A utilização do Biodiesel no Transporte Urbano
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Donato Aranda (EQ/UFRJ) e Nehemias Monteiro Júnior (BCB)
Segundo a Associação Nacional de Empresas de Transporte Urbano (1) – NTU (2004), no Brasil, os sistemas de transporte coletivo urbano atendem 59 milhões de passageiros diariamente, ou cerca de 60 % dos deslocamentos mecanizados. Cerca de 90 % desta demanda é atendida por via rodoviária, através de uma frota de 95.000 ônibus, aproximadamente, nas 437 cidades com mais de 60.000 habitantes. O setor movimenta cerca de 1 % do PIB e emprega 500.000 pessoas. A quase totalidade dos veículos utiliza óleo diesel como combustível.
Nos últimos anos, é crescente a preocupação com as emissões automotivas e seus efeitos sobre o meio ambiente e saúde humana, principalmente nos grandes centros urbanos. Estimativas elaboradas a partir de dados da região metropolitana de São Paulo, apontam que os veículos diesel respondem por 32 % das emissões veiculares de poluentes como hidrocarbonetos (HC), 25 % das de monóxido de carbono (CO), 32 % das emissões de particulados e 48 % de óxidos de enxofre (SOx).
Dentre os poluentes associados ao consumo de óleo diesel, as emissões de objeto de maior preocupação e controle são as de matéria particulada, SOx. Também é crescente a preocupação com as emissões de poliaromáticos (PAH), pelo risco que representam à saúde humana. Segundo estudos recentes (2), baseados em dados do SUS na cidade de São Paulo, 10 % das internações por doenças respiratórias na infância estão relacionadas às concentrações atmosféricas de particulados.
Ainda que os veículos diesel sejam minoritários nas emissões automotivas urbanas, as frotas de ônibus, por serem cativas, são de mais fácil fiscalização pelo poder público, e por isso são objeto de maior controle. No caso do transporte urbano, entre as soluções propostas para a questão das emissões apresentam-se tecnologias diversas como células de hidrogênio, propulsão elétrica ou híbrida, gás natural e biodiesel. Embora todas se apresentem como possibilidades interessantes, o biodiesel é vantajoso por não necessitar modificações mecânicas significativas nos motores, ou substituição de frota.
O uso de misturas biodiesel/diesel tem como efeitos a redução das emissões de CO, hidrocarbonetos e particulados. As emissões de SOx pelo biodiesel puro (B100) são desprezíveis, e no caso de misturas diesel / biodiesel a redução se dá de forma quase proporcional à participação do biodiesel na mistura. Pode existir, entretanto, o efeito colateral do aumento das emissões de NOx. Contudo, vários estudos apontam que com o uso de misturas de cerca de 20 % de biodiesel e 80 % de diesel de petróleo (B20), é possível obter o melhor trade-off entre a redução de emissões de particulados - de 47 %, em média, para o biodiesel puro - e um eventual aumento de emissões de NOx, de até 8 %, com o B100. De acordo com o National Renewable Energy Laboratory (EUA) a mistura B20 não representa aumenta de emissões de NOx (3).
Além disso, o Brasil importou em 2005, 2,4 bilhões de litros de óleo diesel, ao custo de aproximadamente US$ 1 bilhão (4).
Importante frizar que uma condição necessária para viabilizar o uso do biocombustível seria que o preço da mistura biodiesel/diesel utilizada não implicasse em aumento do custo do combustível.
No trabalho “Uma Estratégia de Substituição de Diesel Importado por Biodiesel, e suas Eventuais Implicações” (5), dissertação de mestrado desenvolvida na Escola de Química da UFRJ, foi avaliada a utilização de uma mistura de B20 para o transporte rodoviário urbano, em termos ambientais e econômicos.
Foi construída uma estimativa de consumo de óleo diesel para as frotas de ônibus empregadas no transporte coletivo urbano, no período 2005-2010, buscando identificar o mercado potencial para o biodiesel, considerando uma mistura B20. Foram estabelecidas algumas premissas, através da identificação das tendências da evolução deste mercado, analisando dados do transporte público disponibilizados pelas entidades do setor, referentes aos seguintes indicadores:
a) Dados operacionais (consumo, idade da frota, utilização)
b) Demanda de serviços de transporte público
c) Investimentos para manutenção/ampliação da oferta
d) Mudanças tecnológicas (particularmente a eventual inserção do GNV).
No cenário de referência considerado, o número de passageiros se manteria estável, e a frota total de ônibus no país teria um ligeiro aumento, passando de 95 para 97 mil ônibus, com substituição anual de cerca de 10 % dos veículos. Dos novos veículos cerca de 30 % seriam microônibus, de menor capacidade e consumo. A penetração do gás natural seria gradual, com até 20 % dos novos veículos adquiridos em 2007 e 2008, e 50 % em 2009-2010. Desta forma, em 2010, cerca 87 mil veículos utilizariam óleo diesel e o 10 mil restantes, GNV. Foram considerados também cenários alternativos quanto à utilização do GNV. Em um destes cenários, a utilização do GNV seria desprezível, mantendo-se a situação atual de predomínio total dos veículos diesel.
Os resultados do cenário de referência apontam a utilização de 2,5 bilhões de litros de óleo diesel pelas frotas de ônibus urbanos em 2010 (2,8 bilhões no cenário alternativo sem utilização de GNV). Desta forma, uma mistura B20 pela frota de ônibus urbanos, implicaria na utilização de cerca de meio bilhão de litros de biodiesel.
As implicações do uso da mistura B20 foram analisadas quanto às emissões de carbono associadas ao efeito estufa, poluentes controlados (HC, CO, NOx, SOx) e preço final da mistura. As principais conclusões foram:
a) Em termos de emissões de carbono fóssil, que contribuem para o efeito estufa, o uso da mistura B20, implicaria na redução de até 1,15 milhões de toneladas em emissões de dióxido de carbono, considerando todo o ciclo de vida do éster etílico de soja(6). Nos estudos consultados os principais fatores para emissões de carbono não renovável ao longo do ciclo de vida do biodiesel estão associados aos fertilizantes e defensivos, e ao uso de fontes de energia fóssil para geração de eletricidade e calor. Assim, tais emissões poderiam ser reduzidas ainda mais com a utilização de culturas permanentes (como a palma ou pinhão manso) e fontes renováveis para geração de energia elétrica e calor ao longo do processo.
b) Quanto às emissões de poluentes controlados, o uso de B20 teria como efeitos a redução das emissões de CO, hidrocarbonetos e particulados, e um comportamento neutro quanto ao NOx. Uma simulação feita pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL)(7) , vinculado ao governo dos EUA, considerando a utilização de uma mistura B20 para toda a frota de veículos pesados em algumas das principais regiões metropolitanas do EUA, aponta que haveria a redução de 6 % dos riscos associados à morte prematura devido à toxicidade do ar, ao passo que implicaria em um aumento dos níveis globais de NOx em até 0,5 %, que foi considerado insignificante, dentro da margem de erro da medida. Os resultados do estudo sugerem um efeito benéfico do uso do B20 nas frotas de ônibus urbanos das grandes cidades brasileiras. Adicionalmente, para atingir os padrões de emissão previstos para o NOx na legislação brasileira para os próximos anos seriam necessários, independentemente da adição de biodiesel, adotar tecnologias ligadas ao design de motores, como catalisadores automotivos.
c) Adicionalmente, devem ser contabilizados os incentivos fiscais já previstos na legislação aplicável ao biodiesel, quanto aos impostos federais. Uma proposta para reduzir ainda mais os custos seria uma unificação das alíquotas de ICMS para a mistura B20 nos mesmos níveis praticados em São Paulo para o óleo diesel, álcool etílico e óleo de soja (12 %), que teria um impacto, na maioria dos outros estados, equivalente a uma redução de 25 % no preço do B100, e que poderia ser repassado as tarifas de transporte público.
Donato Aranda é colunista do site BiodieselBR, formado em engenharia química (1989), com mestrado (1992) e doutorado (1995) nesta área. Obteve o grau de Ph.D em 1998 no Worcester Polytechnique Institute, WPI, Estados Unidos. Proprietário de duas patentes mundiais. Saiba mais sobre o autor.
* É permitida a reprodução deste texto desde que citada a fonte e obrigatoriamente com um link para esta página.
[2] FREITAS, C.; BREMNER, S.A.; GOUVEIA, N.; PEREIRA, L. A. A.; SALDIVA, P. H. N. (2004): Internações e óbitos e sua relação com a poluição atmosférica em São Paulo, 1993-1997. Revista de Saúde Pública, vol 38, n° 6, Dezembro de 2004, São Paulo.
[3] WANG, W.G.; LYONS, D.W.; CLARK, N.N.; GAUTAM, M. (2000): Emissions from nine heavy trucks fueled by diesel and biodiesel without engine modifications. Environ.Sci.Tecnol., 34, 933-939.
[4] ANP – Agência Nacional do Petróleo www.anp.gov.br
[5] MONTEIRO JUNIOR, N.; Uma estratégia para substituição de diesel importado por biodiesel, e suas eventuais implicações. Dissertação de Mestrado Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química, 2005.
[6] BEER, T.; GRANT, T., WILLIAMS, D; WATSON, H (2002): Fuel-cycle greenhouse gas emissions from alternative fuels in Australia heavy vehicles. Atmospheric Environment, 36, 753-763.
TAN, R. R.; CULABA, A. B.; PURVIS, M.R.I. (2004): Carbon balance implications of coconut biodiesel utilization in the Philippine automotive transport sector. Biomass and Bioenergy, 26, 579 – 585.
[7] MORRIS, R.E; POLLACK, A.K.; MANSELL, G.E.; LINDHJEM,C.; JIA, Y.; WILSON, G. (2003): Impacts of Biodiesel Fuels on Air Quality and Human Health - Summary Report. National Renewable Energy Laboratory, United States Department of Energy, Golden, Colorado.
Segundo a Associação Nacional de Empresas de Transporte Urbano (1) – NTU (2004), no Brasil, os sistemas de transporte coletivo urbano atendem 59 milhões de passageiros diariamente, ou cerca de 60 % dos deslocamentos mecanizados. Cerca de 90 % desta demanda é atendida por via rodoviária, através de uma frota de 95.000 ônibus, aproximadamente, nas 437 cidades com mais de 60.000 habitantes. O setor movimenta cerca de 1 % do PIB e emprega 500.000 pessoas. A quase totalidade dos veículos utiliza óleo diesel como combustível.
Nos últimos anos, é crescente a preocupação com as emissões automotivas e seus efeitos sobre o meio ambiente e saúde humana, principalmente nos grandes centros urbanos. Estimativas elaboradas a partir de dados da região metropolitana de São Paulo, apontam que os veículos diesel respondem por 32 % das emissões veiculares de poluentes como hidrocarbonetos (HC), 25 % das de monóxido de carbono (CO), 32 % das emissões de particulados e 48 % de óxidos de enxofre (SOx).
Dentre os poluentes associados ao consumo de óleo diesel, as emissões de objeto de maior preocupação e controle são as de matéria particulada, SOx. Também é crescente a preocupação com as emissões de poliaromáticos (PAH), pelo risco que representam à saúde humana. Segundo estudos recentes (2), baseados em dados do SUS na cidade de São Paulo, 10 % das internações por doenças respiratórias na infância estão relacionadas às concentrações atmosféricas de particulados.
Ainda que os veículos diesel sejam minoritários nas emissões automotivas urbanas, as frotas de ônibus, por serem cativas, são de mais fácil fiscalização pelo poder público, e por isso são objeto de maior controle. No caso do transporte urbano, entre as soluções propostas para a questão das emissões apresentam-se tecnologias diversas como células de hidrogênio, propulsão elétrica ou híbrida, gás natural e biodiesel. Embora todas se apresentem como possibilidades interessantes, o biodiesel é vantajoso por não necessitar modificações mecânicas significativas nos motores, ou substituição de frota.
O uso de misturas biodiesel/diesel tem como efeitos a redução das emissões de CO, hidrocarbonetos e particulados. As emissões de SOx pelo biodiesel puro (B100) são desprezíveis, e no caso de misturas diesel / biodiesel a redução se dá de forma quase proporcional à participação do biodiesel na mistura. Pode existir, entretanto, o efeito colateral do aumento das emissões de NOx. Contudo, vários estudos apontam que com o uso de misturas de cerca de 20 % de biodiesel e 80 % de diesel de petróleo (B20), é possível obter o melhor trade-off entre a redução de emissões de particulados - de 47 %, em média, para o biodiesel puro - e um eventual aumento de emissões de NOx, de até 8 %, com o B100. De acordo com o National Renewable Energy Laboratory (EUA) a mistura B20 não representa aumenta de emissões de NOx (3).
Além disso, o Brasil importou em 2005, 2,4 bilhões de litros de óleo diesel, ao custo de aproximadamente US$ 1 bilhão (4).
Importante frizar que uma condição necessária para viabilizar o uso do biocombustível seria que o preço da mistura biodiesel/diesel utilizada não implicasse em aumento do custo do combustível.
No trabalho “Uma Estratégia de Substituição de Diesel Importado por Biodiesel, e suas Eventuais Implicações” (5), dissertação de mestrado desenvolvida na Escola de Química da UFRJ, foi avaliada a utilização de uma mistura de B20 para o transporte rodoviário urbano, em termos ambientais e econômicos.
Foi construída uma estimativa de consumo de óleo diesel para as frotas de ônibus empregadas no transporte coletivo urbano, no período 2005-2010, buscando identificar o mercado potencial para o biodiesel, considerando uma mistura B20. Foram estabelecidas algumas premissas, através da identificação das tendências da evolução deste mercado, analisando dados do transporte público disponibilizados pelas entidades do setor, referentes aos seguintes indicadores:
a) Dados operacionais (consumo, idade da frota, utilização)
b) Demanda de serviços de transporte público
c) Investimentos para manutenção/ampliação da oferta
d) Mudanças tecnológicas (particularmente a eventual inserção do GNV).
No cenário de referência considerado, o número de passageiros se manteria estável, e a frota total de ônibus no país teria um ligeiro aumento, passando de 95 para 97 mil ônibus, com substituição anual de cerca de 10 % dos veículos. Dos novos veículos cerca de 30 % seriam microônibus, de menor capacidade e consumo. A penetração do gás natural seria gradual, com até 20 % dos novos veículos adquiridos em 2007 e 2008, e 50 % em 2009-2010. Desta forma, em 2010, cerca 87 mil veículos utilizariam óleo diesel e o 10 mil restantes, GNV. Foram considerados também cenários alternativos quanto à utilização do GNV. Em um destes cenários, a utilização do GNV seria desprezível, mantendo-se a situação atual de predomínio total dos veículos diesel.
Os resultados do cenário de referência apontam a utilização de 2,5 bilhões de litros de óleo diesel pelas frotas de ônibus urbanos em 2010 (2,8 bilhões no cenário alternativo sem utilização de GNV). Desta forma, uma mistura B20 pela frota de ônibus urbanos, implicaria na utilização de cerca de meio bilhão de litros de biodiesel.
As implicações do uso da mistura B20 foram analisadas quanto às emissões de carbono associadas ao efeito estufa, poluentes controlados (HC, CO, NOx, SOx) e preço final da mistura. As principais conclusões foram:
a) Em termos de emissões de carbono fóssil, que contribuem para o efeito estufa, o uso da mistura B20, implicaria na redução de até 1,15 milhões de toneladas em emissões de dióxido de carbono, considerando todo o ciclo de vida do éster etílico de soja(6). Nos estudos consultados os principais fatores para emissões de carbono não renovável ao longo do ciclo de vida do biodiesel estão associados aos fertilizantes e defensivos, e ao uso de fontes de energia fóssil para geração de eletricidade e calor. Assim, tais emissões poderiam ser reduzidas ainda mais com a utilização de culturas permanentes (como a palma ou pinhão manso) e fontes renováveis para geração de energia elétrica e calor ao longo do processo.
b) Quanto às emissões de poluentes controlados, o uso de B20 teria como efeitos a redução das emissões de CO, hidrocarbonetos e particulados, e um comportamento neutro quanto ao NOx. Uma simulação feita pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL)(7) , vinculado ao governo dos EUA, considerando a utilização de uma mistura B20 para toda a frota de veículos pesados em algumas das principais regiões metropolitanas do EUA, aponta que haveria a redução de 6 % dos riscos associados à morte prematura devido à toxicidade do ar, ao passo que implicaria em um aumento dos níveis globais de NOx em até 0,5 %, que foi considerado insignificante, dentro da margem de erro da medida. Os resultados do estudo sugerem um efeito benéfico do uso do B20 nas frotas de ônibus urbanos das grandes cidades brasileiras. Adicionalmente, para atingir os padrões de emissão previstos para o NOx na legislação brasileira para os próximos anos seriam necessários, independentemente da adição de biodiesel, adotar tecnologias ligadas ao design de motores, como catalisadores automotivos.
c) Adicionalmente, devem ser contabilizados os incentivos fiscais já previstos na legislação aplicável ao biodiesel, quanto aos impostos federais. Uma proposta para reduzir ainda mais os custos seria uma unificação das alíquotas de ICMS para a mistura B20 nos mesmos níveis praticados em São Paulo para o óleo diesel, álcool etílico e óleo de soja (12 %), que teria um impacto, na maioria dos outros estados, equivalente a uma redução de 25 % no preço do B100, e que poderia ser repassado as tarifas de transporte público.
Donato Aranda é colunista do site BiodieselBR, formado em engenharia química (1989), com mestrado (1992) e doutorado (1995) nesta área. Obteve o grau de Ph.D em 1998 no Worcester Polytechnique Institute, WPI, Estados Unidos. Proprietário de duas patentes mundiais. Saiba mais sobre o autor.
* É permitida a reprodução deste texto desde que citada a fonte e obrigatoriamente com um link para esta página.
Referências:
[1] NTU (2005): Anuário NTU 2004/2005. Núcleo de Transportes Urbanos (NTU) da Associação Nacional das Empresas de Transportes Públicos.[2] FREITAS, C.; BREMNER, S.A.; GOUVEIA, N.; PEREIRA, L. A. A.; SALDIVA, P. H. N. (2004): Internações e óbitos e sua relação com a poluição atmosférica em São Paulo, 1993-1997. Revista de Saúde Pública, vol 38, n° 6, Dezembro de 2004, São Paulo.
[3] WANG, W.G.; LYONS, D.W.; CLARK, N.N.; GAUTAM, M. (2000): Emissions from nine heavy trucks fueled by diesel and biodiesel without engine modifications. Environ.Sci.Tecnol., 34, 933-939.
[4] ANP – Agência Nacional do Petróleo www.anp.gov.br
[5] MONTEIRO JUNIOR, N.; Uma estratégia para substituição de diesel importado por biodiesel, e suas eventuais implicações. Dissertação de Mestrado Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química, 2005.
[6] BEER, T.; GRANT, T., WILLIAMS, D; WATSON, H (2002): Fuel-cycle greenhouse gas emissions from alternative fuels in Australia heavy vehicles. Atmospheric Environment, 36, 753-763.
TAN, R. R.; CULABA, A. B.; PURVIS, M.R.I. (2004): Carbon balance implications of coconut biodiesel utilization in the Philippine automotive transport sector. Biomass and Bioenergy, 26, 579 – 585.
[7] MORRIS, R.E; POLLACK, A.K.; MANSELL, G.E.; LINDHJEM,C.; JIA, Y.; WILSON, G. (2003): Impacts of Biodiesel Fuels on Air Quality and Human Health - Summary Report. National Renewable Energy Laboratory, United States Department of Energy, Golden, Colorado.
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