categorias de Eutrofização, Ecotoxicidade Terrestre e Marinha, Toxicidade

Humana, Depleção Abiótica e Acidificação (somente quando a recarga for no horário de

maior demanda), a produção do ônibus foi a fase mais relevante para as categorias de

potencial impacto. Ao contrário do que se esperava, apenas na categoria de Depleção Abiótica

foi que a bateria apresentou maiores potenciais de impacto que a carroçaria.

As demais categorias tiveram a produção de eletricidade como maior potencial de

impacto ambiental que seu resultado representa, exceto a Oxidação Fotoquímica. Nessa

categoria, as emissões de etileno conferiram maiores aspectos ambientais à manutenção do

veículo.

4.2.2 Análise de sensibilidade

Para avaliar a qualidade dos resultados desta dissertação, fez-se o uso da análise de

sensibilidade variando o parâmetro autonomia e analisando sua influência nos resultados

finais da AICV.

A autonomia do transporte coletivo urbano convencional referenciada pela CETESB

(2016) é baseada em ensaios de laboratório e pode, portanto, não refletir as emissões reais,

altamente influenciadas pelas condições do tráfego, modo de dirigir, condições climáticas e

topográficas, da manutenção adequada, uso de ar condicionado, número de passageiros, etc.,

como já mencionado. Zhou et al. (2016) realizaram ensaios em campo com ônibus elétricos e

com motorização a combustão interna e indicaram que variações no uso de ar condicionado e

no número de passageiros influenciaram significativamente na autonomia.

Como o uso de ar condicionado não é usual ao transporte coletivo urbano no estado de

São Paulo, a análise de sensibilidade realizada nesse estudo limitou-se à variação de

passageiros e, consequentemente, aos seus reflexos na autonomia dos meios de transporte em

questão.

O presente estudo desenvolvido até esta seção apresenta resultados default referentes à

autonomia de 46L/100km, 49,05L/100km e 126,5 kWh/100km para a mobilidade a diesel

144

(B7), biodiesel (B100) e elétrica, respectivamente. Essas autonomias refletem um cenário de

motorizações rodando a 20 km/h, com ar condicionado desligado e com metade da capacidade

de lotação de passageiros ocupada. Baseado nos resultados apresentados por Zhou et al.

(2016), as autonomias apresentadas pela Tabela 4.20 refletem cenários em que as

motorizações estão vazias ou com lotação máxima de passageiros, mantendo-se constantes as

demais condições.

Tabela 4.20 – Parâmetros de sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros

Tipo de transporte Autonomia do ônibus vazio

Autonomia do ônibus lotado

Transporte coletivo urbano à combustão interna abastecido com diesel (B7) 41,4L/100km 55,2L/km

Transporte coletivo urbano à combustão interna abastecido com biodiesel (B100) 44,14L/100km 58,86L/100km

Transporte coletivo urbano elétrico à bateria 123kWh/100km 135kWh/100km


Com as alterações de autonomias, as emissões lançadas na combustão, assim como as

quantidades de Agente Redutor Líquido de Óxido de Nitrogênio Automotivo, também foram

adequadas à sensibilidade da motorização à combustão interna, gerando as tabelas do

Apêndice C, assim como a Figura 4.5.

145

Figura 4.5 – Comparação da sensibilidade por categoria de impacto e por motorização e combustível usados no transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria


-1,68%

-8,41%

-8,24%

-8,12%

-2,68%

-3,80%

-0,91%

-3,24%

-5,41%

-5,58%

-7,53%

3,26%

14,40%

14,14%

13,97%

5,08%

7,07%

1,79%

6,09%

9,76%

10,04%

13,08%

-7,42%

-5,61%

-4,07%

-5,65%

-2,43%

-7,07%

-0,70%

-5,51%

-4,10%

-5,70%

-7,88%

12,92%

10,09%

7,22%

10,16%

4,64%

12,39%

1,39%

9,92%

7,58%

10,23%

13,61%

-0,01%

-1,52%

-1,64%

-1,64%

-0,99%

-2,00%

-0,62%

-0,54%

-0,54%

-1,41%

-1,14%

0,02%

3,55%

3,82%

3,82%

2,36%

4,63%

1,49%

1,29%

1,29%

3,31%

2,70%

-0,01%

-1,44%

-1,60%

-1,51%

-1,01%

-2,05%

-0,60%

-0,50%

-0,49%

-1,30%

-1,07%

0,01%

3,37%

3,75%

3,54%

2,39%

4,74%

1,43%

1,19%

1,17%

3,06%

2,53%

-15,00% -10,00% -5,00% 0,00% 5,00% 10,00% 15,00%

Depleção Abiótica

Depleção Fóssil

Aquecimento Global (GWP100)


Toxicidade Humana




Oxidação Fotoquímica

Acidificação

Eutrofização

TCUEB (maior demanda) - lotado TCUEB (maior demanda) - vazio TCUEB (média) - lotado TCUEB (média) - vazio TCUD (B100) - lotado TCUD (B100) - vazio TCUD (B7) - lotado TCUD (B7) - vazio

146

Os resultados da sensibilidade indicaram que a motorização elétrica foi menos sensível

às mudanças de carga de passageiros que a motorização convencional.

Notou-se ainda que as categorias de Depleção Fóssil, Aquecimento Global, Depleção da

Camada de Ozônio, Toxicidade Humana e Oxidação Fotoquímica afetaram mais à mobilidade

a diesel (B7). Já as categorias de Eutrofização, Acidificação, Ecotoxicidade Terrestre e de

Água Doce, e Depleção Abiótica interferiram mais nas emissões do transporte com biodiesel

de soja. Essa influência da sensibilidade na autonomia pode ser explicada principalmente

pelas diferentes eficiências que o emprego de distintas tecnologias e/ou combustíveis podem

causar.

147

5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

No contexto atual, dentre os dois subsistemas de transporte coletivo urbano elétrico,

quando se considerou o perfil de geração de eletricidade, conclusões semelhantes foram

aplicáveis, uma vez que ambos os perfis de geração (horário de demanda média por

eletricidade da rede e horário de maior demanda por eletricidade da rede) apresentaram

variação relativamente pequena. O uso do ônibus com recarga no horário de demanda média

só foi mais vantajoso que no horário de maior demanda se consideradas as categorias de

Toxicidade Humana e Ecotoxicidade de Água Doce.

Já dentre a mobilidade a combustão interna, o ciclo de vida do biodiesel metílico de

soja, ou diesel (B100), quando utilizado em ônibus urbano no estado de São Paulo, apresentou

pior desempenho ambiental que a mistura diesel (B7) em cinco categorias: Depleção

Abiótica; Ecotoxicidade de Água Doce; Ecotoxicidade Terrestre; Acidificação e Eutrofização.

Nas demais categorias, o diesel (B7) possuiu maior potencial de impacto ambiental que o

diesel (B100), sendo inclusive pior que a motorização elétrica (em ambos horários) nas

categorias de Depleção Abiótica (combustíveis fósseis), Aquecimento Global e Depleção da

Camada de Ozônio.

Nos resultados da análise de contribuição por fase, notou-se que no caso do transporte

coletivo urbano elétrico à bateria, a maior parte dos impactos potenciais ao meio ambiente

estava associada à produção do ônibus elétrico e sua manutenção (nas categorias de Depleção

Abiótica, Toxicidade Humana, Ecotoxicidade Marinha e Terrestre, Oxidação Fotoquímica,

Eutrofização, e Acidificação quando a recarga é feita no horário de maior demanda). As

demais categorias (Depleção Abiótica [combustíveis fósseis], Aquecimento Global, Depleção

da Camada de Ozônio, Ecotoxicidade de Água Doce, e Acidificação quando a recarga foi

feita no horário de demanda média) teve a produção de eletricidade como principal potencial

de impacto ambiental.

Por conta desses impactos associados à produção do ônibus foi que o transporte elétrico

perdeu muita competitividade frente às demais opções de mobilidade em termos de

desempenho ambiental no ciclo de vida. O impacto comparativamente maior do ônibus, no

caso da mobilidade elétrica, se deveu principalmente pela combinação de três fatores: à

produção da bateria, à maior massa do ônibus elétrico (12,5% superior ao convencional) e à

menor vida útil da bateria (assumida como 1.060.000 km).

148

No caso do transporte com diesel (B100), a produção do combustível foi preponderante

para as categorias de Depleção Abiótica, Depleção Abiótica (combustíveis fósseis), Depleção

da Camada de Ozônio e Ecotoxicidade de Água Doce, enquanto para as emissões causadas

pela combustão do biodiesel nos ônibus urbanos destacou-se negativamente a categoria de

Eutrofização. As categorias de Aquecimento Global, Toxicidade Humana, Ecotoxicidade

Marinha e Terrestre, Oxidação Fotoquímica e Acidificação tiveram a produção e manutenção

dos ônibus convencionais como principais potenciais impactantes do meio ambiente. Além

disso, a produção da soja foi a responsável pela maior parte dos aspectos ambientais no ciclo

de vida do biodiesel metílico de soja, devido principalmente, ao uso de agroquímicos e óleo

diesel.

Em termos de Aquecimento Global, o resultado do indicador da categoria da mistura

diesel (B7) foi cerca de 70% superior em comparação ao diesel (B100) – maiores e menores

resultados da categoria, com todos os métodos usados para validar os valores encontrados.

Isto confirma que a adição de biodiesel metílico ao diesel acarreta em uma redução global das

emissões de GEE. Quanto à Toxicidade humana, a diferença entre a mobilidade elétrica

(maior demanda) e a biodiesel foi de 37%, considerando o método CML-IA, podendo chegar

a 60% com o uso do método ReCiPe midpoint (H).

Baseado nos resultados deste estudo de ACV, e se o critério de escolha for a menor

quantidade de categorias de potencial impacto ambiental, depreende-se que o uso de éster

metílico de soja (diesel [B100]), pelo menos no que se refere à questão ambiental, não se

configura em uma medida benéfica.

Sendo assim, conclui-se que os resultados da fase de Avaliação dos potenciais Impactos

Ambientais do Ciclo de Vida podem ter mais de uma interpretação, quanto à escolha da

motorização mais adequada a ser empregada no Estado de São Paulo. E, como a escolha do

método de avaliação interfere nos resultados, a interpretação dos resultados pode influenciar

em tomadas de decisão.

Se este estudo for associado a outros que estabeleçam categorias prioritárias de

conservação, ou seja, que estabeleçam que determinadas categorias de impacto têm prioridade

em detrimento de outra, a análise de resultados pode ser direcionada a essa determinação.

Se o intuito da conservação for alcançar o meio ambiente lato sensu, é possível

interpretar a AICV: (i) de acordo com a modalidade de transporte que tenha destaque positivo

ou negativo no maior número de categorias de impacto; ou (ii) consoante à pontuação das

opções para a mesma função do produto/serviço (Tabela 4.12). As primeiras interpretações

149

podem ser interessantes para visões ambientais antropocêntricas, que correlacionam a

prioridade de conservação aos serviços ecológicos prestados. Entretanto, a consideração de

um meio ambiente ecocêntrico pode adotar a última interpretação como mais significativa.

Na conservação latu sensu do meio ambiente, de acordo com a primeira visão, o método

CML-IA considera igualmente os quatro tipos de mobilidade coletiva, ao passo que na

segunda interpretação, o biodiesel seria apresentado como a melhor opção para o transporte

coletivo urbano do estado de São Paulo.

Com o ReCiPe midpoint (H), tanto a motorização elétrica com recarga no horário de

maior demanda, como a convencional utilizando biodiesel, seriam mais vantajosas que as

demais, de acordo com a primeira interpretação. Pela visão ecocêntrica, o transporte coletivo

a biodiesel seria mais vantajoso.

Utilizando o IMPACT 2002+, a motorização elétrica com recarga no horário de maior

demanda seria mais conveniente para a visão antropocêntrica, enquanto para a segunda

interpretação, o biodiesel ainda se mostraria mais vantajoso.

Dessa forma, observou-se que apesar do seu princípio de completeza e da perspectiva

do ciclo de vida, a ACV apresenta limitações. Além daquelas apontadas pela escolha do

método e pela interpretação de resultados, a própria avaliação apresenta dificuldade de

integração de dados ambientais nas dimensões espaço e tempo, dificultando a determinação

precisa do potencial impacto ambiental.

Como recomendações para futuros estudos, a elaboração de um inventário da produção

das unidades de processo regionalizadas é peça fundamental para a determinação de

resultados mais próximos à realidade. Em caso de indisponibilidade de inventários

específicos, recomenda-se também estipular métodos de padronização de adaptação de

inventários. Outra recomendação envolve o desenvolvimento de uma metodologia standard,

com fatores de caracterização melhor aplicados às peculiaridades regionais brasileiras.

Sugere-se ainda analisar a possibilidade de incluir outras modalidades de transporte

coletivo urbano, como ônibus com células a combustível, e comparar os resultados com os

ônibus elétricos e a combustão interna, de modo transdisciplinar.

150

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159

APÊNDICE A – Compilação das categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV

Tabela A.1 - Categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV

Categoria de impacto

Métodos Europeus Métodos Norte-americanos

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I 2.1

Depleção abiótica (kg Sb eq.) X X Depleção de metal ($) X Depleção de metal (kg Fe eq.) X Depleção abiótica - combustíveis fósseis (MJ) X

Depleção fóssil (kg petróleo eq.) X Depleção fóssil ($) X Depleção de combustíveis fósseis (MJ excedente) X

Depleção mineral, fóssil e de recursos renováveis (kg Sb eq.) X

Depleção dos recursos naturais (MJ excedente) X

Mudanças climáticas – saúde humana (DALY) X

Mudanças climáticas – ecossistemas (espécies.ano) X

Alteração em habitat (contabilização T&E) X

Mudanças climáticas / Aquecimento global – GWP 100a (kg CO2 eq.) X X X X X X X

Aquecimento global – GWP 100a (g CO2 eq.) X

Aquecimento global – GWP 100a, incluso COVNM (kg CO2 eq.) X

Aquecimento global (UBP) X Depleção da camada de ozônio (DALY) X

Depleção da camada de ozônio (kg CFC-11 eq.) X X X X X X X

Depleção da camada de ozônio (g CFC-11 eq.) X

Depleção da camada de ozônio, incluso COVNM (kg CFC-11 eq.) X

Depleção da camada de ozônio (UBP) X Formação de ozônio – vegetação X

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I 2.1

(m2.ppm.h) Formação de ozônio – humano (pessoa.ppm.h) X

Toxicidade humana (DALY) X Toxicidade humana (kg 1,4-DB eq.) X X Toxicidade humana 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Toxicidade humana 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Toxicidade humana – incl. HPA, xileno & COVNM (kg 1,4-DB eq.) X

Toxicidade humana – ar (pessoa) X Toxicidade humana – água (m3) X Toxicidade humana – solo (m3) X Toxicidade humana – efeitos cancerígenos (CTUh) X X

Toxicidade humana – efeitos não cancerígenos (CTUh) X X

Carcinógenos (kg C2H3Cl eq.) X Não-carcinógenos (kg C2H3Cl eq.) X Saúde humana – câncer (g C6H6 eq.) X Saúde humana – não-câncer (g C7H7 eq.) X

Saúde humana – poluentes do ar (micro DALY) X

Qualidade do ar em ambientes internos (g COVT eq.) X

Expectativa de vida (pessoa.ano) X Morbidade (pessoa.ano) X Morbidade severa (pessoa.ano) X Ecotoxicidade (g 2,4-D eq.) X Ecotoxicidade (CTUe) X Ecotoxicidade de água doce (espécies.ano) X

Ecotoxicidade de água doce (kg 1,4-DB eq.) X X

Ecotoxicidade de água doce 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade de água doce 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade de água doce (CTUe) X Ecotoxicidade de água doce – incl. HPA, xileno & COVNM (kg 1,4-DB eq.)

X

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I 2.1

Ecotoxicidade sedimentar de água doce 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade sedimentar de água doce 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade marinha (espécies.ano) X Ecotoxicidade marinha (kg 1,4-DB eq.) X X

Ecotoxicidade marinha 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade marinha 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade marinha – incl. HPA, xileno & COVNM (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade sedimentar marinha 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade sedimentar marinha 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade crônica na água (m3) X Ecotoxicidade aguda na água (m3) X Ecotoxicidade aquática (kg TEG água) X Ecotoxicidade terrestre (kg 1,4-DB eq.) X X

Ecotoxicidade terrestre 100a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade terrestre 500a (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade terrestre – incl. HPA, xileno & COVNM (kg 1,4-DB eq.) X

Ecotoxicidade terrestre (kg TEG solo) X Ecotoxicidade terrestre (espécies.ano) X Ecotoxicidade crônica no solo (m3) X Orgânicos inaláveis (kg C2H4 eq.) X Oxidação fotoquímica (kg C2H4 eq.) X X Oxidação fotoquímica – NOx baixo (kg C2H4 eq.) X

Oxidação fotoquímica – MIR; NOx muito alto (kg C2H4 eq.) X

Oxidação fotoquímica – MOIR; NOx alto (kg C2H4 eq.) X

Oxidação fotoquímica – EBIR; NOx baixo (kg C2H4 eq.) X

Oxidação fotoquímica – incl. NOx & COVNM (kg C2H4 eq.) X

Oxidação fotoquímica – incluso X

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I 2.1

COVNM (kg C2H4 eq.) Formação fotoquímica de oxidantes (kg COVNM eq.) X X

Formação fotoquímica de oxidantes (DALY) X

Smog (g NOx eq.) X Smog (kg O3 eq.) X Acidificação (kg SO2 eq.) X X Acidificação – futuro não incluso (kg SO2 eq.) X X

Acidificação terrestre (kg SO2 eq.) X X Acidificação terrestre (espécies.ano) X Acidificação aquática (kg SO2 eq.) X Acidificação (m2) X Acidificação (H+ mmole eq.) X Acidificação (molc H+ eq.) X Acidificação do solo (H+ eq.) X Eutrofização (g N eq.) X Eutrofização (kg N eq.) X Eutrofização (kg PO4

-3 eq.) X X Eutrofização – futuro incluso (kg PO4

-3

eq.) X

Eutrofização terrestre (m2) X Eutrofização terrestre (molc N eq.) X Eutrofização hídrica – N (kg N) X Eutrofização hídrica – P (kg P) X Eutrofização de água doce (kg P eq.) X X Eutrofização de água doce (espécies.ano) X

Eutrofização de água marinha (kg N eq.) X X

Eutrofização aquática (kg PO4 P-lim) X Radiação ionizante (DALY) X X Radiação ionizante – HH (kg U235 eq.) X X

Radiação ionizante – E (CTUe) X Radiação ionizante (Bq C-14 eq.) X Ar fétido (m3 ar) X Energia não-renovável (MJ primário) X Extração mineral (MJ excedente) X Consumo de água (litros) X Recursos hídricos (UBP) X Recursos energéticos (UBP) X Recursos minerais (UBP) X

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I 2.1

Recursos – todos (PR2004) X Depleção das reservas (ELU) X Depleção de recursos hídricos (m3 água eq.) X X

Uso da terra (UBP) X Uso da terra (kg deficiência de C) X Ocupação de terras urbanas (espécies.ano) X

Ocupação de terras urbanas (m2a) X Ocupação de terras agrícolas (espécies.ano) X

Ocupação de terras agrícolas (m2a) X Ocupação do solo (m2 orgânico arável) X Transformação de terras naturais (espécies.ano) X

Transformação de terras naturais (m2) X Capacidade de crescimento da cultura (kg) X

Capacidade de crescimento da madeira (kg) X

Capacidade de produção de água para irrigação (kg) X

Capacidade de produção de água potável (kg) X

Produção de peixe e carne (kg) X Principais poluentes atmosféricos e material particulado (UBP) X

Material particulado / Inorgânicos inaláveis / Efeitos respiratórios (kg PM2.5eq.)

X X X

Formação de material particulado (PM10 eq.) X

Formação de material particulado (DALY) X

Substâncias cancerígenas no ar (UBP) X Metais pesados no ar (UBP) X Metais pesados na água (UBP) X Metais pesados no solo (UBP) X Poluentes na água (UBP) X Fósforo orgânico particulado na água (UBP) X

Pesticidas no solo (UBP) X Substâncias radioativas no ar (UBP) X Substâncias radioativas na água (UBP) X

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I 2.1

Ruído (UBP) X Ruído (pessoa.ano) X Ruído severo (pessoa.ano) X Resíduos não radioativos (UBP) X Resíduos radioativos (UBP) X Resíduos radioativos (kg) X Resíduos perigosos (kg) X Resíduos – cinzas (kg) X Resíduos sólidos (kg) X Extinção de espécies (NEX) X


165

APÊNDICE B – Compilação de estudos de ACV de biodiesel, diesel, eletricidade e da mobilidade coletiva por ônibus elétrico

e convencional

Tabela B.1 – Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do biodiesel por soja e/ou sebo animal no Brasil, disponíveis na literatura

Obra Objetos de estudo Resultados

Land use change (LUC) analysis and life cycle assessment (LCA) of Brazilian soybean biodiesel (ESTEVES, et al., 2016)

ACV e análise de mudança do uso da terra (por imagens Landsat de 1993 e 2013 e emissões de gases do efeito estufa de acordo com o IPCC) do biodiesel e da cultura de soja do Brasil.

Quase a totalidade (97,1%) do incremento nas emissões de gases do efeito estufa anuais (1993-2013), por hectare, provêm das mudanças no uso da terra, sendo a maior parte (81,2%) na conversão de pastagens para agricultura de soja. Mas diferente do que aponta o IPCC, grande parte destas terras se tratam de pastos degradados, e sua conversão abrange a possibilidade de práticas de plantio direto de soja, como reserva de carbono.

Ethylic or methylic route to soybean diesel? Tracking environmental answers through life cycle assessment (ALTAMIRANO, et al., 2016)

ACV, Pegada hídrica e Eficiência Energética da produção de biodiesel de soja a partir de metanol e etanol.

Tanto no uso do metanol, quanto de etanol na produção de biodiesel, não existem mudanças significativas em seus perfis ambientais. O uso de etanol é mais vantajoso apenas para a categoria de potencial de aquecimento global. O metanol é colocado como mais vantajoso nas demais categorias de potencial impacto ambiental, na pegada hídrica e na eficiência energética.

Life Cycle Inventory for the agricultural stages of soybean production in the state of Rio Grande do Sul, Brazil (MACIEL, et al., 2015)

Inventário do Ciclo de Vida (dividido em quatro etapas: preparação do solo; tratamento de sementes e semeadura; período de crescimento; e colheita) para a produção de soja para o Rio Grande do Sul, a partir de dados dos maiores produtores de soja da região (representando 32% da produção nacional). A modelagem da operação de máquinas foi criada, assim como as mudanças no uso da terra contabilizadas.

Foram coletados dados de 23 municípios do Rio Grande do Sul, que à época eram responsáveis por 32% da produção de soja nacional. Os resultados mostram que de 1992/93 a 2012/13, 15,4% da área cultivada, era pastagem, que havia transitado para culturas de arroz e milho, principalmente. Deve-se ressaltar que não há nenhuma evidência de avanços da soja, de floresta para a agricultura, na região. O trabalho considerou as emissões de óxido nitroso do solo e um inventário completo foi apresentado.

Life cycle assessment (LCA) for biofuels in Brazilian conditions: A meta-analysis (ROCHA, et al., 2014)

ACV e balanço energético do etanol de cana-de-açúcar, e do biodiesel a partir do óleo de soja e de palma, nas condições brasileiras.

Utilizando a metodologia CML para a avaliação do impacto ambiental, foram consideradas as categorias de potencial de depleção abiótica, potencial de aquecimento global, potencial de toxicidade humana, potencial de acidificação e potencial de eutrofização, sendo relacionadas a outros estudos por meta-analise. Conclui-se que maiores produtividades e uso extensivo de coprodutos melhoram o desempenho ambiental do combustível, sendo que o método de alocação, distância de transporte e inventário local apresentam influência significativa nos resultados.

166


Environmental sustainability of biodiesel in Brazil (CASTANHEIRA, et al., 2014)

Caracterização da cadeia de produção de biodiesel no Brasil, com óleo de soja e sebo bovino.

Aumentar a produção agrícola, a diversificação de matérias-primas e a adoção da transesterificação etílica podem auxiliar na diminuição dos impactos ambientais potenciais. O artigo sugere ainda o uso de instrumentos como a certificação e o zoneamento ambiental para o desenvolvimento deste tipo de bioenergia de modo sustentável e conciliável com a produção de alimentos.

Sustainability of the Biorefinery Industry for Fuel Production (CALDEIRA-PIRES, et al., 2013)

Caracterização dos impactos ambientais e econômicos da produção de bioetanol e biodiesel a partir de diversas biomassas. Revisão com resultados de Avaliação do Ciclo de Vida, Avaliação do Custo do Ciclo de Vida e Análise da Trajetória Estrutural (perspectiva setorial).

A inclusão de biocombustíveis no setor de transportes pode levar à mitigação de impactos ambientais atrelados à mobilidade, em determinadas categorias como emissões de gases do efeito estufa. No entanto, deve-se atentar ao perfil de geração de insumos agrícolas devido ao uso de combustíveis e agroquímicos.

A comparative life cycle assessment of biodiesel from soybean oil and beef tallow in Brazil (COELHO, et al., 2013)

ACV do biodiesel no Brasil usando soja e sebo bovino, considerando rotas etílicas e metílicas, considerando mudanças no uso da terra. Alocação por critérios econômicos.

O sebo bovino teve o maior impacto quando comparado com a soja, em todas as categorias de impacto, devido à alta contribuição para produção de carne. Os impactos da produção de soja são muito sensíveis às mudanças no uso da terra. Não há diferenças significativas entre as rotas etílicas e metílicas de produção.

Análise ambiental da produção de biodiesel no Rio Grande do Sul usando a metodologia de análise do ciclo de vida (BRONDANI, et al., 2013)

Produção de biodiesel no Rio Grande do Sul.

A fase agrícola é a mais impactante na produção do biodiesel. Herbicidas, diesel e fertilizantes são responsáveis por maiores danos ambientais na etapa agrícola. Na etapa de extração e refino do óleo de soja, a utilização de óleo diesel culminou em maiores danos na maioria das categorias de impacto. Na transesterificação, além do diesel, o metóxido de sódio e o metanol são os mais impactantes.

Avaliação do impacto ambiental do ciclo de vida do biodiesel produzido por diferentes processos (BARBOSA & AMORIM, 2012)

Análise comparativa do impacto ambiental da produção do biodiesel por diferentes processos (óleos vegetais virgens e usados, metanol e etanol como solventes, e diferentes catalizadores), considerando categorias de saúde humana, qualidade do ecossistema, mudanças climáticas e recursos naturais.

O metanol é o álcool mais utilizado na produção de biodiesel por ser mais barato, mesmo gerando maiores impactos ambientais, quando comparado ao etanol. O processo que apresentou menores impactos foi aquele que utiliza óleos virgens, com catálise alcalina de NaOH.

Integrated environmental assessment of biodiesel production from soybean in Brazil (CAVALETT & ORTEGA, 2010).

Avaliação dos impactos ambientais da produção de biodiesel de soja no Brasil, com a contabilização da emergia, análise de energia incorporada fluxo de materiais.

Para a produção de um litro de biodiesel, 8,8 kg de solo superficial são perdidos por processo erosivo, são utilizados 0,27 kg de petróleo, 0,2 kg de fertilizantes, 5,2m2 de área de cultivo, 7,33 kg de materiais abióticos e 9 toneladas de água, sendo liberados 0,66 kg de ar e 0,86 kg de CO2. A renovabilidade do biodiesel foi considerada baixa, com um índice aproximado de 31%, devido ao processo produtivo ser suportado por combustíveis fósseis, em nível background.


167

Tabela B.2 – Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do diesel no Brasil, disponíveis na literatura


Análise comparativa do ciclo de vida do biodiesel obtido a partir do óleo de dendê e etanol versus diesel de petróleo (FERREIRA & CARVAS, 2014)

Comparação ambiental a produção de Petrodiesel com a produção de biodiesel do dendê via rota etílica, com abordagem cradle-to-gate, utilizando o ReCiPe midpoint.

O biodiesel é mais impactante na grande maioria das categorias analisadas e também no indicador global obtido a partir do método escolhido. Estudos futuros devem ser realizados aumentando os limites do sistema a fim de englobar mais unidades de processo importantes, como uso e disposição final. O petrodiesel é uma alternativa temporária, pois as reservas naturais de sua matéria-prima estão se esgotando.

Comparison of potential environmental impacts on the production and use of high and low sulfur regular diesel by life cycle assessment (MARTÍNEZ-GONZALÉZ, et al., 2011)

Comparação da ACV e da pegada de carbono (IPCC) de combustíveis diesel de alto teor de enxofre (3.000 ppm) e de baixo teor de enxofre (500 ppm), usando o método Impact 2002+.

O diesel com baixo teor de enxofre apresenta um aumento de 3,8% na pegada de carbono, em relação àquele com alto teor, devido à necessidade de operação da planta de hidrotratamento. Nas categorias de mudanças climáticas e esgotamento de recursos naturais, o diesel de baixo teor supera em 2% e 6%, respectivamente, os resultados daquele com alto teor. Apesar disso, o baixo teor de enxofre permite a redução de 80% na saúde humana e qualidade do ecossistema.

Emprego da Avaliação do Ciclo de Vida para levantamento dos desempenhos ambientais do biodiesel de girassol e do óleo diesel (SALLABERRY, 2009)

Comparação da ACV do biodiesel de girassol, feito com metanol e do óleo diesel, desempenhando as mesmas funções em um motor, utilizando o método Impact 2002+.

O biodiesel reduz o uso de energia não renovável e aquecimento global, aumentando impactos de acidificação e eutrofização. O diesel causa mais impactos que o biodiesel na categoria de oxidação fotoquímica. A obtenção da matéria-prima e a combustão, são as etapas com maior impacto. Na fase de obtenção de matéria-prima, devido à presença do diesel como background.


168

Tabela B.3 – Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da eletricidade no Brasil, disponíveis na literatura


Environmental impact assessment of increasing electric vehicles in the Brazilian fleet (CHOMA & UGAYA, 2015)

Identificação dos impactos ambientais do transporte de pessoas por veículos elétricos a bateria e a combustão interna, leves, no Brasil, por meio de ACV.

A geração de eletricidade em térmicas pode diminuir ou anular os benefícios dos veículos elétricos, que se mostram mais vantajosos nas categorias de depleção abiótica, aquecimento global, depleção da camada de ozônio e ecotoxicidade de água doce.

Life-cycle inventory for hydroelectric generation: a Brazilian case study (RIBEIRO & DA SILVA, 2010)

Inventário do ciclo de vida da Usina de Itaipu, como parâmetro de geração hidrelétrica nacional, com foco nos investimentos de capital para a construção e operação da barragem.

Como resultado, além do inventário apresentado, são determinados os seguintes processos e os respectivos encargos ambientais como os hotspots mais importantes do ciclo de vida: enchimento de reservatórios (emissão de CO2 e CH4, uso do solo); Ciclo de vida do aço (consumo de água e energia, CO, partículas, SOx e NOx); Ciclo de vida do cimento (consumo de água e energia, CO2 e emissões de partículas); E operação de máquinas de construção civil (consumo de diesel, emissões de NOx). Comparado com outros estudos hidrelétricos, o LCI mostrou adequação de magnitude, com melhores resultados do que a pequena hidrelétrica, o que revela uma economia de escala.

Life cycle inventory for electric energy system in Brazil (COLTRO, et al., 2003)

Inventário do ciclo de vida para a produção e entrega de energia elétrica no Brasil, para o ano 2000 (perfil 93,5% hidráulico). Os dados foram inventariados da seguinte forma: geração bruta de energia elétrica, capacidade instalada, área inundada, perdas, emissões para o ar, resíduos de processo, combustível, eficiência e uso da terra. O processo de geração hidrelétrica não foi considerado livre de emissões – foi proposto um modelo em que as emissões de CO2 renovável e CH4 são atribuídas à degradação de plantas submersas na área do reservatório.

A produção e distribuição de 1.000 MJ (278 kWh) de eletricidade pelo sistema interligado no Brasil requer aproximadamente 1.600 MJ de energia de processo, 230 kg de água (evaporada em usinas térmicas), 116m3 de fluxo de água através das turbinas, 13 kg de carvão, 5 kg de reservas bióticas e 0,25 m2a de uso da terra. As emissões foram de 18kg de CO2, de origem não renovável, 17kg de CO2, de origem renovável, 540g de CH4, 575g de NOx, 116g de SO2, 149g de CO2, entre outros. As centrais térmicas são as principais contribuintes para essas emissões, com exceção do CH4 e do CO2 renovável, que são contribuições da produção de carvão e das centrais hidrelétricas, respectivamente.


169

Tabela B.4 – Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da mobilidade coletiva elétrica à bateria e a diesel, disponíveis na literatura


Real-world performance of battery electric buses and their life-cycle benefits with respect to energy consumption and carbon dioxide emissions (ZHOU, et al., 2016).

Comparação da Avaliação do Ciclo de Vida (energia e emissões de dióxido de carbono) de ônibus elétricos à bateria e ônibus a diesel na China. Um ônibus à diesel e três ônibus elétricos chineses são operados e recarregados em Macau, sob diferentes condições (ar-condicionado, tamanho, carga de passageiros e velocidade).

Ônibus elétricos à bateria podem reduzir a demanda energética e as emissões de dióxido de carbono no sistema de transporte da China. No cenário básico (sem ar-condicionado e passageiros), incluindo as perdas na recarga, dois ônibus com 12 metros consomem 138-175 kWh/100 km; um ônibus com 8 metros consume 79 kWh/100 km. Quando o ar-condicionado e a carga de passageiros alcançam seus limites máximos, o consumo de energia aumenta em 21-27%. No entanto, o uso do ar-condicionado exerce um impacto maior do que a carga de passageiros. No cenário com baixa velocidade, maior carga e uso do ar-condicionado, o ônibus à diesel apresenta uma melhor performance, enquanto o ônibus elétrico demanda menos energia e emite menos dióxido de carbono. Sob diferentes condições, o uso ônibus elétrico reduz a utilização de petróleo e combustíveis fósseis, e de emissões de dióxido de carbono em 85-87%, 32-46%, 19-35%, respectivamente quando comparado ao ônibus a diesel; A rede de energia mais limpa e um sistema de recarga mais eficiente (se melhor do que 60-84%), aumentariam os futuros benefícios dos ônibus elétricos.

A hybrid life cycle assessment of public transportation buses with alternative fuel options (ERCAN & TATARI, 2015)

Avaliação do Ciclo de Vida (energia, água e emissões) de ônibus de trânsito nos Estados Unidos, considerando o diesel, o biodiesel, gás natural comprimido, gás natural liquefeito e eletricidade, em motorizações convencionais, híbrida (diesel-eletricidade), e elétrica a bateria. São considerados três ciclos de condução: Manhattan, Central Business District e Orange Country Transit Authority. Considera-se mais de um cenário, com diferentes perfis de geração elétrica. Uso de simulação Monte Carlo para a variação no consumo dos ônibus.

O ônibus elétrico à bateria provoca emissões significativamente mais baixas que a motorização convencional (a diesel, biodiesel, gás natural comprimido e liquefeito) e a híbrida (diesel-eletricidade). Alguns ônibus híbridos têm suas emissões comparáveis a ônibus convencionais. Quanto à demanda por água, os ônibus a diesel e híbrido mostram-se opções mais viáveis. Embora os resultados indiquem que os ônibus elétrico a bateria e híbrido têm menos emissões ambientais, a dependência dos EUA de combustíveis fósseis para a geração de eletricidade continua a produzir impactos significativos sobre a operação dos ônibus elétricos à bateria.

Plug-in vs. wireless charging: Life cycle energy and greenhouse gas emissions for an electric bus system (BI, et al., 2015)

ACV comparativa do carregamento sem fio (wireless) e plug-in, analisados por meio de testes em ônibus.

O carregamento sem fio (wireless) é um método alternativo ao plug-in, no abastecimento da mobilidade elétrica com baterias recarregáveis, que possuam rotas fixas, como no caso dos ônibus. Uma das vantagens do carregamento wireless é a possibilidade de diminuição da massa da bateria (de 27-44%), auxiliando na leveza da carroçaria (de 12-24%) e na redução de energia demanda, dentro fase da bateria às rodas (5,4-7,0%). Como uma das suas principais desvantagens está a menor eficiência de transferência de energia, quando comparado ao sistema plug-in (Bi et al., 2015).

170

Obra Objetos de estudo Resultados Impact of Spanish eletricity mix, over the period 2008-2030, on the Life Cycle energy consumption and GHG emissions of Electric, Hybrid Diesel-Electric, Fuel Cell Hybrid and Diesel Bus of the Madrid Transportation System (SÁNCHEZ, et al., 2013)

ACV global de quatro ônibus (híbrido com célula a combustível, híbrido diesel-elétrico, elétrico a bateria e a combustão interna). Categorias de impacto avaliadas: emissões de consumo de energia primária, energia fóssil e de gases do efeito estufa.

Os ônibus elétrico à bateria, e híbrido com célula a combustível são mais sensíveis à variação do mix de energia elétrica, tendo para o período 2008-2030, possibilidades de melhoria de 25,62% e 28,16%, quanto à eficiência e ao consumo de energia fóssil, e um potencial de redução de emissão de gases do efeito estufa de 28,7 e 30,88%, respectivamente.

Life Cycle Assessment of Diesel and Electric Public Transportations Buses (COONEY, et al., 2013)

ACV do transporte coletivo por ônibus elétrico à bateria e ônibus convencional a diesel nos Estados Unidos.

A fase de uso, com a produção/combustão de diesel para o ônibus convencional, e a geração de eletricidade para o ônibus elétrico, domina a maioria das categorias de impacto. Entretanto, os efeitos da produção de baterias são significativos para o aquecimento global, substâncias cancerígenas, depleção do ozônio, e ecotoxicidade. Há uma clara ligação entre o perfil de geração de eletricidade e a preferência pelo ônibus elétrico ou a diesel. Com o perfil de geração de energia elétrica dos Estados Unidos, há uma forte preferência pelo ônibus convencional a diesel, sobre o ônibus elétrico à bateria, quando se considera os impactos de aquecimento global. Os formuladores de políticas devem considerar variações regionais na rede elétrica antes de recomendar o uso de ônibus elétricos à bateria, para reduzir as emissões de dióxido de carbono. Sendo assim, o ônibus elétrico é preferível em apenas oito estados, incluindo Washington e Oregon. Melhorias na tecnologia da bateria podem reduzir os impactos do ciclo de vida do ônibus elétrico, mas mudanças na rede elétrica é uma variável dominante.

Comparação dos desempenhos ambientais do B5 etílico de soja e do óleo diesel, por meio da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) (SUGAWARA, 2012)

ACV do transporte coletivo urbano por meio ônibus a petrodiesel e a diesel (B5), com biodiesel etílico de soja.

A mistura B5 do biodiesel etílico de soja, quando utilizada em um ônibus urbano, apresenta pior desempenho que o óleo diesel em nove das treze categorias de impacto ambiental: depleção do ozônio estratosférico; formação de foto-oxidantes; formação de material particulado; acidificação terrestre; eutrofização de água doce; ecotoxicidade terrestre; ocupação da área agrícola; transformação de área natural; depleção de água. Na categoria de mudanças climáticas, o diesel B5 teve desempenho favorável e em toxicidade humana, ecotoxicidade da água doce e depleção fóssil, ambos os combustíveis apresentaram resultados semelhantes.

171


Comparison of Life Cycle energy consumption and GHG emissions of natural gas, biodiesel and diesel buses of the Madrid transportation system (SÁNCHEZ, et al., 2012)

Avaliação do Ciclo de Vida (energia, gases do efeito estufa, mudanças diretas do uso da terra, e depleção abiótica fóssil) do processo de produção, condicionamento e transporte dos combustíveis utilizados pelos ônibus à diesel, biodiesel (B100), um biodiesel misturado a 20% (B20) e gás natural foram analisados na fase Well-to-Tank, juntamente com o impacto ambiental, devido à sua combustão, na fase Tank-to-Wheel. O impacto ambiental da fabricação, manutenção e processo de reciclagem dos ônibus urbanos e sistemas de pós-tratamento de gases de escape (EGR + DPF; SCR + Ureia; catalisador de três vias).

O ciclo de vida da tecnologia de redução catalítica seletiva usando ureia (SCR + Ureia) reduz o impacto ambiental a uma extensão maior do que o seu ciclo de vida global; aumenta quando o gás natural é usado, resultando em um saldo final mais eficiente do que as outras opções. O mesmo resultado é observado com a utilização do B20 e B100, apenas quando é assumido que não há mudanças diretas do uso da terra, pois se há emissões relacionadas às mudanças diretas do uso da terra, aumenta-se a efetividade da tecnologia SCR + Ureia e o potencial de redução do impacto ambiental tende diminuir.

Life Cycle Assessment (LCA) of the Hydrogen Fuel Cell, Natural Gas, and Diesel Bus Transportation Systems in Western Australia (ALLY & PRYOR, 2008)

ACV e pegada ambiental da mobilidade pública, por meio de células de combustível a hidrogénio como uma alternativa à actual infra-estrutura de transporte público de diesel e gás natural em Perth.

Os resultados mostram que o ensaio é competitivo com os sistemas de ônibus a diesel e a gás natural, em termos de potencial de aquecimento global e eutrofização. As emissões que contribuem para a acidificação e o formação de ozônio fotoquímico são maiores para os ônibus de células de combustível. A análise de cenários quantifica as melhorias que podem ser esperadas nas futuras gerações de veículos com célula a combustível, e mostra que uma redução de mais de 50% é possível nas categorias de gases de efeito estufa, foração de ozônio fotoquímico e demanda por energia primária.


172

APÊNDICE C – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros

Tabela C.1 – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o Transporte Coletivo Urbano a Diesel B7 - TCUD (B7)


TCUD (B7) vazio

Δ% TCUD (B7)

default Δ% TCUD

(B7) lotado Δ %

Máximo

Dep. Abiótica kg Sb eq. 3,94E-05 -1,68% 4,01E-05 3,26% 4,14E-05 4,88%

Dep. Fóssil MJ 1,96E+03 -8,41% 2,14E+03 14,40% 2,50E+03 21,60%

Aquec. Global kg CO2 eq. 1,55E+02 -8,24% 1,69E+02 14,14% 1,97E+02 21,21%

Dep.Cam.Ozônio kg CFC-11 eq. 9,52E-06 -8,12% 1,04E-05 13,97% 1,20E-05 20,96%

Tox. Humana kg 1,4-DB eq. 1,34E+01 -2,68% 1,38E+01 5,08% 1,45E+01 7,62%

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. 6,90E-01 -3,80% 7,17E-01 7,07% 7,71E-01 10,60%

Ec. marinha kg 1,4-DB eq. 4,30E+04 -0,91% 4,34E+04 1,79% 4,42E+04 2,69%

Ec. Terrestre kg 1,4-DB eq. 5,54E-02 -3,24% 5,72E-02 6,09% 6,09E-02 9,13%

O. Fotoquímica kg C2H4 eq. 1,84E-02 -5,41% 1,94E-02 9,76% 2,15E-02 14,64%

Acidificação kg SO2 eq. 3,92E-01 -5,58% 4,15E-01 10,04% 4,62E-01 15,06%

Eutrofização kg PO4-3 eq. 5,47E-02 -7,53% 5,92E-02 13,08% 6,81E-02 19,63%


Tabela C.2 – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o Transporte Coletivo Urbano a Diesel B100 - TCUD (B100)


TCUD (B100) vazio

Δ% TCUD (B100) default

Δ% TCUD (B100) lotado

Δ% Máximo


Dep. Fóssil MJ 7,32E+02 -5,61% 7,75E+02 10,09% 8,62E+02 15,13%




173


TCUD (B100) vazio

Δ% TCUD (B100) default

Δ% TCUD (B100) lotado

Δ% Máximo

Ec. Água Doce kg 1,4-DB eq. 1,41E+00 -7,07% 1,52E+00 12,39% 1,73E+00 18,59%







Tabela C.3 – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de demanda média de eletricidade – TCUEB (média)


TCUEB (média) vazio

Δ% TCUEB (média) default

Δ% TCUEB (média) lotado

Δ% Máximo


Dep. Fóssil MJ 7,68E+02 -1,52% 7,80E+02 3,55% 8,08E+02 5,02%











174

Tabela C.4 – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de maior demanda por eletricidade – TCUEB (maior

demanda)


TCUEB (maior

demanda) vazio

Δ%

TCUEB (maior

demanda) default

Δ%

TCUEB (maior

demanda) lotado

Δ %Máximo


Dep. Fóssil MJ 7,22E+02 -1,44% 7,32E+02 3,37% 7,58E+02 4,76%











(versao final)dissertacao de mestrado falco … · que a motorização elétrica ... diagrama p-v...

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