Luiz Pereira Ramos

O Biodiesel como modelo para projetos MDL


Luiz Pereira Ramos - UFPR - 19 nov 2006 - 22:45 - Última atualização em: 09 nov 2011 - 19:22

Considerações sobre o uso do biodiesel como modelo para projetos MDL

O efeito estufa é uma das maiores preocupações do mundo moderno e a poluição atmosférica é o seu principal vetor. Sua origem reside no crescente aumento da concentração atmosférica de gases poluentes, como o gás carbônico (CO2), o metano (CH4) e os óxidos de nitrogênio (NOx), que provocam alterações profundas no equilíbrio térmico do planeta. A esse efeito, também chamado de aquecimento global, seguem-se danos sócio-ambientais significativos, como o degelo nos círculos polares, avalanches, enchentes, estiagens e secas, além de alterações na vida marinha geralmente atribuídas ao aquecimento de águas profundas e mudanças no regime de correntes oceânicas. Como conseqüência, há um profundo desequilíbrio na biosfera que, em última análise, diminui a qualidade de vida e aumenta do índice de pobreza das populações que habitam as regiões mais afetadas.

Atualmente, o setor de transportes é um dos principais responsáveis pelo aumento dos índices de poluição da atmosfera, pois os gases emitidos por centenas de milhares de motores exercem efeitos prejudiciais sobre o meio ambiente, como a diminuição da qualidade do ar, a ocorrência de chuvas ácidas e a alteração de ecossistemas, além de obviamente aumentarem as conseqüências do efeito estufa no planeta. 
Sabe-se que as metas estabelecidas pelo Protocolo de Quioto somente poderão ser alcançadas através do uso sustentável da biomassa para fins energéticos. No entanto, recentes levantamentos demonstraram que apenas 2,2% da energia consumida no mundo são provenientes de fontes renováveis, o que evidencia um extraordinário potencial e uma necessidade imediata de expansão. Considerando-se apenas a biomassa proveniente de atividades agroindustriais, ou seja, resíduos agrícolas, florestais e agropecuários, calcula-se que o potencial energético disponível seja equivalente a aproximadamente 6.587 milhões de litros de petróleo por ano. Diante de todo esse potencial, tem havido uma crescente disseminação de projetos e planos de ação voltados para o uso de biomassa, óleos vegetais e de resíduos urbanos e agroindustriais para a geração de energia, particularmente por meio de projetos de co-geração.

Vários autores têm procurado avaliar o potencial do biodiesel para a diminuição do aquecimento global, particularmente através de sua capacidade em reduzir o dióxido de carbono (CO2) introduzido na atmosfera via combustão interna em motores do ciclo diesel. No entanto, é preciso entender como esta redução se processa em níveis globais. Segundo Peterson e Hustrulid (publicado em Biomass and Bioenergy, v.14, p.91-101, 1998), a combustão um litro de ésteres metílicos de óleo de canola gera cerca de 1,1 a 1,2 vezes a quantidade de CO2 liberada na atmosfera por um litro de diesel convencional. Todavia, diferentemente do combustível fóssil, o CO2 liberado na queima do biodiesel é reciclado por absorção durante o crescimento das oleaginosas, ou seja, o carbono fixado pela fotossíntese compensa parte daquele liberado na atmosfera pelo processo de combustão. Estes estudos revelaram que, para cada quilograma de diesel não usado, um equivalente a 3,11 kg de CO2, mais um adicional de 15 a 20% referente a sua energia de produção, deixará de ser emitido na atmosfera. Desta forma, embora tecnicamente improvável, o uso global de biodiesel causaria uma redução nas emissões antrópicas de CO2 de aproximadamente 113-136 bilhões de kg por ano.

Obviamente, cálculos como os descritos acima dependem de diferentes particularidades da cadeia produtiva do biodiesel, desde o plantio da matéria-prima até o seu uso em motores. Por esta razão, métodos de análise do ciclo de vida (ACV ou LCA, de “Life-Cycle Analysis”) vêm sendo empregados para estimar, de modo mais realístico, o impacto ambiental associado à produção e uso do biodiesel, através da identificação e quantificação da energia envolvida, dos materiais utilizados e também dos resíduos gerados durante todo o processo de produção.

A análise completa do ciclo de vida de um produto como o biodiesel requer informações muito bem consolidadas sobre todas as etapas envolvidas na conversão da matéria-prima em sua forma adequada para uso final. Assim, para concluir o balanço total das emissões de CO2 do biodiesel via ACV, é necessário compilar um inventário onde todas as fases da cadeia produtiva estejam adequadamente caracterizadas e quantificadas. Nelas, estão incluídas: (A) a fase da produção da oleaginosa, em que fatores como os requerimentos agronômicos da matéria-prima (adubação e manejo), a destinação de co-produtos, as emissões associadas ao plantio e efeitos sobre o equilíbrio edafoclimático da região devem ser levados em consideração; (B) o transporte da oleaginosa para a unidade de esmagamento dos grãos, em que são consideradas as emissões decorrentes do uso de caminhões para o transporte; (C) a produção do óleo vegetal, em relação às características tecnológicas do processo e sua contribuição sobre o balanço global de carbono; (D) o transporte do óleo para a unidade de produção de biodiesel; (E) a conversão do óleo vegetal em biodiesel e a recuperação dos co-produtos em rendimento e qualidade mínimos para aproveitamento em outros setores da economia; (F) o transporte do biodiesel para o ponto de uso; e (G) o uso de biodiesel em motores do ciclo diesel. Todos estes aspectos podem ser considerados quantitativos. No entanto, aspectos qualitativos têm sido cada vez mais valorizados neste tipo de análise e estes estão diretamente associados a fatores sócio-ambientais, como a melhoria da qualidade de vida, a geração de empregos em zonas rurais, a melhor distribuição de renda (ou mitigação da pobreza) e o aumento da expectativa de vida da população.

De um modo geral, é amplamente aceito na literatura internacional que as emissões de gases poluentes, tais como o monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), compostos poliaromáticos (CPAs) de alto potencial carcinogênico, materiais particulados (MP), óxidos de enxofre (SOx) e CO2, são bem menores para o biodiesel em relação ao petrodiesel, demonstrando que o uso deste em substituição ao combustível fóssil traz grandes benefícios para o meio ambiente. Segundo vários estudos já divulgados na literatura especializada, a substituição total do diesel de petróleo por ésteres metílicos de óleo de soja diminui as emissões de CO2, CO, HC, CPAs, SOx e MP nas proporções de 78-100, 48, 67, 80, 99 e 47%, respectivamente, fato que persiste, embora em menores proporções, quando o biodiesel é utilizado em misturas binárias.

No entanto, vários estudos têm demonstrado que o uso de biodiesel aumenta as emissões de NOx, pois a câmara de combustão do motor foi projetada para a queima de um combustível de composição química distinta. Sendo assim, o aumento na emissão de NOx pode ser resolvido por ajustes na regulagem do ponto de injeção ou, alternativamente, por mudanças no projeto do motor ou pelo uso de conversores catalíticos, a exemplo do que é hoje utilizado nos carros a gasolina. A ausência total de enxofre em sua composição química confere esta vantagem adicional ao biodiesel, pois a presença de enxofre nos gases de exaustão compromete o funcionamento dos catalisadores de última geração. Por outro lado, não havendo a emissão de gases sulfurados (SOx), que são característicos de motores movidos a derivados de petróleo, há uma contribuição efetiva para a minimização dos efeitos causados pelo fenômeno da chuva ácida.

Outro aspecto interessante sobre a questão ambiental está relacionada à rota tecnológica de produção do biodiesel que, no que diz respeito à transesterificação, pode estar baseada no uso de metanol ou de etanol. Makareviciene e Janulis (publicado em Renewable Energy, v.28, p.2395-2403, 2003), realizaram um estudo comparativo das emissões oriundas de um diesel de origem petroquímica e de dois tipos de biodiesel de óleo de soja, um de natureza etílica e outro de natureza metílica. Como resultado, verificou-se que as emissões de fuligem (MP), NOx e CO foram menores para o éster (biodiesel) de natureza etílica, em comparação com os demais. No entanto, a redução das emissões de HC em relação ao diesel foi maior para o biodiesel de origem metílica, provavelmente devido ao maior teor de carbono dos ésteres etílicos em relação aos metílicos. Em compensação, os ésteres etílicos apresentaram propriedades combustíveis superiores aos análogos de natureza metílica, tais como o número de cetano, a viscosidade cinemática, a densidade específica e a estabilidade à oxidação.

Estes autores também demonstraram que o biodiesel de natureza etílica gera níveis de emissão de CO2 superiores aos decorrentes do uso de biodiesel metílico e petrodiesel. No entanto, o biodiesel etílico é totalmente renovável por ser oriundo exclusivamente de práticas agrícolas (cana-de-açúcar e oleaginosas). No caso do processo que utiliza metanol como agente de transesterificação, o biodiesel tem caráter parcialmente renovável, pois, apesar da maior parte dos insumos serem de origem vegetal (94,73 %), o metanol disponível no mercado tem origem petroquímica; por isso, apresenta 0,61 g/kWh de CO2 de origem não renovável, que contribui efetivamente para o aquecimento global. Em suma, a substituição do petrodiesel pelo biodiesel metílico reduz as emissões de CO2 acumuladas na atmosfera em 782,26 g/kWh, mas quando o biodiesel etílico é usado, a redução é maior por um adicional de 0,61 g/kWh, ou seja, 782,87 g/kWh.  Por outro lado, quando este mesmo estudo é realizado com o diesel de origem fóssil, todo CO2 removido pelas plantas há milhões de anos é rapidamente retornado para a atmosfera e, devido ao tempo geológico envolvido em sua produção, a totalidade do CO2 liberado na combustão é calculado como agente contribuidor do efeito estufa no planeta.

Finalmente, é importante reconhecer que o biodiesel de natureza metílica também poderá assumir uma característica 100% renovável na medida em que a gaseificação da biomassa se consolida como processo alternativo para a produção de energia, metanol e gases de síntese. No entanto, a viabilidade econômica desta alternativa ainda é incipiente, embora o seu desenvolvimento seja previsto como a grande largada para auto-suficiência energética de nossas futuras gerações, através da produção em larga escala dos chamados combustíveis de segunda geração.

Luiz Pereira Ramos, UFPR