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* Transporte Energia e Meio Ambiente - COR 200 2011 Aula 6 – Transporte e uso de energia Biocombustíveis Prof. Márcio de Almeida D´Agosto Escola Politécnica – Engenharia Ambiental Sumário O Problema – no Brasil e no Mundo; Alternativas ao petróleo; Biocombustíveis no Brasil; Etanol Biodiesel A experiência recente da COPPE/UFRJ Desafios dos Biocombustíveis no Brasil; Reflexões finais. Sumário Fonte: IEA, 2004/30 Key Energy Trends in IEA and World Wide O Problema no Brasil e no Mundo 2,139 MtEP 2,833 MtEP 2,950 MtEP 3,231 MtEP Fonte: MME, 2006/Balanço Energético Nacional O Problema no Brasil e no Mundo BRASIL: Evolução dos consumos setoriais de energia 400% Energia Derivados de petróleo 56% Fonte: MME, 2006/Balanço Energético Nacional O Problema no Brasil e no Mundo O Problema no Brasil e no Mundo América do Norte 300 bnbl América do Sul 120bnbl África 150bnbl Europa 150bnbl Oriente Médio 730bnbl Ex-URRS 270bnbl Ásia e Pacíifico 100bnbl Mundo 1750 bnbl MUNDO: Distribuição convencional das reservas de petróleo Fonte: Bentley, R. W., Energy Policy 30 (2002), 189-205 O Problema no Brasil e no Mundo PETRÓLEO: Impactos ambientais – Emissões de queima Poluentes atmosféricos Globais Dióxido de carbono (CO2) Metano (CH4) Poluentes atmosféricos regionais Óxidos de enxofre (SOx) Óxidos de nitrogênio (NOx) Poluentes atmosféricos locais Monóxido de carbono (CO) Material particulado (MP) Hidrocarbonetos (HC) O Problema no Brasil e no Mundo Gráf2 35 44 21 1994 EMISSÃO PERCENTUAL DE CO2 POR SETOR (BRASIL - 1994) Uso de Energia 1973 2001 Industria 37.7 34 Transporte 24.2 29.9 Outros setores 34.5 32.8 Uso não energético 3.6 3.3 100 100 1973 1998 2001 2004 Industria 26.2 19.6 20.1 9.9 Transporte 42.2 57 57.7 57.7 Outros setores 25.2 16.8 16.3 15.6 Uso não energético 6.4 6.6 5.9 16.8 100 100 100 100 Uso de Energia 1973 CONSUMO PERCENTUAL DE ENERGIA POR SETOR (MUNDO - 1973) Emissões de CO2 2001 CONSUMO PERCENTUAL DE ENERGIA POR SETOR (MUNDO - 2001) Plan3 Industria Transporte Outros setores Uso não energético CONSUMO PERCENTUAL DE DERIVADOS DE PETRÓLEO (MUNDO) 1994 Industria 35 Transporte 44 Outros setores 21 100 1994 EMISSÃO PERCENTUAL DE CO2 POR SETOR (BRASIL - 1994) BRASIL: Não renováveis Renováveis de biomassa Condições geográficas; Benefícios sócio-econômicos e ambientais Se aplica a tecnologia mais avançada ALTERNATIVAS AO PETRÓLEO: Fontes de energia para o transporte rodoviário Alternativas ao Petróleo CONCEITO DE BIOCOMBUSTÍVEL: Combustível oriundo de fonte (matéria-prima) renovável e biodegradável, em sua totalidade ou em parte, e que seja capaz de substituir parcial ou totalmente os combustíveis de origem fóssil (petróleo). PROBLEMA DO BRASIL: ÓLEO DIESEL Alternativas ao Petróleo - Biocombustíveis Principal Experiência – Proálcool: (Programa Nacional do Álcool) Desenvolvido para utilização do etanol produzido a partir da cana-de-açúcar como aditivo da gasolina num primeiro estágio (etanol anidro) e como combustível automotivo substituto da gasolina, num segundo estágio (etanol hidratado). O primeiro estágio se iniciou em 1975 e o segundo em 1978. PROGRAMAS BRASILEIROS: Enfoque Inicial: Reduzir a dependência do combustível importado após os choques do petróleo. Proóleo: (Plano de Produção de Óleos Vegetais para Fins Energéticos) Lançado em 1975 e que resultou na Resolução no 7 da Comissão Nacional de Energia, a qual nunca foi realmente implantada. Tinha a finalidade de introduzir o óleo vegetal (processado) como substituto do óleo diesel. Biocombustíveis no Brasil Principal Experiência – PNPB: (Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel) A Lei Federal nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005, estabelece a obrigatoriedade da adição de um percentual mínimo de biodiesel ao óleo diesel comercializado ao consumidor, em qualquer parte do território nacional. Esse percentual obrigatório será de 5% oito anos (2013) após a publicação da referida lei, havendo um percentual obrigatório intermediário de 2% três anos (2008) após a publicação da mesma. PROGRAMAS BRASILEIROS: Enfoque Atual: Diversificação da matriz energética, inclusão social, desenvolvimento regional, geração de emprego e renda. Biocombustíveis no Brasil 387 Usinas Bases AEHC AEAC + Gasolina A REVENDEDOR AEHC Etanol Hidratado (AEHC) = 14,3 MMm3 (2007) Etanol Anidro (AEAC) = 8,2 MMm3 (2007) 33 Bases Primárias 47 Bases Secundárias (2007) Energia do bagaço da cana-de-açúcar 40% da produção é flex-fuel (2005) Interior de São Paulo Norte do Paraná Litoral do Nordeste Cana-de-açúcar Fontes: ANP, SINDICOM, ANFAVEA Biocombustíveis no Brasil / ETANOL CADEIA PRODUTIVA DO ETANOL * * GASOLINA A CADEIA PRODUTIVA DO ETANOL DETALHAMENTO Biocombustíveis no Brasil / ETANOL (EPE, 2008) Biocombustíveis no Brasil / ETANOL 16.040 13.989 Biocombustíveis no Brasil / ETANOL Atende à definição de biocombustível Pequena toxicidade e boa aceitação popular; Líquido – fácil de estocar; Tecnologia dominada – mais de 30 anos de experiência; Geração de emprego em áreas rurais; Facilmente miscível com a gasolina (E20 a E25); É possível de ser utilizado em novos sistemas de propulsão – flexible fuel e fuel cell. B100 Produtor de Biodiesel PREMISSAS BÁSICAS: Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) Legislação (Lei nº 11097, de 13/01/05; Resolusões ANP nº 41 e 42, de 24/11/05). Óleo Importador/ Exportador Mercado Externo Postos Co-produtos Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL Fontes: 1: MME, 2006; 2: Abiove, 2005; 3: Barros et al., 2006; 4: MDA, 2007 Impedância Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL PROCESSO DE PRODUÇÃO: Legislação existente: Lei nº 11097, de 13/01/05. Resolução ANP nº 41, de 24/11/05. Resolução ANP nº 42, de 24/11/05 (Definição de B100 como alquil-éster). Processos: Biocombustível em substituição ao diesel. Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL TRANSESTERIFICAÇÃO ALCOÓLICA DE ÓLEO OU GORDURA POR CATÁLISE HOMOGÊNEA BÁSICA: Rota Metílica: Rota Etílica: Notas: (1) Conversão total. (2) Recuperação total do excesso de álcool. (3) Os pesos moleculares médios dos óleos e gorduras foram considerados iguais, uma vez que a diferença entre estes valores é de no máximo 5%. Assim, apenas um balanço de massa é suficiente para abranger todos os óleos e gorduras. (4) Não considera rendimento industrial (depende das respostas dos questionários). Biodiesel Metanol Óleo 1000 Kg 200 Kg + + → 1004 Kg Glicerina 105 Kg + Metanol 91 Kg KOH 12 Kg + Excesso a ser reciclado Biodiesel Etanol Óleo 1000 Kg 500 Kg + + → 1052 Kg Glicerina 105 Kg + Etanol 343 Kg KOH 20 Kg + Excesso a ser reciclado Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL * * Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL PANORAMA DE NACIONAL DE INSUMOS: Fontes: ANP (JUN/2007) O PROBLEMA DOS INSUMOS: Preço do óleo vegetal x Preço do óleo diesel Fontes: Desenvolvido a partir de ANP, 2007 e MDA, 2007 1 US$ = R$ 2,04 Preço do óleo = 80% preço B100 d(B100) = 0,88 Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL Biocombustíveis no Brasil / BIODIESEL B(2), B(5), B(20)... B(100) MISTURA PURO GERAÇÃO ELÉTRICA TRANSPORTE BIODIESEL BIODIESEL: Uso final Lei nº 11097, de 13/01/05. Resolução ANP nº 41, de 24/11/05. Resolução ANP nº 42, de 24/11/05. Biocombustíveis no Brasil / Experiência COPPE O Instituto Virtual Internacional de Mudanças Globais (IVIG) possui uma planta piloto e um laboratório de análise de produtos, trabalhando em conjunto com o COPPEComb. PLANTA PILOTO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL Biocombustíveis no Brasil / Experiência COPPE PRODUÇÃO E TESTE EM FROTA DE BIODIESEL DE ÓLEO RESIDUAL DE FRITURA E/OU ÓLEO DE SOJA PROJETO 1: COPPE /FORD /BOSCH /CUMMINS /COMLURB 4 CAMINHÕES USANDO B5 2 CAMINHÕES E 2 ÔNIBUS USANDO B5 PROJETO 2 – COPPE /VW /GOVERNO DO RIO DE JANEIRO PRODUÇÃO E TESTE EM FROTA DE BIODIESEL DE ÓLEO DE SOJA Biocombustíveis no Brasil / Experiência COPPE PROJETO 3 – COPPE /VW /REAL AUTO-ÔNIBUS PRODUÇÃO E TESTE EM FROTA DE BIODIESEL DE ÓLEO DE SOJA 1 ÔNIBUS (95.000 KM) B5 1 LOCOMOTIVA UTILIZANDO B20 PROJETO 4 – COPPE /CVRD /BR TESTE EM FROTA DE BIODIESEL DE RESÍDUO DE ÓLEO DE PALMA EM LOCOMOTIVAS Biocombustíveis no Brasil / Experiência COPPE ANÁLISE DE CICLO DE VIDA (ACV) APLICADA A BIOCOMBUSTÍVEIS ACV DO ETANOL ACV DO BIODIESEL DE ÓLEO DE SOJA Desafios dos Biocombustíveis no Brasil Mão-de-obra; Exploração do trabalhador rural x mecanização Uso do solo; Avanço do agronegócio em áreas florestais Competição de mercados Combustíveis x alimentos Benefícios sócio-ambientais Fixação do homem no campo Agricultura familiar e distribuição de renda Reflexões Finais Os biocombustíveis (etanol e biodiesel) são uma realidade no Brasil Embora consolidado, o uso de etanol ainda apresenta questionamentos quanto à mão-de-obra, uso do solo e competição de mercado Embora parcialmente regulamentado, o uso de biodiesel ainda apresenta questionamentos sobre uso de matéria-prima e benefícios sócio-ambientais O principal problema brasileiro, que diz respeito à substituição do óleo diesel, ainda está sem solução * * * * * *
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