Balanço das emissões de gases do efeito estufa (GEE) na cadeia completa de produção do biodiesel de soja

Texto

(1)BALANÇO DAS EMISSÕES DE GASES DO EFEITO ESTUFA (GEE) NA CADEIA COMPLETA DE PRODUÇÃO DO BIODIESEL DE SOJA. Felipe Costa Roza Livia Silva Freitas. Projeto de graduação apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica. Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro.. Orientador: Emilio Lèbre La Rovere. Rio de Janeiro Março de 2010. i.

(2) BALANÇO DAS EMISSÕES DE GASES DO EFEITO ESTUFA (GEE) NA CADEIA COMPLETA DE PRODUÇÃO DO BIODIESEL DE SOJA. Felipe Costa Roza Livia Silva Freitas. PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO AMBIENTAL.. Examinado por:. ___________________________________________________ Prof. Emilio Lèbre La Rovere, D.Sc.. ___________________________________________________ Prof. Haroldo Mattos de Lemos, M.Sc.. ___________________________________________________ Silvia Blajberg Schaffel, M.Sc.. RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL MARÇO de 2010 ii.

(3) ROZA, FELIPE COSTA e FREITAS, LIVIA SILVA Balanço das Emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) na cadeia completa de produção do Biodiesel de Soja / Felipe Costa Roza e Livia Silva Freitas – Rio de Janeiro: UFRJ / Escola Politécnica, 2010. xvii, 141 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Emilio Lèbre La Rovere Projeto de Graduação – UFRJ / POLI / Curso de Engenharia Ambiental, 2010. Referências Bibliográficas: p. 108-111. 1. Biodiesel; 2. Petrodiesel; 3. Gases do Efeito Estufa; 4. Soja I. Emilio Lèbre La Rovere; II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, Engenharia Ambiental; III. Balanço das Emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) na cadeia completa de produção do Biodiesel de Soja.. iii.

(4) “Comece fazendo o que é necessário, depois o que é possível, e de repente estarás fazendo o impossível”.. São Francisco de Assis.. | iv.

(5) Aos nossos pais José Carlos e Isabel & Max Mauro e Dione. |v.

(6) Agradecimentos – Felipe Costa Roza. Meus sinceros agradecimentos,. Ao Professor Emilio pela orientação e por sempre estar disposto a nos ajudar, ensinar e despertar interesses que por vezes não sabemos que temos. Aos membros da banca que aceitaram fazer parte da mesma, Prof. Haroldo Lemos e Silvia Schaffel. À todos os Professores que contribuíram para minha formação. À minha parceira, sócia, e além de tudo uma grande amiga, Livia. Obrigado por todos os dias de aula no fundão, por todas as conversas que tivemos, por todos os eventos que organizamos juntos e por estar ao meu lado nessa reta final. Aos meus amigos da turma de Eng. Ambiental de 2005 que tornaram esses cinco anos maravilhosos e inesquecíveis e que hoje fazem parte da minha vida: Ana Beatriz, Bernardo Pelé, Bernardo Sombra, Daniel, Japa, Lana, Licia, Lucas, Ricardo Cid, Renan Hulk, Rodrigo e Thiagão. Não tem como não dizer que a faculdade não teria sido a mesma sem todos vocês, cada um com sua particularidade. À Mayra pelo companheirismo dos últimos dois anos de fundamental convívio para mim. Aos amigos de longa data também agradeço. Em especial à toda minha grande minha família que simplesmente foi, é, e continuará sendo a base da minha vida.. Mais especialmente ainda, quero agradecer ao meu pai Zé Carlos por ser além de meu pai, ser meu exemplo e por sempre, sempre me apoiar de todas as maneiras possíveis. À minha mãe Isabel por também sempre estar ao meu lado, sempre à disposição para ouvir e ajudar. À minha irmã, futura também Engª Ambiental, Beatriz que tanto prezo e me orgulho. À minha pequena, à minha irmã Mariana por sempre ser minha alegria em quaisquer momentos.. À vocês agradeço por tudo, por todos os momentos desse ciclo que se completa e que apenas foi um primeiro passo de muitos que ainda almejo dar. Aprendi muitas coisas que ultrapassam os conhecimentos obtidos em salas de aula, vão além e nos tornam antes de tudo, seres humanos.. À todos que fazem parte da minha vida, sou muito grato. Felipe Costa Roza | vi.

(7) Agradecimentos – Livia Silva Freitas. Meus Agradecimentos,. Ao Prof. Emilio La Rovere pela valiosa orientação e atenção no desenvolvimento deste trabalho; Aos membros da Banca: Prof. Haroldo de Lemos e Silvia Schaffel por terem aceitado o convite e contribuído com as melhorias na versão final do trabalho; À toda a minha família, em especial meus avós por todo o carinho à mim dedicado em todos os momentos da vida; Aos meus pais Max Mauro e Dione que sempre priorizaram meus estudos e investiram na minha formação disponibilizando todos os instrumentos necessários para um aprendizado mais fácil e estimulando sempre a busca de desafios; À minha Irmã Laura pelo companheirismo e ajuda em todos os momentos importantes; Ao meu Tio Bismark por ser meu espelho profissional, me orientando e estimulando que eu seguisse na Engenharia; À todos os meus amigos que fazem parte da minha vida e tornam os momentos de lazer extremamente agradáveis; Aos meus amigos da faculdade: Ana Beatriz, Lana, Licia, Bernardo “Pelé”, Daniel, Felipe “Jim”, José “Japa”, Lucas “Jeca”, Renan “Hulk”, Ricardo “Cid”, Rodrigo, Thiago “Logan”, que fizeram a faculdade de engenharia muito mais agradável e divertida, proporcionando momentos únicos que ficarão marcados por toda a minha vida. Um agradecimento especial ao meu companheiro de organização de eventos e parceiro de projeto final Felipe Roza que me estimulou a continuar e deu todo o apoio nos meus momentos de ausência. Aos professores do curso de Engenharia Ambiental que compartilharam seus conhecimentos nos tornando engenheiros preparados para o mercado de trabalho. À todos os funcionários da Escola Politécnica que sempre estiveram dispostos à ajudar. Aos meus supervisores, colegas e companheiros de estágio que me ensinaram diversos assuntos na prática e confiaram em mim para fazer parte da equipe como Engenheira Ambiental. À todos que de alguma forma apoiaram e ajudaram a minha formação À todos vocês, meu muito OBRIGADA ! Livia Silva Freitas. | vii.

(8) Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Ambiental.. Balanço das Emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE) na cadeia completa de produção do Biodiesel de Soja. Felipe Costa Roza Livia Silva Freitas. Março/2010. Orientador: Emilio Lèbre La Rovere Curso: Engenharia Ambiental. O Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) insere um biocombustível proveniente de óleos vegetais e/ou gordura animal na matriz energética brasileira contribuindo para diversificação da mesma, ao mesmo tempo em que reduz a dependência externa do petróleo. O objetivo principal do PNPB é a produção e uso do biodiesel de forma sustentável, com foco ambiental, técnico, econômico e ainda social. Em uma análise da realidade atual percebe-se que esse objetivo não está sendo atingido, uma vez que a principal matéria prima utilizada é a soja produzida por grandes produtores. Com a substituição de um combustível fóssil por um combustível de origem renovável, teoricamente, as emissão de gases de efeito estufa são reduzidas. Isso geralmente ocorre, pois a biomassa captura parte do carbono emitido em todo o ciclo de produção em seu crescimento. Porém nota-se uma expansão da fronteira agrícola, com a conversão do uso do solo, o que resulta em emissões de GEE gerando a necessidade por estudos e inventários relacionando estas emissões. Para realizar um balanço das emissões, é necessário levantar a contribuição de cada parte da cadeia de produção do biodiesel para poder compará-lo ao petrodiesel. Neste trabalho, após a análise de quatro cenários utilizando uma abordagem de balanço de massa e balanço econômico, conclui-se que a produção de biodiesel a partir da soja é vantajosa quando o cultivo dessa oleaginosa é feito em plantações já existentes ou em áreas degradadas. Quando a conversão do uso do solo é necessária para o cultivo de novas áreas de soja, a produção de biodiesel não apresenta vantagem frente ao petrodiesel.. Palavras chave: Biodiesel; Petrodiesel; GEE; MDL; Soja; Inventário de Emissões. | viii.

(9) Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for degree of Engineer.. Emissions Balance of Greenhouse Gases (GHG) in the whole production chain of Biodiesel from Soybean. Felipe Costa Roza Livia Silva Freitas. March/2010. Advisor: Emilio Lèbre La Rovere Course: Environmental Engineering. The National Program for Production and Use of Biodiesel (PNPB) inserts a biofuel from vegetable oils and/or animal fat in the brazilian energy matrix, contributing to its diversification, while reducing dependence on oil imports. The main objective of PNPB is the production and use of biodiesel in a sustainable way, with a environmental, technical, economic and social focus. In an analysis of current reality is noted that this objective is not reached, since the main raw material use is the soy produced by large producers. With the replacement of a fossil fuel by a renewable fuel, in theory, the greenhouse gases emissions are reduced. This usually occurs because the biomass captures a fraction of the carbon emitted in the whole production chain in its growth. But, a agricultural frontier expansion is noted, with land use conversion, which results in greenhouse gases emissions creating the necessity of studies and inventories that deal with these emissions. For the balance emissions analysis, looking up for the contribution of each part of the biodiesel production chain is necessary to compare with petrodiesel. In this study, after the analysis of four scenarios using an approach of mass balance and economic balance, was concluded that the production of biodiesel from soy is beneficial when the growing of this crop is done in existing plantations or degraded areas. When the conversion land use is necessary for new cropland of soy, the biodiesel production does not have the advantage when compared to diesel from petroleum.. Keywords: Biodiesel; Petrodiesel; GHG; CDM; Soy; Emissions Inventories.. | ix.

(10) ÍNDICE. 1.. Introdução...............................................................................................................1 1.1. Objetivo ............................................................................................................................ 2 1.2. Metodologia ..................................................................................................................... 3 1.3. Organização do trabalho .................................................................................................. 3. 2.. Contextualização .....................................................................................................5 2.1. Matriz Energética brasileira ............................................................................................. 5 2.2. Consumo de óleo Diesel no Brasil .................................................................................. 11. 3.. O Biodiesel ............................................................................................................ 12 3.1. Definição......................................................................................................................... 12 3.2. Matéria Prima................................................................................................................. 16 3.3. Cadeia de produção........................................................................................................ 20 3.3.1.. Agricultura .............................................................................................................. 21. 3.3.2.. Extração de óleo ..................................................................................................... 23. 3.3.3.. Produção de Biodiesel ............................................................................................ 24. 3.3.3.1. Metanol x Etanol..................................................................................................... 29. 4.. 3.3.4.. Distribuição ............................................................................................................. 31. 3.3.5.. Transporte .............................................................................................................. 31. O estado da arte da indústria do Biodiesel no mundo ............................................. 33 4.1. O estado da arte na União Européia .............................................................................. 34 4.1.1.. O estado da arte na Alemanha ............................................................................... 36. |x.

(11) 4.2. O estado da arte nos Estados Unidos ............................................................................. 37 5.. O estado da arte da indústria nacional de biodiesel ................................................ 39 5.1. Histórico ......................................................................................................................... 39 5.2. Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel – PNPB ........................................ 42 5.3. Legislação Regulatória .................................................................................................... 46 5.4. Capacidade ..................................................................................................................... 47 5.5. Produção ........................................................................................................................ 49. 6.. O Biodiesel e as Mudanças Climáticas..................................................................... 51 6.1. Os principais gases estufa .............................................................................................. 52 6.1.1.. Gás Carbônico (CO2)................................................................................................ 52. 6.1.2.. Óxido de Nitrogênio (NO2) ...................................................................................... 52. 6.1.3.. Metano (CH4) .......................................................................................................... 53. 6.2. Os impactos do aquecimento global .............................................................................. 53 6.3. Aspectos Ambientais do Biodiesel ................................................................................. 55 6.3.1.. Positivos .................................................................................................................. 56. 6.3.2.. Negativos ................................................................................................................ 61. 6.4. Importância do Inventário de Emissões nas Mudanças Climáticas ............................... 62 7.. Estudo das Emissões de GEE - Petrodiesel X Biodiesel ............................................. 65 7.1. Metodologia utilizada como guia - ACM0017 ................................................................ 65 7.2. Emissões na cadeia de produção do petrodiesel ........................................................... 67 7.2.1.. Emissões da combustão do petrodiesel (ECOMBUSTÃO PD) ........................................... 68. 7.2.2.. Emissões na produção, refino e transporte (EPROD.REF.TRANS PD).................................. 69. | xi.

(12) 7.2.3.. Emissões de transferência (ETRANSFERÊNCIA) ................................................................ 70. 7.3. As emissões na cadeia de produção do Biodiesel (ET) ................................................... 72. 8.. 7.3.1.. Emissões do cultivo de sementes oleaginosas (ECULTIVO) ......................................... 73. 7.3.2.. Emissões na planta de produção de biodiesel e extração de óleo (EPRODUÇÃO BD) .... 77. 7.3.3.. Emissões da queima do metanol (EMETANOL) ............................................................ 78. 7.3.4.. Emissões na produção de metanol (EPROD.METANOL) .................................................. 79. 7.3.5.. Emissões relacionadas ao transporte (ETRANSPORTE) .................................................. 79. Cálculo de Emissões ............................................................................................... 85 8.1. Emissões da Cadeia do Petrodiesel (Baseline) ............................................................... 85 8.1.1.. Emissões da combustão do petrodiesel (ECOMBUSTÃO PD) ........................................... 85. 8.1.2.. Emissões na produção, refino e transporte (EPROD.REF. TRANS PD) ................................. 86. 8.1.3.. Emissões na transferência (ETRANSFERÊNCIA) ................................................................ 87. 8.2. Emissões na cadeia de produção do biodiesel (ET) ........................................................ 87 8.2.1.. Emissões do cultivo de sementes oleaginosas (ECULTIVO) ......................................... 87. 8.2.1.1. Emissões de CO2 ..................................................................................................... 87 8.2.1.2. Emissões de N2O ..................................................................................................... 89 8.2.1.3. Outras emissões de CO2.......................................................................................... 91 8.2.2.. Emissões na planta de produção de biodiesel e extração de óleo (EPRODUÇÃO BD) .... 92. 8.2.3.. Emissões da queima do metanol (EMETANOL) ............................................................ 93. 8.2.4.. Emissões na produção de metanol (EPROD.METANOL) .................................................. 94. 8.2.5.. Emissões relacionadas ao transporte (ETRANSPORTE) .................................................. 95. 8.2.5.1. Transporte Agricultura – Produção de Biodiesel .................................................... 95. | xii.

(13) 8.2.5.2. Transporte Biodiesel – Bases de Distribuição ......................................................... 95 8.3. Vazamentos (Leakage) ................................................................................................... 96 8.4. Emissões Reduzidas (ER) ................................................................................................ 97 9.. Cenários considerados ......................................................................................... 100 9.1. CENÁRIO 01: Emissões provenientes da conversão de pastagem para cultivo e do cultivo, considerando o input ao biodiesel de acordo com o balanço de massa......... 101 9.2. CENÁRIO 02: Emissões provenientes do cultivo, considerando o input ao biodiesel de acordo com o balanço de massa .................................................................................. 102 9.3. CENÁRIO 03: Emissões provenientes da conversão de pastagem para cultivo e do cultivo, considerando o input ao biodiesel de acordo com o balanço econômico ...... 103 9.4. CENÁRIO 04: Emissões provenientes do cultivo, considerando o input ao biodiesel de acordo com o balanço econômico ............................................................................... 105. 10.. Conclusões e Recomendações .............................................................................. 107. 10.1. Conclusões.................................................................................................................... 107 10.2. Recomendações para trabalhos futuros ...................................................................... 110 11.. Referências Bibliográficas .................................................................................... 111. 12.. Anexos ................................................................................................................ 115 Anexo 01. Capacidade autorizada das plantas de produção de biodiesel .......................... 115 Anexo 02. Legislação regulatória ........................................................................................ 120 Anexo 03. Logística de distribuição do biodiesel ................................................................ 123 Anexo 04. Memória de cálculo ........................................................................................... 126. | xiii.

(14) LISTA DE FIGURAS Figura 1: Oferta de Energia X População....................................................................................... 6 Figura 2: Mercado energético brasileiro ao longo dos anos ......................................................... 7 Figura 3: Matriz energética brasileira ........................................................................................... 8 Figura 4: Consumo final energético de óleo diesel no Brasil ...................................................... 11 Figura 5: Distribuição das oleaginosas no Brasil ......................................................................... 18 Figura 6: Participação por matéria prima para produzir biodiesel ............................................. 19 Figura 7: Produção de Soja em 2008 ........................................................................................... 20 Figura 8: Cadeia de produção do biodiesel ................................................................................. 21 Figura 9: Participação por região na produção de soja............................................................... 22 Figura 10: Distribuição da cultura dos produtos da soja em 2009 ............................................. 23 Figura 11: Cadeia de produção do biodiesel ............................................................................... 25 Figura 12: Fluxograma de produção tradicional do biodiesel (transesterificação)..................... 26 Figura 13: Produção Rota metílica X etílica ................................................................................. 30 Figura 14: Potencialidade X Consumo X Produção de biodiesel por região ............................... 32 Figura 15: Matriz energética mundial ......................................................................................... 33 Figura 16: Produção total de biodiesel na Europa ...................................................................... 35 Figura 17: Produção de biodiesel na Europa em 2008................................................................ 35 Figura 18: Principais produdores de biodiesel na Europa ........................................................... 37 Figura 19: Resumo histórico do consumo de óleo no Brasil ....................................................... 42 Figura 20: Pilares do PNPB .......................................................................................................... 45 Figura 21: Capacidade de produção estimada por estado.......................................................... 47 Figura 22: Número de plantas de produção autorizadas ............................................................ 48 Figura 23: Municípios com usinas de produção de biodiesel ..................................................... 49 Figura 24: Produção de biodiesel no Brasil ................................................................................. 50 Figura 25: Capacidade e produção de biodiesel em 2008 .......................................................... 50 Figura 26: Fluxograma do ciclo produtivo do biodiesel .............................................................. 56 Figura 27: Mudança nas emissões devido ao uso de biodiesel .................................................. 58 Figura 28: Custo evitado na saúde devido ao uso do biodiesel .................................................. 59 Figura 29: Vantagens do biodiesel em relação ao petrodiesel ................................................... 60 Figura 30: Bases de distribuição de combustíveis....................................................................... 71 Figura 31: Principais emissões na etapa do cultivo..................................................................... 74 Figura 32: Localização dos centros produtores de soja e principais cinturões ........................... 82. | xiv.

(15) Figura 33: Localização por municípios das usinas e bases de distribuição de combustíveis ...... 84 Figura 34: Emissões na cadeia de produção do petrodiesel ....................................................... 99 Figura 35: Emissões na cadeia de produção do biodiesel ........................................................... 99 Figura 36: Participação econômica dos subprodutos de soja. .................................................. 100 Figura 37: Emissões totais do biodiesel – CENÁRIO 01 ............................................................. 102 Figura 38: Emissões totais do biodiesel – CENÁRIO 03 ............................................................. 104. | xv.

(16) LISTA DE TABELAS Tabela 1: Classificação dos recursos naturais ............................................................................... 5 Tabela 2: Oferta de Energia no Brasil ............................................................................................ 9 Tabela 3: Consumo Energético final por fonte no Brasil ............................................................. 10 Tabela 4: Consumo Energético final por setor no Brasil ............................................................. 10 Tabela 5: Consumo final no setor de transportes por fonte de energia ..................................... 11 Tabela 6: Especificação do biodiesel no Brasil ............................................................................ 14 Tabela 7: Origens do biodiesel .................................................................................................... 16 Tabela 8: Espécies X Produtividade X Rendimento ..................................................................... 17 Tabela 9: Reações químicas na geração do biodiesel ................................................................. 29 Tabela 10: Comparação entre a rota metílica e etílica na produção do biodiesel ..................... 30 Tabela 11: Metas pré-estabelecidas pela UE .............................................................................. 34 Tabela 12: Emissões de GEE devido à combustão de óleo diesel (petrodiesel) ......................... 85 Tabela 13: Emissões de GEE devido à produção, refino e transporte do petróleo .................... 86 Tabela 14: Emissões de GEE devido à produção, refino e transporte do petrodiesel ................ 86 Tabela 15: Emissões totais de GEE na cadeia de produção e consumo de óleo diesel .............. 87 Tabela 16: Variação das emissões de CO2 por tipo de uso do solo, com base na área desmatada de 2008........................................................................................................................................ 89 Tabela 17: Emissões de CO2 no cultivo de soja .......................................................................... 89 Tabela 18: Variação das emissões de N2O por tipo de uso do solo, com base na área desmatada de 2008 ..................................................................................................................... 90 Tabela 19: Emissões de N2O no cultivo de soja .......................................................................... 91 Tabela 20: Outras emissões de CO2 por tipo de uso do solo, com base na área desmatada de 2008............................................................................................................................................. 91 Tabela 21: Outras emissões de CO2 no cultivo de soja. ............................................................. 92 Tabela 22: Emissões totais no cultivo de soja ............................................................................. 92 Tabela 23: Emissões na extração de óleo ................................................................................... 93 Tabela 24: Emissões na produção do biodiesel (rota metílica)................................................... 93 Tabela 25: Emissão total devido à produção do metanol ........................................................... 94 Tabela 26: Emissão total devido à produção do metanol ........................................................... 94 Tabela 27: Emissões no transporte da soja da agricultura até as usinas de produção do biodiesel ...................................................................................................................................... 95 Tabela 28: Emissões no transporte do biodiesel das usinas para as bases de distribuição........ 96. | xvi.

(17) Tabela 29: Emissões totais do transporte na cadeia de produção do biodiesel ......................... 96 Tabela 30: Balanço das Emissões, i.e., ER (Emissões Reduzidas) ................................................ 98 Tabela 31: Participação econômico dos subprodutos da soja .................................................. 101 Tabela 32: Emissões reduzidas no Cenário 01 .......................................................................... 103 Tabela 33: Emissões reduzidas no Cenário 02 .......................................................................... 103 Tabela 34: Emissões reduzidas no Cenário 03 .......................................................................... 104 Tabela 35: Emissões reduzidas no Cenário 04 .......................................................................... 105 Tabela 36: Quadro resumo dos quatro cenários apresentados................................................ 105. | xvii.

(18) 1.. Introdução. O petróleo foi o combustível do século passado, impulsionou economias, desencadeou conflitos. Seu uso começou a ser questionado quando cresceu a preocupação com o meio ambiente, com as mudanças climáticas e suas conseqüências. Em algumas partes do mundo já começou a surgir um novo sistema energético: altamente descentralizado, eficiente e baseado cada vez mais em recursos renováveis.. A busca por novas alternativas aos combustíveis fósseis é uma constante. No Brasil, por exemplo, pode-se citar o Programa Nacional do Álcool (PROÁLCOOL) e o Programa Nacional de Racionalização do Uso de Derivados de Petróleo e do Gás Natural (CONPET). Nesse contexto, se insere o Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB), lançado pelo Governo Federal com o objetivo de incentivar a produção sustentável desse biocombustível, inserindo mais uma componente renovável na matriz energética nacional ao mesmo tempo em que se reduz a dependência das importações de petróleo (PNPB, 2008).. O PNPB incorpora uma importante componente ambiental ao tentar promover a redução de GEE, tendo em vista a substituição do uso do diesel mineral (petrodiesel) pelo biodiesel, o que caracteriza a substituição de energia fóssil por energia renovável. Os objetivos do programa vão além da vertente ambiental já que vislumbra a inclusão social e o desenvolvimento regional, promovendo a geração de emprego e renda. Para atingir esse objetivo, o governo buscou incentivar o plantio de oleaginosas pela agricultura familiar, através de mecanismos diretos e indiretos incluídos no PNPB.. Nessa etapa inicial do PNPB, a produção de oleaginosas pela agricultura familiar se mostra ainda incipiente, o que tem levado os grandes produtores de biodiesel a utilizar a soja, cultivada em grande escala pelo agronegócio, para atender à demanda de biodiesel e viabilizar sua produção (LA ROVERE et al., 2007). Segundo dados da ANP, em média, no ano de 2008, 82% do biodiesel produzido no Brasil foi a partir da soja. Por esse motivo ela será o objeto de estudo neste trabalho.. O processo de obtenção do biodiesel de soja é composto pelas seguintes etapas: . Plantio da soja;. . Extração do óleo; |1.

(19) . Refino do óleo;. . Distribuição do biodiesel; e. . Uso, combustão.. Para que o suposto benefício ambiental seja mensurado, uma análise em todo o ciclo faz-se necessária. A relevância deste trabalho está exatamente em estudar esta análise completa de todo o ciclo do biodiesel, uma vez que:. . O crescimento da demanda pelo biocombustível incentivará direta ou indiretamente a expansão das fronteiras agrícolas sendo que a conversão do uso do solo pode trazer GEE para a atmosfera;. . Atualmente, na fase de produção do biodiesel utiliza-se, na maioria das vezes, um insumo de origem fóssil: o metanol;. . A fase de transporte da soja deste as áreas de cultivo até as unidades de produção é feita por modal rodoviário que enfrenta longos percursos devido à distante localização das maiores áreas produtoras de soja (matéria prima) e usinas produtoras de biodiesel;. . Outra parte do transporte é a distribuição do biodiesel (produzido nas usinas) até as bases de armazenamento onde são misturados ao petrodiesel. Este transporte também enfrenta longas distâncias e é feito pelo modal rodoviário que utiliza o petrodiesel como principal combustível.. Todos esses fatores apresentados contribuem para o aumento das emissões no ciclo do biodiesel e devem ser analisados em conjunto para que um balanço das emissões seja feito o mais próximo possível da realidade.. 1.1.. Objetivo. O objetivo principal deste trabalho é avaliar as possíveis reduções nas emissões de GEE, comparando todo o ciclo do biodiesel com o ciclo do petrodiesel. Para fazer essa comparação, serão consideradas: todas as etapas de produção do biodiesel, assim como todas as etapas de produção do combustível fóssil equivalente, o petrodiesel. Espera-se que com a avaliação completa dos dois ciclos, seja possível mensurar se a adoção de políticas governamentais para a produção e uso do biodiesel esteja contribuindo positivamente para o balanço das emissões de GEE. |2.

(20) Portanto, como objetivos específicos neste trabalho, pode-se citar:. . Analisar a participação do biodiesel na matriz energética brasileira e mundial;. . Analisar todo o ciclo de obtenção do biodiesel e sua importância no contexto das mudanças climáticas;. . Calcular as emissões em todo o ciclo do diesel originário do petróleo (petrodiesel);. . Calcular as emissões em todo o ciclo do biodiesel oriundo da soja;. . Analisar e comparar as emissões do ciclo do petrodiesel com o do biodiesel.. 1.2.. Metodologia. Para alcançar esse objetivo foi feito inicialmente um levantamento de informações referentes à utilização do biodiesel no mundo, ao Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) e aos processos ligados a todo o ciclo do biodiesel.. Foi utilizada como guia para cálculo das emissões a metodologia ACM0017 – “Produção de biodiesel para uso como combustível” - aprovada e consolidada pelo Conselho Executivo do Clean Development Mechanism em 16 de outubro de 2009 como metodologia regulatória para a concessão de créditos de carbono em projetos relacionados ao biodiesel.. Para. complementar essa metodologia, foram utilizadas metodologias consolidadas do IPCC, estudos já realizados em alguns segmentos da cadeia e ainda inventários de emissões nacional e de empresas.. 1.3.. Organização do trabalho. Os resultados das pesquisas e dos cálculos foram sintetizados em dez capítulos, de acordo com a seguinte estrutura:. . Neste primeiro capítulo introdutório visa-se apresentar o tema e sua relevância no contexto das mudanças climáticas, os objetivos e a metodologia utilizada para atingir o foco principal.. . No segundo capítulo é feita uma contextualização do uso do biodiesel como substituição ao óleo diesel e a distribuição da matriz energética brasileira.. |3.

(21) . Já no terceiro capítulo busca-se analisar o biodiesel propriamente dito, apresentando as definições para o combustível, as possíveis matérias primas e aprofundando a análise dos componentes de todo o ciclo de produção do biocombustível.. . O quarto capítulo apresenta o estado da arte do biodiesel no mundo, apresentando os principais produtores de biodiesel e o principal consumidor do combustível fóssil a ser substituído, o petrodiesel.. . Já o quinto capítulo busca apresentar o estado da arte nacional de biodiesel, apresentando a produção sendo o consumo também detalhado neste capítulo, além do PNPB (Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel).. . O sexto capítulo retrata a importância do biodiesel no contexto das mudanças climáticas, destacando os principais gases estufa, a importância da realização de inventários de emissão e ainda os principais aspectos ambientais positivos e negativos do uso e produção do biodiesel de uma maneira mais geral.. . O sétimo capítulo é a parte principal do escopo do trabalho, já que detalha todos os passos para o cálculo de cada parte das emissões e ainda detalha todas as hipóteses e considerações para se obter um número final.. . O oitavo capítulo é onde são apresentados os resultados dos cálculos das emissões atmosféricas dos gases de efeito estufa sendo feito um balanço das emissões por unidade produtiva considerando todas as etapas de uso do solo e emissões imputáveis à soja..  O nono capítulo apresenta quatro possíveis cenários com resultados em números absolutos de emissão considerando a utilização do biodiesel em 2007, 2008 e 2009 e projetando o consumo para 2010, 2015 e 2020. Os cenários consideram uma abordagem econômica e outra realizada através do balanço de massa, objetivando imputar somente as emissões que dizem respeito ao biodiesel na parte do cultivo e transporte da soja e ainda no uso do solo para o plantio.  O décimo e último capítulo apresenta as conclusões do estudo e recomendações para trabalhos futuros.. |4.

(22) 2.. Contextualização. 2.1.. Matriz Energética brasileira. Objetiva-se nesta seção ter uma visão do panorama atual da situação em que o Brasil se encontra em relação à demanda pelos mais diversos tipos de energia assim como visa-se avaliar o histórico que o conduziu à tal situação.. Antes de discutir sobre a matriz energética brasileira cabe ressaltar algumas definições econômicas sobre as classificações dos recursos naturais que originam as mais diversas fontes de energia. Podemos classificá-los em renováveis ou não-renováveis, exauríveis ou nãoexauríveis e ainda como recursos de estoque ou de fluxo. A seguir, no quadro abaixo, apresenta-se essas definições.. Classificação dos Recursos Naturais Recurso Renovável X. Um recurso que é extraído mais rápido do que é. Recurso Não-Renovável. reabastecido por processos naturais é um recurso nãorenovável. Já um recurso que é reposto tão rápido quanto seu consumo é um recurso renovável.. Recurso Exaurível X. Se as reservas se esgotam quando termina a produção,. Recurso Não-Exaurível. trate-se de um recurso exaurível, ou seja, mesmo existindo não poderão ser usados ou aproveitados em virtude de outros fatores como o preço para se explorar.. Recurso de Estoque X. Recursos de Fluxo são aqueles que se encontram. Recurso de Fluxo. dissolvidos no ambiente, isto é, são aqueles que mesmo se utilizando o potencial agregado não são consumidos, por exemplo, o vento ou a água. Já os de estoque estão armazenados, confinados e são consumidos, tendo a quantidade reduzida a cada uso, por exemplo os combustíveis fósseis. Tabela 1: Classificação dos recursos naturais. Fonte: Baseado em RATHMAN, 2009.. Para avaliar o uso brasileiro de energia uma das ferramentas mais indicadas é o balanço energético nacional, o BEN, fornecido anualmente pelo Ministério de Minas e Energia, sendo |5.

(23) um indicador de domínio público. O BEN representa uma contabilidade relativa à oferta e ao consumo de todas as formas de energia no Brasil, contemplando as atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e a exportação, a distribuição e o uso final da energia (MME, 2008).. Utilizando os relatórios de balanço energético e analisando essa série histórica podemos ver que o consumo total de energia primária no Brasil apresenta crescimento acentuado ao longo da década de 70. Esse forte crescimento registrado pode ser explicado devido ao término da segunda guerra mundial, que impulsionou a urbanização, industrialização e consequentemente promoveu o desenvolvimento da infraestrutura em especial o setor de transportes que exigiu elevada demanda energética (LA ROVERE, 2007).. Nos anos 40, menos de 30% dos 40 milhões de habitantes do Brasil viviam no meio urbano. O consumo de energia primária girava em torno de 23 Mtep (milhões de toneladas equivalentes de petróleo). No final do século, no ano 2000, a população atingiu os 170 milhões de habitantes sendo o percentual de pessoas na cidade de 80%. Com isso, o consumo energético praticamente dobrou. O consumo de energia per capita/ano subiu de 0,6 para 1,1 tep (LA ROVERE, 2007).. 300 250 200 150 100 50 0 1970. 1975. 1980. 1985. 1990. Oferta Interna de energia (10^6 tep). 1995. 2000. 2005. 2010. População (10^6 hab). Figura 1: Oferta de Energia X População. Fonte: LA ROVERE, 2007.. |6.

(24) Juntamente da demanda, a oferta de energia também cresceu. Nos anos 40, aproximadamente 80% da energia primária utilizada no país era oriunda da queima de lenha, 6% de petróleo e apenas 1,3% de hidroeletricidade. Conforme veremos a seguir esse panorama foi totalmente alterado (LA ROVERE, 2007).. Hoje, a matriz energética brasileira se destaca entre as economias industrializadas pela elevada participação das fontes renováveis. Isso se explica por alguns privilégios da natureza, como uma bacia hidrográfica com vários rios de planalto, fundamental à produção de eletricidade (14%), e o fato de ser o maior país tropical do mundo, diferencial positivo para a produção de energia de biomassa (23%) (LA ROVERE, 2007).. 2008. 2000. 1990. 1980. 1970. 45%. 55%. 41%. 59%. 49%. 46%. 51%. 54%. 58%. Fonte Renováveis. 42%. Fontes Não-Renováveis Figura 2: Mercado energético brasileiro ao longo dos anos. Fonte: BEN, 2009 (preliminar).. |7.

(25) Outras renováveis, 0.1%. Biomassa moderna, 23.0% Petróleo, 43.1% Hidrelétrica, 14.0%. Nuclear, 1.8% Biomassa tradicional, 8.5%. Gás natural, 7.5%. Carvão mineral, 6.0% Figura 3: Matriz energética brasileira. Fonte: MAPA, 2007.. Conforme os dados obtidos do último relatório de balanço energético disponível (BEN, 2008), serão apresentadas informações em forma de tabelas para quantificar a oferta e o consumo de energia no mercado nacional.. Por definição, oferta interna de energia representa a quantidade de energia que se disponibiliza para ser transformada ou para consumo final, incluindo perdas posteriores na distribuição (MME, 2009). Segue, portanto a oferta interna de energia no Brasil de acordo com as respectivas participações.. |8.

(26) Setor Energético. 2008 (Mtep). Percentual. OFERTA TOTAL. 252,2. 100%. ENERGIA NÃO RENOVÁVEL. 138,0. 54,7%. Petróleo e Derivados. 92,5. 36,7%. Gás Natural. 25,9. 10,3%. Carvão Mineral e Derivados. 15,7. 6,2%. Urânio (U3O8) e Derivados. 3,7. 1,5%. 114,2. 45,3%. Energia Hidráulica e Eletricidade. 34,9. 13,8%. Lenha e Carvão Vegetal. 29,2. 11,6%. Produtos da Cana de açúcar. 41,3. 16,4%. Outras Renováveis. 8,8. 3,5%. ENERGIA RENOVÁVEL. Tabela 2: Oferta de Energia no Brasil. Fonte: BEN, 2008.. Pode-se concluir que dentro das fontes de energia não renováveis, os combustíveis fósseis (onde se inclui o petrodiesel) dominam o mercado brasileiro sendo responsáveis por 36,7% da oferta de energia.. De acordo com os dados obtidos do BEN, segue abaixo o consumo final de energia por fonte no Brasil.. |9.

(27) Fonte. 2008 (10³ tep). Percentual. Óleo Diesel. 37.523. 17,7%. Eletricidade. 36.868. 17,4%. Bagaço de cana. 28.494. 13,5%. Lenha. 16.852. 8,0%. Gás Natural. 15.345. 7,2%. Gasolina. 14.538. 6,9%. Etanol. 10.139. 4,8%. GLP. 7.643. 3,6%. Outras Fontes. 44.449. 21,0%. Total. 211.852. 100,0%. Tabela 3: Consumo Energético final por fonte no Brasil. Fonte: BEN, 2009 (preliminar).. Como foi visto na tabela acima, o combustível em questão neste trabalho (o biodiesel) pode substituir a principal fonte de energia para o país: o petrodiesel, que sozinho no ano de 2008 representou cerca de 18% do consumo de energia brasileiro.. Vale também ressaltar como se dá o consumo energético no país de acordo com os setores da economia. Como pode-se notar na tabela a seguir, o setor de transportes ocupa a segunda colocação em relação ao consumo ficando apenas atrás do setor industrial, que é o que mais consumiu energia em 2008.. Setor. 2008 (10³ tep). Percentual. Industrial. 83.988. 39,6%. Transportes. 61.648. 29,1%. Residencial. 22.880. 10,8%. Energético. 23.822. 11,2%. Agropecuário. 9.689. 4,6%. Comercial. 6.182. 2,9%. Público. 3.643. 1,7%. Total. 211.852. 100,0%. Tabela 4: Consumo Energético final por setor no Brasil. Fonte: BEN, 2009 (preliminar).. | 10.

(28) Dentro do setor de transportes pode-se perceber que a principal fonte de energia é justamente o petrodiesel atualmente, respondendo por mais da metade da demanda energético do setor como na tabela a seguir.. Fonte de Energia. 2008 (10³ tep). Percentual. Óleo Diesel. 30.997. 50,3%. Gasolina. 14.538. 23,6%. Álcool Hidratado. 6.778. 11,0%. Álcool Anidro. 3.361. 5,5%. Outras Fontes. 5.974. 9,7%. Total. 61.648. 100,0%. Tabela 5: Consumo final no setor de transportes por fonte de energia. Fonte: BEN, 2009 (preliminar).. 2.2.. Consumo de óleo Diesel no Brasil. O Brasil possui uma matriz energética bastante diversificada como visto anteriormente. O petrodiesel sempre esteve presente nessa diversificação representando uma importante fonte de energia no Brasil ao longo da história.. Consumo Final Energético - Óleo Diesel (10³ tep) 29,505. 32,382. 32,816. 34,836. 2005. 2006. 2007. 20,944 15,701. 5,393. 1970. 1980. 1990. 2000. Figura 4: Consumo final energético de óleo diesel no Brasil. Fonte: BEN, 2008.. Neste cenário de grande utilização do petrodiesel, se insere um biocombustível que substitui o petrodiesel: o chamado biodiesel que será apresentado mais detalhadamente a seguir na seção terceira deste trabalho. | 11.

(29) 3.. 3.1.. O Biodiesel. Definição. Segundo a lei 11.097 de 13/01/2005 que introduziu o biodiesel na matriz energética brasileira, biodiesel é o “biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.”. No site oficial do governo federal pode-se encontrar ainda que o biodiesel é definido como “um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, que pode ser obtido por diferentes processos tais como o craqueamento, a esterificação ou pela transesterificação. Pode ser produzido a partir de gorduras animais ou de óleos vegetais, existindo dezenas de espécies vegetais no Brasil que podem ser utilizadas, tais como mamona, dendê (palma), girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso e soja, dentre outras.”. A Resolução ANP Nº 7, de 19/03/2008 define o biodiesel como “combustível composto de alquil ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou de gorduras animais”. Para que o biodiesel seja produzido, óleos vegetais e gorduras animais são submetidos a uma reação química denominada transesterificação. Nessa reação, óleos vegetais e gordura animal reagem na presença de um catalisador (geralmente uma base) com um álcool (usualmente o metanol) para produzir os alquil ésteres correspondentes da mistura de ácidos graxos que é encontrada no óleo vegetal ou na gordura animal de origem (KNOTHE et al, 2008).. A descrição acima, conforme Nacional Renewable Energy Laboratory, é ilustrada pela reação a seguir, mostrando ainda seu balanço de massa:. | 12.

(30) A maior razão para que óleos vegetais e gordura animal devam ser convertidas em alquil ésteres é a viscosidade cinética que, no biodiesel, é muito mais próxima daquela do diesel de petróleo. A alta viscosidade de matérias graxas não transesterificadas conduz a sérios problemas operacionais nos motores diesel, tais como a ocorrência de depósitos em várias partes do motor (KNOTHE et al, 2008).. O biodiesel pode ser usado puro ou em mistura com o óleo diesel em qualquer proporção. Tem aplicação singular quando em mistura com o óleo diesel de ultrabaixo teor de enxofre, porque confere a este, melhores características de lubricidade. É visto como uma excelente alternativa ao uso de ésteres em adições de 5 a 8% para reconstituir essa lubricidade (BIODIESELBR, 2007).. A Resolução ANP Nº 7, DE 19/03/2008 estabelece especificação para a comercialização do Biodiesel, que pode ser verificada na tabela abaixo. Esta estabelece também o método de ensaio para cada parâmetro analisado.. | 13.

(31) Especificação do Biodiesel RESOLUÇÃO ANP Nº 7, DE 19/03/2008 CARACTERÍSTICA. LIMITE LII(1). UNIDADE. Massa específica a 20º C. 850-900. kg/m3. Viscosidade Cinemática a 40ºC. 3,0-6,0. mm2/s. Teor de Água, máx. (2). 500. mg/kg. Contaminação Total, máx.. 24. mg/kg. Ponto de fulgor, mín. (3). 100. ºC. Teor de éster, mín. 96,5. % massa. Resíduo de carbono (6). 0,05. % massa. Cinzas sulfatadas, máx.. 0,02. % massa. Enxofre total, máx.. 50. mg/kg. Sódio + Potássio, máx.. 5. mg/kg. Cálcio + Magnésio, máx.. 5. mg/kg. Fósforo, máx.. 10. mg/kg. Corrosividade ao cobre, 3h a 50 ºC, máx.. 1. -. Número de Cetano (7). Anotar. -. Ponto de entupimento de filtro a frio, máx.. 19 (9). ºC. Índice de acidez, máx.. 0,5. mg KOH/g. Glicerol livre, máx.. 0,02. % massa. Glicerol total, máx.. 0,25. % massa. Mono, di, triacilglicerol (7). Anotar. % massa. Metanol ou Etanol, máx.. 0,2. % massa. Índice de Iodo (7). Anotar. g/100g. Estabilidade à oxidação a 110ºC, mín.(2). 6. h. Tabela 6: Especificação do biodiesel no Brasil. Fonte: ANP, 2008. Nota: (1) LII – Límpido e isento de impurezas com anotação da temperatura de ensaio. (2) O limite indicado deve ser atendido na certificação do biodiesel pelo produtor ou importador. (3) Quando a análise de ponto de fulgor resultar em valor superior a 130ºC, fica dispensada a análise de teor de metanol ou etanol. (4) O método ABNT NBR 15342 poderá ser utilizado para amostra oriunda de gordura animal.. | 14.

(32) (5) Para biodiesel oriundo de duas ou mais matérias-primas distintas das quais uma consiste de óleo de mamona: a) teor de ésteres, mono-, diacilgliceróis: método ABNT NBR 15342; b) glicerol livre: método ABNT NBR 15341; c) glicerol total, triacilgliceróis: método ABNT NBR 15344; d) metanol e/ou etanol: método ABNT NBR 15343. (6) O resíduo deve ser avaliado em 100% da amostra. (7) Estas características devem ser analisadas em conjunto com as demais constantes da tabela de especificação a cada trimestre civil. Os resultados devem ser enviados pelo produtor de biodiesel à ANP, tomando uma amostra do biodiesel comercializado no trimestre e, em caso de neste período haver mudança de tipo de matéria-prima, o produtor deverá analisar número de amostras correspondente ao número de tipos de matérias-primas utilizadas. (8) Poderá ser utilizado como método alternativo o método ASTM D6890 para número de cetano. (9) O limite máximo de 19ºC é válido para as regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e Bahia, devendo ser anotado para as demais regiões. O biodiesel poderá ser entregue com temperaturas superiores ao limite supramencionado, caso haja acordo entre as partes envolvidas. Os métodos de análise indicados não podem ser empregados para biodiesel oriundo apenas de mamona. (10) Os métodos referenciados demandam validação para as matérias-primas não previstas no método e rota de produção etílica.. | 15.

(33) 3.2.. Matéria Prima. As principais matérias primas para a produção de biodiesel são os óleos vegetais, porém também pode ser obtido através da gordura animal e ainda de óleos e gorduras residuais como matérias graxas de esgotos.. Categoria. Origens. Obtenção. Óleos e gorduras. Matadouros.  Extração com água e vapor. animais. Frigoríficos. Óleos Vegetais. Agricultura.  Extração mecânica  Extração com solvente  Extração mista. Óleos residuais de. Resíduos comerciais e. frituras. industriais. Matérias graxas de. Águas residuais das cidades e. esgotos. de certas industrias.  Acúmulos e coletas.  Processo em fase de pesquisa e desenvolvimento Tabela 7: Origens do biodiesel. Fonte: Baseado em KNOTHE et al., 2008 .. Segundo as diretrizes da Política de Agroenergia 2006 – 2011 existem diversas alternativas para o fornecimento de óleos vegetais para a produção de Biodiesel no Brasil, que variam de acordo com as condições regionais para a cultura apropriada das espécies oleaginosas. O Brasil possui um potencial de 140 Mha de área agricultável adicional, dos quais boa parte não é apropriada para agricultura de alimentos, mas pode ser usada para o plantio de oleaginosas (MAPA, 2007).. Destacam-se, dentre as principais matérias-primas cotejadas para o biodiesel, as oleaginosas, como o algodão, amendoim, dendê, girassol, mamona, pinhão manso e soja. São também consideradas matérias-primas para biocombustíveis os óleos de descarte, gorduras animais e óleos já utilizados em frituras de alimentos (SEBRAE, 2007).. Cada oleaginosa, dependendo da região na qual é cultivada e segundo as condições de clima e de solo, apresenta características específicas na produtividade por hectare e no percentual de óleo obtida da amêndoa ou grão. A produtividade obtida também está diretamente associada. | 16.

(34) às condições de clima e do sol, às tecnologias de cultivo, à qualidade de semente e às tecnologias de processamento praticadas (SEBRAE, 2007).. O quadro a seguir ilustra a relação das espécies, produtividade e rendimento de acordo com as regiões produtoras.. Produtividade. Porcentagem. Ciclo de. Regiões. Tipo de. (toneladas/ha). de óleo. vida. produtoras. cultura. Algodão. 0,86 a 1,4. 15. Anual. Amendoim. 1,5 a 2. 40 a 43. Anual. SP. Dendê. 15 a 25. 20. Perene. BA e PA. Girassol. 1,5 a 2. 28 a 48. Anual. Mamona. 0,5 a 1,5. 43 a 45. Anual. 2 a 12. 50 a 52. Perene. Espécie. Pinhão manso. MT, GO, MS, BA e MA. GO, MS, SP, RS e PR Nordeste. Rendimento (tonelada óleo/ha). Mecanizada. 0,1 a 0,2. Mecanizada. 0,6 a 0,8. Intensiva MO Mecanizada Intensiva MO. Nordeste e. Intensiva. MG. MO. 3a6. 0,5 a 0,9. 0,5 a 0,9. 1a6. MT, PR, RS, Soja. 2a3. 17. Anual. GO, MS, MG e. Mecanizada. 0,2 a 0,4. SP. Tabela 8: Espécies X Produtividade X Rendimento. Fonte: SEBRAE, 2007.. Como a escolha da matéria prima para a produção de biodiesel depende largamente de fatores geográficos, segue abaixo o mapa retratando a potencialidade brasileira para a produção de biodiesel de acordo com a indicação para o plantio feita pelo Zoneamento Agrícola de Risco Climático, elaborado pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA, 2005).. | 17.

(35) Figura 5: Distribuição das oleaginosas no Brasil. Fonte: BIODIESELBR, 2008.. Pode-se justificar a escolha da soja para uma discussão um pouco mais profunda por ser, atualmente, a principal fonte de matéria prima para a produção de biodiesel. Esse fato é comprovado através do gráfico a seguir que demonstra esse predomínio da soja.. | 18.

(36) Matéria Prima para Biodiesel 4% 3%. 11% Óleo de Soja Gordura Bovina Óleo de Algodao Outros materiais graxos 82%. Mês de referência: Dezembro/2008. Figura 6: Participação por matéria prima para produzir biodiesel. Fonte: ANP, 2008.. Como pode ser observado no gráfico acima, outros materiais graxos como as oleaginosas regionais como dendê, mamona e outros representam apenas 3% da produção nacional enquanto a soja 82%.. O cultivo da principal matéria prima para a produção de biodiesel no Brasil, a agricultura da soja, concentra-se em algumas regiões específicas como o mato grosso, oeste da Bahia e região Sul, como pode ser visto na figura a seguir. Essa concentração acaba gerando o transporte dessas oleaginosas para outras regiões do país onde é produzido o biodiesel. Esse transporte acaba por aumentar as emissões de GEE de todo o ciclo.. | 19.

(37) Figura 7: Produção de Soja em 2008. Fonte: Elaboração própria, 2009.. 3.3.. Cadeia de produção. Como foi justificado anteriormente, a principal forma de obtenção do biodiesel no Brasil é através de matérias primas vegetais, especificamente a soja, uma semente oleaginosa. A seguir será descrita a cadeia de produção do biodiesel proveniente da soja, que pode ser dividida basicamente em quatro partes.. . Agricultura;. . Extração do óleo;. . Produção de biodiesel; e. . Distribuição. | 20.

(38) Essa divisão é esquematizada na figura abaixo:. Transporte. Extração. •Matéria Prima. •Unidades de extração de óleo. Agricultura. Transporte. Distribuição. •Planta de produçao do biodiesel. •Mistura do Petrodiesel com o Biodiesel. Produção. Transporte. Figura 8: Cadeia de produção do biodiesel. Fonte: Elaboração própria.. A seguir estas principais fases serão explicadas com maiores detalhes.. 3.3.1. Agricultura. Esta etapa consiste na etapa de preparação do solo, do cultivo e colheita dos grãos (matéria prima) que serão transportadas até as unidades de extração de óleo. De acordo com o tipo de grão, climatologia do local de cultivo, tipo de cultura e outros fatores, esta fase obviamente terá duração variada.. A safra brasileira de soja em 2007/08 foi de 60,05 milhões de toneladas, superior à safra anterior em 2,8% (1,66 milhões de toneladas). O referido incremento deve-se ao aumento da área plantada em 3,1% (647,5 mil hectares) motivado pelos bons preços do produto e pela expectativa futura de mercado à época da implantação da cultura, aliados às boas condições climáticas ocorridas durante todo o ciclo da lavoura e pelo alto nível tecnológico usado, principalmente, no combate às pragas e às doenças. A exceção fica para a Região Sul que foi castigada pelo La Niña, reduzindo a produtividade média em 9,5% (263 kg/ha) e a produção em 10,1% (2,33 milhões de toneladas). Estes efeitos recaíram com mais intensidade sobre os Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, estendendo-se até Mato Grosso do Sul. Do total produzido a Região Centro-Oeste participa com 48,54% (29,15 milhões de toneladas), | 21.

(39) destacando-se como a maior produtora nacional, seguida pela Sul, com 34,34% (20,62 milhões de toneladas); pela Nordeste, com 8,04% (4,83 milhões de toneladas); pela Sudeste, com 6,63% (3,98 milhões de toneladas) e pela Norte, com 2,45% (1,47 milhão de toneladas). O produtor de soja, a cada dia, se coloca em lugar de destaque pelo uso de novas técnicas e busca constante da eficiência e eficácia na produção da oleaginosa (CONAB,2008).. Participação por Região na Produção de Soja. 2%. 8%. 7% Centro Oeste 49% 34%. Sul Sudeste Norte Nordeste. Figura 9: Participação por região na produção de soja. Fonte: CONAB, 2008.. A Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais fez uma estimativa de como seria a distribuição da cultura dos produtos da soja em 2009. Um esquema representativo desta distribuição vem a seguir.. | 22.

(40) Figura 10: Distribuição da cultura dos produtos da soja em 2009. Fonte: Baseado em ABIOVE, 2008.. A partir do gráfico acima, pode-se perceber que da quantidade de soja produzida, aproximadamente 47%, é exportada na forma de grão e o restante é encaminhado para processamento. Do montante processado aproximadamente 19% é convertido em óleo de soja e o restante convertido em farelo. Vale lembrar que o farelo não é um resíduo do processamento da soja e sim um co-produto, pois possui valor comercial.. 3.3.2. Extração de óleo. Independentemente de qual técnica se adote deve-se preparar as sementes. Para isso, deve-se remover: raízes, folhas, pedras, areia, impurezas e sementes danificadas. Após esta primeira etapa de preparação, as sementes são então descascadas já que, como as cascas são abrasivas, acabam por gerar mais desgaste dos equipamentos, além de não serem expressivas para obtenção do óleo (KNOTHE et a.l, 2008).. Existem duas técnicas para se obter o óleo das sementes oleaginosas: trituração mecânica e extração por solvente. A trituração é a mais indicada para plantas de pequeno porte, pois seu. | 23.

(41) investimento inicial é menor. Plantações que processam menos de 100 mil kg/dia devem utilizar a trituração (KNOTHE et al., 2008).. A extração por solvente, atualmente, se dá através da utilização de hexano nas sementes. Passa-se o hexano pelas sementes (já descascadas), dissolvendo-se assim o óleo presente. Posteriormente aquece-se a mistura óleo e solvente para que haja a vaporização do solvente, restando apenas o óleo (KNOTHE et al., 2008).. Já na trituração mecânica, as sementes são pré-aquecidas para assim se eliminar substâncias como, por exemplo, enzimas que poderão acarretar posteriores problemas. Uma das técnicas mais utilizadas é a extrusão quando se comprime (à elevadas pressões) as sementes até atingirem cerca de 150˚C. Assim obtêm-se o óleo cru, que contém impurezas. A transformação deste óleo cru para óleo refinado é formada por três fases: . Refino: Há a remoção de substâncias emulsificantes do óleo cru, os fosfolipídios e ácidos graxos.. . Alvejamento: Há a remoção de pigmentos coloridos do óleo, além de auxiliar na remoção de sabão remanescente, traços de metais, fosfatídeos e compostos de enxofre.. . Desodorização: Consiste basicamente na destilação a elevadas temperaturas e baixas pressões. Assim, os componentes responsáveis pelo odor são vaporizados por serem mais voláteis que o óleo. No final deste processo, há uma filtração do óleo antes de sair da planta de extração do óleo.. 3.3.3. Produção de Biodiesel. A figura a seguir mostra as principais etapas da produção do biodiesel: produção do grão, a extração do óleo, a produção do biodiesel a partir do grão, a distribuição e a revenda ao consumidor.. | 24.

(42) Figura 11: Cadeia de produção do biodiesel. Fonte: Elaboração própria.. A obtenção do biodiesel pode ocorrer através de diferentes tipos de transformações químicas como a esterificação (reação na qual um ácido graxo reage com um mono-álcool de cadeia curta, na presença de um catalisador, tendo como resultado monoésteres de ácidos graxos) e ainda a transesterificação, sendo que a evolução tecnológica evidencia a adoção desta última como principal processo de produção (SUAREZ et al., 2007 em AVZARADEL, 2008).. | 25.

(43) No processo de transesterificação, o biodiesel é obtido através da reação de óleos vegetais ou animais com um intermediário ativo formado pela reação de um álcool com um catalisador. Os produtos da reação química são: um éster (biodiesel), o glicerol com água (produto com diversas aplicações na indústria de cosméticos, dentre outros) e um excedente de álcool (SALES et al., 2006 em AVZARADEL, 2008).. A figura a seguir mostra as etapas envolvidas no processo de produção do biodiesel, realizado através da transesterificação que atualmente representa a principal forma de obtenção do biodiesel.. Figura 12: Fluxograma de produção tradicional do biodiesel (transesterificação). Fonte: SEBRAE, 2007.. A seguir serão descritas as etapas apresentadas no fluxograma acima de forma mais detalhada.. A. Preparação da matéria prima: é necessário que a matéria prima tenha o mínimo de umidade e de acidez, o que é possível a submetendo a um processo de neutralização, | 26.