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ANÁLISE AMBIENTAL DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO RIO GRANDE DO SUL USANDO A METODOLOGIA DE ANÁLISE DO CICLO DE VIDA * Preferência por apresentação na forma de pôster Michel Brondani 1 , Jonas Schmidt Kleinert 2 , Jacson Douglas Rodrigues Trindade 2 , Ronaldo Hoffmann 3 1 Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos (PPGEPro) - UFSM ([email protected], Telefone: (55) 96461144) 2 Acadêmico do curso de graduação em Engenharia Química - UFSM 3 Professor do Departamento de Engenharia Química e do PPGEPro - UFSM Resumo Com a introdução do biodiesel na matriz energética nacional, é importante a realização de uma análise ambiental e energética de sua produção para identificar potenciais danos ambientais e avaliar se o processo é energeticamente viável. A Análise do Ciclo de Vida (ACV) e a Análise da Eficiência Energética são metodologias que auxiliam na elucidação das análises referidas e foram utilizadas no estudo da produção de biodiesel no Rio Grande do Sul (RS) a partir da delimitação da fronteira do sistema do berço ao portão. Os resultados da ACV demonstraram que herbicidas, diesel e fertilizantes são responsáveis por maiores danos ambientais na etapa agrícola, enquanto que na etapa de extração do óleo de soja 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 metanol causam danos ambientais consideráveis. Comparando o processo como um todo, a etapa de maior impacto ambiental foi a agrícola. Também se comprovou a renovabilidade do biodiesel e a eficiência energética de seu processo de produção, pois resultou em 2,42 unidades de energia útil para cada unidade de energia consumida. Palavras-chave: Biodiesel, Análise do Ciclo de Vida, Eficiência Energética. 1. Introdução É irrefutável que o planeta é diretamente dependente de recursos naturais não renováveis, como por exemplo, o petróleo, principal fonte energética utilizada nos dias de hoje. Mas, seu caráter finito, a disparidade da distribuição das reservas e o fato de emitir gases de efeito estufa em demasia são causas de preocupações governamentais. Aliado a

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ANÁLISE AMBIENTAL DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO RIO GRANDE DO

SUL USANDO A METODOLOGIA DE ANÁLISE DO CICLO DE VIDA

* Preferência por apresentação na forma de pôster

Michel Brondani1, Jonas Schmidt Kleinert2, Jacson Douglas Rodrigues Trindade2,

Ronaldo Hoffmann3

1Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos (PPGEPro) - UFSM

([email protected], Telefone: (55) 96461144)

2Acadêmico do curso de graduação em Engenharia Química - UFSM

3Professor do Departamento de Engenharia Química e do PPGEPro - UFSM

Resumo

Com a introdução do biodiesel na matriz energética nacional, é importante a

realização de uma análise ambiental e energética de sua produção para identificar

potenciais danos ambientais e avaliar se o processo é energeticamente viável. A Análise do

Ciclo de Vida (ACV) e a Análise da Eficiência Energética são metodologias que auxiliam na

elucidação das análises referidas e foram utilizadas no estudo da produção de biodiesel no

Rio Grande do Sul (RS) a partir da delimitação da fronteira do sistema do “berço ao portão”.

Os resultados da ACV demonstraram que herbicidas, diesel e fertilizantes são responsáveis

por maiores danos ambientais na etapa agrícola, enquanto que na etapa de extração do

óleo de soja 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 metanol causam danos ambientais consideráveis. Comparando o processo como

um todo, a etapa de maior impacto ambiental foi a agrícola. Também se comprovou a

renovabilidade do biodiesel e a eficiência energética de seu processo de produção, pois

resultou em 2,42 unidades de energia útil para cada unidade de energia consumida.

Palavras-chave: Biodiesel, Análise do Ciclo de Vida, Eficiência Energética.

1. Introdução

É irrefutável que o planeta é diretamente dependente de recursos naturais não

renováveis, como por exemplo, o petróleo, principal fonte energética utilizada nos dias de

hoje. Mas, seu caráter finito, a disparidade da distribuição das reservas e o fato de emitir

gases de efeito estufa em demasia são causas de preocupações governamentais. Aliado a

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isso, a instabilidade de preço do barril de petróleo é motivo de apreensão, visto o que

ocorreu no ano de 1973 com a chamada “crise do petróleo” em que o preço do barril atingiu

níveis exorbitantes.

Esses fatores fomentaram o estudo, desenvolvimento e aplicação de energia

renovável à matriz energética de uma gama de países. No Brasil, a partir do ano de 2004,

com a criação do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) buscou-se a

interação otimizada entre fatores ambientais, econômicos e sociais com a introdução do

biodiesel1 na matriz energética nacional, de acordo com o MDA (2013).

A produção de biodiesel em larga escala já é uma alternativa renovável consolidada

na matriz energética brasileira. A soja (fonte de triglicerídeo), o metanol (álcool reagente) e o

metilato de sódio (catalisador) são as principais matérias-primas usadas no processo de

transesterificação2, em especial no Rio Grande do Sul (RS), segundo Brondani (2012).

Ainda que menos poluente, as fontes renováveis de energia não são isentas da

possibilidade de impactos ambientais. A produção de biodiesel que é apresentada como

uma “fonte limpa” de energia pode apresentar impactos ambientais relacionados ao seu

processo agrário, sua produção industrial e seu uso em motores.

Portanto, torna-se necessário a análise de seu processo como um todo, pois

consome energia e matérias-primas que podem estar ligados a poluição ambiental. Uma

ferramenta propícia para esse tipo de avaliação é a Análise ou Avaliação do Ciclo de Vida

(ACV) ou do inglês Life Cycle Assessment (LCA).

Em um estudo referente ao ciclo de vida de um biocombustível, a delimitação da

fronteira do sistema abordado é de fundamental importância, sendo realizada a partir de

duas perspectivas: as fronteiras físicas do sistema produtivo e os níveis de regressão dos

fluxos energéticos e/ou mássicos considerados.

As fronteiras físicas fazem referência às etapas do ciclo de vida do produto, com

seus processos característicos. De acordo com Capaz (2009), a análise “do berço ao

túmulo” (Cradle to Grave) abrange todo o ciclo de vida do produto, ou seja, desde a etapa

de obtenção das matérias-primas usadas no processamento, até a disposição dos resíduos

gerados pelo uso final.

A análise “do berço ao portão” (Cradle to Gate) considera apenas a etapa de

obtenção da matéria-prima até o processamento do produto desejado, neste caso, a análise

de biocombustíveis ficaria restrita apenas à etapa agrícola e à etapa industrial. Já, a “análise

1 A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) por meio da portaria n°

255/2003, define “biodiesel como sendo um combustível composto de mono-alquilésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivado de óleos vegetais ou gorduras animais e designado B100”. 2 A reação de transesterificação é o método mais utilizado para conversão em biodiesel, segundo

Knothe et al. (2006) e Gupta et al. (2010), devido as brandas condições de operação.

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portão-portão” (Gate to Gate) é usada quando se pretende estudar processos mais

específicos, considerando apenas uma etapa no ciclo de vida.

Conforme Cepa (2009), particularmente no estudo do ciclo de vida de combustíveis,

pode ser utilizadas outras denominações, como a análise WTT (Well to Tank) que abrange o

ciclo de vida do combustível entre a produção da matéria-prima e a disponibilização do

produto final para o consumidor. Alguns autores usam esta análise até a obtenção do

produto final, sem considerar a etapa de distribuição, denominada WTG (Well to Gate).

A análise TTW (Tank to Wheel) estuda apenas uso do combustível no automóvel,

enquanto que a análise WTW (Well to Wheel) envolve todas as etapas do ciclo de vida de

um combustível, desde sua produção até seu uso final, isto é, “do berço ao túmulo”.

Em relação aos níveis de regressão dos fluxos, Capaz (2009) diz que referem-se à

extensão dos fluxos contabilizados dentro das fronteiras físicas do sistema. Os níveis de

regressão podem ser classificados em:

Nível 1: são considerados apenas os insumos de energia direta, aplicados ao processo,

geralmente em termos de eletricidade e vapor.

Nível 2: em adição ao nível 1, é considerado o aporte energético referente aos insumos

indiretos. No sistema de produção de biocombustíveis, contabiliza-se neste nível, a energia

embutida nos fertilizantes e defensivos, consumo de diesel e combustíveis usados nas

caldeiras que produzem o vapor usado no processo, por exemplo.

Nível 3: inclui-se a energia usada na produção de equipamentos de processo.

Nível 4: inclui-se a energia usada na obtenção de matérias-primas para produção de

equipamentos, insumos, etc.

Geralmente, em uma análise energética não se passa do terceiro nível de regressão,

uma vez que a contribuição dos níveis mais elevados vai se tornando insignificante.

2. Metodologia

Para a Análise do Ciclo de Vida do biodiesel no RS foram empregadas as

recomendações dispostas na norma ISO 14040 (que certifica a aplicação da metodologia de

ACV) em conjunto com a utilização do software SimaPro® para obtenção dos resultados. Em

paralelo aplicou-se uma análise energética ao processo de produção estudado através da

relação da razão energética entre a saída e a entrada de energia.

Inicialmente realizou-se o conhecimento e a descrição do processo de produção do

biodiesel, consistindo na etapa agrícola, etapa de transporte, etapa industrial e por fim a

fase de uso do mesmo, sendo imprescindíveis para conhecimento das entradas e saídas do

processo como um todo.

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O levantamento dos dados foi baseado na busca teórica em referências pertinentes

sobre produção de biodiesel, enquanto que a aquisição de dados práticos foi através de

questionário aplicado e coleta de dados in loco em vivência industrial por meio de visitas

técnicas a duas indústrias produtoras de biodiesel do RS (devidamente autorizadas pela

ANP) e dados coletados em órgãos especializados como a Emater.

De forma sucinta e de acordo com Ferrão (1998), Chehebe (1998) e a ISO 14040

(2006) as etapas de uma ACV consistem:

Na definição do Objetivo e do Escopo: a definição do objetivo deve incluir, de

forma clara, os propósitos pretendidos e conter todos os aspectos considerados relevantes.

O escopo refere-se à aplicabilidade do estudo, ou seja, de onde os dados virão e onde os

resultados serão aplicados. Deve-se, também, informar quem está realizando o estudo e a

quem se destina e se os resultados serão de uso privado ou público.

Nesta etapa algumas considerações devem ser tomadas, como: o sistema a ser

estudado, a definição dos limites do sistema, a definição das unidades de processo, o

estabelecimento da unidade funcional do sistema e as hipóteses e limitações feitas.

Na Análise do Inventário: refere-se à coleta de dados e aos procedimentos de

cálculo. As etapas da análise do inventário consistem em: preparação para a coleta de

dados, coleta de dados, refinamento dos limites do sistema, determinação dos

procedimentos de cálculo e procedimentos de alocação.

Na Avaliação de Impacto: deve ser composta, no mínimo, com os seguintes

elementos:

Seleção e definição das categorias: onde são identificados os grandes focos de

preocupação ambiental, seleção do método e das categorias de avaliação de impacto.

Classificação: onde os dados do inventário são classificados e agrupados nas

diversas categorias selecionadas (aquecimento global, acidificação, saúde humana, etc.).

Caracterização: onde os dados do inventário atribuídos a uma determinada categoria

são modelados de forma que os resultados possam ser expressos na forma de um indicador

numérico para aquela categoria.

Na Interpretação: objetiva analisar os resultados, tirar conclusões, explicar as

limitações e fornecer recomendações para um estudo do inventário do ciclo de vida ou uma

análise completa do ciclo de vida.

As etapas da ACV estão interligadas entre si e podem ser reavaliadas ao longo do

estudo de modo a estarem em conformidade entre si.

Portanto, para a ACV da produção de biodiesel no RS considerou-se que:

Objetivo do estudo: quantificar e qualificar a produção, em larga escala, aplicando o

método de ACV para avaliar os potenciais impactos ambientais associados à sua produção

a partir da soja com uso de metanol como álcool reagente e de metilato de sódio como

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catalisador. O estudo visa, em paralelo, abordar a avaliação energética a partir da razão da

energia final (presente no biocombustível) e o gasto energético (entrada de energia) para

sua produção.

Os resultados de tal esforço visam a obter maneiras pelas quais se possa

aperfeiçoar o processo em um todo e volta-se, de maneira primordial e inicial, ao público

acadêmico (estudantes, professores, pesquisadores, etc).

Escopo do estudo: a unidade funcional é a produção de 1 tonelada de biodiesel, de

modo que as estimações de matérias-primas e energia são referentes a tal produção. As

fronteiras do sistema incluem a etapa agrícola e industrial, ou seja, é um estudo de análise

“do berço ao portão” (Cradle to Gate) ou WTG (Well to Gate), mostrado na Figura 1.

Figura 1 - Fronteiras do sistema.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Algumas considerações foram adotadas para realização da ACV como a

simplificação das entradas e saídas de cada etapa optando pela utilização das utilidades e

matérias-primas de maior quantidade e importância, excluindo-se os processos de infra-

estrutura (uso e produção de equipamentos, cimento, etc). Esta suposição foi feita após o

refino das informações e algumas simulações no software SimaPro®. Foram abordadas de

forma simplificada as emissões da fase agrícola e industrial considerando-se somente a

emissão de gases potencialmente agressivos ao meio ambiente, como os causadores do

efeito estufa, chuva ácida e de doenças humanas.

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Informações e dados europeus contidos no banco de dados do software foram

utilizados e a função do biodiesel adotada é para a geração de energia.

Já, na análise da eficiência energética, não há uniformização na designação e

definição de conceitos de eficiência. Em termos gerais, a eficiência energética é usada para

identificar se houve ganho ou perda energética e é tradicionalmente exposta como:

Eout

Ein (1)

Onde: 𝐸𝑜𝑢𝑡 = representa a energia final contida no produto (no caso, o biodiesel),

onde se podem considerar também os co-produtos do processo.

𝐸𝑖𝑛 = representa a energia de entrada (no caso, as entradas de energia no sistema

de produção).

A Eficiência da Renovabilidade Energética (Energy Renewability Efficiency, ERE)

permite caracterizar a renovabilidade de um recurso energético em termos de eficiência. A

ERE mede a fração de energia final que foi obtida exclusivamente com base em recursos

renováveis, sendo definida como:

ERE = (Efinal −Efóssil )

Efinal (2)

Um biocombustível pode ser considerado renovável se 0 < ERE < 100 %. No caso

limite de não haver utilização e/ou consumo de energia não renovável, o biocombustível

seria completamente renovável (ERE = 100%).

3. Resultados e Discussões

Para a produção de 1 tonelada de biodiesel, estimou-se:

Produtividade de grãos de soja: 3,2 ton/ha = 3.200 Kg/ha.

Porcentagem de óleo contido no grão da soja: 18% (PAULILLO, 2007)

Produtividade teórica de óleo de soja = 576 kg/ha.

Considerou-se que 1.000 litros óleo de soja produzam 1.000 litros de biodiesel,

sendo que em massa, 1 tonelada de biodiesel é produzida por 1.018 kg de óleo de soja

(CAPAZ, 2009), com rendimento maior que 98%. No entanto, Penedo et al. (2008)

estimaram que 1 tonelada de biodiesel é gerada a partir de 995,73 kg de óleo de soja.

Adotando-se a média entre tais valores, tem-se uma quantidade de 1.006,87 kg de

óleo de soja (ou 1.095,61 litros). Sabe-se que:

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𝜌𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 = 880 𝐾𝑔/𝑚3

𝜌ó𝑙𝑒𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑗𝑎 = 919 𝐾𝑔/𝑚3

A produtividade teórica de óleo é de 576 kg/ha ou 626,77 L/ha, portanto, para a

produção de 1.006,87 kg de óleo de soja é necessário uma área referente a 1,75 ha. Com a

produtividade estimada em 3,2 ton/ha, 1,75 ha produzem 5.600 kg de soja.

As Tabelas 1, 2, 3, 4 e 5 expõem qualitativamente e quantitativamente os resultados.

Tabela 1 - Etapa agrícola: quantificação das entradas e saídas.

Produção: 5.600 kg de soja

Área necessária: 1,75 ha

Entradas Quantidade Quantidade (J)

Adubo (fertilizante N,P e K) 525 kg 48,50E +08

Fungicidas (Opera, Standak e Talstar) 3,80 kg 3,69E +08

Herbicida Glifosato 5,25 L 2,70E +09

Inseticidas (Dimilin e Permitrina) 0,75 kg 2,29E +08

Calcário Dolomítico 2.625 kg 1,60E +09

Água 2.625 L 1,30E +07

Óleo combustível (Diesel) 87,50 L 3,27E +09

Sementes 87,50 kg 2,93E +09

Operações manuais 12,54 h 2,85E +07

Energia solar 24.840 kWh 8,94E +10

Equipamentos (aço e ferro) 437,50 kg 3,50E + 10

Componentes do ar: combustão e fotossíntese (ar, O2, CO2, N2)

1,16E +04 kg -

Energia elétrica 59,50 kWh 2,14E +08

Saídas Quantidade Quantidade (J)

Grãos de soja 5.600 kg 1,11E +11

Perda de solo 2.975 kg 8,06E +09

Efluentes líquidos para o solo 1.627,50 L 8,03E +06

Resíduos sólidos 1.620,00 kg -

Emissões (CO, CO2, N2, NOx, VOC) 1.016,24 kg -

* Fator de conversão para base energética baseado em CAVALETT (2008).

Tabela 2 - Etapa de transporte dos grãos: quantificação das entradas e saídas.

Transporte: 5.600 kg de soja

Caminhão de capacidade 10 ton - Distância média 139,82 km

Entradas Quantidade Quantidade (J)

Óleo diesel 55,93 L 2,09E +09

Mão-de-obra 1,70 h 3,95E +06

Componentes do ar para combustão (ar, O2, N2) 210,40 kg -

Saídas Quantidade Quantidade (J)

Emissões (CO, CO2, NO2, NOx, VOC) 248,851 kg -

* Fator de conversão para base energética baseado em CAVALETT (2008).

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Tabela 3 - Etapa de extração do óleo: quantificação das entradas e saídas.

Entradas Quantidade Quantidade (J)

Grãos de soja 5.600 kg 1,11E +11

Energia elétrica 167,44 kWh 6,02E +08

Hexano 7,62 kg 3,41E +08

Mão-de-obra 1,125 h 2,56E +06

Cimento para construção 1,44E +06 kg 5,40E +12

Equipamentos (aço, ferro e metal) 51.000 kg 4,08E +12

Componentes do ar para combustão (ar, O2, N2) 1.295,8 kg -

Lenha 0,70 m3 4,50E +09

Água 4,03 m3 2,00E +07

Óleo combustível (Diesel) 119,33 L 4,45E +09

Saídas Quantidade Quantidade (J)

Óleo de soja bruto 1.006,87 kg 3,90E +10

Farelo de soja 4.424,00 kg 6,60E +10

Efluentes líquidos (carga orgânica, óleo, água) 4,03 m³ 2,00E +07

Emissões (CO, NO2, NOx, VOC, SO2, CH4) 0,198 kg -

* Fator de conversão para base energética baseado em CAVALETT (2008).

Tabela 4 - Etapa de refino do óleo: quantificação das entradas e saídas.

Entradas Quantidade Quantidade (J)

Óleo de soja bruto 1.006,87 kg 3,90E +10

Energia elétrica 12,67 kWh 4,50E +07

Óleo diesel 4,32 L 1,60E +08

Lenha 0,70 m3 4,50E +09

Mão-de-obra 1,28 h 2,90E +06

Água 0,82 m3 4,05E +06

Ácido fosfórico (H3PO4) 0,50 kg -

Hidróxido de sódio (NaOH) 4,51 kg -

Terra clarificante 3,52 kg -

Cimento para construção 9,6E +05 kg 3,60E +12

Equipamentos (aço, ferro e metal) 34.000 kg 2,70E +12

Componentes do ar para combustão (ar, O2, N2) 46,64 kg -

Saídas Quantidade Quantidade (J)

Óleo de soja degomado 1.006,87 kg 3,98E +10

Efluente líquidos 0,82 m3

4,05E +06

Emissões (CO, NO2, NOx, VOC, SO2, CH4, CO2, N2) 50,24 kg -

* Fator de conversão para base energética baseado em CAVALETT (2008).

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Tabela 5 - Etapa de transesterificação do óleo: quantificação das entradas e saídas.

Entradas Quantidade Quantidade (J)

Óleo de soja degomado 1.006,87 kg 3,98E +10

Óleo combustível (Diesel) 64,37 L 2,40E+09

Metanol 188,28 L 3,01E +09

Metilato de sódio 16,70 kg 6,52E +08

Eletricidade 0,89 kWh 3,20E +06

Água 514,51 m3 2,50E +09

Mão-de-obra 0,68 h 1,55E +06

HCl 8 kg -

NaOH 4,21 kg -

Lenha 0,70 m3 4,50E +09

Cimento para construção 2,00E +05 kg 7,50E +11

Equipamentos (aço, ferro e metal) 4470 kg 3,57E +11

Componentes do ar para combustão (ar, O2, N2) 669,73 kg -

Saídas Quantidade Quantidade (J)

Biodiesel 1.000 kg 3,20E +10

Glicerina 113,64 kg 1,38E +09

Efluente líquidos 514,5 m3

2,50E +09

Emissões (CO, NO2, NOx, VOC, SO2, CH4, CO2, N2) 753,93 kg -

* Fator de conversão para base energética baseado em CAVALETT (2008).

Os resultados do Simapro® apresentam-se somente sob a forma de caracterização e

o método de avaliação de impacto escolhido foi o Eco-indicador 99.

O resultado da etapa agrícola é apresentado na Figura 2. Os herbicidas contribuem

visivelmente nas categorias de impacto do tipo carcinogênicos, radiação, camada de ozônio

e minerais. Isso se deve as características cancerígenas de alguns herbicidas, seu potencial

reativo e devido a seu processo de fabricação.

O diesel usado tem grande representatividade, principalmente, na categoria do tipo

camada de ozônio e respiração orgânica devido ao seu grande uso no preparo e cultivo do

solo e na colheita da soja, gerando emissões durante sua queima nos motores. Já, os

fertilizantes ricos em nitrogênio contribuem fortemente no que diz respeito mudança

climática, acidificação/eutrofização e combustíveis fósseis, pois seu potencial reativo na

atmosfera, solo e água é elevado podendo causar a contaminação principalmente da água

causando a mortandade de peixes pelo excesso de crescimento de algas e redução de

oxigênio (eutrofização) e contribuir para o aumento do efeito estufa. Para sua produção o

uso de combustíveis fósseis é elevado.

Podem-se reduzir tais consumos dessas matérias-primas a partir do aprimoramento

de técnicas de plantio e do desenvolvimento tecnológico de insumos menos agressivos ao

meio ambiente.

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Figura 2 - Etapa agrícola: Caracterização.

No que diz respeito à etapa de transporte dos grãos, como as entradas principais são

mão-de-obra e diesel, as categorias de impacto foram afetadas apenas pelo consumo de

diesel e sua queima no motor do caminhão. Não será apresentado resultado obtido no

software por ser considerado desnecessário e um tanto óbvio.

A Figura 3 mostra o resultado para a etapa de extração do óleo de soja, sendo que o

diesel usado representa a maior parcela em todas as categorias de impacto ambiental, pelo

fato do processo ser amplamente mecanizado e dependente de tal combustível.

Focando no hexano, este atua de forma expressiva na categoria de carcinogênicos,

respiração orgânica, mudança climática e combustíveis fósseis, fato que pode ser explicado

por seu processo de exploração e por ter efeitos nocivos à saúde humana.

Seu uso poderia ser reduzido se utilizado um solvente menos agressivo, no entanto,

fatores econômicos se sobressaem em detrimento de fatores ambientais. A mistura de outro

solvente, menos agressivo, ao hexano poderia ser uma alternativa de redução de seu uso,

mas carece de testes referentes à eficiência de extração do óleo contido no grão da soja.

Na Figura 4 e na Figura 5, estão apresentados os resultados da etapa de refino do

óleo bruto de soja e da etapa de transesterificação do óleo de soja degomado,

respectivamente.

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Figura 3 - Extração do óleo de soja bruto: caracterização.

O consumo de diesel influencia em maior parte da contribuição nas categorias do

tipo respiração orgânica, radiação, camada de ozônio, ecotoxicidade, minerais e

combustíveis fósseis na etapa de refino do óleo, fato análogo à etapa de extração do óleo

bruto, pela dependência de tal combustível. Ainda na etapa de refino, o uso de ácido

fosfórico contribui na maior parte para o impacto do tipo carcinogênicos e uso da terra,

enquanto que o hidróxido de sódio evidencia-se mais fortemente na categoria de respiração

inorgânica e acidificação/eutrofização.

Na etapa final (transesterificação do óleo de soja refinado), pode-se perceber que o

diesel influencia em menos etapas (respiração orgânica, camada de ozônio e combustíveis

fósseis). Ainda, o catalisador usado no processo (metóxido de sódio) possui parcela

significativa nas categorias do tipo carcinogênicos, respiração inorgânica e radiação e o

metanol (reagente usado em excesso) tem parcela expressiva em carcinogênicos, radiação,

ecotoxicidade e acidificação/eutrofização. Na categoria uso da terra e minerais atua de

forma muito mais influente, podendo haver relação com sua exploração.

O uso de etanol ao invés de metanol poderia reduzir os impactos, mas em relação ao

custo se torna mais caro, por ser renovável e também por requerer maior quantidade que o

metanol. Dessa forma, uma análise criteriosa é necessária para optar pelo uso do etanol em

relação ao metanol.

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Figura 4 - Refino do óleo de soja: Caracterização.

Por meio de simulações preliminares evidenciou-se que o uso de maquinários

agrícolas representou a maior contribuição em todas as categorias de impacto na avaliação

da etapa agrícola e a geração de efluentes representou a maior contribuição em todas as

categorias de impacto na avaliação das etapas industriais, no entanto, para facilitar a

comparação com as demais etapas do processo de produção de biodiesel optou-se por

retirar da análise essas contribuições.

Figura 5 - Transesterificação do óleo de soja degomado: Caracterização.

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A fim de descobrir qual das etapas contribui de forma mais impactante para o meio

ambiente, foi realizada a comparação entre as etapas de produção do biodiesel.

Entre as 11 categorias de impacto contidas no método Eco-Indicador 99, a etapa

agrícola (produção de grãos de soja) é responsável por maiores danos em 7 categorias de

impacto, seguida da etapa de transporte dos grãos e transesterificação do óleo refinado de

soja (conversão a biodiesel) com maiores danos em 2 categorias de impacto cada uma.

A etapa de refino do óleo de soja (óleo de soja degomado), no geral, foi a que menos

impactou no meio ambiente, sendo inferior as demais em todas as categorias de impacto.

No que se refere a análise da eficiência energética, fez-se algumas considerações e

simplificações nos dados das Tabelas 1, 2, 3, 4 e 5 como a conversão para potencial

energético (em Joule) para padronizar as unidades e a quantificação energética dos

resíduos, efluentes e emissões foram desconsideradas, pois não implicam diretamente no

cálculo da renovabilidade e da eficiência energética do processo, sendo consideradas

perdas resultante da não conversão em energia útil (são perdas entrópicas do sistema).

Para o ácido fosfórico, hidróxido de sódio e terra clarificante, não foi encontrado o

fator de conversão energético e, portanto, não fizeram parte do cálculo. Crê-se que não

influenciariam significativamente nos resultados tendo em vista a comparação com o valor

energético de outras matérias-primas semelhantes.

O fator de renovabilidade encontrado foi de 70,77 %, provando que o processo de

produção de biodiesel no RS é renovável, pois se situa entre 0 < ERE < 100.

A relação energética de 3,42, obtida para este estudo, significa que para cada

unidade energética fóssil consumida é gerada 2,42 unidades de energia útil, resultando em

maior produção energética do que em consumo energético. O resultado mostra-se

compatível com os resultados denotados na Tabela 6, onde tais estudos se basearam na

produção de biodiesel a partir da soja e usando metanol como reagente.

Tabela 6 - Relação energética da produção de biodiesel de soja em rota metílica.

Autor Relação 𝐄𝐨𝐮𝐭/𝐄𝐢𝐧

CAPAZ (2009) 4,30

SOARES et al. (2008) 3,21

EPE (2005) 2,50

SHEEHAN (1998) apud NETO et al. (2004) 3,20-3,40

Presente estudo (2013) 3,42

4. Conclusão

Concluiu-se que na etapa agrícola o uso de herbicidas, diesel e fertilizante são os

responsáveis por maiores danos ao meio ambiente, enquanto que na fase de transporte dos

grãos ficou claro e evidente que o uso de diesel para abastecimento dos caminhões foi o

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fator que culminou em maiores danos em todas as etapas contidas no método Eco-Indicador

99.

Na etapa industrial, tanto na fase de extração quanto de refino do óleo a utilização de

óleo diesel culminou em maiores danos na maioria das categorias de impacto. Destaca-se

para a etapa de refino o uso de ácido fosfórico que possuiu maior porcentagem na categoria

de carcinogênicos e uso da terra, enquanto que na transesterificação, salientam-se além do

diesel, o metóxido de sódio e o metanol como matérias-primas causadoras de maiores

danos ambientais.

Comparando o processo como um todo, a etapa mais potencialmente danificadora

ao meio ambiente foi a etapa agrícola, logo, em início, é indicado uma abordagem mais

ousada na análise dessa etapa a fim de promover uma redução de seu potencial poluidor.

Avaliando apenas as etapas industriais, a transesterificação do óleo refinado possui

maior potencial poluidor.

Avaliando a questão da eficiência energética da produção de biodiesel no RS,

encontrou-se renovabilidade no biodiesel e também eficiência energética na sua produção,

já que são geradas 2,42 unidades de energia útil.

Por fim, a aplicação da ACV é importante no intuito de identificar as etapas e fluxos

potencialmente poluidores de um processo e colaborar na tomada de decisões visando

minimização de impactos ambientais. Também, a ACV pode ajudar na valoração do produto.

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