Benefícios Ambientais Na Utilização De Biocombustíveis

Transcript

Benefícios Ambientais na Utilização de Biocombustíveis Alfred Szwarc Cooperação Luso-Brasileira em Biocombustíveis FIESP, São Paulo – 30 de Maio de 2007 Alfred Szwarc Principais Causas da Poluição do Ar nas Regiões Urbanas do Brasil • Até meados da década de 80: – – – – – – Processos industriais Queima de óleo combustível Queima de lixo e resíduos Veículos automotores Poeiras fugitivas Serviços etc • Posteriormente veículos automotores passaram a ser principal causa Alfred Szwarc Preocupação nas Regiões Urbanas • População numerosa • Concentração de fontes de poluição atmosférica em grandes áreas • Condições de dispersão desfavoráveis Exposição Alfred Szwarc Estratégias para Controle e Prevenção da Poluição por Veículos Automotores • De caráter tecnológico – Controle da emissão de veículos novos e usados – Uso de combustíveis mais limpos – Melhoria da eficiência energética de veículos • De caráter não-tecnológico – – – – Renovação da frota circulante Planejamento de uso e ocupação do solo Transporte público Gerenciamento do trânsito etc Alfred Szwarc Produção de Cana-de-Açúcar Não na Floresta Amazônica Não no Pantanal Cana-de-Açúcar Não na Mata Atlântica Fonte: IBGE, CTC Alfred Szwarc Compatibilidade do Etanol Flex-Fuel Motores Motores Dedicados Etanol Gasolina Biodiesel Química Alcoquímica Bi-Combustível: GNV, GLP, Diesel Motores Diesel Modificados Sistemas Híbridos Produção H2 & Células de Combustível Alfred Szwarc Etanol Possibilita Uso de Sistemas de Controle de Emissões Avançados Conversor catalítico Localização típica Sistemas muito eficazes porém sensíveis ao enxofre (S). Etanol tem níveis muito baixos de S Alfred Szwarc Benefícios Ambientais no Brasil Devido o Uso de E100 e misturas etanol-gasolina • Banimento de aditivos a base de Pb em 1990 • Redução de SOx • Redução de Partículas • COVs com menor toxidez & potencial de formãção de smog fotoquimico • CO: maior redução em veículos mais antigos c/ E100 (até 70%) e gasool (até 40%) em comparação c/ gasolina pura • CO2: reciclável através da fotossíntese Alfred Szwarc Emissão de Poluentes Estudos na Australia com 10% etanol na gasolina: • Redução 32% CO, 12% THC, 7% CO2 (no ciclo de C), emissões toxicas: 19% 1-3 butadieno, 27% benzeno, 30% tolueno e 27% xileno. • Redução no risco de carcinogênese em 24%. • Sem aumento no potencial de formação de O3 após balanço nas emissões de escapamento e evaporativas. • Aumento de 1% NOx e de aldeídos:25% formaldeído e 180% acetaldeído (aumentos relativos a concentrações baixas não aumentaram risco de carcinogênese e de formação de smog fotoquímico) Fonte: Apace Research, EDRC Project Nº 2511, 1998 Alfred Szwarc Emissão de Aldeidos Não é Exclusiva do Etanol • Aldeidos são emitidos por todos combustíveis que contêm C. • Acetaldeido é o mais comum para etanol. • Gasolina e diesel emitem espécies mais tóxicas Æ formaldeido e acroleina (estudos da CETESB Æ veiculos diesel podem emitir mais aldeidos que os a etanol puro) • Emissão de aldeidos é muito baixa com conversores cataliticos. • Estudos em Denver, CO: não há diferença na concentração ambiente de aldeídos com e sem E10 Formaldeido Acetaldeido Reatividade fotoquimica incremental maxima (g O3/g substância) (Brandberg, A., 1991) 6.2 3.8 TLV (ppm) (OSHA, USA) 2.0 100.0 Alfred Szwarc Gás Natural Veicular e Aldeídos 200 80 180 70 160 60 50 120 100 40 80 30 60 20 40 10 20 0 1998 ppbv 1,000 units 140 0 1999 CNG de fleet in RJ GNV no RJ Frota veículos 2000 2001 2002 HCHO Formaldeído Fonte: Corrêa, S.M., UERJ, 2003 Alfred Szwarc Possibilidades para Substituição do Diesel o Misturas etanol-diesel (motores Diesel) o Biodiesel (puro, em mistura c/ óleo diesel ou em misturas com óleo diesel e álcool - motores Diesel) o Etanol (motores Otto e Diesel) Alfred A.Szwarc Szwarc Uso de Etanol em Motores Diesel 1- Misturas álcool-diesel • Aditivos co-solventes/emulsificantes • Testes com MAD3 – MAD15 • Resultados conhecidos indicam possibilidade de uso em motores com bombas de injeção em linha • Frota-piloto para testes Æ MAD7 Alfred Szwarc Usina CATANDUVA Frota: 5 MB 2635 e 5 Scania R113E Caminhão da frota de teste com mistura álcool-diesel Tanque com mistura 93% diesel – 7% álcool Alfred Szwarc Opacidade dos Gases de Escapamento 7% ÁLCOOL- 93% DIESEL / TESTE DE ACELERAÇÃO LIVRE 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Diesel Mistura MAD7 Scania 1 Scania 2 Mercedes Mercedes 1 2 Redução média: 46% Alfred Szwarc Uso de Etanol em Motores Diesel 2- Biodiesel •Processo de produção mais comum: Transesterificação Æ éster metílico • Formas de uso 9 Puro (Alemanha, Áustria) 9 Mistura com diesel (B2 – B30) ¾ Mistura com diesel e etanol (testes) o Mistura com etanol • Solução brasileira: éster etílico Alfred Szwarc Testes de Emissão – Ciclo Transiente EPA • Média dos resultados de 14 motores característicos do mercado norte-americano • Combustível de referência: Diesel D-2 • Mistura: B20 (éster metílico) MP: - 18% CO2: - 15,7% (ciclo de vida) CO: - 12% NOx: + 1,2% HC: - 11% Substâncias tóxicas não regulamentadas: - 12% a - 20% Potencial mutagênico: - 20% Fonte: NREL, 2001 Alfred Szwarc Uso de Etanol em Motores Diesel 3- Álcool com aditivo promovedor de ignição • 1990/93: testes com 32 ônibus Scania em Estocolmo • 1998 Æ 2ª geração de motores c/ catalisador Æ EURO III • Hoje, mais de 500 ônibus em uso na Suécia Æ 3ª geração de motores c/ catalisador em desenvolvimento Æ EURO V 9 Taxa de Compressão do motor de 18:1 para 24:1 CO: - 92% 9 bicos injetores com maior capacidade MP: - 93% 9 Otimização do Avanço de ignição 9 Tanque e bomba com maior capacidade 9 Materiais compatíveis Fonte: Scania HC: - 87% NOx: - 52% SOx: - 100% Alfred Szwarc Avião IPANEMA a Etanol • Substituição de gasolina com Pb • Menores emissões • Maior potência e torque • Vantagens econômicas Source: www.aeroneiva.com.br Alfred Szwarc Efeito Estufa TRANSPORTE: ~ 25% da Emissão Global de CO2 SOURCE: IPCC 2001 Alfred Szwarc Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas Globais (IPCC) Alterações climáticas intensificadas pelo Efeito Estufa decorrentes de ações antrópicas já podem ser observadas: “O século XX é o mais quente dos últimos 1000 anos e a última década foi a mais quente do século!” Chuvas na Europa IPCC recomenda o uso de combustíveis renováveis e de baixo teor de carbono: Etanol é uma alternativa viável Alfred Szwarc Ciclo de Carbono da Cana-de-Açúcar CO2 CO2 Bagaço Co-geração Fotossíntese da cana-de-açúcar Açúcar CO2 Em mistura ou puro Ethanol Etanol Energia Elétrica Alfred Szwarc Mitigação do Efeito Estufa Emissões evitadas de GEE pela indústria da cana-de-açúcar em 2003 são da mesma magnitude que as emissões emitidas pela Noruega: - substituição da gasolina por etanol: 27,5 milhões t CO2 eq. - Uso do bagaço: 5,7 milhões t CO2 eq. Source: Macedo, I et alii, 2004 Alfred Szwarc (experimental stage) Source: IEA, May 2004, Conference Press on Biofuels ? Alfred Szwarc Custo de Redução por Tonelada CO2 equiv. Pós - 2010 2002 Fonte: Biofuels for Transport, IEA 2004 Alfred Szwarc Etanol: Fonte para o Hidrogênio C2H5OH • Molecula simples, rica em hidrogênio, • Concentração extremamente baixa de enxôfre • Liquido sob condições normais • Comercialmente disponível a custos competitivos. • Origem renovável Etanol combina a facilidade de “reforma” com uma infraestrutura conhecida e amigável aos consumidores e ao meio-ambiente. Alfred Szwarc Células de Combustível Processo Convencional Hydrogênio Produção & distribuição caras e complexas Calor ETANOL Célula de Combustível H2 Eletricidade Reformador Alfred Szwarc Uma Imagem do Futuro? Posto de Bio - Combustíveis E-Diesel & Biodiesel Gasool Etanol Reformador H2 Reformador a bordo Veiculos Diesel FFV & Gasool Veiculos Etanol / FFV Veiculos Célula Combustível Alfred Szwarc Uso Intensivo de Petróleo tem Causado Diversos Acidentes Ambientais Graves Alfred Szwarc Acidentes com Combustíveis Acidente com EXXON VALDEZ em 1989 provocou vazamento de 44.000 t de petróleo US$ 1.2 BILHÃO EM DANOS ! • ETANOL TEM BAIXA TOXIDEZ (TLV 1000 ppm) • MISCIVEL COM ÁGUA • BIODEGRADÁVEL EM CONDIÇÕES NORMAIS • ETANOL É MENOS TOXICO, PERSISTENTE E DANOSO AO MEIO AMBIENTE QUE PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS Alfred Szwarc Comentários Finais • Os biocombustíveis podem ser usados em frotas existentes e em veículos novos. • Os biocombustíveis, particularmente o etanol produzido no Brasil, apresentam diversas vantagens ambientais em relação aos combustíveis fósseis. • O aquecimento global dá aos combustíveis uma importância estratégica para a mitigação dos gases de Efeito Estufa. Alfred Szwarc OBRIGADO WWW.UNICA.COM.BR Alfred Szwarc