Incorporação do setor hipotético etanol segundo geração (Etanol SG) na matriz insumo-

O enfoque de insumo-produto provê uma estrutura para avaliar os impactos associados a introdução de um novo setor na economia. De acordo com Miller e Blair (2009), a literatura de insumo-produto discute, principalmente, dois aspectos para inserir uma nova atividade econômica: o enfoque da demanda final e o enfoque da inclusão completa na matriz de coeficientes técnicos. O último foi considerado o mais apropriado para poder realizar todas as técnicas de análise usadas nesta tese. Isto porque foi definido uma estrutura de insumos, produtos e demanda final hipotética do setor, podendo ser estimados e inseridos os coeficientes técnicos da nova coluna e linha representando o setor.

Segundo Miller e Blair (2009), o impacto completo de um novo setor é refletido não somente pela compras de insumos produzidos pelos setores já existentes, como também pela

vendas de seus novos produtos como insumos para as outras atividades econômicas. Assim, será necessário incorporar outra coluna e outra linha na matriz 18x18 de coeficientes técnicos diretos associados às compras e vendas do novo setor (MILLER e BLAIR, 2009; SUH e HUPPES, 2009, 2005).

Como explicam Miller e Blair (2009), para quantificar os impactos do novo setor na

economia deve ser especificado o nível de produção do setor (xn+1) ou as vendas para a

demanda final (fn+1) do novo setor. A estimativa dos novos coeficientes técnicos pode ser

baseada em outras matrizes de coeficientes técnicos ou de pesquisas que estimem os insumos

entrando no novo setor (ai,n+1) e suas vendas intermediárias (an+1,j). De acordo com Miller e

Blair (2009), quando o nível de vendas para a demanda final é especificado no lugar da produção total setorial, tem-se um modelo padrão do enfoque insumo-produto para estimar os impactos do novo setor.

Assim, para a incorporação do setor hipotético de Etanol SG na matriz de coeficientes técnicos foi necessário, primeiramente, estimar o potencial dos requerimentos de insumos do setor e o potencial de vendas do setor Etanol SG para os setores existentes. Para obter essa informação, foi construído um panorama setorial hipotético da capacidade potencial de produção de bagaço e etanol derivado de bagaço de cana-de-açúcar, este modelo está baseado no modelo tecnológico de Walter e Ensinas (2010), e na tecnologia de insumos de MacLean e Spatari (2009), Spatari et al. (2005), Gonzales-García et al. (2009), Fu et al. (2003), e Kadam (2002). A tabela 5 apresenta as principais características da tecnologia de produção para as estimativas do potencial do produto do setor hipotético etanol derivado de bagaço.

Tabela 5 - Tecnologia de produção do setor etanol de segunda geração

Tecnologia de produção Valor Unidades

Bagaço disponível 0,25 Toneladas/tonelada de cana-de-açúcar SCAR disponível 0,22 Toneladas/tonelada de cana-de-açúcar

Produtividade 149,3 Litros/tonelada bagaço

Bagaço para etanol 76 % do total disponível Bagaço para cogeração 24 % do total disponível SCAR para cogeração 50 % do total disponível

Fonte: Elaboração própria baseada em PIPPO et al. (2011),Walter e Ensinas (2010), Ferreira-Leitão et al. (2010).

Quando o bagaço é a fibra resultante da recuperação do caldo de cana-de-açúcar

mediante o processo de moagem e extração (PIPPO et al; 2011), ele contém

aproximadamente um terço da energia total da cana-de-açúcar, outro terço fica na palha e talos (SCAR), e o terço restante fica no caldo da cana. Atualmente, parte desse conteúdo de

energia disponível nos resíduos, especialmente no bagaço, é usada em processos de cogeração na indústria sucroalcooleira durante o período de moagem (DIAS et al; 2011; WALTER e ENSINAS, 2010). Já o SCAR é deixado no campo para evitar erosão e proteger as propriedades do solo, principalmente em estabelecimentos rurais com o sistema mecanizado de colheita.

Para as estimativas potenciais de etanol, assume-se que o potencial de matéria-prima é de 76% do bagaço disponível (WALTER e ENSINAS, 2010), os restantes 24% do bagaço e 50% das folhas, dos talos e da palha (SCAR) é para o processo de cogeração, e o outro 50% para a proteção do solo e algum outro uso; considera-se que uma tonelada de cana-de-acúçar produz aproximadamente 25% de bagaço e 22% de SCAR (MACEDO et al; 2011); e supõe- se que a produção de etanol é por hidrólise, em que uma tonelada de bagaço produz 149,3 litros de etanol (WALTER e ENSINAS, 2010).

No modelo usado por Walter e Ensinas (2010), usa-se uma hidrólise enzimática para quebrar a celulose da biomassa e obter açúcar. Esses açúcares são fermentados para produzir etanol que é, então, purificado através da destilação e depois desidratado para obter uma concentração superior a 97,2% em volume. Baseada em Walter e Ensinas (2010) e Mc Lean e Sparati (2009), a tecnologia industrial para a conversão da biomassa lignocelulósica em etanol usada neste estudo utiliza um processo de pretratamento de ácido diluído, desenvolvido pela NREL, que adiciona ácido sulfúrico e cal hidratada, em combinação com a sacarificação simultânea, hidrólise enzimática e a fermentação. A figura 8 apresenta o fluxograma de processo da produção de etanol de segunda geração mediante hidrólise enzimática.

Figura 8 – Fluxograma de processo da produção de etanol segunda geração mediante hidrólise enzimática

Os principais insumos para a produção de Etanol SG mediante hidrólise enzimática são enzimas, cal hidratada, ácido sulfúrico, Fosfato diamônio (DAP), vapor e eletricidade. A figura 9 mostra uma caixa preta do processo de produção de etanol mediante hidrólise enzimática, em que são especificados as principais entradas e a principal saída do processo.

Figura 9 – Caixa preta do processo de produção de etanol mediante hidrólise enzimática

Fonte: Elaboração própria

A tabela 6 apresenta a estrutura do consumo intermediário dos principais insumos e da produção em que serão baseados os coeficientes técnicos do setor etanol SG com relação à capacidade produtiva de cana-de-açúcar em 2005.

Tabela 6 - Estrutura de insumo e produção do setor etanol SG para as condições do ano 2005

Quantidade Referência

Cana-de-açúcar produzida 2005 387.345.224 Toneladas UNICA, MAPA Insumos 2005

Bagaço para etanol 73.595.592,56 Toneladas Walter e Ensinas (2010)

Enzimas 677.079.451,6 kg Mc Lean e Sparati (2009),

Walter e Ensinas (2010)

Ácido sulfúrico 1.913.485.406,56 kg Mc Lean e Sparati (2009),

Walter e Ensinas (2010) Cal hidratada

2.134.272.184,24 kg

Mc Lean e Sparati (2009), Walter e Ensinas (2010)

Diamonio de fosfato (DAP)

139.831.625,9 kg

Mc Lean e Sparati (2009), Walter e Ensinas (2010)

Eletricidade 6.807,59 GWh Walter e Ensinas (2010)

Produção 2005

Etanol SG 10.987.821.969,21 litros Walter e Ensinas (2010)

Eletricidade usina etanol FG 10.845,67 GWh Walter e Ensinas (2010)

Eletricidade externa 16.174,3 GWh Walter e Ensinas (2010)

Para o potencial de matéria-prima no processo de cogeração do setor, considerou-se um poder calorífico de 7,52 MJ/kg bagaço e 12,96 MJ/kg SCAR e 12,97 MJ/kg lignina (WALTER e ENSINAS, 2010). A lignina é um combustível potencial obtido do processo de hidrólise. A conversão dos dados físicos apresentados na tab. 6 são convertidos em dados monetários mediante a aplicação do preço de produção de cada um dos fluxos analisados. A tabela 7 apresenta os preços básicos assumidos neste estudo para os insumos e produtos do setor etanol SG.

Tabela 7 - Insumos e produtos da produção de Etanol SG

Insumos e produtos potenciais Preços básicos 2005

Referência

Bagaço R$7,7/ton bagaço* OECD/IEA (2010)

Etanol R$0,72/litros etanol UNICA (portal); TRU

Eletricidade para fonte externa R$0,05/KWh Itaipu (portal) Eletricidade para setor de álcool R$0,05/KWh Itaipu (portal) Eletricidade para etanol SGsector R$0,05/KWh Itaipu (portal) Enzimas

R$3,254/kg Novozymes (2011); Fu et al (2003); Maclean e sparati (2009)

Acido sulfúrico

R$0,514/kg MAPA (2009); ANDA (portal); Kulaif (2009)

Cal hidratada R$0,280/kg ABPC (2008)

Diamônio de Fosfato R$1,028/kg ANDA (2008); Kulaif (2009)

*taxa de câmbio 2005: R$2,57/$ 1.00

Para a estimativa dos coeficientes técnicos de um novo setor, Paixão (2010) propõe inserir o novo setor na estrutura TRU. Seguindo esse enfoque, para calcular os novos coeficientes técnicos das principais relações intersetorias do setor etanol SG, criu-se uma TRU de 6 setores: setor etanol SG, etanol FG, químicos, outros químicos, SIUP e um setor agregado representando o resto da economia, dentro da estrutura TRU de 2005 da economia brasileira. O apêndice A7 ilustra a matriz uso e matriz produção usadas para a estimativa dos coeficientes na estrutura de 6 setores num formato simplificado de TRU. Na figura 10, mostra-se a matriz de coeficientes técnicos 6x6 com destaque nos coeficientes técnicos do setor Etanol SG.

A Etanol SG Etanol FG Químicos Oquim SIUP Restante

Etanol SG 0,035 0,036 0,000 0,000 0,006 0,000 Etanol FG 0,054 0,000 0,010 0,000 0,000 0,002 Químicos 0,216 0,002 0,193 0,193 0,006 0,019 Oquim1 0,226 0,001 0,020 0,011 0,004 0,002 SIUP2 0,000 0,013 0,039 0,043 0,207 0,015 Restante3 0,000 0,516 0,341 0,298 0,227 0,441

Figura 10 - Matriz de coeficientes técnicos do setor de etanol SG

Fonte: Resultado da pesquisa.

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Os respectivos coeficientes foram inseridos na matriz de coeficientes técnicos de 19 setores da economia brasileira para as análises correspondentes. Para a obtenção da matriz de Leontief, assume-se que a estrutura de insumos do setor Etanol SG para os setores agricultura-pesca-silvicultura, mineração, cana-de-açúcar, alimentos e bebidas, têxtil, papel e celulose, cimento, cerâmica, metalúrgica, transporte, outros setores industriais, comércio e serviços, e setor público é a mesma que a do setor Etanol FG. Devido aos dois setores produziriam o mesmo produto, e a tendência de acoplar ambas as plantas produtivas faz que no futuro, o setor Etanol SG tenda a ser agregado na estrutura setorial do setor Etanol FG, assim assume-se que ambos os setores compartilhem a mesma tecnologia de insumos relacionada a esses setores auxiliares. A matriz de coeficientes técnicos e de Leontief da economia brasileira com o setor Etanol SG se encontra nos apêndiced A8 e A9, respectivamente.

Para a estimativa do coeficiente dos fatores ambientais e econômico, considerou-se a estrutura tecnológica do setor hipotético Etanol SG, assim, como no seu processo produtivo não se usa fontes energéticas externas, adotou-se que os fatores ambientais diretos do setor são zero, desde que esses fatores dependem do consumo de fontes energéticas externas. Em contrapartida, os fatores de valor adicionado e de geração de emprego foram considerados como os mesmos que os coeficientes do setor etanol FG. Justifica-se tal suposição pelo fato que eles produziriam o mesmo produto, e por compartilhar, potencialmente, parte do processos produtivo. No apêndice A10 apresenta-se a matriz com os coeficientes dos fatores econômicos e ambientais analisados para a economia brasileira com o setor de etanol SG.