Sustentabilidade ambiental do biodiesel no Brasil

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ABSTRACT
A produção de biodiesel no Brasil passou de 736 m3 em 2007 para 2,7 Mm3 em 2012. É uma emergente bioenergia para a qual é importante garantir a sustentabilidade ambiental. O objetivo deste artigo é caracterizar a cadeia de produção de biodiesel no Brasil, para identificar potenciais ambientais impactos e análise de principais fatores e barreiras para a sustentabilidade ambiental do biodiesel. Este artigo explora esses aspectos e centra-se na demanda crescente das principais matérias-primas para o biodiesel produzido no Brasil: óleo de soja e sebo de carne bovina. Os impactos do uso da terra e da mudança de uso da terra em as emissões de gases de efeito estufa, a biodiversidade e a água, bem como o balanço energético, foram considerados críticos para avaliação de sustentabilidade ambiental e desenvolvimento de cadeias de biodiesel. Aumentando rendimentos agrícolas, diversificação de matérias-primas e adoção de transesterificação de etil pode contribuir para minimizar os impactos ambientais. Verificou-se também que os impactos ambientais poderiam ser mitigados por políticas adequadas visando uma otimização integrada da produção de alimentos e bioenergia e através de zoneamento agro econômico-ecológico, permitindo o uso adequado da terra para cada propósito. Apesar da limitação e a fraqueza de algumas ferramentas e iniciativas de sustentabilidade, certificação e zoneamento podem desempenhar um papel importante papel na sustentabilidade da produção emergente de biodiesel no Brasil.
INTRODUÇÃO 
Os processos atuais de produção de biocombustíveis líquidos dependem da primeira geração caminhos de conversão e compreendem dois produtos distintos: bioetanol e biodiesel. Políticas em todo o mundo estimularam demanda de biocombustíveis, estabelecendo metas e combinando cotas e ajudou seu desenvolvimento estabelecendo mecanismos de suporte (como subsídios e isenções fiscais no ponto de partida do programa) (Bringezu et al., 2009). Neste contexto, ao longo do passado 5 anos, a produção líquida de biocombustíveis aumentou a uma média anual taxa de 17% para o bioetanol e 27% para o biodiesel, atingindo 107,5 milhões de m3 (21,4 e 86,1 milhões de m3 de biodiesel e bioetanol, respectivamente) em 2011 (REN21, 2012). Biodiesel representou cerca de 5% da produção mundial de biocombustíveis em 2000, mas essa participação vem aumentando e, em 2011, o biodiesel representou cerca de 20% da produção total de biocombustíveis. A Fig. 1 mostra o crescimento da produção de biodiesel desde o ano 2000. As colunas na figura representam a contribuição de diferentes regiões do mundo para a produção de biodiesel dos cinco países mais importantes. A Europa foi a região dominante com o aumento da produção desde 2005. A América do Norte foi distante Segundo produtor liderado pelos Estados Unidos da América (EUA) até 2009, quando a produção nos EUA caiu em mais de 10.000 barris por dia (principalmente devido à crise econômica, mudanças de incentivos para políticas de biodiesel e comércio exterior), enquanto o crescimento continuou em América Central e do Sul e Ásia e Oceania. Os cinco mais países importantes (55% da produção mundial em 2010) foram Alemanha, Brasil, França, Argentina e EUA (EIA, 2012). No Brasil, o governo federal criou em 2004 o Nacional Programa de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB). O objetivo do O PNPB foi implementar, de forma sustentável, em aspectos técnicos e aspectos econômicos, produção e uso de biodiesel e permitir Inicialmente, a mistura de 2% de biodiesel (em volume) com diesel (B2) em um de forma voluntária. A lei federal 11.097 (Brasil, 2005) foi aprovada em 2005 para estabelecer uma meta obrigatória de 2% e 5% de biodiesel além do óleo diesel em 2008 e 2013, respectivamente. Em julho de 2008, O Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) adotou 3% de biodiesel como mistura obrigatória, que foi aumentada para 5% (B5) em janeiro de 2010, antecipando em 3 anos o objetivo estabelecido em 2005 (MME, 2013).
O interesse crescente e a produção de biodiesel em todo o mundo levaram a uma crescente preocupação com o meio ambiente, impactos econômicos e sociais, especialmente em relação à concorrência para a terra, as emissões de ar e água, a biodiversidade e o debate "combustível versus comida", também no Brasil (por exemplo, Padula et al., 2012; GEA, 2012; Janssen e Rutz, 2011; Diaz-Chavez, 2011; Lange, 2011; Lynd et al., 2011; Schaffel e La Rovere, 2010; Santos e Rathmann, 2009). Para contrabalançar esses potenciais efeitos negativos são cruciais para estabelecer uma visão geral das tendências atuais e futuras de biodiesel no Brasil, incluindo a caracterização da produção cadeia, principais impactos e várias políticas, padrões e certificação esquemas em vigor para ajudar a avaliar a sustentabilidade do biodiesel e o desenvolvimento.
	Este artigo fornece uma visão geral dos principais fatores desafiadores para a sustentabilidade ambiental do biodiesel no Brasil, com base em uma visão geral da cadeia de produção de biodiesel e ambiental impactos. Está organizado em cinco seções, incluindo isso introdução. A seção 2 apresenta uma caracterização do biodiesel no Brasil, focada nas principais matérias-primas (óleo de soja e sebo de carne bovina). A Seção 3 analisa os principais impactos ambientais de biodiesel. Os principais impulsionadores e barreiras para o meio ambiente. A sustentabilidade do biodiesel no Brasil é discutida na Seção 4. A seção 5 apresenta as observações finais. 
Este artigo objetiva abordar apenas os impactos ambientais de biodiesel de soja e sebo de carne bovina no Brasil; no entanto, deve seja levado em consideração que os aspectos econômicos do biodiesel são O principal motivo para escolher essas duas matérias-primas para biodiesel no Brasil. Outras matérias-primas, como a palma e o óleo de mamona, apresentam altos custos de oportunidade (NAE, 2005), pois são utilizados na alimentação indústria e outros (mais interessantes em termos econômicos). Soja O petróleo é a principal matéria-prima porque é o subproduto de a produção de farelo de soja para alimentação animal (para ser exportada juntamente com os grãos). De forma similar, o sebo de carne é o subproduto de produção de carne para exportar. No entanto, deve ser observou que, mesmo no caso do biodiesel de soja e sebo, A maioria do biodiesel é comercializada em leilões pela Petrobras (a Empresa petrolífera brasileira), que paga preços muito maiores que a preço final do biodiesel misturado com óleo diesel no país (Os preços do óleo diesel são controlados pelo governo federal como uma ferramenta contra taxas de inflação).
Biodiesel produção no Brasil
A produção de biodiesel no Brasil cresceu de 736 m3 em 2005 para aproximadamente 2,7 milhões de m3 em 2011 (ANP, 2012). O efetivo A produção em 2011 representou apenas 44% do total real capacidade nominal da produção de biodiesel (6,0 milhões de m3 ) (MME, 2012). As regiões com maior capacidade nominal (que produziram mais de 76% do biodiesel no Brasil) são o Centro-Oeste (o estados de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás e Distrito Federal) e do Sul (estados do Rio Grande do Sul, Paraná e Santa Catarina).
Cerri et al. (2010) apresentaram uma estimativa da produção total de biodiesel no período 2010-2020 e o requisito de produção de biodiesel para abastecer a demanda doméstica até 2020, com base nos dados do Plano Nacional de Energia - 2030 (NEP) (MME, 2007) e Plano Nacional de Mudanças Climáticas (NPCC) (Governo Federal, 2008). Em relação à produção de biodiesel, os resultados mostram um total de 33,3 milhões de m3 (Cenário NEP) e 35,23 milhões de m3 (cenário NPCC). Com relação ao requisito de produção de biodiesel (B5) para atender a demanda doméstica em 020, os resultados variam entre 3,9 milhões de m3 (cenário NEP) e 4,25 milhões de m3 (NPCC cenário). Esses valores mostram que a exigência brasileira em 2020 pode ser alcançada pela capacidade nominal total da produção de biodiesel em Brasil em 2011 (6,0 milhões de m3) (ANP, 2012). O óleo de soja é atualmente a principalmatéria-prima do biodiesel produção no Brasil. De acordo com a ANP (2011), em 2009 e 2010 esta matéria-prima era responsável por cerca de 77-82% de biodiesel Produção. Outras matérias-primas são sebo de carne bovina (13-17%) e óleo de semente de algodão (2%). Cerri et al. (2010) estimou que o biodiesel ser produzido a partir de cinco matérias-primas em 2020: soja (58%), carne bovina sebo (27%), palma (10%), mamona (4%) e girassol (1%). Este O cálculo levou em conta uma diminuição no uso de soja como matéria-prima a longo prazo, um aumento na participação de outros culturas, a produção de cada oleagíneo no território brasileiro e a quantidade de animais abatidos até 2020 no Brasil. Os dois as principais matérias-primas de biodiesel no Brasil são apresentadas no próximo subsecções.
Soybean oil
O óleo de soja é um óleo vegetal extraído das sementes da Soja (Glycine max), que pode ser produzida quase todo o Território brasileiro. A Fig. 2 apresenta a evolução histórica de área cultivada de soja nas diversas regiões brasileiras e produção de soja no Brasil. Desde 2001-2002, o cultivo de soja A área cresceu cerca de 53%. As regiões centro-ocidental e meridional tem a maior área cultivada, representando juntos 83% da área cultivada total nas últimas três estações (2008-2009 a 2010-2011) (CONAB, 2012). Os estados de Mato Grosso (27%) e Goiás (11%) no Centro-Oeste e no Paraná (20%) e Rio Grande do Sul (15%) no sul são os principais produtores de soja no Brasil (CONAB, 2012). Embora a área cultivada no Brasil tenha crescido nos últimos anos, um aumento no rendimento associado à tecnologia aspectos de avanços, gestão e eficiência é um dos razões para o aumento da produção de soja.
A Fig. 3 apresenta a produção, importação, exportação e consumo (NC) de grãos de soja (Fig. 3a), farelo (3b) e óleo (3c) no Brasil desde 1961. As quantidades NC utilizadas para a produção de biodiesel e os propósitos alimentares também são mostrados na Fig. 3c. Grão de soja A produção aumentou cerca de 76% desde 2001, devido a uma aumento na exportação e demanda nacional. Em 1980-1990, a soja exportada representou, em média, 27% do Brasil produção em 2010, representou mais de 42%. O Brasil é autossuficiente em grãos de soja, farelo e óleo, fornecendo o comercializar e exportar o excedente para os mercados internacionais (MAPA, 2011).
O consumo doméstico de farelo de soja2 e óleo tem crescido significativamente, especialmente nos últimos 5 anos. Mais de 93% dos grãos de soja consumidos no mercado doméstico são processados para coproduzir óleo e farelo de soja (52% de farinha e 23% de petróleo foram exportados em 2010). Apenas 6-7% foi consumido como alimento ou ração. As exportações de petróleo têm vindo a reduzir desde 2005 devido à crescente produção de biodiesel (comercializada no Brasil desde 2005). Em 2010, a produção de biodiesel exigiu cerca de 32% do consumo doméstico total de óleo de soja.
Sebo de carne
O sebo de carne é um coproduto da indústria de carne bovina (matadouro, renderização e varejo). O apêndice À mostra o abate de gado e a produção e o consumo de sebo de bovino no Brasil de 1997 a 2011. Em 2011, uma produção de mais de 430 mil toneladas métricas de sebo de bovino foi calculada assumindo que cada gado abatido fornece uma média de 15 kg de sebo utilizável (Levy, 2011; Peres, 2010). No entanto, é importante mencionar a alta incerteza no número de bovinos abatidos (os dados estatísticos incluem apenas os matadouros sob inspeção sanitária e variam dependendo da fonte considerada como referência) e na quantidade de sebo utilizável que pode ser produzida a partir de cada animal.
O consumo de sebo de carne no Brasil quase duplicou nos últimos 14 anos (desde 1997), mas pouca informação está disponível sobre os vários usos do sebo. Uma das razões é que o sebo foi considerado um coproduto de baixo valor da indústria bovina e, historicamente, o principal consumidor de sebo é a indústria de sabão. Os diferentes usos do sebo no Brasil em 2003 foram (Andrade Filho, 2007): 70% para produção de sabão, 15% utilizados como combustível em caldeiras, 10% para alimentação animal e 5% outros. Em 2007, um estudo realizado por Aboissa Vegetable Oils apresentou outros valores (Gomes et al., 2009): 61% para fins de limpeza e higiene, 13% para fins químicos, 12% para produção de biodiesel, 10% para ração animal e 4% utilizados. Como combustível em caldeiras. Desde 2007, o consumo de sebo bovino para a produção de biodiesel aumentou quase seis vezes e, em 2010, mais de 313 mil toneladas de sebo bovino foram utilizadas para produzir biodiesel. A produção de biodiesel foi o principal destino do sebo bovino no Brasil em 2010 e representou cerca de 72% do total de sebo consumado.
 As principais forças motrizes por trás do uso de sebo como matéria-prima para biodiesel no Brasil são o baixo preço da matéria-prima e o fato de o Brasil ter sido o segundo maior rebanho bovino do mundo (Levy, 2011). O biodiesel de sebo de carne apresenta vantagens em algumas propriedades (número de cetano e estabilidade), em comparação com o biodiesel produzido a partir de óleo de soja (Moraes et al., 2008), mas tem algumas limitações importantes, a saber, a viscosidade, que não permite 100% de produção de sebo de carne bovina , conforme concluído a partir de visitas de campo para este estudo.
Impactos ambientais
A produção de biocombustíveis atraiu a atenção das partes interessadas devido a preocupações relacionadas com as emissões de gases de efeito estufa (GEE) (particularmente da conversão de terras), produção de alimentos, segurança da água e biodiversidade (Ravindranath et al., 2011). Neste contexto, uma abordagem específica do país para a avaliação do ciclo de vida (ACV) é vital para avaliar os impactos ambientais dos sistemas de bioenergia. As condições locais, como as práticas agrícolas, as mudanças de uso do solo (LUCs) e as infraestruturas de transporte, terão um grande impacto no desempenho ambiental do sistema a ser modelado (Panichelli et al., 2009). Apenas alguns estudos de LCA foram realizados para o biodiesel de soja e de sebo produzido no Brasil, com foco em energia e saldos de GEE (por exemplo, Cavalett e Ortega, 2009, 2010, Mourad e Walter, 2011) e, mais recentemente, sobre os impactos resultantes da água (consumo e poluição), uso do solo e LUC (Prudêncio da Silva et al., 2010; Batlle-Bayer et al., 2010; Castanheira e Freire, 2013, 2012; Grisoli et al., 2012). Esta seção discute os principais aspectos ambientais.
Uso do solo e mudança de uso do solo
A matéria-prima de biocombustíveis atualmente ocupa cerca de 1% das terras aráveis ​​(Berndes et al., 2010) e o aumento do uso da terra para a produção de biocombustíveis iniciou um amplo debate entre formuladores de políticas e pesquisadores (Witcover et al., 2013; Ponsioen e Blonk, 2012; Lange 2011, Walter et al., 2011; Nassar et al., 2010; Yang et al., 2009). A terra é um fator limitante para a produção de biomassa em geral e três vias de impacto do uso da terra podem ser identificadas (Milà i Canals et al., 2007): biodiversidade, qualidade ecológica do solo e potencial de produção biótica. A maior produção de biocombustíveis pode levar ao aumento das emissões de GEE e à perda de biodiversidade, se for proveniente de novas terras que se convertam para cultivar biomassa (LUC direto) ou a agricultura existente sendo deslocada (LUC indireta), como discutido em Gibbs et al. (2008), Fargione et al. (2008) e Goldemberg et al. (2008). Cerri et al. (2010) avaliaram que o Brasil precisará expandir cerca de 6,4-6,8 Mha de área plantada com oleaginosas para atender a demanda doméstica de biodiesel até 2020.
A demanda atmosférica para o biodiesel até 2020. O uso da terra no Brasil desde 1970 é mostrado na Figura 4. Desde 1980, não houve mudança significativa na área total de uso da terra; No entanto, houve mudanças importantes entre os diferentes tipos de uso da terra, ou seja, uma diminuição das pastagens naturais e das áreas de plantação florestal e um aumento na área paraos outros usos (plantações cultivadas, florestas nativas e plantações de pastagens). As pastagens naturais dominaram o tipo de uso da terra até 1985, já que as plantações de pastagens se tornaram a principal área no Brasil. De fato, esses dados demonstram que as plantações de pastagem ocupam áreas crescentes (a área de plantação de pastagens aumentou mais de 241% entre 1970 e 2006), principalmente nas regiões Norte e CentralWest. Este aumento na área de plantação de pastagens desde 1970 pode ser uma indicação da substituição de pastagens naturais, uma vez que as áreas de pastagem naturais foram reduzidas. No entanto, as pastagens naturais ainda têm um lugar proeminente no contexto da indústria bovina brasileira, principalmente no Nordeste e nas regiões Sul do Brasil.
A Fig. 4 também mostra a evolução histórica (1970-2006) da população bovina no Brasil e para cada região. Em 2006, o total de cabeças de gado no Brasil era de mais de 205 milhões (duplo em relação a 1975) e 34% estavam localizados na região Centro-Oeste e 20% na região Norte do Brasil. Desde 2000, houve um forte aumento de cabeças de gado na região Norte (67%) como resultado de um efeito combinado de um aumento total global no gado (21% mais) e uma mudança no local. A área total de pastagens foi reduzida durante o período 1996-2006, enquanto a população bovina aumentou. Isso foi possível devido à intensificação da produção de gado resultante da conversão de pastagens naturais em plantações de pastagem e melhor gerenciamento e manutenção de plantações de pastagens. Além disso, embora a produção de gado no Brasil seja essencialmente baseada no uso de pastagens, os sistemas mais intensivos através da alimentação suplementar em pastagens ou pelo uso de confinamentos tornaram-se importantes nas regiões Centro-Oeste e Sudeste (Cezar et al., 2005).
A área das terras cultivadas quase dobrou desde 1970, crescendo 45% de terras cultivadas perenes e 86% de terras cultivadas anuais. O principal motivo desse crescimento é o aumento da área de soja e, em menor medida, devido à cana-de-açúcar. A área ocupada pelas culturas perenes e anuais mais importantes no Brasil é mostrada na Fig. 5. Em 1990, as terras cultivadas foram mais diversificadas e o milho (23%), soja (22%), feijão (10%), arroz (10% ) e a cana-de-açúcar (10%) ocuparam a maior parte da área. No entanto, em 2010, a maior parte das terras cultivadas foi ocupada por soja (36%), milho (20%) e cana-de-açúcar (14%).
Como pode ser visto na Fig. 4, a área anual de terras cultivadas aumentou significativamente entre 1996 e 2006, o que, de acordo com a Fig. 5, foi impulsionado pelo aumento da área de soja. Houve também um aumento da plantação de pastagens e a redução das pastagens naturais, além da manutenção da plantação florestal e da floresta nativa. Portanto, é possível assumir que a expansão da soja ocorreu principalmente em relação à pastagem (natural ou plantação).
GHG e balanço energético
(LC) As emissões de GHG do biodiesel surgem diretamente da LUC e do uso de fertilizantes e combustíveis e, indiretamente, da fabricação de insumos de matérias-primas (por exemplo, fertilizantes e produtos químicos), geração de eletricidade, transporte e transformação de combustíveis fósseis crus, etc.
Uma ampla gama de emissões de GHG foi relatada em estudos de LCA para biodiesel (por exemplo, Castanheira e Freire, 2013, Malça e Freire, 2011). Essa grande variabilidade das emissões de GEE pode ser devido a problemas tecnológicos e de localização, tais como a rota de conversão de biodiesel, o nível de mecanização da agricultura, o manejo de culturas e fazendas e mudanças no uso da terra para produção de gado e soja3 ou associadas a premissas metodológicas nos cálculos LC. De acordo com vários autores, as escolhas de modelagem de LC podem ter um efeito significativo nos cálculos de GEE. Malça e Freire (2011), em uma revisão dos estudos de biodiesel LC, identificaram uma forte correlação entre as principais questões de modelagem abordadas pelos modelos de LC analisados ​​e a intensidade de GEE do biodiesel. Esta revisão mostrou que os estudos de LC de biodiesel que não contam as emissões de LUC e N2O do solo (ou adotam valores baixos) apresentaram intensidade de GEE abaixo de 73 g CO2eq MJ 1. Em vez disso, os estudos que representaram maiores emissões de N2O das emissões de carbono do solo e LUC apresentaram intensidades acima de 146 g CO2eq MJ 1.
Um balanço energético líquido positivo4 (Kallivroussis et al., 2002; Pradhan et al., 2008; Fore et al., 2011) também é um critério necessário para que um biodiesel seja uma alternativa sustentável ao diesel fóssil. Para verificar se o biodiesel tem um balanço energético positivo, deve ser empregada uma abordagem LC, permitindo a quantificação da renovabilidade dos biocombustíveis entregues aos consumidores (Malça e Freire, 2006). No entanto, dentro da análise de energia e da literatura LCA, há falta de consenso quanto à definição e cálculo de indicadores de eficiência energética para caracterizar os requisitos de energia LC dos biocombustíveis (Malça e Freire, 2011, 2009).
O balanço energético dos biocombustíveis varia de um produtor para outro devido, por exemplo, a diferentes rendimentos, práticas agrícolas, tecnologias industriais, distâncias e transporte utilizados. Além disso, existem diferentes abordagens metodológicas para o cálculo dos equilíbrios energéticos dos biocombustíveis, o que dificulta enormemente as comparações diretas de resultados (Mourad e Walter, 2011).
 Um grande conjunto de trabalho que depende de LCA para investigar a produção de biocombustíveis fornece resultados diferentes, às vezes contraditórios, para os valores líquidos de energia (Menichetti e Otto, 2009, Bureau et al., 2010). De acordo com Cavalett e Ortega (2010), é necessário 0,27 kg de equivalente em petróleo bruto como entrada para produzir 1 l de biodiesel de soja no Brasil, o que significa um retorno de energia de 2,48 J de biodiesel por Joule de combustível fóssil investido. Um fator de renovabilidade de 4,3 para biodiesel de soja no Brasil foi encontrado por Mourad e Walter (2011). 5 Estudos recentes realizados para biodiesel de soja mostraram que a conversão de terras, florestas, savanas ou pastagens (melhoradas) para plantações de soja no Brasil leva a emissões de CO2 LC mais significativas. Castanheira e Freire (2012) e Grisoli et al. (2012) calculou uma ampla gama de emissões de GEE para o biodiesel de soja (entre 12 e 808 g CO2eq MJ-1) principalmente devido a cenários alternativos de LUC. As emissões devidas à LUC representam 60 a 80% das emissões totais de GEE. Quando a LUC não é considerada, o cultivo de soja é a fase de LC que contribui mais para o saldo de GEE. No passado, alguns estudos de LC relataram uma correlação entre os insumos de energia de biodiesel e a intensidade de GEE; No entanto, estudos recentes de LC para o biodiesel demonstraram que, levando em consideração as emissões do solo nas avaliações de LC, nomeadamente as emissões de carbono decorrentes das emissões de LUC e N2O devido ao uso da terra, negam a correlação entre os insumos de energia de biodiesel e a intensidade de GEE (Malça e Freire, 2011, 2010 Soimakallio et al., 2009; Reijnders e Huijbregts, 2008).
Em relação ao biodiesel de sebo bovino, vários estudos trataram com GEE e balanço energético e os resultados também podem variar significativamente. A Tabela 1 mostra alguns resultados de produção de energia e emissões de GEE para o biodiesel de sebo. O grande alcance observado está relacionado principalmente à definição e aos métodos de alocação dos limites do sistema. O rendimento (produção de sebo) gera as maiores emissões de GEE para o biodiesel de sebo (Prabhu et al., 2009; Barber et al., 2007; Niederl e Narodoslawsky, 2006). Como a produção de sebo é considerada como um fornecimento inelástico (Brander et al., 2009), as emissões de GEE da produção de carne bovina (incluindo LUC) são geralmente excluídas nos estudos (Brander et al., 2009; Niederl e Narodoslawsky, 2006; Prabhuet al., 2009). Relacionado ao balanço energético, de acordo com Barber et al. (2007), os diferentes índices de energia são devidos em parte a diferentes taxas de alocação e combinados com diferentes valores de energia de renderização. Além disso, os resultados de Bruyninckx (2010) mostram que os estágios mais críticos em termos de necessidades energéticas são o processo de transesterificação (47%), agricultura (32%) e abate e renderização (19%).
Um ponto de referência global da biodiversidade é o "Cerrado" brasileiro, que representa cerca de 9% das savanas tropicais em todo o mundo (Myers et al., 2000). É a maior formação de sabores neotropicais na América (Eiten, 1972; Furley, 1999) e é o segundo maior bioma do Brasil que se estende por mais de 200 milhões de hectares (Batlle-Bayer et al., 2010). Nos últimos anos, houve um aumento significativo na produção agropecuária no Cerrado Brasileiro. Estima-se que mais de metade do 'Cerrado' tenha sido transformado em pastagem, agricultura de safra e outros usos em um período de apenas 35 anos (Cederberg et al., 2009). O desenvolvimento das atividades agrícolas (expansão e intensificação) na região vem reduzindo rapidamente a biodiversidade dos ecossistemas.
O "Cerrado" é o principal bioma da região Centro-Oeste no Brasil, a região mais importante da produção de carne bovina no país (35% da produção nacional de carne bovina em 2010). A quase totalidade dessa produção decorre de sistemas extensivos de criação, caracterizados por baixa produtividade animal e baixa recuperação financeira. Esses índices desfavoráveis ​​refletem o manejo inadequado do sistema terra-planta-animal praticado em grande parte das propriedades pecuárias, o que conseqüentemente conduz à degradação das pastagens (Júnior e Vilela, 2002). As pastagens cultivadas cobrem cerca de 25% da área do Cerrado (Klink e Machado, 2005) e a maioria dessas pastagens cultivadas possui algum grau de degradação (Da Silva et al., 2004). A degradação de pastagem é o obstáculo mais importante para o estabelecimento de criação sustentável de gado em termos agronômicos, econômicos e ambientais no Cerrado. Entre os fatores que explicam a degradação das áreas de pastagem na região, a baixa fertilidade do solo pode ser destacada (Júnior e Vilela, 2002).
Devido às técnicas de irrigação e melhoria do solo, o "Cerrado" também se tornou uma importante região agrícola para a produção de soja, milho e arroz, além de seu uso para a criação de gado. Atualmente, a região está cada vez mais ameaçada por plantações de monocultura de cultivo único principalmente para cultivo de soja (Janssen e Rutz, 2011). Em 2010, 45% da soja foi produzida na região Centro-Oeste do Brasil (mais 30% do que em 1980). A expansão da produção de soja substituiu pastagens e pequenas fazendas de culturas variadas. Flaskerud (2003) estimou que a expansão global das terras cultivadas brasileiras (também para soja) incluirá 51% em pastagens antigas, 42% na área de "Cerrado" e 7% na floresta amazônica.
A mudança no uso da terra no Cerrado pode causar desmatamento indireto da floresta amazônica. A mudança da agricultura em pequena escala e do pasto de gado para monoculturas de soja em grande escala obriga os criadores de gado e fazendeiros a procurar terras alternativas, muitas vezes na região amazônica. As valiosas áreas do Cerrado precisam ser protegidas por futuros esquemas de sustentabilidade dos biocombustíveis (Lucon, 2009; Janssen e Rutz, 2011).
Pegada de água
A pegada de água (WF) de um determinado produto é o volume de água doce utilizado para produzir o produto, medido em termos de volume de água consumido (evaporado) ou poluído nas várias etapas da cadeia de produção (Hoekstra, 2012). A WF dos biocombustíveis é altamente dependente do tipo de matéria-prima, região geográfica (condições climáticas, hidrológicas e do solo) e práticas de manejo de culturas (ou gado) (Stone et al., 2010; Berndes, 2008).
A produção de culturas energéticas para a produção de biocombustíveis pode ter impactos substanciais na demanda de água, especialmente se a irrigação for utilizada (Jumbe et al., 2007; Coelho et al., 2012; Gerbens-Leenes et al., 2009; Emmenegger et al., 2011). Como métodos de produção convencionais, a produção de matéria-prima de bioenergia pode ter qualidade da água. Impactos do uso de fertilizantes e pesticidas (Lovett et al., 2009; Goldemberg et al., 2008). Além disso, a conversão de pastagens ou florestas em terras agrícolas (tanto para produção de alimentos como para produção de bioenergia) pode agravar problemas como erosão do solo, sedimentação e excesso de nutrientes (nitrogênio e fósforo) nas águas superficiais e infiltração nas águas subterrâneas do aumento do uso de fertilizantes (FAO , 2008).
De acordo com Gerbens-Leenes et al. (2009), a WF dos biocombustíveis varia entre 59 (etanol da beterraba açucareira) e 574 (biodiesel de Jatropha curcas) l MJ-1. As WF do biodiesel são quase duas a quatro vezes maiores do que a WF para as culturas de bioetanol, porque as colheitas de oleaginosas são menos eficientes em água (Gerbens-Leenes et al., 2009; Singh e Kumar, 2011). Gerbens-Leenes et al. (2009) calculou uma WF para biodiesel de soja de 394 l MJ-1 (13.676 l por litro de biodiesel); de acordo com os autores, em termos de fontes de bioenergia consideradas neste estudo, o biodiesel possui maior WF, seguido de etanol e bioeletricidade. Os estudos de biodiesel no Brasil ainda são raros; alguns deles são de fato representativos e esta questão ainda precisa ser estudada em profundidade no país. Um estudo preliminar mostrou que o WF de biodiesel de soja varia de 40 a 60 l MJ 1 (Seabra et al., 2011). Outro estudo no sul do Brasil para a produção de biodiesel indica que o principal contributo para o uso degradante da água é a fase agrícola (93,4%), enquanto que para o consumo, a maior contribuição é o processo de extração de petróleo (37,6%) (Muller, 2012). Não foram encontrados estudos de WF para biodiesel de sebo, mas Gerbens-Leenes et al. (2011) apresentaram a WF da produção de carne no Brasil (8810-23,892 l por kg de carne bovina).
Sustentabilidade ambiental do biodiesel: principais fatores e barreiras no Brasil
A sustentabilidade ambiental é um conceito difícil de explicar, mas pode ser definido como "a manutenção do capital natural" (Goodland, 1995). Os dois serviços ambientais fundamentais (a fonte e as funções da pia) devem ser mantidos intactos durante o período em que a sustentabilidade é necessária. Neste contexto, a sustentabilidade ambiental do biodiesel é criticamente relacionada aos impactos de LC associados ao ar (emissões de GEE e outros), água e solo, equilíbrio energético e biodiversidade (FAO, 2013b). Outra questão importante envolve o desenvolvimento de estratégias para garantir que, à medida que a produção de biocombustíveis aumenta, o fornecimento adequado de outros bens agrícolas e florestais necessários é produzido (FAO, 2013b). No entanto, quantificar a sustentabilidade ambiental do biodiesel é complexo.
Um número crescente de países estabeleceu iniciativas para definir critérios de sustentabilidade para biocombustíveis. Por exemplo, a Diretiva da União Européia sobre a Promoção de Fontes de Energia Renovável (RED) definiu que, para os biocombustíveis, são contabilizados como energia renovável, uma economia mínima de GEE de 35% é necessária até 2014 (comparando com o combustível fóssil). A directiva também estipula zonas de "não-go" para a produção de matéria-prima (por exemplo, áreas onde a terra é considerada de "alto valor de biodiversidade" ou "estoque de alto teor de carbono", zonas húmidas e turquesas) (FAO, 2013b). Além disso, existe uma iniciativa importante da Parceria Global de Bioenergia (FAO / GBEP, 2011) que define os indicadores de sustentabilidade para a bioenergia (FAO / GBEP, 2011), que agora estão sendo avaliados para diferentes países.
Expansão da terra versus intensificação da agricultura
A taxa de crescimento anual brasileira da produção de soja é estimada em 2,4% até 2019, próximoda taxa global estimada (2,6%) nos próximos 10 anos (MAPA, 2011). Isso pode ser alcançado de duas maneiras (Elobeid et al., 2010): expansão da terra ou intensificação da terra. Alguns autores consideram que a expansão da área terrestre vem com uma série de desafios ambientais destacados pelo recente debate sobre a LUC direta e indireta provocada pela expansão dos biocombustíveis (Searchinger et al., 2008, Fargione et al., 2008). No entanto, existem vários estudos (Goldemberg et al., 2008, Goldemberg, 2009, Goldemberg e Guardabassi, 2009) que mostram resultados positivos para o Brasil e também apresentam os benefícios para os países em desenvolvimento quando ocorre uma produção sustentável de bioenergia, como a geração de empregos em áreas rurais e investimentos locais que permitem um desenvolvimento significativo nesses países.
No caso da soja no Brasil, o aumento da produção provém de terras adicionais (expansão da terra), em vez de maiores rendimentos (intensificação). Conforme mostrado na Fig. 2, a área cultivada de soja em 2011-2012 foi 3,6 vezes maior do que a área em 1976-77, enquanto a produção de soja em 2011-2012 foi apenas 1,5 vezes maior do que em 1976-1977. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA, 2010) analisou que o potencial limitado para a expansão das terras cultivadas e a necessidade de aumentar a produção agrícola nas próximas décadas não deixam outra alternativa além da intensificação da terra. Neste contexto, é essencial obter uma melhor compreensão das tendências de rendimento e do futuro potencial de produção de matérias-primas de biocombustíveis para ajudar a determinar o impacto da expansão de biocombustíveis nos mercados agrícolas (Elobeid et al., 2010). Uma discussão mais detalhada sobre este assunto é apresentada em GEA (2012), em particular considerando as especificidades entre os diferentes tipos de biocombustíveis (principalmente entre bioetanol e biodiesel, que é o foco desta análise).
O Brasil alcançou um rendimento de soja de 2665-3000 kg ha 1 nos últimos 3 anos (Fig. 2). Um aumento de 52% em 2011-2012 em comparação com 1976-1977 pode estar relacionado à melhoria das práticas agrícolas. Embora a produtividade futura seja crítica, pois moldará as emissões da conversão de paisagens nativas para alimentos e biodiesel, o investimento em pesquisa agrícola raramente é mencionado como estratégia de mitigação (Burney et al., 2010; Somerville et al., 2010). A experiência mostra que a produção pode de fato ser intensificada (o que significa mais produção por unidade de área), reduzindo os insumos e reduzindo os impactos ambientais da agricultura. A intensificação e a sustentabilidade ambiental não são necessariamente incompatíveis (Somerville et al., 2010). Burney et al. (2010) estimaram o efeito líquido da intensificação agrícola histórica sobre as emissões de GEE entre 1961 e 2005 e descobriram que, embora as emissões de fatores como a produção de fertilizantes e a aplicação tenham aumentado, o efeito líquido de maiores rendimentos evitou emissões de até 161 gigatons de carbono (GtC) desde 1961. Sua análise indica que as melhorias do rendimento devem, portanto, ser proeminentes entre os esforços para reduzir futuras emissões de GEE.
Além disso, as melhorias genéticas podem permitir o crescimento da produção de soja sem expansão excessiva do uso da terra. As culturas geneticamente modificadas (GM) são principalmente resistentes a herbicidas ou resistentes a insetos. Uma vez que o Brasil legalizou a soja transgênica em 2005, a soja GM cresceu e representou 85% da área total plantada em 2011-2012 (21,3 milhões de ha). A longo prazo, alguns autores esperam que as aplicações de organismos geneticamente modificados (OGM) aumentem ainda mais na América Latina (Janssen e Rutz, 2011). O uso de OGM para a produção de alimentos e biocombustíveis no Brasil é controverso, mas há uma maior aceitação de OGM na América Latina do que na Europa, como discutido em Elobeid et al. (2009) e Oplinger et al. (1998), bem como van Meijl e von Tongeren (2004).
Em relação às práticas de gestão (plantio direto, plantio reduzido ou preparo convencional) para cultivo de soja, apenas alguns produtores brasileiros utilizaram sistemas de preparo do solo (Castro et al., 2010). Nos sistemas de plantio direto, a rotação de culturas com espécies que aumentam os resíduos de plantas na superfície do solo é fundamental para evitar a erosão e para melhorar o ciclo dos nutrientes através da mobilização de nutrientes a partir de camadas de solo mais profundas (Crusciol et al., 2005). No entanto, é provável que outros fatores, como a administração ambiental, a experiência pessoal, a disponibilidade de equipamentos, os custos de mudança, o tamanho da fazenda, a disponibilidade de tempo e mão-de-obra, os preços dos combustíveis e os programas de incentivo governamentais terão uma influência muito maior na decisão de não até o efeito sobre o rendimento da cultura (DeFelice et al., 2006).
Em relação à produção de carne bovina no Brasil (Fig. 4), pode-se observar que a população bovina tem aumentado, mesmo com a redução das pastagens. A intensificação da atividade do gado ocorreu devido à evolução do número de cabeças de gado por unidade de área (densidade): a densidade do gado aumentou de 0,6 cabeças ha-1 em 1975 para 1,3 cabeças ha-1 em 2006 (IBGE, 2007), o que ainda é uma densidade muito baixa em comparação com a média para os países desenvolvidos. Goldemberg (2009) também indicou possíveis intensidades de pastagem crescentes usando menos áreas terrestres no gado: no estado de São Paulo, a densidade do gado aumentou na última década, aumentando assim a área para culturas de alimentos / bioenergia. Soares et al. (2009) mostraram que o saldo global das emissões de gases com efeito de estufa é positivo, apesar do aumento da pecuária intensiva e da substituição correspondente das áreas de gado por culturas de cana-de-açúcar. Essa intensificação no Brasil também pode contribuir para a disponibilidade de grandes áreas para a expansão da soja (e outras culturas).
Produção de biodiesel: metanol versus bioetanol
Em relação à produção de biodiesel, é importante identificar oportunidades para o uso de bioetanol no processo de transesterificação. Em 2010, mais de 97% do biodiesel produzido no Brasil usou metanol para produzir éster metílico de ácidos graxos (FAME) (um consumo total de cerca de 302,000 m3). A maioria das indústrias no Brasil usa transesterificação metiélica para a produção de biodiesel; No entanto, existem duas empresas que usaram bioetanol (anidro) para produção de biodiesel (ANP, 2011). Por exemplo, FERTIBOM6 (no Estado de São Paulo) produz biodiesel a partir de diferentes matérias-primas (óleos vegetais e óleos residuais) e considera economicamente viável, já que participa nos leilões de biodiesel (CENBIO, 2013).
É esperado que o sucesso técnico e econômico da substituição do metanol (origem fóssil) pelo bioetanol por produzir biodiesel (resultando em éster etílico de ácido gordo (FAEE) em vez de FAME) seja um fator desafiador para a sustentabilidade ambiental do biodiesel, particularmente para o Brasil. Quimicamente, as rotas de metilo e etilo são muito semelhantes; no entanto, na prática há diferenças entre estas duas rotas, nomeadamente o tempo de reação, a quantidade de catalisador e a temperatura de reação. De acordo com Hamelinck et al. (2007), as dificuldades na fase de separação são uma grande barreira na produção de éster etílico para qualquer matéria-prima utilizada.
Além dos aspectos técnicos, os principais fatores limitantes para a implementação da transesterificação de etil são o preço e a disponibilidade do bioetanol. O Brasil tem o menor preço de bioetanol no mundo, mas depende fortemente da localização geográfica e das flutuações ao longo do tempo. No entanto, os preços do metanol são relativamente constantes ao longo do tempo, mas testemunharam um aumento acentuado recentemente. Quanto à disponibilidade de bioetanol, o Brasil é o segundo maior produtor do mundo com21 milhões de m3 (REN21, 2012) e, de acordo com Goldemberg e Guardabassi (2009), ainda existe um potencial significativo para o aumento da produção da tecnologia de primeira geração de bioetanol. Uma estimativa preliminar mostra que 1,2 milhões de m3 de bioetanol seriam necessários para a produção total de biodiesel brasileira em 2011 (6% da produção atual)
Apesar da diferença de usar uma fonte renovável (etanol) e fóssil (metanol), é importante comparar os impactos ambientais das duas rotas. Um estudo realizado pela CENBIO (2013) comparou a produção de biodiesel usando as rotas metilo e etil, considerando a abordagem da LCA. A diferença entre os resultados das duas rotas, para as várias categorias de impacto ambiental (por exemplo, mudança climática e acidificação) é de 10%. Os resultados mostraram que não houve diferenças significativas nos impactos ambientais dessas duas rotas tecnológicas, apesar da origem fóssil do metanol importado no Brasil (Coelho et al., 2013).
Ferramentas e iniciativas de sustentabilidade: força e fraqueza
A avaliação da sustentabilidade do biodiesel é crítica em um nível metodológico e prático devido às questões críticas a serem avaliadas: (i) práticas agrícolas (uso de fertilizantes e técnicas de controle de pragas e agricultura intensiva versus extensiva); (ii) competição com produção de alimentos, rações e fibras para uso de água e terra cultivável; (iii) estrutura de mercado regional; iv) redes de logística e distribuição (incluindo o transporte de biomassa); (v) conservação da biodiversidade; (vi) custo; e (vii) incertezas resultantes das mudanças climáticas. Neste contexto, é crucial que os impactos ambientais sejam avaliados e quantificados para fornecer uma base racional para avaliar a viabilidade a longo prazo e a aceitabilidade das opções individuais da cadeia de suprimentos de biodiesel. Para lidar com essas questões, várias iniciativas também foram iniciadas por governos, atores da indústria e sociedade civil para desenvolver critérios para a produção sustentável de biocombustíveis.
Após o estabelecimento do programa brasileiro, foram implementadas várias iniciativas de sustentabilidade, inicialmente baseadas em questões estratégicas, logísticas e sociais, principalmente focadas nas regiões Norte e Nordeste para mitigação da pobreza. Depois de várias dificuldades para desenvolver culturas locais, como o castor na região semi-árida do Nordeste, foram introduzidas outras ferramentas de sustentabilidade social, conforme discutido aqui. Levando em conta as dificuldades para atender a produção de pequenos agricultores devido à falta de capacitação e fatores econômicos (Obermaier et al., 2010) e considerando a mudança para o biodiesel à base de soja (grandes agricultores no centro-oeste), a O programa estabeleceu um Social Fuel Seali, um instrumento regulatório destinado a promover a inclusão social em toda a produção de combustível e cadeia de valor. O Social Fuel Seal estabelece as condições para os produtores industriais de biodiesel obter benefícios fiscais e crédito. Para receber o selo, um produtor industrial deve comprar matérias-primas de agricultores familiares e os pequenos agricultores entram em acordo legalmente vinculativo com eles para estabelecer níveis de renda específicos e garantir assistência técnica e treinamento (MME, 2013). Este programa tem um aspecto positivo de dar apoio aos pequenos produtores. No entanto, os empresários reclamam os altos custos do programa. Além disso, como nos leilões, os preços pagos pela Petrobras (cerca de US $ 1,0 a 1,25 L 1, taxa de câmbio de US $ US, ANP, 2012) são superiores ao preço final da mistura diesel-biodiesel nas estações de bombeamento, a Petrobras cobre o diferença.
A Moratória da Amazônia foi estabelecida com o objetivo de mapear áreas protegidas, criar um sistema de monitoramento adequado e elaborar arranjos para uso da terra na região amazônica. A Moratória da Amazônia é considerada uma valiosa iniciativa para reduzir o impacto negativo do cultivo de soja aprimorado (para alimentos, alimentos e biocombustíveis) em relação à floresta amazônica (Lucon, 2009; Janssen e Rutz, 2011). A Task Force Sustainable Soy é um defensor da atual Moratória da Amazônia aplicada para alcançar o uso responsável da terra no bioma amazônico. A Task Force Sustainable Soy é a plataforma de um grupo de empresas holandesas envolvidas na produção e comercialização de soja. Os participantes da Task Force provêm dos setores de óleos e gorduras, processamento, alimentação animal, carne e produtos lácteos. A Task Force reconhece a necessidade de mais atenção às consequências ecológicas e sociais da expansão da soja na América do Sul (Janssen e Rutz, 2011).
De acordo com o CEO (2012), apesar das ferramentas e iniciativas de sustentabilidade nacionais e internacionais, houve oposição dos movimentos sociais e organizações ambientais tanto na Europa como nos países produtores de biocombustíveis, o que enfraqueceu a legitimidade dessas ferramentas e iniciativas. Na verdade, também há importantes interesses econômicos (barreiras de mercado), mas é preciso notar que essas ferramentas estão ativas no país. O esquema de certificação da soja faz sentido no contexto da certificação dos diversos produtos produzidos a partir da soja; No entanto, os regimes de certificação existem apenas para biodiesel e não para óleo ou farelo. Esta questão é muito importante também porque deve haver coerência entre os métodos para atribuir impactos entre os vários co-produtos baseados em soja.
O zoneamento agroecológico é uma ferramenta política importante e tem em conta os aspectos ambientais, econômicos e sociais como resposta aos desafios da expansão sustentável das culturas de bioenergia. Uma iniciativa interessante foi lançada pelo Governo Federal para garantir a expansão sustentável da cana-de-açúcar e da palma de óleo no Brasil (dois zoneamentos agroecológicos): a cana-de-açúcar em 2009 (EMBRAPA, 2009) e a palma de óleo em 2010 (EMBRAPA, 2010 ). Neste processo, os mapas foram produzidos mostrando solos, topografia, clima e chuvas. Este regulamento permite uma orientação para políticas de crédito e uso para bancos públicos como condição para financiamento de produção. O zoneamento identificou áreas onde a expansão da cultura da cana de açúcar poderia ter lugar. Proibe o cultivo de cana-de-açúcar em 92,5% do território nacional. Identificou 64 milhões de ha (EMBRAPA, 2009) que cumprem os requisitos ambientais e de produtividade, principalmente a partir da intensificação da pecuária, atualmente ineficiente (o1 head ha 1) (Strapasson et al., 2012). Tais iniciativas também poderiam ser adotadas para a expansão da soja, contribuindo para a sustentabilidade do biodiesel de soja. No entanto, aqui está a questão da intensificação da pecuária como um objetivo importante a atingir tanto para esses zonings quanto para a sustentabilidade da pecuária no Brasil (e indiretamente para a sustentabilidade do biodiesel a partir do sebo de carne bovina).
Conclusões finais
A produção de biodiesel no Brasil é uma bioenergia emergente para a qual é importante garantir a sustentabilidade ambiental. Com o objetivo de contribuir para esta discussão, este artigo caracterizou a cadeia de produção de biodiesel no Brasil, identificou potenciais impactos ambientais e analisou os principais fatores e barreiras para a sustentabilidade ambiental do biodiesel, focalizando as principais matérias-primas de biodiesel no Brasil: óleo de soja e sebo de carne bovina. Os principais impactos ambientais das cadeias de biodiesel de soja e bovino de soja no Brasil foram identificados e discutidos. Os impactos relacionados ao uso da terra e LUC, nomeadamente as emissões de GEE e a biodiversidade, bem como a intensidade energética e os impactos da água foram considerados críticos para a sustentabilidade ambiental do biodiesel. Aumentar os rendimentos agrícolas, diversificar as matérias-primas e adotar um processo de transesterificação de etil pode contribuir para minimizar os impactos. Oimpacto da produção de bioenergia sobre os preços dos alimentos, o equilíbrio de GEE e a quantidade e qualidade da água podem ser mitigados por políticas adequadas visando uma otimização integrada da produção de alimentos e bioenergia. Os conflitos entre alimentos e biodiesel podem ser evitados através do zoneamento agro econômico-ecológico para a soja e para a carne de bovino, de forma semelhante aos já feitos para cana-de-açúcar e azeite no Brasil (EMBRAPA, 2009, 2010), permitindo o uso adequado da terra para cada propósito. Apesar da limitação e fraqueza de algumas ferramentas e iniciativas de sustentabilidade, políticas, padrões e esquemas de certificação também podem desempenhar um papel importante na avaliação de sustentabilidade e no desenvolvimento da produção emergente de biodiesel no Brasil. Embora a legislação social e ambiental brasileira aplicável aos biocombustíveis abranja todos os aspectos apontados nos esquemas de certificação, é fato que, em muitos casos, a legislação não está correta, indicando que é necessária uma melhor aplicação.