Estudos de ACV sobre mobilidade coletiva convencional e elétrica

Vários estudos de ACV já foram realizados para os subsistemas de produto relacionados à mobilidade coletiva elétrica. Os Quadros dispostos no Apêndice B trazem informações gerais sobre os estudos mais recentes da ACV de combustíveis e veículos elétricos. No cenário brasileiro, os estudos de ACV buscaram comparar, principalmente, veículos leves convencionais às novas modalidades elétricas e híbridas, não existindo, até o momento, estudos com semelhantes detalhes que utilizem de veículos maiores, como os ônibus elétricos à bateria.

Martinez-Gonzaléz et al. (2011) indicaram que o diesel com baixo teor de enxofre apresenta um aumento de 3,8% na pegada de carbono, em relação àquele com alto teor, devido à necessidade de operação da planta de hidrotratamento. Nas categorias de mudanças climáticas e esgotamento de recursos naturais, o diesel de baixo teor superou em 2% e 6%,

respectivamente, os resultados daquele com alto teor. Apesar disso, o baixo teor de enxofre permitiu a redução de 80% dos impactos potenciais relacionados à saúde humana e à qualidade do ecossistema.

Sallaberry (2009) comparou o biodiesel ao petrodiesel, concluindo que a obtenção de matéria-prima e a combustão foram as etapas de maiores potenciais impactos nos ciclos de vida desses processos. O uso do biodiesel reduziu a demanda por energia não renovável e o aquecimento global, em detrimento ao aumento dos potenciais impactos de acidificação e eutrofização. O diesel, por sua vez, foi classificado pelo seu perfil ambiental menos favorável que o biodiesel também na categoria de oxidação fotoquímica.

No que se refere ao biodiesel, Cavalett & Ortega (2010) concluiram que o biodiesel de soja possui baixa renovabilidade, devido ao processo produtivo ser suportado por combustíveis fósseis, em nível background.

Rocha et al. (2014) e Castanheira et al. (2014) indicaram que maiores produtividades melhoram o desempenho do combustível. Rocha et al. (2014) afirmaram que o método de alocação, distância de transporte e inventário local apresentaram influência significativa nos resultados. Castanheira et al. (2014) apontaram que a diversificação de matérias-primas pode auxiliar na diminuição dos impactos ambientais potenciais. Entretanto, Coelho et al. (2013) ressaltaram que o sebo bovino teve maior impacto quando comparado com a soja, em todas as categorias de impacto, devido à alta contribuição para produção de carne.

Brondani et al. (2013) e Caldeira-Pires et al. (2013) mencionaram que em todo o ciclo de vida do biodiesel, a fase mais impactante é a agrícola. Brondani et al. (2013) relacionaram os danos, na maioria das categorias de impacto, ao óleo diesel usado durante a extração e refino do óleo de soja. Na transesterificação, além do diesel, o metóxido de sódio e o metanol foram mais impactantes.

O metanol foi apontado por Barbosa & Amorim (2012) como o álcool mais utilizado na produção de biodiesel, por ser mais barato. Enquanto Castanheira et al. (2014) e Barbosa & Amorim (2012) apontaram que o metanol gerou maiores impactos ambientais, quando comparado ao etanol, Altamirano et al. (2016) e Coelho et al. (2013) concluiram que ambos os álcoois possuiram perfis ambientais semelhantes.

Para a transesterificação, Barbosa & Amorim (2012) indicaram que o processo que apresenta menores impactos foi aquele que utilizou óleos virgens, com catálise alcalina de NaOH.

Quanto às mudanças do uso da terra, Esteves et al. (2016) afirmaram que ocorrem na maior parte pela conversão de pastos degradados para agricultura de soja. Maciel et al. (2015) apontaram que não houve nenhuma evidência de avanços da soja, de floresta para a agricultura, na região do Rio Grande do Sul.

Quanto à ACV da eletricidade, Choma & Ugaya (2015) mencionaram que a geração de eletricidade em térmicas pode diminuir ou anular os benefícios dos veículos elétricos. Coltro et al. (2003) afirmaram, as térmicas são as principais contribuintes para emissões de gases do efeito estufa, com exceção do metano e do dióxido de carbono renovável.

Relativo à infraestrutura de hidrelétricas, Ribeiro e Da Silva (2010) concluem que os hotspots mais importantes são: enchimento de reservatórios (emissão de dióxido de carbono e metano, uso do solo); ciclo de vida do aço (consumo de água e energia, monóxido de carbono, partículas, óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio); ciclo de vida do cimento (consumo de água e energia, dióxido de carbono e emissões de partículas); operação de máquinas de construção civil (consumo de diesel, emissões de óxidos de nitrogênio).

No que se refere à mobilidade coletiva a combustão interna a diesel e elétrica à bateria, Ercan e Tatari (2015) indicaram que esse segundo tipo de mobilidade provocou emissões significativamente mais baixas que a motorização a combustão interna (a diesel, biodiesel, gás natural comprimido e liquefeito) e a híbrida (diesel-eletricidade). Quanto à demanda por água, o ônibus à diesel mostrou-se uma opção mais viável. Ercan e Tatari (2015) finalizaram o estudo mencionando que a dependência dos Estados Unidos de combustíveis fósseis para a geração de eletricidade continua a produzir impactos significativos sobre a operação dos ônibus elétricos à bateria.

Cooney et al. (2013) apontaram resultados em que a produção e combustão de diesel para o ônibus convencional e a geração de eletricidade para o ônibus elétrico dominaram a maioria das categorias de impacto. Entretanto, os efeitos da produção de baterias foram significativos para o aquecimento global, substâncias cancerígenas, depleção do ozônio, e ecotoxicidade.

Para a mobilidade coletiva elétrica à bateria, Zhou et al. (2016) relataram que os ônibus elétricos à bateria podem reduzir a demanda energética e as emissões de dióxido de carbono, no sistema de transporte da China. No cenário básico (a 15 km/h, sem passageiros, sem ar condicionado), incluindo as perdas na recarga, dois ônibus com 12 metros consomem 138- 175kWh/100km; e um ônibus com 8 metros consome 79kWh/100 km. Quando o ar- condicionado e a carga de passageiros alcançaram seus limites máximos, o consumo de

energia aumentou em 21%-27%. No entanto, o uso de ar-condicionado exerciu um impacto maior do que a carga de passageiros. Por fim, Zhou et al. (2016) concluiram que a rede de energia mais limpa e um sistema de recarga mais eficiente (se melhor do que 60-84%), aumentariam os futuros benefícios dos ônibus elétricos.

Sanchéz et al. (2012) analisaram o transporte coletivo urbano à combustão com diesel, utilizando a tecnologia de redução catalítica seletiva (SCR + ureia), e apontaram que o sistema reduziu o impacto ambiental a uma extensão maior do que o seu ciclo de vida global.

3 METODOLOGIA

Como já mencionado, esta dissertação objetivou realizar uma avaliação comparativa do desempenho ambiental do transporte coletivo urbano de passageiros atual, no estado de São Paulo, por meio de (i) de ônibus convencional à combustão interna; e (ii) ônibus elétrico à bateria, com recarga plug-in; segundo a visão de ciclo de vida, considerando tanto suas fontes de energia (etapa well-to-tank), quanto o processo produtivo dos ônibus e seus usos (etapa tank-to-wheel). Para atingir esse objetivo, optou-se por adotar a estrutura metodológica iterativa apresentada pela Figura 3.1, como base para os métodos de pesquisa.

Para a estimativa dos impactos ambientais durante o ciclo de vida é possível adotar ferramentas computacionais comerciais, em versões de licença de uso comercial, educacional ou gratuitas. As licenças de uso comercial costumam apresentar mais recursos, porém são mais caras. Licenças educacionais são relativamente mais baratas e, em muitos casos, atendem às necessidades de estudos preliminares, como o que foi realizado nesta dissertação. Assim, em virtude de características como interface amigável, integração de processos para o Inventário e a Avaliação de potenciais Impactos do Ciclo de Vida, foi utilizado nesse estudo o software SimaPro, desenvolvido pela empresa holandesa Pre Consultants e um dos softwares de ACV mais utilizado no mundo.

Figura 3.1 – Estrutura metodológica iterativa adotada

Fonte: Autoria própria.

A partir da definição preliminar dos objetivos, delimitou-se o escopo de pesquisa. O escopo engloba o estabelecimento: da função, unidade funcional e fluxos de referência dos sistemas e subsistemas; dos sistemas e subsistemas de produto; da abordagem; das fronteiras do sistema; dos requisitos de qualidade de dados; dos procedimentos de alocação; dos pressupostos e escolhas de valores; e do método de Avaliação de Impacto Ambiental e categorias de impacto.

Com o escopo de pesquisa delimitado preliminarmente, e visando quantificar as entradas e saídas dos contornos do sistema de produto, iniciou-se o processo de análise de

Definição preliminar dos objetivos e escopo

Análise de inventário da fase tank-to-wheel (do

tanque-à-roda) Análise de inventário dos

ônibus à combustão interna e elétrico Agregação de dados e processos no software SimaPro Resultados preliminares da AICV Interpretação e ajuste de dados Resultados e interpretação finais da AICV e do ICV Análise de inventário da

fase well-to-tank (do poço-ao-tanque)

inventário, ou seja, a coleta e tratamento de dados, de modo iterativo à fase anterior, dadas as limitações de informações e dados no referencial bibliográfico disponível.

A coleta de dados envolveu o levantamento de informações, e seu tratamento constitui a adequação dessas informações brutas para cada unidade de processo, ou seja, para o menor elemento considerado no sistema de produto da ACV.

Para fins de análise de contribuição dos potenciais impactos ambientais do ciclo de vida, a análise de inventário se subdividiu entre as fases well-to-tank (seção 3.2), produção dos ônibus (seção 3.3) e tank-to-wheel (seção 3.4). Enquanto a fase well-to-tank abrange a produção e transporte da fonte energética, a fase tank-to-wheel indica o uso dos modelos de ônibus adotados, de acordo com as respectivas autonomias e eventuais emissões estabelecidas.

Em seguida, após a seleção dos dados disponíveis na literatura, iniciou-se a agregação de dados e processos no software (seção 3.5), dando sempre preferência ao desenvolvimento de inventário a partir de dados regionalizados que tenham rastreabilidade, disponibilidade de atualização e adequação. Quando o dado é considerado pouco significativo, por localizar-se a nível background da análise, ou há carência de disponibilidade nas referências, utilizou-se a base de dados do Ecoinvent, como premissa, que tende ser menos específico ao escopo adotado.

A partir dessa etapa, já foi possível ter resultados preliminares de Avaliação do Potencial Impacto Ambiental, que foram analisados e comparados a outras fontes na literatura (subseção 2.3.3), cujos escopos sejam semelhantes a este. Conforme surgiram divergências de resultados, recorreu-se à análise de contribuição de cada sistema de produto para a reavaliação e eventuais ajustes de dados, até que houvesse coerência e fosse possível a elaboração de resultados e interpretação finais, dispostos no Capítulo 4.