Índices e Indicadores de produção da cadeia

A Tabela 28 apresenta os índices e indicadores de produção da cadeia de produção e distribuição do álcool etanol para as duas unidades funcionais estudadas, 1 kg de cana e 1 litro de etanol, considerando o etanol fornecido pela usina produtora e distribuído no estado de São Paulo e no estado do Mato Grosso.

Tabela 28: Índices Indicadores de produção e emissões Cana de açúcara Etanol Usinab Etanol SPb Etanol MTb Unidade a,b Produção 80 000 5 576 5 576 5 576 _Kg/ha.a

Rendimento energético líquido 200 960 130 100 125 800 111 800 _MJ/ha.a

Emissão de CO2 18.2 0.22 0.33 0.49 Kg CO2/FU

E. Gerada / E.Utilizada c 16.0 8.2 6.6 4.1

a

A Unidade Funcional (UF) considerada para a cana é 1 tonelada de cana-de-açúcar no canavial.

b

A Unidade Funcional (UF) para o etanol é 1 litro considerando o etanol na Usina, distribuído no estado de SP e no estado de MT.

c

Onde E. Gerada é a energia fornecida pelo sistema e E. Utilizada é a energia consumida pelo sistema

O rendimento energético líquido, expressos em MJ por hectare, é a diferença entre a energia fornecida pelo sistema e demanda energética, ou o uso de recursos, em bases energéticas. Resumindo, total de entradas menos total de saídas. Permite avaliar a eficiência energética da cultura considerada. No estudo, cada hectare cultivado com cana de açúcar produziu um rendimento de 200.000 MJ de cana-de-açúcar, transformados em 130.100 MJ de álcool fornecido pela usina. É importante salientar que também ocorre geração de energia elétrica, via combustão do bagaço de cana. Entretanto, o presente estudo considerou que esta energia é reutilizada pela própria usina e não foi considerada, pois se trata de fornecimento interno ao sistema.

Comparada com outras culturas a cana-de-açúcar apresenta um alto rendimento energético, 200 GJ/ha. Hanegraaf et al. (1998) relatam um rendimento de 124 GJ/ha para a cultura de trigo enquanto Shapouri et al. (2002) adotaram rendimento de somente 38MJ/ha para o milho.

Macedo e Koller (1997) estimaram o rendimento líquido da produção de etanol 1980 MJ/TC enquanto o presente trabalho calculou em 1630 MJ/TC. Entretanto, os autores consideraram a energia gerada pelo bagaço como produto do sistema, mas não consideraram a utilização desta energia pelo sistema. Se a energia do bagaço for desconsiderada, este valor cai para 1800 MJ/TC, ainda superior ao estimado pelo presente estudo.

Quando a etapa de distribuição é acrescentada à cadeia, o rendimento cai ao redor de 3% para a distribuição no estado de São Paulo e 14% para a distribuição no estado do Mato Grosso.

Este resultado reforça a importância que a etapa de distribuição tem no desempenho energético e ambiental de biocombustível. Apesar de a etapa de distribuição causar impactos também na distribuição de combustíveis fosseis, tais impactos deveriam ser considerados quando planificando a logística de distribuição.

A eficiência energética do sistema foi avaliada através da razão entre energia disponibilizada pelo sistema e a consumida pelo sistema, ou razão saída/entrada. Este indicador permite avaliar se o sistema é uma opção viável como fonte de energia, pois os biocombustíveis somente são termicamente viáveis se fornecerem volume maior de energia do que a consumida em sua produção. Em outras palavras, a razão fornecimento por consumo deve ser superior a 1.

A eficiência energética é uma medida da eficiência do sistema na conversão de biomassa em combustível. Quanto maior seu valor, maior o rendimento em relação à energia investida, ou consumida e, portanto, maior a eficiência do sistema. Também pode ser utilizado como uma indicação de sua renovabilidade: quanto menor seu valor, menor a “renovabilidade” do combustível pois maior o uso de combustível fóssil (Malça e Freire, 2006).

Alguns autores (Malça e Freire, 2006; Macedo, 2007) sugerem que a avaliação da eficiência termodinâmica e da renovabilidade de biocombustíveis seja feita através da razão entre o rendimento líquido e a energia consumida, que segundo o autor é a razão entre a energia renovável disponibilizada e a energia fóssil consumida. Matematicamente, entretanto, este indicador é igual ao anterior subtraído de uma unidade e, portanto, avalia a eficiência energética da mesma forma que o primeiro. Além disso, a relação fornecimento por consumo é utilizada por vários trabalhos sobre biocombustíveis

permitindo a comparação entre os estudos. Ainda, a energia líquida disponibilizada é gerada a partir de energia fóssil e, portanto, não pode ser considerada renovável, pois depende, para ser fornecida, de energia não renovável.

A Tabela 29 apresenta valores encontrados na literatura para a eficiência energética do etanol gerado a partir de diferentes biomassas. Ainda que a mesma biomassa seja considerada, variação entre as eficiências energética é observada na literatura. Os diferentes resultados são devidos, principalmente, às variações de produtividade agrícola, bem como de utilização de insumos nesta etapa. Por sua vez, estas diferenças são decorrentes de variação em fertilidade do solo e do manejo agrícola.

A eficiência energética do etanol de cana-de-açúcar foi calculada no presente estudo em 8,2, de mesma grandeza dos outros estudos de etanol de cana. Trata-se da biomassa que fornece o maior rendimento energético, mais de duas vezes superior às outras biomassas. Este resultado se deve, principalmente, a grande produtividade alcançada por área na etapa agrícola, juntamente com a eficiência na utilização de subprodutos industriais. Segundo von Blottnitz e Curran (2007) outro fator importante diferenciando a cana é seu alto teor de açúcares, que apresenta melhor conversão para o etanol, enquanto as outras biomassa se destacam pelo teor de amidos e celulose.

Tabela 29: Razão Energia Fornecida/ Energia Consumida Matéria Prima E. Fornecida/

E. Consumida Fonte

Cana-de-açúcar 8,2 Presente estudo

Cana-de-açúcar 8,3 Lamonica, 2005

Cana-de-açúcar 9,2 Macedo, 1998

Cana-de-açúcar 9,9 Macedo, 2007

Cana-de-açúcar 3,38 Bastianoni e Marchettini, 1996

Milho (Itália) 1,36 Ulgiati, 2001

Milho (USA) 1,11 Shapouri et al., 2002

Milho (USA) 0,78 Pimentel e Patzek, 2005

Trigo (França) 1,92 Malça e Freire, 2006

Beterraba (França) 1,60 Malça e Freire, 2006

Beterraba (Alemanha) 3,0 Macedo, 2007

Trigo (Europa) 3,0 Macedo, 2007

Ulgiati (2001) propõe o uso da eficiência energética para avaliar outros impactos ambientais. Considerando um cenário onde o combustível fóssil utilizado pelo sistema é totalmente substituído pelo próprio etanol, por exemplo, pelo uso de tratores e caminhões movidos a etanol, o aumento necessário na produção deste combustível para repor o fóssil poder ser estimado e, assim, pode ser relacionado ao aumento dos impactos ambientais.

Por exemplo, considerando o rendimento bruto do etanol em 8,5 unidades energéticas fornecidas por unidade investida, o rendimento líquido, ou a energia fornecida à sociedade, é de 7.5 unidades energéticas. Desta forma, para cada litro de etanol fornecido, deve-se produzir 1.13 litros de etanol, que corresponde a um aumento de 13%. Ou seja, a demanda por área agrícola e por água, a perda de solo, a utilização de substâncias químicas, etc., devem ser acrescidos em 13% para o sistema ser auto- suficiente em combustíveis fósseis.