LUIZ FERNANDO RIGACCI VAZZOLÉR
TRAJETÓRIAS TECNOLÓGICAS E POLÍTICA SETORIAL: DESAFIOS PARA O DESENVOLVIMENTO DO VEÍCULO FLEX FUEL NO BRASIL
CAMPINAS 2014
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NÚMERO: 315/2014 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
LUIZ FERNANDO RIGACCI VAZZOLÉR
“TRAJETÓRIAS TECNOLÓGICAS E POLÍTICA SETORIAL: DESAFIOS PARA O DESENVOLVIMENTO DO VEÍCULO FLEX FUEL NO BRASIL”
ORIENTADORA: PROFA. DRA. MARIA BEATRIZ MACHADO BONACELLI
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA AO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DA UNICAMP PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM POLÍTICA CIÊNTÍFICA E TECNOLÓGICA
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO LUIZ FERNANDO RIGACCI VAZZOLÉR E ORIENTADO PELA PROFA. DRA. MARIA BEATRIZ MACHADO BONACELLI
CAMPINAS 2014
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Agradecimentos
Um trabalho como esse pode parecer solitário ou independente, a escrita até pode ser, mas o caminho para se chegar até o final guarda diferentes desafios, questões e problemas que nos forçam a procurar aqueles que ou já trilharam um trajeto semelhante ou que estão dispostos a ajudar esses aventureiros.
Assim, começo os agradecimentos pela Prof. Maria Beatriz Bonacelli, ou “Bia”, orientadora desse trabalho em todos os momentos, com leituras sempre atentas e comentários muito valiosos para o desenrolar desta dissertação.
Aos Profs. Francisco Nigro e Sérgio Queiroz pelas considerações e sugestões na banca de qualificação. Também pelas informações e percepções passadas nas entrevistas que embasaram nossa análise. Agradeço também aos Profs. Amilton Sinatora, Waldyr Gallo e Rogério dos Santos pela disposição em nos receber para as demais entrevistas realizadas durante o trabalho.
Agradeço aos professores dos DPCT, na figura do prof. André Furtado em cuja disciplina de Energia, Inovação e Sustentabilidade saíram importantes contribuições sobre para o presente estudo. Também as profas. Leda Gitahy e Cristina de Campos nas leituras sempre atentas na disciplina de seminários e de História Social da Ciência e Tecnologia, ao possibilitar trabalhos sobretudo na parte histórica. Ao prof. José Maria da Silveira do IE-Unicamp pela a participação no projeto Bioen sob sua coordenação.
Também vale um muito obrigado especial ao Geopi, grupo que me acolhe desde 2008 (!), para a coordenação (Sergio, Adriana e Ana Maria), aos profs. Rui e Solange, além daqueles que no dia-a-dia estão ou estiveram sempre dividindo as salas (Sonia, David, Paula, Carol Rio, Luiza, Isabel, Cecilia, Camila, Fábio, Pedro, Taís, Jhonatan).
Aos colegas de turma do mestrado e do departamento (Jefferson, Jean, Mariane, Camila; Monica, Joaquim Machado), além do IG em geral pela troca de ideias, conversas e companhias sempre proveitosas. À secretaria de pós-graduação (Valdirene, Gorete e Valdir) pelo pronto auxílio e ajuda nos mais diferentes temas da vida acadêmica, além da Adriana secretária do departamento.
Do lado familiar aos pais, Luzia e Márcio, e aos irmãos, Ana Paula e Paulo (e agora para a Priscila também), pelo apoio e força em todos os momentos.
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
TRAJETÓRIAS TECNOLÓGICAS E POLÍTICA SETORIAL: DESAFIOS PARA O DESENVOLVIMENTO DO VEÍCULO FLEX FUEL NO BRASIL
RESUMO
Dissertação de Mestrado Luiz Fernando Rigacci Vazzolér
Os veículos flex fuel representam cerca de 90% da atual produção de carros de passeio no Brasil. Historicamente a utilização de etanol como combustível automotivo remete ao início do século XX, em grande escala à década de 1970 com a conformação do Proálcool e, após um período de descrença, o etanol ressurgiu nos anos 2000 com a difusão da tecnologia flex. Este trabalho tem por objetivo central analisar a constituição da tecnologia flex fuel no país e para isso se apoia nos conceitos de paradigmas e trajetórias tecnológicas, os quais permitem compreender o processo evolutivo dos automóveis, seus sistemas de alimentação de combustível e das diversas alternativas à gasolina e ao motor de combustão interna. Ao lado disso, explora-se a história brasileira na utilização de etanol, sobretudo no período recente a partir de entrevistas e, também, em análises de dados sobre as atividades de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação relacionadas à tecnologia flex brasileira e seus desdobramentos, que estão representados em veículos de maior eficiência energética e com menores índices de emissão de poluentes. Por fim, realiza-se uma análise crítica do marco regulatório atual, o qual dá suporte às atividades do setor automobilístico brasileiro, e indica-se possíveis ações de indução à melhoria da tecnologia flex fuel e do uso do etanol como combustível no país. Uma das hipóteses que baseiam o trabalho de pesquisa aponta que a instabilidade relativa do mercado de etanol e a falta de competição entre as montadoras (no que toca o desenvolvimento de motores) limita a demanda tecnológica e provoca desestímulo à busca por maior eficiência ou mesmo por mudanças mais substanciais da tecnologia flex fuel desenvolvida no país. Conclui-se, dentre outros, que a atual legislação brasileira e o marco regulatório não se apresentam como indutores para alterações substantivas à iniciativa do veículo flex fuel, estimulando apenas melhorias incrementais sem tocar mais fortemente na concorrência da indústria, não explorando as oportunidades abertas pela tecnologia flex fuel.
Palavras chaves: Etanol, Proálcool, Setor Automobilístico, Mudança Tecnológica, Motor à Combustão
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UNIVERSITY OF CAMPINAS
INSTITUTE OF GEOSCIENCE
TECHNOLOGICAL TRAJECTORIES AND SECTORIAL POLICY: CHALLENGES FOR THE DEVELOPMENT OF THE
BRAZILIAN FLEX FUEL VEHICLE
ABSTRACT
Masters Degree
Luiz Fernando Rigacci Vazzolér
Flex fuel vehicles represents nearly 90% of the current production of passenger cars in Brazil. Historically the use of ethanol as an automotive fuel refers to the early twentieth century, in large-scale at the 1970s with the beginning of Proálcool (Brazilian Ethanol Program), and after a disrepute period, ethanol reemerged in the 2000s with the flex fuel technology. This work’s main objective is to analyze the constitution of flex fuel technology in Brazil, for that is based on the concepts of paradigms and technological trajectories, which allows one to understand the evolutionary movement of developing vehicles, their fuel supply systems and the pursuit of gasoline alternatives and of the internal combustion engine. Alongside this, it explores the brazilian history in ethanol use, especially in the recent period, with interviews and also based on data analysis of Research, Development and Innovation activities related to the flex fuel technology in Brazil, which makes possible the development of more energy efficient vehicles and lower pollutants emissions. Finally, it holds a critical analysis of the current brazilian legal framework, which supports the activities of the brazilian automotive industry, and specifies different ways to induce broader improvements to the use of ethanol as a fuel and the flex fuel technology in the country. One of the hypotheses that based this research points out that the relative uncertainty of the ethanol market and the lack of competition among automakers (concerning to the development of engines) constrains the technological demand and discourages the pursuit of greater efficiency or even more substantial changes on the brazilian flex fuel technology. In conclusion, among others, the current brazilian legal framework is not presented as an inducer for substantive changes on the flex fuel vehicle, encouraging only incremental improvements without leading to stronger competition in the industry, not taking advantage from the opportunities offered by flex fuel technology.
Keyword: Ethanol, Proálcool, Automotive Industry, Technological Change, Internal Combustion Engine
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Sumário
Introdução ... 1
1. Indústria Automobilística: histórico, desenvolvimento e trajetórias tecnológicas dos motores à combustão interna ... 9
1.1. Paradigmas e Trajetórias Tecnológicas ... 9
1.2. O motor à combustão interna: a evolução do automóvel no século XX ... 12
1.2.1. Dos pioneiros à produção em massa ... 13
1.2.2. O motor à combustão interna ... 16
1.3. Antecedentes históricos da indústria automobilística no Brasil ... 21
1.3.1. 1920-1950: da indústria nascente ao álcool carburante ... 22
1.3.2. Anos 1950: a modernização da indústria e a pesquisa organizada em álcool combustível ... 26
1.3.3. Anos 1970: motores a álcool e seus desdobramentos ... 30
1.3.4. Século XXI: novas montadoras, novas tecnologias ... 35
2. Ressurgimento do Etanol Automotivo no Brasil: desafios e estratégias recentes dos veículos Flex Fuel ... 39
2.1. O veículo flex fuel: evolução histórica e tecnológica... 40
2.1.1. 2003: uma novidade no mercado automobilístico nacional ... 41
2.1.2. Tecnologia flex fuel: um autêntico processo de desenvolvimento tecnológico? ...44
2.2. Indústria Automobilística e Tecnologia Flex Fuel: avanços e desafios técnico-econômicos da PD&I nacional... 50
2.2.1. Desempenho Econômico das Atividades de Inovação - PINTEC/IBGE ... 51
2.2.2. Grupos de Pesquisa ... 59
2.2.3. Proteção à Propriedade Intelectual no desenvolvimento da tecnologia flex fuel 66 3. O Quadro Institucional: políticas públicas e seus efeitos sobre o veículo flex fuel brasileiro ... 77
3.1. O motor à combustão interna sob pressão e as implicações sobre as trajetórias tecnológicas da indústria automobilística ... 78
3.1.1. Mudanças na matriz energética mundial ... 79
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3.2. O Quadro institucional voltado à indústria automobilística nacional ... 89
3.2.1. Políticas públicas e a redução de emissões... 90
3.2.2. Evolução recente dos automóveis no Brasil: resultados do Proconve, PBEV e Inovar-Auto ... 94
3.2.3. Etanol e automóveis no Brasil: perspectivas e desenvolvimentos futuros ... 107
Conclusões ... 111
Bibliografia ... 115
Anexo 1 - Lista de Montadoras e as respectivas plantas produtivas, Brasil, 2014 ... 123
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Lista de Figuras
Figura 1.1 - Mecanismos de Propulsão para automóveis ... 16 Figura 1.2 - Esquema de funcionamento de um motor de ciclo Otto ... 19 Figura 1.3 - Evolução dos sistemas de alimentação de combustível e do uso de
combustíveis em larga escala, 1870-2014 ... 20 Figura 1.4 - Municípios com unidades produtivas automobilísticas, Brasil, 2014 ... 36 Figura 2.1 - Eventos sobre a indústria automobilística e a utilização de álcool combustível, Brasil, 1900-2014 ... 49 Figura 2.2 - Pedidos de Patente segundo o País do Depositante no INPI, Brasil, 2000-2011 ... 69 Figura 2.3 - Relações entre Montadoras e Indústrias de Autopeças no desenvolvimento de motores flex fuel ... 75 Figura 3.1 - Fatores que compõem o sistema de transporte ... 81 Figura 3.2 - Organização do Programa Japonês para Veículos Elétricos ... 86
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Lista de Gráficos
Gráfico 1.1 - Produção Mundial de Automóveis por continente, 1938-2010 ... 15
Gráfico 1.2 - Produção total de álcool combustível, Brasil, 1970-2012 ... 32
Gráfico 1.3 - Produção de automóveis por tipo de combustível, Brasil, 1970-1999... 34
Gráfico 2.1 - Produção de automóveis por tipo de combustível, Brasil, 1970-2013... 42
Gráfico 2.2 - Comparação das Taxas de Compressão por montadoras no Brasil ... 47
Gráfico 2.3 - PINTEC - Investimento em Atividades Inovativas, Brasil, 1998-2011 ... 52
Gráfico 2.4 - PINTEC - Investimento em Total Atividades Inovativas e em P&D Interna, Brasil, 1998-2011 ... 53
Gráfico 2.5 - Setor Automobilístico - Investimento em Atividades Inovativas e em P&D Interna, Brasil, 1998-2011 ... 54
Gráfico 2.6 - Montadoras - Investimento em Atividades Inovativas e P&D Interna, Brasil, 2001-2011 ... 54
Gráfico 2.7 - PINTEC - Importância média das atividades inovativas, Brasil, 1998-2011 . 55 Gráfico 2.8 - Setor Automobilístico - Importância média das atividades inovativas, Brasil, 1998-2011 ... 56
Gráfico 2.9 - PINTEC - Abrangência da inovação de produtos e processos para as empresas inovadoras, Brasil, 1998-2011 ... 57
Gráfico 2.10 - Setor Automobilístico - Abrangência da inovação de produtos e processos para as empresas inovadoras do Brasil, 1998-2011 ... 57
Gráfico 2.11 - Número de Grupos de Pesquisa por Grande Área do Conhecimento, DGP/CNPq, 2014 ... 61
Gráfico 2.12 - Ano de Fundação dos Grupos de Pesquisa em Motores Automotivos, DGP/CNPq, 2014 ... 65
Gráfico 2.13 - Pedidos de Patente por Ano e Situação da Solicitação no INPI, Brasil, 2000-2011 ... 68
Gráfico 2.14 - Pedidos de Patente por Ano e Natureza Jurídica do Depositante no INPI, Brasil, 2000-2011 ... 71
Gráfico 3.1 - Fases do Proconve e Limite de Emissão de Poluentes, Brasil, 1988-2014 ... 91
Gráfico 3.2 - Emissão de poluentes por queima de combustível no Brasil, milhões de toneladas por ano, 1980-2014 ... 94
Gráfico 3.3 - Emissão de CO2 por queima de combustível no Brasil, milhões de toneladas por ano, 1980-2014 ... 95
Gráfico 3.4 - Consumo médio dos veículos Subcompactos, Brasil, 2009-2014 ... 97
Gráfico 3.5 - Total de modelos Subcompactos por nota final no PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 98
Gráfico 3.6 - Consumo médio dos veículos Compactos, Brasil, 2009-2014 ... 100
Gráfico 3.7 - Total de modelos Compactos por nota final no PBEV, Brasil, 2009-2014 .. 101
Gráfico 3.8 - Consumo médio dos veículos Médios, Brasil, 2009-2014... 103
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Gráfico 3.10 - Consumo médio dos veículos Grandes, Brasil, 2009-2014 ... 106 Gráfico 3.11 - Total de modelos Grandes por nota final no PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 106
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Lista de Tabelas
Tabela 1.1 - Projetos aprovados pelo GEIA, Brasil, 1956-57 ... 28 Tabela 2.1 - PINTEC - Universo de Empresas e Taxa de Inovação, Brasil, 1998-2011... 52 Tabela 2.2 - PINTEC e Setor Automobilístico - Pessoal Ocupado nas Atividades Internas de P&D, Brasil, 2000-2011 ... 58 Tabela 2.3 - Palavras-Chave e Número de Grupos de Pesquisa cadastrados no DGP/CNPq, por palavra-chave, maio/2014 ... 60 Tabela 2.4 - Número de Grupos de Pesquisa por Unidade da Federação, DGP/CNPq, 2014 ... 62 Tabela 2.5 - Número de Grupos por Instituição, DGP/CNPq, 2014 ... 62 Tabela 2.6 - Número de Grupos de Pesquisa, Pesquisadores e Estudantes em Motores Automotivos por Grande Área do Conhecimento, DGP/CNPq, 2014 ... 63 Tabela 2.7 - Grupos de Pesquisa em Motores Automotivos por Unidade da Federação e Instituição, DGP/CNPq, 2014 ... 64 Tabela 2.8 - Seleção de Empresas, País de Origem e Total de Pedidos de Patente
relacionadas aos motores flex fuel no INPI, Brasil, 2000-2011... 71 Tabela 2.9 - Seleção de Empresas e Termos Principais de seus Pedidos de Patente no INPI, Brasil, 2000-2010 ... 73 Tabela 3.1 - Emissão de CO2 por queima de combustível em países selecionados, em toneladas, 2010 ... 79 Tabela 3.2 - Total de Modelos e Versões no Programa Brasileiro de Etiquetagem Veicular por categoria, Brasil, 2009-2014 ... 92 Tabela 3.3 - Número de modelos e versões na categoria Subcompactos do PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 97 Tabela 3.4 - Média de emissões de poluentes e gases estufa na categoria Subcompactos do PBEV, Brasil, 2013-2014 ... 99 Tabela 3.5 - Número de modelos e versões na categoria Compactos do PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 100 Tabela 3.6 - Média de emissões de poluentes e gases estufa na categoria Compactos do PBEV, Brasil, 2013-2014 ... 101 Tabela 3.7 - Número de modelos e versões na categoria Médios do PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 102 Tabela 3.8 - Média de emissões de poluentes e gases estufa na categoria Médios do PBEV, Brasil, 2013-2014 ... 104 Tabela 3.9 - Número de modelos e versões na categoria Grandes do PBEV, Brasil, 2009-2014 ... 105 Tabela 3.10 - Média de emissões de poluentes e gases estufa na categoria Grandes do PBEV, Brasil, 2013-2014 ... 107 Tabela 3.11 - Evolução do Consumo Médio de Combustível, PBEV 2009-2014, em % .. 109
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Introdução
A indústria brasileira de automóveis sempre foi centro de diferentes políticas dos mais diversos governos do país. Desde que foi entendida como setor mobilizador e transmissor de efeitos de transbordamento para a economia em geral, a indústria automobilística assumiu papel de protagonista no que diz respeito a políticas de comércio exterior, de indução do mercado interno, políticas fiscais e de estímulo à produção e ao consumo de bens duráveis; mais recentemente também vem sendo chamada para contribuir para a redução de efeitos deletérios ao meio-ambiente (por meio de pressões de ordem regulatória e legal) e sendo também objeto de políticas voltadas ao aumento do conteúdo nacional e do adensamento da cadeia produtiva nacional, especialmente nos últimos tempos, com programas de incentivo à indústria.
É fato também que o país está no centro das estratégias das empresas automobilísticas internacionais desde meados do século XX - o Brasil foi um dos primeiros a receber filiais da Ford e da Chevrolet já nos anos 20 - com grande reforço para a ocupação do mercado interno a partir da metade dos anos 50, contribuindo fortemente para a política de industrialização do país por meio da substituição de importações. Mais recentemente, o país passou a receber atenção especial de outras montadoras (e consequentemente, de outras empresas de autopeças), com a entrada em território nacional de fábricas japonesas, francesas, chinesas e coreanas, frente ao mercado anteriormente fechado para 4 ou5 montadoras tradicionais - e se transformando em plataforma de desenvolvimento e execução de projetos mundiais de carros, motores e peças.
Além disso, o setor é protagonista de eventos importantes relativos ao uso de combustíveis alternativos à gasolina - mesmo não sendo ele próprio o ator central das descobertas e dos avanços técnico-científicos, o que reforça a ideia da sua importância na economia em geral, dado que absorve inovações de vários ambientes -, e isso desde os anos 30, em ensaios e testes na Estação Experimental de Combustíveis e Minérios e na Escola Politécnica, chegando ao ápice nos anos 70, com o Proálcool, cujo ciclo de vida foi muito curto para tão grande iniciativa - viabilizar a utilização de álcool combustível em larga escala -, mas voltando a ter um papel central com os veículos flex fuel nos anos 2000.
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A introdução da tecnologia flex fuel é uma história rica a ser analisada, pois ao mesmo tempo que remete aos tempos do Proálcool, aponta grandes diferenças, especialmente quanto ao comportamento dos atores envolvidos - as empresas automobilísticas (montadoras e autopeças), o governo e o consumidor, entre os mais importantes. Isso porque, diferentemente do caso do carro a álcool, o veículo flex fuel foi introduzido no mercado por meio da atuação das autopeças e montadoras; estratégia que em um curto espaço de tempo foi absorvida pelas automobilísticas no geral e tornou-se elemento de concorrência entre elas, com grandes desafios - superar os gargalos técnicos da mistura álcool e gasolina (e tudo o que isso significa) e reduzir custos das descobertas e inovações (o sensor capacitivo, capaz de permitir o reconhecimento do combustível ainda no tanque - antes da queima - por exemplo, tinha um custo de cerca de US$ 100 nos anos 2000; mas esse sensor não é usado no Brasil, pois conseguiu-se uma solução mais simplificada e barata, por conta da reprogramação da injeção eletrônica através dos dados coletados pela sonda lambda). A partir daí, dá-se início a um processo que envolve fortemente os consumidores, que aderem ao veículo flex, e o governo, que percebe uma nova oportunidade de retomada de uma iniciativa que foi importante para o país, junto a um setor de relevância para a economia nacional e que poderia alçar o país a um posto central no que respeita a indústria automobilística - com uma nova tecnologia, baseada no uso de um combustível substituto do petróleo.
Mas, como o carro flex fuel ganhou mercado novamente, depois dos sucessivos desabastecimentos de álcool combustível no final da década de 1980? Uma possibilidade está em entender que, segundo especialistas consultados, o flex fuel é um carro a álcool que vem com um seguro - a possibilidade do uso de um combustível alternativo, no caso a gasolina - caso não seja vantajoso economicamente o álcool. E a escolha do combustível é feita na bomba, no momento do abastecimento no posto de serviço, à livre escolha do usuário ou consumidor e sem nenhum requisito de mudanças manuais no motor por parte do condutor. Com tal “seguro” ganhou a preferência dos automotores do país, fato visível frente aos números apresentados, já que cerca de 90% dos veículos de passeio atualmente produzidos. Junte-se a isso a existência da infraestrutura de distribuição e comercialização do etanol já instalada no país.
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Entretanto, essa troca ou confiança tem um limite. É verdade que é possível que as vendas de veículos flex fuel continuem crescendo; porém, o álcool como combustível tem ainda muito que avançar - não apenas do ponto de vista da eficiência técnica, mas também como resultado das políticas do governo. No mínimo, elas têm que garantir que em três ou quatro momentos do ano o álcool seja mais vantajoso que a gasolina - é o que tem se tentado realizar nos últimos anos. Mas isso só não basta. As ações e sinalizações governamentais têm que ir muito além destas vantagens pontuais e serem efetivas na forma de apresentarem continuidade e consistência para consolidar toda a cadeia do álcool como combustível, chegando na tecnologia e no veículo flex fuel.
Na verdade, o contexto mudou fortemente nos últimos 5 anos, saindo de um quadro em que o Brasil despontava como um centro inovador no que respeita alternativas aos combustíveis fósseis, frente aos veículos tradicionais, surgindo como um possível exportador não apenas de etanol combustível, mas da própria tecnologia flex, passando para um cenário de retração da oferta de etanol - aliás, passou-se a importá-lo, dado que sua produção não acompanhou o forte aumento da venda de automóveis nos últimos três anos -, dada a redução da produtividade dos canaviais (devido à queda da renovação destes, dentre outros), de revisão das prioridades por conta das promessas do Pré-Sal e de uma concorrência com o PNPB (Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel), da redução dos alardes e mesmo da revisão dos estudos internacionais quanto aos desastres do aquecimento global e das mudanças climáticas (postergando os investimentos e as iniciativas de redução das emissões dos gases do efeito estufa), dentre outros.
Sai-se assim de um período de forte euforia em relação ao etanol combustível e à tecnologia flex fuel, para um outro de cautela e mesmo desconfiança, num momento em que uma das mais impactantes políticas do governo federal nos últimos tempos foi justamente o estímulo à compra do automóvel - sonho de consumo dos brasileiros.
Pode-se salientar, assim, que vários foram e são os resultados alcançados pelas intervenções e estratégias, públicas e privadas, positivas e negativas, como pode ser melhor visto neste trabalho de pesquisa. Mas é perceptível, por sua vez, a dificuldade de se avançar mais rapidamente para tecnologias de maior eficiência e menor consumo de combustíveis, uma vez que o automóvel representa não apensas um bem de consumo, mas muitas vezes status e objeto de desejo. Assim, questões estéticas ou tecnológicas (como GPS, painéis
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integrados etc.) tendem a ter um peso importante no momento da escolha do automóvel, geralmente maior que o consumo de combustíveis em si (ou seja, uma possível maior eficiência fica em segundo plano para a maioria dos usuários, que consideram outros aspectos também na hora da aquisição de um veículo, enquanto que a busca por maior eficiência custa muito para a P&D das empresas).
O Inovar-Auto, iniciado em 2012 é uma das mais recentes e importantes políticas para o setor, é um exemplo disso, dado que força um índice mínimo de nacionalização de partes e peças, fato que gera a implantação compulsória de montadoras no país. Isso não implica diretamente na geração de tecnologias nacionais, e pode forçar apenas a manufatura no país, além do fato de não beneficiar a tecnologia flex fuel, igualando as melhorias dos motores dedicados (gasolina ou álcool).
Esse cenário remete também à reflexão sobre o processo de “tropicalização” - melhorias e adaptações do projeto original às condições do mercado brasileiro. Neste caso, não há, propriamente, “tropicalização”, dado que o desenvolvimento da tecnologia flex fuel é local; mas, por sua vez, tal tecnologia não apresenta uma ruptura frente ao projeto “tradicional” do motor à combustão; em outras palavras, a tecnologia flex fuel foi introduzida aos projetos já existentes. De todo modo, tal processo exige um importante trabalho de engenharia, um desenvolvimento mesmo que mínimo, que vai além da engenharia rotineira. Entretanto, as filiais das empresas multinacionais do setor ainda têm dificuldades de aprovar seus projetos quando da “concorrência interna” com projetos de outras filiais pelo mundo. Ou seja, a tecnologia flex fuel não ganhou ainda o mercado internacional, mesmo porque não há no momento uma pressão maior por alterações na matriz de combustível automotivo no mundo.
Junte-se a isso, o fato da capacitação nacional em relação à tecnologia e ao conhecimento científico envolvidos na concepção do processo apresentar lacunas de várias ordens, desde o reduzido número de grupos de pesquisa e centros de pesquisa atuantes nos temas relacionados e a débil relação das empresas com as universidades e institutos de pesquisa nacionais. Pode-se afirmar que a academia não estava preparada para o “projeto
flex fuel”; ou a competência técnico-científica foi colocada à prova no momento da
incorporação dos conhecimentos em um veículo automotivo, o qual tem que apresentar ganhos de eficiência frente ao projeto existente.
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Diante do exposto, o objetivo central desta pesquisa é o de levantar e analisar os elementos que vêm contribuindo com o desenvolvimento da tecnologia flex fuel no país. Acredita-se que a sua evolução pode ser discutida a partir da consideração de trade-offs que delineiam a trajetória tecnológica do setor automotivo no país, como as atividades de pesquisa e desenvolvimento, as estratégias das empresas, as políticas públicas voltadas à promoção dos veículos flex fuel, as competências técnico-científicas existentes, o ambiente legal e regulatório, com especial atenção ao período recente.
De forma a auxiliar, para traçar um perfil da indústria automobilística nacional e resgatar as iniciativas, técnicas e políticas relacionadas ao uso de etanol no país, quatro objetivos específicos foram traçados, a saber:
i. apresentar o histórico do desenvolvimento dos motores à combustão interna e da indústria automobilística em geral;
ii. analisar a busca por tecnologias e combustíveis alternativos (notadamente à gasolina), no Brasil e no mundo;
iii. analisar as políticas públicas de incentivo e regulatórias voltadas à indústria automobilística e seu impacto sobre a eficiência energética e emissão de poluentes por automóveis no país e em paralelos internacionais;
iv. levantar e analisar as competências técnico-científicas relacionadas ao motor flex
fuel no país, por meio dos grupos e dos programas de pesquisa e das atividades de
P&D, por meio da produção técnica (patentes), por meio das interações entre os atores deste processo, relacionando com indicadores de inovação da indústria automobilística nacional.
Além disso, duas perguntas se apresentam para auxiliar a investigação relativa às condições de surgimento da tecnologia flex fuel no Brasil: qual a influência do conhecimento gerado no período do Proálcool para a conformação da tecnologia flex brasileira? E, qual a influência do marco regulatório atual para o avanço tecnológico dos motores flex fuel?
As hipóteses que permeiam a pesquisa, e dizem respeito ao contexto nacional, são:
i. a tecnologia flex fuel reflete a concepção de avanço do conhecimento por meio do desenrolar de trajetórias tecnológicas, que por sua vez encarnam a evolução de
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eficiência dos motores, desempenho dos automóveis, emissão de poluentes, entre outros;
ii. nem a concorrência interna do setor nem o vigente marco regulatório dos automóveis têm servido para estimular uma mudança mais profunda na tecnologia
flex fuel desenvolvida e empregada pelas montadoras e sistemistas no país, mesmo
com a constituição do Inovar-Auto
A dissertação está estruturada em três capítulos além desta introdução. No final encontram-se as considerações finais, a bibliografia consultada e os anexos do trabalho de pesquisa.
O Capítulo 1 diz respeito ao surgimento da indústria dos automóveis na virada do século XIX para o século XX, também resgata as diferentes tentativas realizadas para se chegar ao automóvel como se conhece hoje; ao lado disso se explora a implantação da indústria automobilística no Brasil e as diversas experiências com álcool combustível desde a chegada dos primeiros automóveis no país. Ele está divido em três itens. O primeiro apresenta os conceitos de paradigmas e trajetórias tecnológicas, com base em G. Dosi, dado que eles trazem consigo a concepção de trade-offs, a qual é central para o entendimento da evolução da indústria automobilística, em geral, e da tecnologia flex fuel, em especial, considerando as diversas variáveis (técnico-científicas, econômicas, institucionais, estratégicas, sociais) que influenciam a tomada de decisão e as mudanças em questão. O segundo item analisa o surgimento da indústria automobilística e dos motores à combustão interna, com o intuito de mostrar a evolução dos sistemas de alimentação de combustível dos automóveis. Por fim, o terceiro e último tópico resgata a história da indústria automotiva no Brasil, sua implantação e organização e as experiências para além da gasolina no país, com a mistura álcool - gasolina já nos anos 30 e utilização de álcool em grande escala com o Proálcool, descrevendo seu ápice e seu abandono até a introdução da tecnologia flex fuel.
O Capítulo 2 tem como objetivo perfazer uma análise relativa à conformação da tecnologia flex fuel no Brasil, além de montar um panorama sobre o desempenho econômico do setor automobilístico e dos resultados nas atividades de pesquisa, desenvolvimento e inovação tanto nas empresas quanto nas universidades e institutos de pesquisa. Para isso está estruturado em dois itens: o primeiro discute a atuação das
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montadoras e autopeças, além dos conteúdos tecnológicos produzidos no país, com base em levantamento e análise de dados e em entrevistas realizadas junto a especialistas. Procurou-se compreender, entre outros, o porquê da introdução do flex fuel no país. O Procurou-segundo item, cujo intuito de mapear as atividades de inovação no setor automobilístico brasileiro com base em dados, procedeu a um importante levantamento de informações e dedica-se a uma análise das atividades de PD&I do setor, a partir dos dados da Pesquisa de Inovação (PINTEC/IBGE), da proteção da propriedade intelectual de ativos, resultantes dos trabalhos em PD&I, a partir da análise das bases do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) e da organização da pesquisa acadêmica em etanol e motores automotivos a partir de um amplo levantamento junto ao Diretório de Grupos de Pesquisa do CNPq (DGP/CNPq). Percebem-se discretos avanços nas atividades de PD&I no país, que poderiam ser reforçadas com um marco regulatório de maior envergadura e que estimulasse diretamente a utilização de etanol (tema do capítulo seguinte).
O Capítulo 3 está também divido em dois itens e tem como finalidade analisar o lado institucional as políticas e programas voltados ao setor. Discute as mudanças recentes na matriz energética mundial, bem como as pressões sobre os automóveis no intuito de torná-los menos agressivos ao ambiente em geral. Assim, o primeiro item é dedicado à análise das mudanças recentes na matriz energética mundial e aos avanços em tecnologia para automóveis proporcionados por força de marcos regulatórios, como o catalisador de três vias no EUA e o carro elétrico no Japão; nota-se avanços consideráveis na emissão de poluentes pelo primeiro, e quanto ao segundo pode ser atribuída a introdução do carro híbrido no mercado. O segundo item tem por fim analisar a legislação brasileira vigente, além de apresentar os resultados decorrentes do atual marco legal, a partir das políticas públicas impostas pelo Proconve (programa voltado para a redução de poluentes), Inovar-Auto (decreto presidencial que visa o desenvolvimento de veículos com maior eficiência energética) e PBEV (programa de etiquetagem veicular, o qual disponibiliza dados sobre consumo, eficiência e emissão de poluentes por veículos automotores). Foram analisados os resultados do Proconve e os dados do PBEV e nota-se uma evolução nos automóveis brasileiros, através de menores índices de emissão de poluentes e relações de consumo mais eficientes.
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No surgimento da tecnologia flex, então, estão embutidos conhecimentos sobre os pontos críticos para o desenvolvimento dos motores e dos sistemas de alimentação de combustível que funcionem com etanol. De modo a responder a pergunta de pesquisa proposta, é viável entender que o Brasil possui uma massa crítica mínima que sustente o atual patamar da tecnologia; entretanto para ganhar densidade além da instalação dos centros de P&D em biocombustíveis de montadoras e autopeças no país (que aos poucos vem ocorrendo), necessita-se de um estímulo maior ao uso de etanol, tanto pelo lado da produção sucroalcooleira quanto na parte automotiva com claros benefícios aos automóveis que tenham por finalidade utilizar a tecnologia flex. Pode-se concluir, portanto, que a atual legislação brasileira no caso, o Inovar-Auto, não tem proporcionado os estímulos necessários ao setor no que respeita a possibilidade de alçá-lo à categoria de ator central nas cadeias globais de produção, uma vez que melhorias recentes nos automóveis estão mais relacionadas ao marco regulatório sobre a emissão de poluentes e CO2 do que à concorrência de mercado e ao aproveitamento de oportunidades pelas empresas do setor, também no que toca a tecnologia flex fuel.
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1. Indústria Automobilística: histórico, desenvolvimento e
trajetórias tecnológicas dos motores à combustão interna
Para compreender o surgimento da indústria dos automóveis na virada do século XIX para o século XX é válido realizar uma exposição do ambiente desta época e assim compreender o elo entre a produção de veículos automotores a partir da IIa Revolução Industrial. Também resgata-se diferentes tentativas realizadas para se chegar ao automóvel como se conhece hoje; ao lado disso, explora-se a implantação da indústria automobilística no Brasil e as diferentes experiências com álcool combustível desde a chegada dos primeiros automóveis no país.
Este capítulo estrutura-se em três partes, o primeiro item apresenta os conceitos de paradigmas e trajetórias tecnológicas, com base em G. Dosi, dado que eles trazem consigo a concepção de trade-offs, os quais têm importante papel na interpretação dos eventos históricos tanto da conformação da indústria automobilística quanto da tecnologia flex fuel. O segundo item analisa o surgimento da indústria de automóveis em geral e dos motores à combustão interna, com o intuito de mostrar a evolução dos sistemas de alimentação de combustível dos automóveis. Por fim, o terceiro e último tópico resgata a história da indústria automotiva no Brasil, sua implantação e organização e as experiências para além da gasolina no país, desde o começo do século XX, passando pelo Proálcool até a difusão da tecnologia flex.
1.1. Paradigmas e Trajetórias Tecnológicas
Estabelece-se como norte interpretativo desta dissertação o ferramental teórico de Giovanni Dosi (1982) acerca de paradigmas e trajetórias tecnológicas. O autor procura estabelecer um entendimento mais abrangente sobre os caminhos das mudanças técnicas e dos determinantes da direção e da dinâmica das atividades inovativas; para isso propõe uma interpretação que vai além dos arcabouços demand-pull e techonology-push1. Nesse sentido, emerge a discussão sobre paradigmas tecnológicos e trajetórias tecnológicas, quais
1 Esses dois conceitos procuram estabelecer qual a “força motriz” dos movimentos e da direção das atividades
voltadas para inovação - o demand-pull credita primordialmente às forças de mercado, enquanto o
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sejam, os padrões estabelecidos - geralmente por trade-offs e considerando trajetórias naturais e a experiência de caminhos já percorridos - para a resolução de gargalos técnico-produtivos e seus possíveis desdobramentos.
A resolução de problemas e gargalos nos processos de produção, além da necessidade de novos produtos e de novos materiais são fonte, também, para estimular o desenvolvimento de técnicas e tecnologias originais. Nesse sentido, tem-se as relações entre ciência e tecnologia como uma via de duas mãos e não apenas a tecnologia como aplicação do conhecimento científico anterior. Mas, o que se entende por tecnologia, então? E como compreendê-la? Uma forma para interpretá-la está nas linhas abaixo.
“Uma das consequências mais enganosas de se pensar a tecnologia como mera aplicação do conhecimento científico preexistente é que uma tal perspectiva obscurece um ponto extremamente elementar: a tecnologia é, ela própria, um corpo de conhecimentos a respeito de certas classes de eventos e atividades. Não constitui meramente uma aplicação de conhecimentos trazidos de uma outra esfera. Trata-se de um conhecimento de técnicas, métodos e projetos que funcionam, e que funcionam de maneiras determinadas e com consequências determinadas, mesmo quando não se possa explicar exatamente por quê. Ela é, portanto, se preferirmos colocar dessa forma, não um tipo fundamental de conhecimento, mas sim uma forma de conhecimento que gerou durante milhares de anos uma certa taxa de progresso econômico” (ROSENBERG, 1982, p.218).
A partir deste entendimento, Dosi (1982) deixa claro que o estado das tecnologias inspira o seu desenvolvimento futuro e dá indícios dos caminhos a serem percorridos pelas melhorias nos processos e produtos. Assim, inspirado em Thomas Kuhn2 e no conceito dos paradigmas científicos, o autor propõe a construção teórica acerca dos paradigmas tecnológicos. Basicamente define-se um paradigma tecnológico como um modelo e como padrões para a solução de determinados problemas correlatos a uma dada tecnologia, com base nas ciências e em outros desenvolvimentos materiais/tecnológicos. Um paradigma
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tecnológico, portanto, já contém uma série de escolhas capazes de revelar a direção e as características a se perseguir ou evitar dentro deste universo de possibilidades.
Cada paradigma tecnológico suscita as direções da mudança técnica, isto é, dá indícios dos caminhos a seguir para o desenvolvimento do objeto, do artefato, da tecnologia. E com a mesma inspiração em T. Kuhn, mas neste momento amparando-se nos períodos de “ciência normal”, G. Dosi sugere que cada paradigma tecnológico revela possíveis trajetórias tecnológicas a serem buscadas. Assim, uma tecnologia dominante é capaz de indicar os caminhos e as melhorias necessárias para o seu desenvolvimento.
Nesse sentido, um dado paradigma tecnológico carrega consigo uma série de definições de métodos e de atividades de desenvolvimento tecnológico necessários dado o estado da tecnologia. É interessante notar que as melhorias procuradas não devem excluir desenvolvimentos passados; por exemplo, não se espera que um avanço que eleve o rendimento de um motor cause maior desgaste de peças ou propensão a quebras.
Uma trajetória pode, então, em seu avanço, superar um gargalo produtivo ou tecnológico e despontar no mercado, apresentando-se como um aproveitamento das oportunidades tecnológicas junto com a atuação das pressões de seleção atuantes no mercado (como um mecanismo seletor). Assim novos produtos podem influenciar diretamente a criação de mercados, novas trajetórias dentro de um mesmo paradigma que ganhem espaço e tornem-se dominantes. Uma constatação decorrente desta construção teórica se faz como uma analogia em uma linha do tempo quanto à emergência de tecnologias, sua fase de difusão e aceitação no mercado e, por fim, o período de maturidade. Soma-se a esta discussão a influência do mercado e da regulação governamental como direcionadores dos desenvolvimentos posteriores - acessórios ou mesmo fundamentais - e os trade-offs relacionados (ou seja, escolhas por certas variáveis em detrimento a outras na consideração de vários elementos e situações).
Este é um ponto de interesse do estudo para o caso da indústria automobilística, devido à relação dos avanços em segurança e em eficiência, algumas vezes abrindo-se mão do design ou do peso do veículo, e na redução das emissões de poluentes com o avanço do marco regulatório ou mesmo com oportunidades de mercado, como os motores flex fuel. Uma mostra que mesmo dentro de um paradigma tecnológico, como os automóveis (ao lembrar do conjunto chassis de aço com motor de combustão interna), há espaço para
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alterações, inclusive disruptivas. De toda forma, Queiroz (2006) salienta a importância das inovações menores no sentido de se estabelecer trajetórias evolutivas para as inovações de maior monta, além de dar suporte a resultados econômicos mais robustos de acordo com o aperfeiçoamento dessas inovações maiores. Essas pequenas mudanças, se olhadas isoladamente, podem não representar grandes ganhos ou melhorias; entretanto, os efeitos secundários (o conjunto das mudanças) corroboram para o sucesso e ganhos de magnitude e, por isso, elas não devem ser vistas como menos importantes.
A consideração da coevolução tecnológica e institucional é fundamental nesse caso, dado que pressões de diferentes ordens e diversas fontes de conhecimento para as atividades de PD&I ajudam a entender muito da dinâmica do processo e da própria história da evolução tecnológica e dos mercados. Resumidamente, em conjunção às trajetórias tecnológicas há a ocorrência de trajetórias institucionais, e entende-se que esses paralelos compartilham do avanço simultâneo e constante dos diferentes aspectos que permeiam o conhecimento, as tecnologias, os mercados (inclusive os institucionais) e as instituições (FUCK e BONACELLI, 2009).
Os diferentes conceitos aqui brevemente apresentados, assentados na abordagem evolucionista ou neo-schumpeteriana do progresso técnico, permitem compreender os diversos caminhos percorridos para o desenvolvimento científico e tecnológico - não sem concorrência, com acertos e erros de estratégias e percepções - o que afasta este arcabouço conceitual da visão determinística tanto por conta da tecnologia, como das demandas do mercado. Contando com o amparo conceitual deste arcabouço, prossegue-se com um olhar mais atento às experiências internacionais que orientaram a evolução da indústria automobilística, notadamente a busca para alternativas ao uso de gasolina.
1.2. O motor à combustão interna: a evolução do automóvel no século XX
A indústria automobilística em seu início organizou-se ao redor de diferentes iniciativas que buscavam estabelecer um veículo paradigmático. Este subitem analisa o avanço da produção de automóveis ao redor do globo e, na sequência, descreve as características dos motores automotivos propriamente ditos.
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1.2.1. Dos pioneiros à produção em massa
A indústria automobilística pode ser considerada um dos principais exemplos do desenvolvimento de tecnologias de ponta e da alocação de insumos produtivos pelo empresariado. Outros elementos empíricos que a torna interessante para estudo, e que vão além da linha de montagem e suas esteiras, são a difusão dos motores de combustão interna, a utilização de peças intercambiáveis e a facilidade de ocorrência dessa atividade, ou seja, a estandardização das partes e dos processos, além de uma maior precisão na transformação das matérias-primas em peças (sobretudo do aço - cujo custo diminuiu consideravelmente no início do século XX), seja pelo aprendizado inerente ao processo ou à aplicação de maquinários aperfeiçoados (SZMRECSÁNYI, 2000).
Na literatura neo-schumpeteriana, a mudança técnica e o processo de inovação recebem atenção especial. Nelson (1990) preocupa-se com o entendimento das atividades de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) e como estas se coordenam. O laboratório de P&D, seu modo de organização e sua forma de atuação, passam a ter um papel central para o desenrolar do sistema produtivo capitalista, um movimento histórico iniciado em meio a IIa Revolução Industrial, com a aplicação de conhecimentos científicos na resolução de problemas da produção industrial.
É nessa linha que Szmrecsányi (2000) aponta que:
“Se as relações entre ciência, tecnologia e economia tornaram-se finalmente visíveis no decorrer do século XIX, isto decorreu, em parte, da transformação das ciências e das técnicas em atividades sociais autônomas e diferenciadas, exercidas de maneira cada vez mais integrada e contínua por agentes devidamente especializados - os cientistas e os engenheiros - cujas funções passam a ser socialmente reconhecidas e remuneradas” (SZMRECSÁNYI, 2000, p.171).
E não apenas por isso, a indústria automobilística pode ser considerada um dos principais exemplos da aplicação de tecnologias de ponta e da alocação mais racional dos insumos produtivos pelo empresariado - sejam eles tangíveis ou intangíveis - a partir dos modelos taylorista e fordista da organização do trabalho e da produção capitalista.
Eckermann (2001) realiza uma periodização da indústria automobilística em 4 tempos, de acordo com a produção total de veículos, o tipo de tecnologia empregado na
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produção, a especialização da mão-de-obra e a entrada e saída de atores no conjunto dos fabricantes. A divisão proposta é i. 1885-1918 - a era pioneira e o amadurecimento; ii. 1919-1945 - o automóvel como um produto industrial; iii. 1946-1979 - o automóvel produzido em massa; e iv. 1980-2000 - o automóvel como um bem de consumo. Essa divisão temporal ajuda a compreender os condicionantes das trajetórias tecnológicas da indústria automobilística, apontando a evolução dos automóveis e mesmo as questões da organização da produção.
Realmente, a produção de automóveis possuía, até a década 1920, números ainda discretos e por se configurar como um mercado nascente, com um número expressivo de pequenas oficinas ou mesmo pequenas fábricas, conforma-se um período de grande experimentação e de tentativas que vieram a dar base aos automóveis como eles se mantêm até os dias de hoje. O período entre-guerras conforma, principalmente nos EUA, o automóvel como um objeto industrial no sentido da produção deixar de ser artesanal para ganhar escala; ainda assim muito se criou nesse intervalo - o número de fabricantes de automóveis, por exemplo, passou da casa de 1500 empresas (MOWERY e ROSENBERG, 1998). Com isso, os mais diferentes casos de sucesso ou fracasso ocorreram, assim como falências, fusões e aquisições, criação de conglomerados, estabelecimento de firmas dedicadas a nichos de mercado etc. Até que nas décadas de 1950 e 1960 já se nota um número de fabricantes automotivos mais restrito, capitaneado basicamente por grandes grupos, cuja atuação passa a ter traços mais globalizados.
“In the immediate postwar years, the automotive industry of the Western nations experienced phases of rebuilding and of satisfying pent-up demand. The two decades between 1960 and 1980 are characterized by the weeding out of competing firms, the rise of the Japanese auto industry, and the aftereffects of two so-called energy crises of 1973-1974 and 1978-1979 on the automotive industry and technology” (ECKERMANN, 2001, p.153).
Os anos 1970 guardam mudanças no que toca os combustíveis, com as crises do petróleo, além da entrada das montadoras japonesas ao mercado norte-americano, que levou às mudanças tanto na forma de se organizar a produção como no conjunto final produzido. Tem-se a reestruturação das linhas de montagem da produção em massa com o sistema de produção enxuta (ou flexível), que além de elevar o padrão de qualidade dos
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veículos permitiu maior flexibilidade no que se produzir. Assim, um mesmo modelo de automóvel pôde ganhar diferentes versões e acessórios na customização, de acordo com as variações do mercado/cliente.
Mais recentemente, Kohler et al. (2009) apontam para a atuação das montadoras em linhas alternativas, ou na abertura de novos horizontes, frente ao automóvel paradigmático de Henry Ford, basicamente um motor de combustão interna de quatro tempos, movido à gasolina sobre um chassis de aço. Neste contraponto, protótipos “verdes” são amplamente testados e propagados pela mídia especializada e modelos “modernos”, híbridos ou mesmo elétricos, por exemplo, chegam ao mercado gerando um maior apelo em vendas por serem ambientalmente mais amigáveis.
O Gráfico 1.1, que segue, mostra a produção mundial de veículos em um recorte geográfico-espacial, sendo assim possível notar a dinâmica da fabricação de automóveis, que no pós-guerra se intensifica na Europa e a partir dos anos 1970 cresce de modo consistente no continente asiático com as montadoras japonesas e passa por uma grande expansão (ou por uma nova onda de produção em massa) a partir dos anos 2000 com a entrada da China no mercado automobilístico mundial. O Bloco soviético, por sua vez, perde ainda mais sua diminuta importância e a América Latina, mesmo com uma população de importância no mundo (especialmente por conta do Brasil), figura de forma bastante inexpressiva no que se refere à produção mundial de automóveis.
Gráfico 1.1 - Produção Mundial de Automóveis por continente, 1938-2010
Fontes: Eckerman (2001) e OICA (2000 e 2010)
0 10 20 30 40 50 60 70 1938 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 M il hõ e s
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A partir deste panorama global, passa-se à discussão sobre os motores à combustão interna, mostrando sua consolidação e a busca por iniciativas de se compor paradigmas alternativos.
1.2.2. O motor à combustão interna
O início da indústria automobilística revela uma série de tentativas para se estabelecer modelos funcionais de automóveis e, por isso, muito dos protótipos construídos nos dias de hoje podem estabelecer paralelo com experiências do passado. Estes movimentos acabaram por estabelecer um design dominante3 para os motores de automóveis. A Figura 1.1, abaixo, ilustra possíveis mecanismos de propulsão para automóveis, cujas iniciativas destacadas, exceto para a célula a combustível, possuem experimentos que datam do primeiro quarto do século XX (em vermelho estão os paradigmas tecnológicos e em verde as trajetórias tecnológicas).
Figura 1.1 - Mecanismos de Propulsão para automóveis
* Transição de paradigmas
Fonte: elaboração própria a partir de Mowery e Rosenberg(1998), MacLean e Lave (2003)
3 A emergência de um design dominante está diretamente relacionada com a mudança técnica, os direitos de
propriedade da tecnologia, além da preferência dos consumidores. Entretanto é um instrumental teórico restrito para produções em série, ou melhor, para produtos que podem ser estandardizados. Mais detalhes consultar Utterback e Suárez (1993).
Mecanismos de Propulsão Vapor Combustão Interna Rotativo Wankel Turbina Alternativo Ciclo Otto Ciclo Diesel Elétrico Célula a Combustível Híbrido*
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Esse contexto mostra que a adoção dos motores de combustão interna em automóveis não é um dado sem concorrência ou uma escolha ao acaso. No início, diferentes tentativas buscaram se consolidar como dominantes. Este ambiente com diversas possibilidades e soluções para o powertrain dos automóveis é ilustrado por Mowery e Rosenberg (1998) na sequência.
“Na verdade, o importante papel dos Estados Unidos como primeiro grande mercado de automóveis pode ter também contribuído para o triunfo do motor de combustão interna sobre o vapor e a eletricidade, as fontes competidoras de propulsão automotiva nos primórdios do século XX. O surgimento da combustão interna como tecnologia de propulsão dominante não era, de modo algum, um efeito previsível em 1900, quando 1681 automóveis movidos a vapor, 1575 carros elétricos e 936 automóveis utilizando gasolina como combustível foram fabricados nos Estados Unidos (FLINK, 1970, p.234). Os automóveis movidos à gasolina eram então ultrapassados em número por carros elétricos e a vapor nos dados registrados em Nova York e Los Angeles no início de 1902. Já em 1905, entretanto, o motor de combustão interna havia se tornado a tecnologia de propulsão dominante na indústria automobilística dos EUA” (MOWERY e ROSENBERG, 1998).
Mas, por que o motor a combustão interna foi o selecionado? Mais de um século depois da difusão do Ford T, o paradigma tecnológico se mantém, mas poderia ser diferente ao se elencar alternativas ao modelo dominante. Reforça-se a afirmação de que este não foi um movimento sem concorrência e para entender o sucesso dos motores de ciclo Otto deve ser realizada uma análise mais aprofundada sobre seu funcionamento, bem como quais são as alternativas ao uso de gasolina como carburante principal da frota mundial de automóveis.
Especificamente, o ano de 1885 marca a invenção do automóvel por Benz e Daimler, este movido pelo motor de combustão interna implementado pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876. A fabricação em série foi iniciada no ano de 1908, nos EUA, com o Ford modelo T. Vale destacar que tanto para Ford como para Otto era claro que o combustível de melhor rendimento era o etanol. Porém, o uso em larga escala do álcool carburante ainda não era competitivo, pois sua produção era limitada e o custo se
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mostrava pouco atraente frente à gasolina4, derivada do petróleo. Mas, já estava lançada a semente do que viria a se tornar uma real alternativa à gasolina no Brasil.
Ao olhar apenas o recorte do paradigma tecnológico dos motores à combustão interna, dois ciclos termodinâmicos podem ser descritos: Otto e Diesel. Todos eles tratam de motores endotérmicos, cuja finalidade é transformar a energia química dos combustíveis em energia mecânica útil.
Resumidamente, os motores de ciclo Otto trabalham em ciclos de 4 tempos e a ignição se dá por centelha; os motores de ciclo Diesel são caracterizados pela ignição por compressão. Cada uma dessas trajetórias tecnológicas possui vantagens e fragilidades, e ao focalizar questões como eficiência, durabilidade, custo e facilidade de manutenção os motores de ciclo Otto tradicionais (quatro tempos) saíram em vantagem e tornaram-se o paradigma do powertrain automotivo5 (GALLO, 2012; PENIDO FILHO 1980; HEYWOOD, 1988).
O ciclo Otto é composto pelas fases de admissão, compressão, expansão/explosão e escape. A Figura 1.2 ilustra cada uma dessas etapas. Na fase de admissão, o pistão inicia um movimento de descida com a válvula de admissão aberta para permitir a entrada da mistura de combustível e ar; terminada esta etapa inicia-se a compressão desta mistura, o cilindro realiza um movimento de subida com ambas as válvulas fechadas e o terceiro momento inicia-se com a centelha da vela que detona a mistura e faz com o cilindro se movimente em direção ao ponto morto inferior; por fim, a fase de escape ocorre com a subida do cilindro e a válvula de escape/descarga aberta para possibilitar a saída dos gases resultantes da explosão.
4 Para mais detalhes sobre a escolha da gasolina frente ao álcool como combustível em automóveis conferir
Dimitri e Effland (2007).
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Motores a diesel são tipicamente voltados à frota pesada no Brasil (em países europeus utiliza-se motores diesel em carros de passeio, já em território nacional não se pode comercializar automóveis movidos a diesel para uso no país - esta produção é voltada apenas para exportação); já os motores de ciclo Wankel têm uso muito restrito, em pequenas produções e modelos com vendas restritas, e os casos mais conhecidos são produzidos fora das fronteiras brasileiras; automóveis equipados com turbinas chegaram a ser introduzidos no mercado nas décadas de 1960 e 1970 porém sem sucesso comercial.
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Figura 1.2 - Esquema de funcionamento de um motor de ciclo Otto
Fonte: http://www.larousse.fr/encyclopedie/images/Cycle_dun_moteur_%C3%A0_quatre_temps/1003658 Independente do combustível utilizado, o funcionamento dos motores se dá pela descrição acima; entretanto cada carburante possui características físico-químicas específicas que podem ser melhor aproveitadas por meio de adaptações nas estruturas mecânicas dos motores, basicamente em relação à taxa de compressão (relação entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior) e ao ponto de ignição (centelha da vela). Por exemplo, motores dedicados ao uso de etanol utilizam uma maior taxa de compressão que os dedicados à gasolina, e um dos desafios do motor flex fuel é com uma taxa de compressão intermediária funcionar de modo eficiente com as mais diversas misturas de etanol e gasolina. Esse aspecto será melhor discutido para o caso do Brasil e da tecnologia
flex. Um resumo histórico das tecnologias relacionadas ao sistema de alimentação de
combustível introduzidos no mercado em geral e seu respectivo período de adoção, além dos carburantes utilizados no Brasil, está na Figura 1.3, na sequência.
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Figura 1.3 - Evolução dos sistemas de alimentação de combustível e do uso de combustíveis em larga escala, 1870-2014
Fonte: elaboração própria a partir de consultas às bases OMPI.
Por mais que diferentes possibilidades, desde trajetórias até paradigmas, para os veículos e seus mecanismos de propulsão tenham sido testadas e que alguns nichos de mercado tenham sido conformados, os motores à combustão interna representam um paradigma robusto e capaz de incorporar melhorias que aumentam ainda mais o tempo de vida útil da sua trajetória. É válido ressaltar que estes cinco sistemas de alimentação mostrados acima foram ou estão embarcados nos motores de ciclo Otto, fato que reforça a robustez desse paradigma tecnológico.
Um desafio colocado, portanto, é construir um motor cuja eficiência energética seja relativamente alta para as diversas misturas entre etanol e gasolina. E, nesse sentido, o motor flex fuel pode ser um fim em si mesmo, na direção em que a indefinição do combustível a ser utilizado pelo carro a priori dificulta o desenvolvimento de um
powertrain de rendimento elevado. Isto não quer dizer que o carro flex não seja uma
solução satisfatória para os proprietários de automóveis. De toda forma, há um trade-off entre desempenho e possibilidade de escolha entre dois combustíveis - ou seja, o proprietário do carro não está preso a uma única alternativa de combustível e sujeito a crises de desabastecimento como ocorridas nos anos 1980 com o álcool; entretanto, ao ter
1870 1874 1878 1882 1886 1890 1894 1898 1902 1906 1910 1914 1918 1922 1926 1930 1934 1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014
Carburador Injeção Mecânica Injeção Eletrônica Single-Point
Injeção Eletrônica Multi-Point Injeção Direta na Câmara Gasolina
Gasolina + Álcool Álcool Puro Flex Fuel
C om bust ív e is Si s te m a s de A li m e nt a ç ã o
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essa possibilidade de escolha no ato do abastecimento, se abriu mão (até o momento) de motores mais eficientes.
Na sequência, explora-se a história da indústria brasileira de automóveis, seu surgimento e consolidação, bem como a experiência nacional no uso de álcool combustível.
1.3. Antecedentes históricos da indústria automobilística no Brasil
Os primeiros automóveis chegaram em território brasileiro na virada do século XIX para o XX, em um tempo que remete esses pioneiros aos anseios de modernidade da elite nacional. Wolfe (2010) disserta sobre a expansão dos veículos automotores no país e mostra que em São Paulo no ano de 1901 havia 5 carros, em 1903 eram 16 veículos e no ano seguinte 84; também em 1904 é inaugurada a primeira concessionária automotiva. Em paralelo, o Rio de Janeiro, então capital federal, em 1903 possuía 6 carros, no ano de 1905 chegava a 12 automóveis e em 1907 totalizava 99 veículos. Nesta época, observam-se grandes reformas urbanas de modo a tornar as vias adaptadas ao uso de veículos automotores.
E mesmo com a frota automotiva plenamente importada, os primeiros testes envolvendo o álcool combustível tiveram seu início na primeira década do século XX, em experiências pontuais que datam desde o ano de 1903, quando o então presidente da República, Rodrigues Alves, lançou a Exposição Internacional de Aparelhos a Álcool no Rio de Janeiro.
Nesse período ainda não é possível se referir a uma pesquisa institucionalizada ao redor do uso de etanol combustível, mas notam-se iniciativas que viriam a se tornar importantes nos anos posteriores no sentido de se utilizar uma matéria-prima nacional em substituição aos importados derivados do petróleo, bem como atualmente na produção de combustíveis verdes.
Na sequência, três subitens buscam explorar a história do setor no país: em um primeiro plano elencam-se as atividades do começo do século XX até a década de 1950; segue-se com a implantação da indústria automobilística brasileira e da pesquisa organizada em álcool combustível entre os anos 1950 e 1970 e, por fim, o Proálcool e os motores específicos para etanol nas décadas de 1970 e seguintes.
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1.3.1. 1920-1950: da indústria nascente ao álcool carburante
As primeiras montadoras a se instalarem em território brasileiro o fizeram na década de 1920, a saber Ford e Chevrolet. A primeira começou a importar o conhecido modelo “T” em 1919 e passou a montá-lo na cidade de São Paulo no ano de 1921; já a Chevrolet desembarcou no país em 1925 também em São Paulo e, posteriormente, em 1930 a fábrica de São Caetano do Sul foi inaugurada. É necessário distinguir que neste momento os veículos chegavam desmontados, mas as peças chegavam prontas em kits para serem encaixados e colocados em pleno funcionamento. Esse sistema de trabalho ficou conhecido como CKD (Completely Knock-Down).
Em termos de produção, o sistema CKD permitiu ganhos de escala, no âmbito de um sistema fordista de produção, uma vez que esses kits, exportados pelas matrizes, possibilitavam a instalação de plantas produtivas mais simples e que necessitassem de menores investimentos, de modo a tornar o nascente mercado brasileiro atraente. Ainda nesse sentido, é interessante notar que a Ford em 1924 produziu 24.250 unidades no Brasil, marca que ficaria como recorde de produção da montadora até a década de 1960 com o lançamento do modelo Corcel6.
É válido também ressaltar que o presidente Washington Luís corrobora com a escolha do automóvel como meio de transporte principal para o país ao enfatizar a necessidade de se abrir rodovias, e com a criação da Polícia Rodoviária Federal em 1928. Tais fatos ajudam a montar o panorama da evolução dos transportes no Brasil, juntamente com as montadoras recém chegadas (NASCIMENTO, 1976).
Ao lado disso, outra experiência ligada ao fordismo com controle das diferentes etapas de produção e matérias-primas é a iniciativa de Henry Ford na floresta amazônica com a produção de borracha natural para a fabricação de pneus e demais peças provenientes do látex. Com o mito que a floresta seria capaz de altas produções se plantadas seringueiras em condições de exploração comercial, Ford montou uma cidade floresta adentro; entretanto não se sabia que a produção extensiva aumentaria o risco da disseminação de pragas, fato que inviabilizou o projeto (GRANDIN, 2009).
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Há uma importante quebra na montagem de veículos no pós-crise de 1929, também com a IIa Guerra Mundial. Para mais detalhes consultar http://www.ford.com.br/sobre-a-ford/historia
