Mudança do Paradigma
Energético no Sector Agrícola
A t
A
l
Artur Amaral
Escola Superior Agrária de Santarém
artur.amaral@esa.ipsantarem.pt
Sumário
Introdução
Fontes de energia renovável na agricultura
Fontes de energia renovável na agricultura
Enquadramento legislativo
Mercado europeu
O mercado em Portugal
Trabalhos de experimentação na ESAS
Conclusões
Introdução
PARADIGMA
PARADIGMA
• Sistema ou modelo conceptual que orienta
o desenvolvimento posterior de pesquisas,
estando na base da evolução científica…
3 Artur/Amaral
Introdução
Desenvolvimento Socioeconómico Desenvolvimento Socioeconómico
Eficiência dos recursos Eficiência dos recursos Eficiência dos recursos Eficiência dos recursos
Eficiência Material: Menor utilização de input
em relação ao output
Ecossistemas: Redução dos impactos, minimizar
resíduos e poluição
Capital Natural: Minerais, Terra, Água; Biodiversidade, Capital Natural: Minerais, Terra, Água; Biodiversidade,
etc etc
Preservação dos Ecossistemas Preservação dos Ecossistemas
etc etc…
Introdução
Impacto social das FER
As tecnologias associadas às energias
renováveis empregam, actualmente, cerca de
1,5 milhões de pessoas no espaço da EU e
Prevê-se que até 2020 este sector poderá
empregar mais 3 milhões
Fonte: Comissão Europeia, 201
5 Artur/Amaral
Introdução
Compromisso para a eficiência dos recursos:
Implicações para as ER/Bioenergia
p
ç
p
g
Reduções
dos GEE
Reduções pequenas de
A produção de ER não poderá causar impactos
negativos no capital natural
Artur/Amaral
pequenas de GEE em relação às ENR não são
suficientes
Floresta Produtividade dos solos Biodiversidade Recursos Hídricos
Medidas sustentáveis combatíveis com a Bioenergia
Introdução
Fl t ê i d A i l d ã Floresta: permanência de
uma % mínima de resíduos na parcela após as práticas
florestais (limpeza; desramações; picadas;…)
Agricultura de conservação: Mobilização de conservação – Cobertura de pelos menos 30% da superfície com resíduos: MR; ML; SD; Boas Práticas Agrícolas
7 Artur/Amaral
Fontes de energia renovável na Agricultura
Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
Energia
renovável
Bionergia –
Menores
emissões de
GEE
renovável
Cumprimento
dos
compromissos
internacionais
redução GEE
Bionergia –
Energia que
deriva da
biomassa
Artur/Amaral 9Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
P ã C b ã
• Culturas oleaginosas (colza; girassol; etc) resíduos de óleos e gordura animal;
Processos de
Conversão
• Energia calorífica• Energia elétrica • Preparação + Combustão • Transesterificação (FAME); Hidrogenação (HVO); • Gaseificação; • Pirólise; • Digestão anaeróbica; • Outros processos químicos/biológicos. gordura animal;
• Culturas ricas em amido e açúcar;
• Biomassa lenho
-celulósica: (palha; madeira; culturas energéticas); • RSU biodegradáveis; Estrumes; Resíduos líquidos; Algas; Mi i • Transportes: • Biocombustíveis líquidos: • Bioetanol • Biodiesel; • Metanol; • Bio-EETB(ETBE); • … Artur/Amaral • Micro-organismos: microalgas e bactérias
Matéria Prima
…Tipos de
Energia
10Tipos de Bioenergia
• Biomassa sólida: Estilha de madeira; palha; Estrume seco
B
á b
Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
Eletricidade
• Biogás e biometano
Aquecimento
• Queima de biomassa (…) em pequenas unidades e diferentes
escalas
• Biogás e biometano
Transportes• Combustíveis de 1ª geração
• Combustíveis de 2ª geração
Artur/Amaral 11Combustíveis para transportes
Combustíveis de 1ª
Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
Combustíveis de 1
geração
Matérias primas
i Culturas
Combustíveis de 2ª geração
Tecnologia ainda Expectável
Utiliza matéria lenho-celulósica; btida de ricas em açúcar/amido – Produção de Bietanol Culturas oleaginosas – Produção de Biodiesel g não completamente madura; p grande desenvolvimento no futuro obtida de resíduos florestais, agrícolas; culturas energéticas;..
BIETANOL
Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
CANA DE AÇUCAR MILHO SORGO BETERRABA BATATA CEREAIS pragana VINHO MOSTO DE UVA MOSTO DE UVA 13 Artur/Amaral
BIODIESEL
Fontes de energia renovável na Agricultura - Bioenergia
COLZA GIRASSOL;
SOJA ÓLEO DE PALMA ÓLEO DE RÍCINO (Mamona)
ÓLEO DE PURGUEIRA (Jatropha)
Fontes de energia renovável na Agricultura -Bioenergia
Cana: Arundo donax L. Culturas Miscanthusxgiganteus
Energéticas
15
Choupo: Populus sp. Eucalipto globulus L..
Artur/Amaral
Fontes de energia renovável na Agricultura-Resíduos
Resíduos das culturas agrícolas
Conversão da biomassa em combustíveis líquidos
Conversão
termoquímica:
Conversão bioquímica:
Fontes de energia renovável na Agricultura-Resíduos
termoquímica:
É feita a gaseificação da biomassa a 600º-1100ºC
Conversão a biodiesel utilizando a
í t d Fi h T h
q
Pré-tratamento da biomassa e hidrólise enzimática Subsequente fermentação com
conversão da hemicelulose e síntese de Fischer-Tropsch
Exemplos:“Prmenergy” “AGT Management Engineering”
conversão da hemicelulose e açúcar em etanol
Unidades em Dinamarca; Espanha; Suécia e Canadá
Artur/Amaral
17
Rácio produto/biocombustível
1 t de óleo
1 t éster 1 ha colza = 1350L ÉsterFontes de energia renovável na Agricultura
colza
metílico 1350L Éster metílico1 t de grão
de milho
400 L de bietanol1 t de palha
de milho
Celuloses; Hemiceluloses; … Até 280 L bioetanol [1] 18Enquadramento legislativo
• Quadro legislativo vago • Objetivos não vinculativos• Diretiva Eletricidade 2001/77/CE – 21% na EE até 2010
2008
• Diretiva Biocombustíveis 2003/30/CE – 5,75% nos Transportes até 20102009
2009
• Alteração da abordagem política
• DER 2009/28/CE – Promoção da utilização da E proveniente das FER • Abrange o consumo de energia como um todo
2009
• Estabelece objetivos juridicamente vinculativos • Obrigação dos EM estabelecerem planos de ação19 Artur/Amaral
Enquadramento legislativo
Diretiva 2009/28/CE (Objetivos): “20-10-20-20”
Atingir os
20% de FER no total de consumo final de
i
EU
energia
na EU;
Estabelece
quotas individuais
nacionais para cada país;
Incorporação no mínimo de
10% de biocombustíveis
no
consumo de gasolina e gasóleo;
Redução de
20% no consumo final de energia
através da
eficiência energética;
Redução em
20% das emissões dos GEE
(tendo por base o
ano de 2005).
180000
Evolução da Produção Primária de Energia Renovável na EU27
Mercado europeu
40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 (ktep ) 0 20000 40000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Anos Eurostat, 2013 21 Artur/AmaralRepartição percentual e em volume (ktep) dos biocombustíveis na UE (2010)
Mercado europeu
Biodiesel; 9938; 78% Bioetanol; 2800; 22% Fonte: CE, 2013 22 Artur/AmaralRepartição do consumo total de biocombustíveis nos transportes (2007-2010)
Mercado europeu
6 8 9,1 9,9 1,2 1,8 2,3 2,8 1,3 0,9 0,5 0,5 4 6 8 10 12 14 (M tep ) Outros biocombustíveis Biogasolina Biodiesel 4,3 6,8 0 2 2007 2008 2009 2010 (Anos) Fonte: CE, 2013 23 Artur/Amaral 350Consumo total de energia fóssil e biocombustíveis nos transportes na UE (2007-2010)
Mercado europeu
301,5 295,2 287,6 285,1 6,7 9,6 11,9 13,3 100 150 200 250 300 (M tep )Total biocombustíveis nos transportes Consumo total de ENR em transportes
0 50
Argentina 10% EUA 1% Indonesia 3% Malásia1% China 1%
Origem do biodiesel consumido na UE em 2010
Mercado europeu
EU 8270 Indonesia 10% 83% Fonte: CE, 2013 25 Artur/Amaral Bolivia EUA4% Peru 1% Outros5%Origem do bietanol consumido na UE em 2010
Mercado europeu
EU Cazaquistão 1% Brasil 8% 1% 2243 80% Fonte: CE, 2013 26 Artur/AmaralSK FI SE UK
Objetivos globais nacionais para a quota de ER no consumo final de energia em 2020
Mercado europeu
31,0 EL ES FR IT CY LV LT LU HU MT NL AT PL PT RO SI SKObjectivo ER no consumo final bruto 2020 Quota ER no consumo final bruto 2005
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 BE BG CZ DK DE EEIE EL (%)
Fonte: Comissão Europeia, 2011
27 Artur/Amaral
Perspectivas de evolução
Aumento do consumo total de energias renováveis:
03
200
Mercado europeu
103 Mtep em 2005
217 Mtep em 2020 (consumo bruto final de energia).
O sector da eletricidade deverá representar 45% deste
aumento (51,3Mtep);
O aquecimento 37% (42 2Mtep);
O aquecimento 37% (42,2Mtep);
Desenvolvimento das fontes de energia renováveis na electricidade na UE
Perspectivas de evolução
Mercado europeu
electricidade na UE 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 GW hMarés, ondas, oceanos Electricidade geotérmica Electricidade solar Electricidade de biomassa Eólica 27 % 0 200000 400000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Centrais hidroeléctricas
Fonte: Comissão Europeia, 2011
29 Artur/Amaral
Desenvolvimento das fontes de energia renováveis nos transportes na UE
Perspectivas de evolução
Mercado europeu
10000 15000 20000 25000 30000 35000 kt ep Hidrogénio Outros biocombustíveis Electricidade nos transportes Bioetanol Biodiesel 0 5000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020Fonte: Comissão Europeia, 2011
Evolução comparativa da tendência estimada (linha tracejada)
com o previsto (linha azul) para o
sector das ER
na EU.
300000
Mercado europeu
100000 150000 200000 250000 kt ep 0 50000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020Fonte: Comissão Europeia, 2013
31 Artur/Amaral
Mercado nacional
Mercado nacional
Industria 28% Serviços 13% Agr.Pescas. Construção 7%Repartição do consumo total de eneria por sectores de actividade (2005) Industria 34% Doméstico 17% Serviços 11% Agr.Pescas. Construção 2%
Repartição do consumo total de energia por sectores de actividade (2011) Transportes 35% Doméstico 17% Artur/Amaral 33 Transportes 36% Fonte:DGEG
Mercado nacional
Geotérmica 0% Fotovoltaica2%Potência Instalada em FER (2011)
Hidrica 50% Eólica 41% 2% Artur/Amaral 34 Fonte:DGEG Biomassa 7% 10 622 MW
Experimentação colza 2007/2008
Trabalhos de experimentação na ESAS
Avaliação do interesse técnico-económico do cultivo
da colza para biodiesel, como cultura intercalar:
da colza para biodiesel, como cultura intercalar:
Ensaio de datas de sementeira:
Factor: Datas;
Tratamentos:
4 Outubro; 31 Outubro; 12 de Dezembro Ensaio de variedades:
Factor: Variedades;
Tratamentos:
Recital; Alba; Ready; Lucia; Nelson; Kuibik; Petrol; Jetix; Fair35
Tratamentos:
Recital; Alba; Ready; Lucia; Nelson; Kuibik; Petrol; Jetix; Fair Ensaio de resposta ao azoto:
Factor: Doses de azoto
Tratamentos:
N0; N40; N80; N120; N160Artur/Amaral
Experimentação colza 2007/2008
Potencial interesse da inserção da culturada colza nos sistemas de monocultura de milho:
Trabalhos de experimentação na ESAS
Vantagens Desvantagens
milho:
Bom precedente cultural e cultura
de cobertura (“Catch crop”);
Efeito positivo sobre determinadas
pragas do solo (ex. nemátodos); Alternativa de Inverno nos sistemas de
produção;
Custos reduzidos de implantação e
condução;
Vantagens Desvantagens
condução;
Experimentação colza 2007/2008
Ensaio de datas de sementeira
Factor: Datas de sementeira;
Trabalhos de experimentação na ESAS
Factor: Datas de sementeira;
Tratamentos: D1 – 4 de Outubro; D2 – 31 de Outubro; D3 – 12 de Dezembro Variedade: Lucia Delineamento experimental
:
Parcelas simples (5 000m2) Colheita:
D1 – 13 de Maio D2 –12 de Junho D3 – 27 de Junho Artur/Amaral 37Experimentação colza 2007/2008: Datas de sementeira
Trabalhos de experimentação na ESAS
Efeito da data de sementeira na produção de grão (corrigido a 10%) 3029 1450 2038 2367 1426 2359 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 (kg/h a) grão (corrigido a 10%) D 4Out D 31Out D 7Dez Artur/Amaral 38 0
13 de Maio 12-Jun 27-Jun
Experimentação colza 2007/2008: Variedades
Trabalhos de experimentação na ESAS
1806 1000 1500 2000 2500 3000 3500 (kg/h a)
Produção de grão corrigida a 10% humidade
Artur/Amaral 39
0 500
Lucia Nelson Recital Fair Petrol Ready Kuibik Jetix Alba Média
Experimentação colza 2007/2008: Resposta ao N
Efeito da dose de azoto na produção de grão
Trabalhos de experimentação na ESAS
500 1000 1500 2000 2500 (kg/h a) (corrigida a 10% humidade) 0 N0 N40 N80 N120 N160 Doses de azoto
Análise do potencial de produção de resíduos: Milho
Repartição da biomassa do milho
Trabalhos de experimentação na ESAS
Índice de colheita
Eficiências de colheita
Impacto ambiental
Matéria orgânica do solo
Exportação dos nutrientes
Remoção dos resíduos Exportações de nutrientes e MO Produtividade da cultura
Proteção contra a erosão
Dados de 2002-2013
Fertilidade do solo
O sector da Bioenergia assume-me como um sector importante no
conjunto das fontes de energia renovável;
O sector dos transportes é um dos sectores que mais contribui para o
consumo de energia primária fóssil, não só a nível da EU como de Portugal;
Conclusões
g p
,
g ;
Perspectiva-se um maior incremento dos biocombustíveis de 2ªgeração;
A dimensão e situação económica do nosso país obriga:
Esforço acrescido na criação de conhecimento;
Aumento de eficiências;
Desenvolvimento de modelos conceptuais adaptados à enormes
potencialidades e diversidade de situações para produção de Energia
R
á l
Renovável.
O baixo grau de aprovisionamento de cereais e oleaginosas implicará a uma
alteração do
paradigma da energia renovável no sector agrícola
paradigma da energia renovável no sector agrícola
,
implicando uma maior aposta em fontes não concorrenciais com a produção
de alimentos: Energia Solar; e Resíduos de Culturas, Florestais e Pecuária.
Artur/Amaral 42
Artur/Amaral 43
