Avaliação emergética do ciclo de vida da produção de biodiesel de soja no Brasil

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

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

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

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

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

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

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

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

9. Global environmental support Macro escopo Soy Soybean production

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

11. Ciclo de vida do biodiesel • Farelo de soja • Óleo de soja • Biodiesel

12. Contabilizar entradas e saídas • Entrada • Combustível • Água • Aço • Eletricidade • Fertilizante • Pesticidas • Trabalho • Serviços • ….. • Saída • Produto principal • CO2 • Efluentes industriais • Solo • Resíduos • …..

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

14. Requer: 4,5 kg material abiótico 5,8 t de água 0,13 kg fertilizante 3,4 m2 superfície cultivada 0,12 kg petróleo equivalente Libera: 387 g CO2 7 g NOx 1 g VOC 3 g CO 0,23 kg solo Produzir 1 kg de soja Energia Output/Input = 4,45

15. Requer: 4,2 kg material abiótico 5,3 t de água 0,14 kg fertilizante 0,29 kg óleo equivalente 3,07 m2 superfície cultivada Libera: 909 g CO2 16 g NOx 2 g VOC 6 g CO 0,21 kg solo 0,78 kg efluentes Produzir 1 kg de óleo de soja Energia Output/Input = 2,92

16. Requer: 5,9 kg material abiótico 5,8 t de água 0,13 kg fertilizante 0,21 kg óleo equivalente 3,41 m2 superfície coltivada Libera: 668 g CO2 11 g NOx 2 g VOC 5 g CO 0,23 kg solo 0,86 kg efluentes Produzir 1 kg de farelo de soja Energia Output/Input = 1,72

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

18. Requer: 3,8 kg material abiótico 4,4 t de agua 0,10 kg fertilizante 0,34 kg óleo equivalente 2,55 m2 superfície cultivada Libera: 1071 g CO2 18 g NOx 3 g VOC 7 g CO 0,17 kg solo 0,57 kg efluentes Produzir 1 litro de biodiesel Energia Output/Input = 2,30

19. Fases do CV do biodiesel

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

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

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

23. Cenário futuro - área A Lei 11095 de 13 de janeiro de 2005 prevê uma mistura de 2% de biodiesel no diesel (diesel B2) fornecido pelas distribuidoras a partir de 2008 e mistura de 5% (diesel B5) a partir de 2013. O diesel B2 pode ser traduzido com uma demanda de 777 milhões da litros de biodiesel. Se este biodiesel for produzido a partir de óleo de soja, a demanda de área cultivada será de mais 1,1 milhões de hectares de soja, isto é, aumento de 5,3% na área cultivada de soja em 2006 e equivalente a 42,4% da área desmatada por ano no Brasil. A relação de energia bruta/liquida de 0,62 necessária para fazer a produção de biodiesel independente de combustíveis fosseis amplifica a demanda de terra em 60%, ou seja 2,86 milhões de hectares que correspondem a um aumento de 13,7% na área cultivada com soja em 2006.

24. Cenário futuro - água A demanda direta de água é de 10419 kg de água por litro de biodiesel. Usando as mesmas suposições que para demanda de áreas de cultivo, o diesel B2 demandará um adicional de 6,7 bilhões de metros cúbicos de água por ano (mais 33,6 m3 por pessoa e ano no Brasil). No caso do diesel B5 16,8 bilhões de metros cúbicos de água (adicional de 84 m3 por pessoa por ano).

25. Cenário futuro – agro-químicos Com o diesel B2, o cultivo de soja irá demandar 434 milhões de kg a mais de fertilizantes químicos por ano e em 2013 com o diesel B5 serão 1085 milhões de kg a mais de fertilizantes químicos por ano. Alem disso, será necessário também mais 8,8 milhões de kg de pesticidas em 2008 para o diesel B2 e em 2013 mais 22 milhões de kg de pesticidas para o diesel B5. Lembrando-se inda que todos estes números devem ser acrescidos em 60% para fazer a produção independente de combustíveis fosseis.

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

27. Aspectos econômicos O preço médio do barril de petróleo em 2000 era de 31 USD. Atualmente é 65 USD e a previsão para 2008 é de 84 USD. O preço atual do petróleo é 0,41 USD/L de óleo cru. O Diesel é vendido no Brasil a 0,87 USD/L. Cerca de 70% desta valor são custos de transporte, margem de lucro e impostos, restando 0,26 USD/kg que é o custo de produção do diesel e pode ser comparado com o custo do biodiesel. O custo de produção (soma do custo de cada etapa de processamento) para o biodiesel foi de 0,41 USD/L. A literatura aponta 0,52 USD/L para a produção na Europa.

28. Emissões de CO2 1 kg de diesel libera aproximadamente 3,18 kg de CO2. 1 kg de biodiesel libara em seu processo de produção cerca de 0,92 kg de CO2, ou seja, emissões 71 % menores do biodiesel em comparação com o diesel. O Brasil deixará de emitir em 2008 com o diesel B2 cerca de 1,34 milhões de toneladas de CO2 e 4,41 milhões de toneladas de CO2 em 2013 com o diesel B5. O Brasil já é o 4º maior emissor mundial de gases do efeito estufa (IPCC) por conta do desmatamento libera cerca de 400 milhões de toneladas de CO2 com queimadas.

29. Energia e Emergia Petrolio equivalente Energia solar equivalente

30. Analise emergética

31. Analise emergética

32. Conclusões • Levando em conta as avaliações econômicas, de materiais, energéticas, emergéticas e de emissões de CO2 deste estudo concluímos que a produção de biodiesel ainda não é uma alternativa viável. Esta afirmativa esta baseada nas conseqüências da produção em larga escala. • O preço pago pelos brasileiros são as perdas de uma grande quantidade de nutrientes (2 milhões de ton de N e P) e o desaparecimento da floresta amazonica (7000 ha/dia). Fora a contribuição para o aquecimento global.

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

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

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

36. Obrigado! otavio@fea.unicamp.br ortega@fea.unicamp.br www.unicamp.br/fea/ortega