Fontes de Energia

Biodiesel: Combustível renovável e ambientalmente correto

Introdução

O aquecimento global, provocado pelo efeito estufa, vem causando graves alterações em nosso ecossistema. O dióxido de carbono, principal causador, é liberado na atmosfera com a combustão do óleo diesel.

O biodiesel, um biocombustível renovável, apresenta-se como uma possível solução para os atuais malefícios provocados pelo petróleo e seus derivados, reduzindo significativamente a emissão dos gases causadores do aquecimento global.

Resultante de um processo químico, onde o principal elemento é a biomassa, caracteriza-se como um produto agrícola, biodegradável e não-tóxico.

Este artigo tem como objetivo relatar a necessidade do uso de um combustível renovável e ambientalmente correto nos motores do ciclo diesel e propor o biodiesel como uma possível solução para os problemas ambientais e, inclusive, sócio-econômicos, que estamos enfrentando nos dias de hoje.

Os biocombustíveis

Os biocombustíveis são energias renováveis, provenientes de biomassas. Liberam na atmosfera uma quantia significativamente menor de poluentes em relação aos combustíveis derivados do petróleo. Alguns exemplos mais conhecidos são: o hidrogênio, o álcool (etanol) e o gás natural. Porém, este último é uma fonte de origem não-renovável. O biodiesel, por sua vez, consiste em uma fonte renovável de energia e apresenta conveniências frente ao hidrogênio e ao álcool: é mais barato que o hidrogênio e sua produção é menos limitada à região sudeste, como no caso do etanol proveniente da cana-de-açúcar. Ele pode ser produzido em qualquer região do país, inclusive no semi-árido. Produzido a partir de óleos vegetais, sebo de origem animal, óleo de frituras e da matéria graxa encontrada nos esgotos municipais, é considerado um forte candidato a substituto do petróleo e seus derivados. (Fonte: D’ARCE, 2005.).

Vantagens ambientais biodiesel

O biodiesel apresenta vantagens ambientais frente ao diesel de petróleo. Ele permite que se estabeleça um ciclo fechado de carbono, ou seja, a planta que será utilizada como matéria-prima, enquanto em fase de crescimento, absorve o CO2 e o libera novamente quando o biodiesel é queimado na combustão do motor. Segundo estudos, com esse ciclo fechado estabelecido, o biodiesel reduz em até 78% as emissões líquidas de CO2.(1)

Além disso, o uso desse biocombustível reduz significativamente as emissões de:

• 20% de enxofre;
  
• 9,8% de anidrido carbônico;
  
• 35% de hidrocarbonetos não-queimados;
  
• 55% de material não-particulado;
  
• 78 a 100% dos gases causadores do efeito estufa;
  
• 100% de compostos sulfurados e aromáticos;
  

Vale lembrar também que os materiais não-particulados são os principais causadores de problemas respiratórios e os compostos sulfurados são os precursores do câncer e da chuva ácida. O Protocolo de Kyoto, assinado em 1997 pelos países industrializados, exceto pelos Estados Unidos, foi criado com o objetivo de reduzir ou controlar as emissões de carbono a um nível, em média, 5,2% menor que no ano de 1990, com um prazo de cumprimento até o ano de 2012. Criou o chamado “Mercado de Carbono”, onde cada país ou empresa possui uma cota para emissão desse gás na atmosfera e, se não atingido o nível máximo de sua cota, o excedente pode ser vendido através de um projeto chamado MDL – Mecanismo de desenvolvimento limpo. O MDL possui programas de reflorestamento de áreas desmatadas e de captura de carbono antes mesmo de ele ser lançado na atmosfera. O financiamento pode ser feito através do CBF – Fundo Bio de Carbono, administrado pelo Banco Mundial. (1) O Brasil é considerado uma das fontes mais limpas do mundo: 35,9% da energia fornecida pelo país são de origem renovável. Entretanto, além das vantagens ambientais, o biodiesel pode, também, gerar empregos, fortalecer o setor industrial, principalmente nas regiões norte e nordeste, incentivar a agricultura familiar e melhorar a geração e distribuição da renda, contribuindo para a erradicação da fome e para um equilíbrio do êxodo rural. (2) Existem no país vários projetos e algumas unidades-piloto instaladas com a finalidade de pesquisar e experimentar o uso do biodiesel para que se possa chegar a um custo final do produto, acessível ao consumidor. Como exemplo, há o projeto Mamona-Ceará, que visa gerar renda e melhor distribuí-la, gerar empregos e fortalecer o setor industrial da região e a unidade-piloto de Teresina-PI, cujo objetivo é funcionar como uma fábrica-escola para capacitação profissional na produção de biodiesel. Além disso, também pretende contribuir para a erradicação da miséria na região.

Vantagens sócio-econômicas

Detentor de uma grande diversidade de biomassas, o Brasil se destaca com relação à sua capacidade produtiva: o país tem condições de liderar a produção mundial de biodiesel, promovendo a substituição de, pelo menos, 60% da demanda mundial atual de óleo diesel de petróleo. O Presidente Lula aprovou uma medida provisória autorizando a mistura de 2% de biodiesel ao diesel convencional, o que poderá gerar uma grande economia de divisas, podendo chegar a US$ 160 milhões nos primeiros 8 anos, o equivalente a 800 milhões de litros de petróleo, desencadeando um possível processo de crescimento econômico no país. O prazo para vigorar essa medida inicia-se em 1º de janeiro de 2006. A cada 1% de substituição de óleo diesel convencional por biodiesel poderá gerar cerca de 45 mil empregos no campo e uma renda anual de aproximadamente R$ 4.900,00 por emprego, o que levará a uma maior concentração do homem no campo, diminuindo o êxodo rural. Com essa medida, o setor industrial poderá ser fortalecido, principalmente nas regiões norte e nordeste, onde a produção de dendê, que pode ser utilizado como matéria-prima, é considerável. Além disso, a agricultura familiar será incentivada através do selo “Combustível Social”, que será atribuído às empresas que se utilizarem de matérias-primas provenientes de pequenos agricultores. Em troca, essas empresas recebem incentivos fiscais, como a isenção de parte do Pis e Cofins.

Conclusão

O Brasil apresenta vantagens competitivas em relação aos outros países devido ao solo e clima favoráveis à produção das matérias-primas. Porém, se chegarmos a uma completa substituição do diesel convencional pelo biodiesel ao invés de apenas fazermos uma adição percentual do mesmo, os países, inclusive o Brasil, podem não possuir um número tão grande de áreas cultiváveis, em que as mesmas não estejam sendo usadas para fins alimentares. Ainda assim, muitos países têm apresentado interesse quanto ao uso do biodiesel para que se cumpram as medidas propostas no Protocolo de Kyoto.

O que é energia nuclear?

Abaixo as diferentes definições.

1. É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
   
2. Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
   
3. É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio.
   
4. Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a ENERGIA NUCLEAR.
   
5. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
   
6. A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.
   

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo. A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. É energia liberada dos núcleos atômicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, a condições instáveis. Todos os materiais são formados por um número limitado de átomos, que, por sua vez, são caracterizados pela carga elétrica de seu núcleo e simbolizados pela letra Z. Em física, a descrição adequada do átomo para a compreensão de um determinado fenômeno depende do contexto considerado. Para os objetivos deste artigo, restritos às aplicações da energia nuclear, podemos considerar o núcleo como composto de prótons, com carga elétrica positiva, e nêutrons, sem carga. Ambos são denominados genericamente núcleons. A letra Z que caracteriza cada um dos átomos, naturais ou artificiais, representa o número de prótons no núcleo. A maior parte da massa do átomo está concentrada em seu núcleo, que é muito pequeno (10-12 cm a 10-13 cm). Prótons e nêutrons têm massa aproximadamente igual, da ordem de 1,67 x 10-24 gramas, e são caracterizados por parâmetros específicos (números quânticos) definidos pela mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos na escala atômica e molecular. Os prótons, por terem a mesma carga, se repelem fortemente devido à força eletrostática. Isso tenderia a fazer com que essas partículas se afastassem umas das outras, o que inviabilizaria o modelo. Mas, como os núcleos existem, podemos concluir que deve existir uma força de natureza diferente da força eletromagnética ou da força gravitacional – e muito mais intensa que estas – que mantém os núcleos coesos. Quanto maior a energia de ligação média (soma de todos os valores das energias de ligação dividida pelo número de partículas), maior a força de coesão do núcleo. Este artigo irá tratar da energia nuclear, que está relacionada a essa força, bem como de seus usos na sociedade.

Decaimento nuclear

O decaimento radioativo ocorre segundo as leis da probabilidade. O processo é complexo e explicá-lo aqui fugiria ao escopo deste artigo. Assim, basta saber que nele o núcleo se transforma no de um outro elemento ao ter sua carga elétrica mudada pela emissão de radiação, mudando o número de prótons e/ou nêutrons (figura 1).

Carvão Mineral

O Carvão mineral é um minério não metálico, considerado um combustível fóssil. Sua formação aconteceu por meio de antigas florestas que foram soterradas por sedimentos há milhões de anos. O carvão pode ter diversas classificações (turfa, linhito, antracito e a hulha), fator determinado pela condição ambiental e da época de sua formação. No território brasileiro esse minério é encontrado em áreas restritas e limitadas, além disso, o carvão extraído não possui boa qualidade, pois apresenta baixo poder calórico e quantidade de cinza elevada. Por essa razão não possui viabilidade quanto à sua utilização como fonte de energia e matéria-prima nas siderúrgicas. Diante disso, a produção brasileira é insuficiente, portanto, o país importa 50% do carvão consumido, oriundo dos Estados Unidos, Austrália, África do Sul e Canadá. No Brasil uma das principais jazidas se encontra no Rio Grande do Sul, como no vale do rio Jacuí, cuja produção é consumida pelas usinas termelétricas locais. Hoje, cerca de 85% do consumo de carvão é para abastecer usinas termoelétricas, além de 6% na indústria de cimento, 4% na indústria de papel celulose e 5% nas indústrias de cerâmica, alimentos e secagem de grãos. No Estado de Santa Catarina é realizada a maior produção de carvão, com destaque para o vale do rio Tubarão, nessa jazida o minério é totalmente aproveitado pelas indústrias siderúrgicas, geralmente localizadas na região Sudeste.

Jazida de carvão mineral.

Carvão Mineral

As maiores jazidas de carvão mineral do País situam-se nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. As menores, no Paraná e São Paulo. As reservas brasileiras totalizam 32 bilhões de toneladas de carvão "in situ". Deste total, o estado do Rio Grande do Sul possui 89,25%, Santa Catarina 10,41%, Paraná 0,32% e São Paulo 0,02%. Somente a Jazida de Candiota, situada no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, possui 38% de todo o carvão nacional, distribuído sob a forma de 17 camadas de carvão. A mais importante destas é a camada Candiota, com 4,5 metros de espessura, em média, composta por dois bancos de carvão. Em todos estes estados, as camadas explotadas acham-se associadas às litologias da Formação Rio Bonito, do Grupo Guatá, de idade permiana. Estas camadas recebem diferentes denominações regionais em cada jazida, tais como: Camada Candiota; S2 e I na Mina do Leão; CL4 na jazida Chico Lomã, no Rio Grande do Sul. Em Santa Catarina são conhecidas a Camada Barro Branco, Camada Bonito e Camada Irapuá, enquanto no Paraná ocorre a Figueira/Sapopema. A maioria do carvão riograndense é do tipo betuminoso alto volátil C, enquanto o carvão catarinense é do tipo betuminoso alto volátil A, considerado de melhor qualidade. A produção de carvão brasileiro minerado em 1999 atingiu 10,3 milhões de toneladas e 13,8 milhões no ano 2000. No ano de 1999 o Brasil consumiu 16,2 milhões de toneladas de carvão, parte importada dos Estados Unidos (33%), Austrália (31%), África do Sul (9%) e Canadá (8%), ao custo de US$ 600 milhões. Atualmente, 85% do carvão utilizado no Brasil é consumido na produção de termoeletricidade, 6% na indústria cimenteira, 4% na indústria de papel celulose e os restantes 5% nas indústrias de cerâmica, de alimentos e secagem de grãos.

Plano inclinado em lavra subterrânea de carvão, observando-se, à esquerda, a correia transportadora e, acima, os dutos de drenagem e ventilação. À direita, o sistema de tração de vagonetas. Local: Mina Santa Augusta, SC.

Mineração de carvão a céu aberto no RS.

O Alcool

Álcool: projeção da produção e exportação no período 2005/06 a 2015/16 O segmento sucroalcooleiro tem demonstrado dinamismo considerável e participa com parcela relevante da atividade agrícola paulista e brasileira.1 Na safra 2004/05, o Brasil colheu 378,5 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, com uma área plantada de 5,4 milhões de hectares. Produziu 26,2 milhões de toneladas de açúcar e 15,2 bilhões de litros de álcool, dos quais grande parte foi para o mercado interno (12,8 bilhões de litros)2. As exportações de álcool em 2004 foram de 2,4 bilhões de litros e renderam US$ 465,3 milhões, representando apenas 1,5% no total do saldo da balança comercial. Até o final do corrente ano espera-se produção de 16 bilhões de litros de álcool, dos quais 13,5 bilhões de litros para o mercado interno e 2,5 bilhões para exportação. O mercado interno do álcool vem ganhando destaque no segmento agroindustrial brasileiro, proporcionado pela retomada do aumento do consumo doméstico em conseqüência do preço competitivo do combustível em relação à gasolina. Por outro lado, há um potencial de crescimento nas vendas externas do álcool, que possivelmente será utilizado para atender parte da demanda mundial por etanol. O álcool está em expansão por ser um combustível ainda barato, renovável e cujo emprego como alternativa para a matriz energética mundial está em fase de crescimento. A tendência de aumento da produção de álcool no Brasil ocorre por vários fatores, como aumento da frota de carros bi-combustível (demanda interna), Protocolo de Quioto (demanda externa) e aumento do preço do petróleo, entre outras coisas. Uma questão relevante na expansão da utilização do álcool como alternativa de substituição da matriz energética predominantemente fóssil é a possível mudança da atual configuração de produção de petróleo concentrada em poucas regiões, basicamente o Oriente Médio. Além disso, deve se avançar para uma forma desconcentrada, que abrangerá outras áreas de possíveis produtores do combustível verde. Isto constitui uma oportunidade para os países que possuem abundância de terras, sol e água, que é o caso de alguns países subdesenvolvidos e em desenvolvimento. Para isso, é necessário disseminar a tecnologia de produção, de forma que mais países produzam álcool a partir da cana-de-açúcar ou de outras fontes renováveis, como a hidrólise da celulose. Dessa forma, diminuem-se os riscos de crises de oferta e abre-se caminho para tornar o produto uma commodity convencional. Assim, os consumidores passam a ter um pouco mais de segurança quanto a disponibilidade do produto. Conhecer a trajetória provável dos desdobramentos do agromercado do álcool brasileiro mostra-se estratégico e constitui objeto deste trabalho.3 A projeção da produção e da exportação de álcool foi realizado pelo método subjetivo-empírico, por meio de entrevistas com pessoas ligadas ao segmento e levantamentos de dados nas usinas com os quais foi possível calcular e fazer as projeções. Para a produção, foram utilizadas as seguintes variáveis: mix de utilização, preço do álcool e do açúcar, produtividade por hectare da cana-de-açúcar e do álcool, demandas interna e externa. Estima-se, pelo método utilizado, que em 2010 o Brasil produza cerca de 26 bilhões de litros de álcool e exporte algo como 5 bilhões de litros. Apesar do protecionismo em alguns países ao programa de bio-etanol, com a manutenção do mix 52:484 em prol do álcool, o Brasil teria capacidade de produzir cerca de 27,3 bilhões de litros/ano. Seguindo o mesmo raciocínio, em 2015, a projeção é que a produção brasileira seja de 36 bilhões de litros5, dos quais 28 bilhões de litros para o mercado interno e cerca de 8 bilhões de litros para exportação. O gráfico 1 mostra a tendência de crescimento da produção brasileira de álcool a uma taxa anual média de 7,4%.

Gráfico 1 - Projeção de produção de álcool no Brasil entre as safras 2005/06 e 2015/166

Fonte: IEA

Na projeção das exportações brasileiras de álcool, foram utilizadas as seguintes variáveis: adição de álcool à gasolina por parte de outros países, mudança na matriz energética fóssil internacional, preço do açúcar e do álcool nos mercados interno e externo, suprimento da demanda nacional de álcool, melhoria na infra-estrutura de escoamento7, câmbio e barreiras técnica, entre outras. Esta demanda externa crescente verificada em 2004 - que aumentou 218,2%, para 2,390 bilhões de litros, em comparação com os 751 milhões de litros do ano anterior8 - já é percebida com a adoção de percentuais de adição de álcool à gasolina por parte de alguns países, devido a vários fatores dentre os quais a provável escassez de petróleo no mundo e as questões ambientais. Alguns países, como Canadá, Peru, Colômbia, Paraguai e Venezuela, já adicionam o álcool à gasolina na proporção de 10%, enquanto outros países adotam percentuais menores, como EUA (5,6% no estado da Califórnia e 10% no estado de Minnesota), Japão (3%), Índia (5%) e países membros da União Européia9 (até 5% a partir de 2006) 10. A projeção no gráfico 2 mostra uma exportação crescente à taxa média anual de 11,5%, com elevação superior a partir da safra 2009/10, de 31,5 % ao ano, em relação à safra anterior. Isto se deve ao início previsto de funcionamento do 'alcoolduto', anunciado pela Petrobrás por meio de sua subsidiária Transpetro11, o que facilitará o escoamento da produção para exportação.

Gráfico:2 Projeção de exportação de álcool brasileiro entre a safra 2005/06 e 2015/16