Redimensionamento do esforço necessário para atingimento da meta de redução de emissões de GEE no Brasil

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1 1 Redimensionamento do esforço necessário para atingimento da meta de redução de emissões de GEE no Brasil Brasília, DF - Maio 2014 Nota Técnica referente à letra (b) do estudo técnico 1 do Termo de Referência do contrato 49, do ano de 2013, entre CGEE e MDIC, para subsídios em: "Modernização da produção de carvão vegetal"

2 2 MODERNIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL Nota Técnica Redimensionamento do esforço necessário para atingimento da meta de redução de emissões de GEE no Brasil Brasília, DF Maio 2014

3 3 Centro de Gestão e Estudos Estratégicos Presidente Mariano Francisco Laplane Diretor Executivo Marcio de Miranda Santos Diretores Antonio Carlos Filgueira Galvão Gerson Gomes Nota Técnica da letra "b" do TR: Redimensionamento do esforço necessário para atingimento da meta de redução de emissões de GEE no Brasil. Subsídios 2014 ao Plano Siderurgia do MDIC: Modernização da produção de carvão vegetal. Contrato Administrativo CGEE/MDIC 49/2013. Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, p. 1. Produção florestal. 2. Demanda de biomassa-carvão. 3. Fatores de emissões I. CGEE. II. Título. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos - CGEE SCS Qd 9, Lote C, Torre C Ed. Parque Cidade Corporate - salas 401 a Brasília, DF Telefone: (61) Fax. (61) Este relatório é parte integrante das atividades desenvolvidas no âmbito do Contrato Administrativo CGEE/MDIC 49/2013/Ação: Subsídios para Revisão do Plano Siderurgia (Carvão Vegetal) Todos os direitos reservados pelo Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE). Os textos contidos neste relatório NÃO poderão ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos.

4 4 MODERNIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL Nota Técnica Redimensionamento do esforço necessário para atingimento da meta de redução de emissões de GEE no Brasil Consultor José Otávio Brito Equipe Técnica do CGEE Elyas Ferreira de Medeiros (Liderança do Estudo) Cristiano Hugo Cggnin (Apoio Metodológico) Marina Brasil (Apoio Administrativo) Brasília, DF Maio 2014

5 5 CONTEÚDO Sumário executivo... 6 Produção florestal madeireira e produção de carvão vegetal... 7 Demanda de biomassa-carvão vegetal na siderurgia, e aspectos de abastecimento... 9 Fatores de emissões e potenciais de redução de emissões de GEE: siderurgia a carvão vegetal e siderurgia a coque mineral Conclusões Referências bibliográficas... 18

6 6 RESUMO EXECUTIVO O uso de biomassa de florestas plantadas para carvão vegetal tem se mantido relativamente estável ao longo dos últimos anos. Com isso, a produção de carvão vegetal ainda se mostra bastante vinculada ao uso de madeira de matas nativas. Se existisse uma área adicional exclusiva de 1 milhão de hectares de florestas plantadas, a madeira gerada seria suficiente para substituição daquela oriunda de florestas nativas. No quesito das emissões de GEE, os maiores desafios estão associados à origem e à sustentabilidade de suprimento de madeira; e nas emissões de metano, nos processos de conversão para carvão vegetal. Em 2005, quando se observou o maior consumo de carvão vegetal dos últimos anos, as emissões de GEE pelo setor de produção de carvão vegetal no Brasil foi da ordem de 11 Mt de CO 2 -eq. Desse total, 88,6 % foram devidos às emissões de CH 4. As tendências indicam que, no ano de 2020, as emissões pelo metano poderão chegar a 14,4 Mt de CO 2 -eq; enquanto aquelas devidas ao uso de madeira nativa, inferiores a 2 Mt CO 2 -eq. Há fortes razões técnicas e estruturais ligadas à indústria siderúrgica que impedem a substituição de todo o coque mineral pelo carvão vegetal, na linha da redução de emissões de GEE no setor. Teoricamente, a auto-suficiência pelo uso de carvão vegetal em lugar do coque mineral poderia ser atingida em 2027, desde que fosse estabelecido um parque florestal, exclusivo, da ordem de 4,8 milhões de hectares de plantios. Dada às dificuldades para tal viabilização, outras possibilidades têm sido consideradas. Estima-se que haja a possibilidade de se substituir até 10% do coque mineral, pela injeção de carvão vegetal pulverizado nas ventaneiras dos alto-fornos que se ocupam daquele combustível fóssil. Considerando-se o ano de 2012, a demanda de carvão vegetal pulverizado se situaria em 1milhão de toneladas, representando uma redução de GEE de cerca de 4 toneladas de CO 2 -eq. A madeira poderia ser a matéria-prima usada para tal fim, dada a grande experiência e capacidade já existente no Brasil para os plantios florestais. No entanto, tal demanda abre espaço para outros materiais, como é o caso das gramíneas, em que o capimelefante tem recebido maior atenção. Há que se considerar, no entanto, a necessidade de se avaliar com maior profundidade a questão da garantia da sustentabilidade da cultura, quando estabelecida em larga escala. Nesse contexto, não se pode desprezar a hipótese do uso da cana-de-açúcar, mediante a seleção de espécies mais fibrosas que as empregadas na produção de etanol. No campo siderúrgico merece ser considerada a opção do uso da chamada biomassa torrada, que tem como vantagem o fato do maior rendimento de conversão, comparado ao obtido na produção de carvão vegetal.

7 7 1. Produção florestal madeireira e produção de carvão vegetal O consumo brasileiro de madeira para energia é um dos mais significativos do mundo, situando-se entre 123 e 150 milhões de metros cúbicos [1]. O consumo de madeira em toras, visando ao atendimento da nossa demanda de matéria-prima industrial, estaria na casa dos 122 milhões de metros cúbicos [2]. Desse modo, espelhando o que ocorre no contexto mundial, cerca da metade da madeira consumida em nosso país tem destinação energética, conforme a figura Mm 3 - Série1; Carvão vegetal; 38; 12% Série1; Combustão direta; 143; 46% Série1; Celulose e Chapas; 70; 23% Celulose e Chapas Combustão Série1; direta Carvão Serraria vegetal e laminados; Série1; Outro 51; 16% usos Industriais; 8; - Ano de % Figura 01 - Principais usos da madeira no Brasil [1]. Serraria e laminados Outro usos Industriais Uma das razões para o intenso uso da madeira para energia em nosso país está atrelada à produção de carvão vegetal, no que somos líderes mundiais, devido ao consumo do produto na siderurgia, onde é utilizado como insumo termo-redutor para transformação do minério de ferro em ferro-gusa. O uso intensivo do carvão vegetal na siderurgia brasileira pode ser parcialmente explicado em razão das características inadequadas do nosso carvão mineral, que o torna pouco atraente para o setor. Deve-se ainda associar a isso a abundância e a grande capacidade nacional de produção de biomassa florestal para a obtenção daquele insumo, de forma renovável. O carvão vegetal é obtido através do processo de pirólise que, em princípio, pode ser aplicado para qualquer biomassa vegetal. A madeira, no entanto, tem sido mais intensamente usada, pelo fato de a mesma gerar carvão vegetal totalmente adequado para sua aplicação como carga de topo dos alto-fornos siderúrgicos. O uso do carvão vegetal em siderurgia possui vinculação histórica de abastecimento madeireiro a partir das florestas espontaneamente geradas, comumente chamadas de florestas nativas. Mesmo em se considerando os tempos atuais, a produção de carvão vegetal com este tipo de matéria-prima ainda é importante. Trata-se do extrativismo, que é especialmente constatável junto aos produtores menos capitalizados e mais avessos ao investimento em alternativas para a obtenção da madeira, como seria o caso do plantio de florestas.

8 8 Atualmente, o extrativismo é mais acentuado na região de Carajás, apesar de não ser específica dessa região, ocorrendo também em Minas Gerais. Segundo o Instituto Estadual de Florestas de Minas Gerais, em 2007, aproximadamente 10 milhões de MDC 1 (45,6% do total consumido no Estado) teriam sido produzidos com madeira de mata nativa, sendo 65% desse montante, proveniente de outros Estados, com destaque para Bahia, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Tocantins e Piauí [3]. O uso de madeira de florestas nativas pode ocorrer de forma legal ou não. A atividade pode ser considerada legalizada, quando estabelecida mediante manejo florestal sustentável. Essa modalidade de exploração florestal prevê a sustentabilidade da produção, mediante a garantia de renovabilidade do estoque florestal, que deve ter o plano de manejo autorizado pelo órgão ambiental responsável. Matérias-primas como a madeira de bracaatinga, no Paraná, e o endocarpo do côco-de-babaçu, no Maranhão, são exploradas dessa possibilidade. Tem sido notório, porém, o esforço empreendido junto ao setor, no sentido da busca de fontes alternativas de madeira para atendimento de consumo de carvão vegetal. Isso foi particularmente marcante, a partir dos investimentos em pesquisas florestais e de tecnologias de carbonização, no âmbito do governo e empresas siderúrgicas de Minas Gerais, nas décadas de Havia ainda uma motivação indireta, decorrente do encarecimento de combustíveis fósseis durante a chamada crise do petróleo [4]. Foi neste momento que o eucalipto, em função de sua plasticidade ambiental, altos índices de produtividade e características de sua madeira, consolidou-se como o principal material usado na implantação de florestas destinadas à obtenção de carvão vegetal. O plantio de florestas de eucalipto teve um grande salto, principalmente na década de 1990, quando os consumidores de madeira passaram a ter a obrigação de desenvolverem Planos Integrados Floresta-Indústria (PIFI), como forma de assegurar, no caso, o fornecimento de madeira para produção de carvão vegetal para as siderúrgicas [5]. O uso de resíduos de serraria, como matéria-prima para a produção de carvão, também tem sido uma alternativa presente junto ao setor siderúrgico. Esses resíduos, que podem representar 60% da quantidade de madeira levada para o pátio das serrarias [6], chegaram a representar, em 1990, 57% da origem do carvão consumido por algumas siderúrgicas da região de Carajás [7]. Essa participação demonstrou tendência de aumento ao longo daquela década, em virtude do distanciamento crescente e progressivo das fontes de biomassa, que fez com que o custo de oportunidade de aquisição de resíduos, em troca do serviço da limpeza de todo o galpão das mesmas, se tornasse cada vez mais atrativo. Ao longo da primeira década dos anos 2000, no entanto, ocorreu uma sensível redução desta oferta, em função do distanciamento das serrarias, da forte redução dos desmatamentos para uso alternativo do solo, além das restrições legais ao uso de carvão nativo. Diante desse novo quadro, as empresas da região de Carajás passaram a não ter alternativa, a não ser a de investirem no plantio de florestas [8]. 1 MDC: metros cúbicos de carvão vegetal

9 9 2. Demanda de biomassa-carvão vegetal na siderurgia e aspectos de abastecimento A maior parte da madeira usada para energia no Brasil está vinculada à produção de calor pela sua queima direta no setor indústria, residencial e agropecuário, bem como para a produção de carvão vegetal, usado como fonte de energia e redutor na siderurgia, conforme ilustrado nas figuras 02 e 03. Nestas funções, ele substitui fontes fósseis, especialmente o carvão mineral, o óleo combustível e o gás natural. Por conta de tal fato, mesmo com a industrialização e a introdução de combustíveis fósseis, a madeira continua sendo fonte importante de energia nas residências e no setor produtivo, representando 10% do total da oferta de energia no Brasil [9]. Série1; Agropecuário; 9; 9% Série1; Industrial; 22; 22% Série1; Produção de carvão vegetal; 42; 42% Série1; Residencial; Produção de carvão vegetal Residencial Industrial Agropecuário 27; 27% Figura 02 - Distribuição de uso de madeira para energia no Brasil [9] Série1; Outros; 12; 12% Industrial Outros Total de 10 milhões de toneladas Série1; Industrial; 88; 88% Figura 03 - Distribuição de consumo de carvão vegetal no Brasil 2011 [9]

10 A demanda histórica por carvão no Brasil, relativa aos últimos 15 anos, é expressa na figura 04. Ficam evidentes as fortes variações ocorridas em dois períodos distintos, correspondentes ao crescimento de consumo entre 2000 e 2005 e o declínio a partir de Certamente, as variações se atrelam ao comportamento do mercado dos produtos siderúrgicos. Os dados indicam ainda uma importante participação da madeira de florestas plantadas, resultado do esforço empreendido junto ao setor, no sentido da ampliação do emprego dessa fonte de matéria-prima. Há que se considerar, no entanto, que esta contribuição se manteve relativamente estável, em torno de 19 milhões de metros cúbicos, ao longo do período. Diante de tal tendência, o comportamento do consumo global de carvão vegetal se mostrou fortemente correlacionado ao carvão vegetal oriundo do extrativismo de madeira de florestas nativas. Isto é perfeitamente claro, ao se analisar os incrementos e as reduções dos consumos anuais totais observados dos últimos 15 anos. Logo após o período de crescimento, observado entre os anos 2000 e 2005, ocorreu uma estabilização do consumo anual de carvão vegetal oriundo de florestas nativas, por volta de 18 milhões de metros cúbicos. Isto durou até a crise econômica de 2008, quando o consumo caiu significativamente. Se tal patamar de consumo tivesse sido atendido com madeira de plantios, o equivalente a cerca de 150 mil ha de área florestal deveria ter sido disponibilizada para tal. Considerando-se o ciclo de 7 anos, usualmente definido para se alcançar a idade de corte para este tipo de floresta, e visando a manutenção contínua e sustentada de oferta anual de carvão, a área total exigida para suportar toda a atividade florestal se situaria em torno de 1 milhão de hectares. Mais recentemente, tem sido observada uma retomada do consumo de carvão vegetal no Brasil, apesar da tendência ser relativamente modesta, e ainda longe dos valores usualmente observados antes de Nesse contexto, as florestas plantadas têm se mostrado como a principal fonte supridora de matéria-prima. Dessa forma, a participação do carvão vegetal delas oriundas, considerando-se o total de consumo, tem se situado na ordem dos 70 %. Deve ser destacado que, para os mesmos níveis de consumo, observados há 15 anos, a participação de carvão vegetal de florestas plantadas era de apenas 25%. É clara e notória a importância de se ter no plantio de florestas a base sólida para se prever a sustentabilidade da produção de carvão vegetal no Brasil. No entanto, com a devida cautela, pode-se também prever a continuidade de uso da madeira proveniente das nossas reservas de florestas nativas, desde que devidamente obedecidos os conceitos de manejo pela sustentabilidade. Nesse contexto, há um interessante potencial a ser devidamente considerado, que são os resíduos das áreas de florestas que estão sendo submetidas pelo Governo Federal aos regimes de concessão. Em geral, após a remoção de toras, haveria ainda a disponibilidade de um volume considerado como biomassa para energia, a qual poderia ser transformada em carvão vegetal. Seria bastante importante um estudo específico analítico sobre o assunto. 10

11 11 Mm 3 Total; 2003; 29 Total; Total; 1998; 1999; Total; Total; Total; 2000; 2001; 2002; Total; 1997; 24 Total; Total; 2004; 2005; Total; 2007; 37 Total; 2006; 35 Total; 2008; 33 Total; 2011; 2012; 27 Total; 2010; 25 Total; 2009; 20 (a) Ano Plantada; Nativa; Nativa; 2004; Plantada; 2005; Plantada; Plantada; Plantada; Plantada; 1999; Plantada; Plantada; Nativa; 19 Nativa; 2006; 2007; Plantada; Plantada; 2005; Plantada; ; Plantada; 19 Plantada; 2011; 2012; ; 1998; ; ; 2002; Nativa; 2003; 2004; ; ; 2008; ; Plantada; 2009; 14 Nativa Nativa; 2003; 12 Nativa; 2002; Nativa; Nativa; 1998; Nativa; 2001; 1999; 9 Nativa; 2000; 10 9 Nativa; 1997; Mm 3 Nativa; Nativa; Nativa; 2010; Plantada 2011; 2012; Nativa; 2009; (b) Ano % Plantada; 1997; 75,4Plantada; Plantada; Plantada; Plantada; 1999; 2000; 70,0Plantada; 70,5 1998; 67,4 Plantada; 2009; 2010; 2011; 2012; 70,2 68,2 69,5 69,9 2001; 2002; 65,2Plantada; 63,5 2003; Nativa; 58,2 2004; Nativa; Plantada; 2005; 52,8 Nativa; Plantada; Plantada; Plantada; Plantada; Nativa; 2006; Nativa; 2007; 2008; 2005; Nativa; 2003; 49,6 2006; 50,42007; 48,9 51,12008; 52,0 52,6 2004; 47,2 48,0 47,4 Nativa Nativa; 1998; Nativa; Nativa; 2001; 2002; 41,8 Nativa; Nativa; 1999; 2000; Nativa; 1997; 32,6 34,8 36,5 Plantada Nativa; 2009; 2010; 2011; 2012; 30,0 29,5 29,8 31,8 30,5 30,1 24,6 (c) Ano Figura 04 a, b, c - Consumo de carvão no Brasil [10]

12 12 Nos últimos anos tem crescido o interesse pelo uso de gramíneas para produção de carvão vegetal, especialmente, de capim elefante. O capim elefante (Pennisetum purpureum) é uma gramínea que ocorre naturalmente numa extensa área da África tropical. Trazida ao ocidente, no início do século passado, tornou-se também conhecida pelo nome do seu descobridor (Napier), embora existam outras denominações, como pasto elefante, pasto gigante, capim cana africana, etc. O uso do capim-elefante convertido em carvão vegetal traz a oportunidade do uso desse produto na forma pulverizada, para injeção nas ventaneiras dos altos-fornos siderúrgicos, a exemplo do que já se pratica no caso dos finos de carvão vegetal de madeira. Plantios experimentais têm demonstrado produções elevadas de biomassa, comparáveis ou até superiores ao que se tem observado para o caso da madeira. Importante ser destacado, no entanto, que as comparações entre as culturas devem ser conduzidas de forma cautelosa. Em primeiro lugar, porque se tratam de culturas completamente distintas em termos de concepção agrícola, pois o capim-elefante é uma cultura anual, ao contrário das florestas, que exigem um maior período de maturação. Ecologicamente, portanto, não possuem as mesmas vantagens e desvantagens, as quais devem avaliadas distintamente. O principal aspecto a ser considerado quanto às diferenças entre o carvão vegetal do capim-elefante e do eucalipto está vinculado às suas funções na siderurgia. Enquanto o produto obtido da madeira tem destinação para uso como carga de topo, o carvão obtido do capim-elefante destina-se à injeção nas ventaneiras dos alto-fornos siderúrgicos. Teriam, portanto, funções complementares e não competitivas. Há que destacar, no entanto, que apesar dos avanços já conquistados no campo experimental, ainda há um caminho importante a ser percorrido, em relação a se poder considerar consolidada a cultura do capim-elefante para tal finalidade, levando-se em conta aspectos de sustentabilidade. 3. Fatores de emissões e potenciais de redução de emissões de GEE: siderurgia a carvão vegetal e siderurgia a coque mineral De uma forma geral, pode-se considerar dois cenários para o tratamento da questão da redução de emissões junto à cadeia siderúrgica nacional. O primeiro cenário refere-se às ações junto ao tradicional setor que se ocupa do uso do carvão vegetal como redutor e o segundo refere-se à hipótese de redução de emissões na proposta da substituição do coque mineral por carvão vegetal Siderurgia a carvão vegetal No caso da siderurgia a carvão vegetal, é na atividade ligada à sua produção que se encontram os maiores desafios quanto às emissões de GEE. Nesse contexto, estão incluídas as questões relacionadas às fontes de matéria-prima e as referentes às tecnologias empregadas na conversão da madeira em carvão vegetal. As emissões associadas à matéria-prima dizem respeito à origem da madeira e à sustentabilidade de seu suprimento. Por outro lado, durante a transformação da madeira em

13 13 carvão vegetal, ocorre a volatilização de substâncias diversas, entre elas, gases nãocondensáveis, os quais incluem dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ). O CO 2 emitido durante carbonização é absorvido pelo processo de fotossíntese durante o crescimento das plantas, na suposição de que toda a madeira usada seja de florestas plantadas, que serão repostas. Há que se considerar, entretanto, que para a madeira proveniente do extrativismo de florestas nativas, o balanço da emissão do CO 2 pode ser computado negativamente. Por outro lado, o balanço das emissões de CH 4 tem relação direta apenas com a eficiência do processo produtivo, uma vez que o CH 4 não é reabsorvido para transformação em biomassa pelas plantações em crescimento. Levando-se em conta os mencionados aspectos e tendo-se como base diferentes referências [11,12,13,14,15] o montante de emissões de GEE, para cada tonelada de carvão vegetal usado no Brasil, pode ser estimado em 0,294 t de CO 2 e 0,053 t de CH 4. Transformado para o equivalente em gás carbônico, a emissões relativas ao CH 4 seriam de 1,13 t CO 2 por tonelada de carvão vegetal 2. Computando-se tais valores, pode-se estimar a evolução da emissão de GEE associada à cadeia produtiva siderúrgica nacional a carvão vegetal, calculada em CO 2 -eq, conforme a Figura 05. Os valores compreendem o uso de madeira proveniente do extrativismo de florestas nativas e as emissões de metano no processo de carbonização. Metano Metano nos gases nos gases Metano Metano nos gases nos gases da carbonização; da carbonização; Metano nos gases da carbonização; da carbonização; Metano nos gases Metano Metano nos Metano nos gases Metano gases nos Metano gases nos Metano gases nos gases nos gases 2004; 2005; 9,6 9,9 da carbonização; 2006; 2007; da carbonização; 9,1 9,6 Metano Metano nos gases nos gases da carbonização; da carbonização; da carbonização; da carbonização; da carbonização; da carbonização; 2008; Metano 8,6 2003; 7,6 da nos carbonização; da gases carbonização; 1998; 1999; 6,9 1997; 6,1 2000; 7,0 2001; 6,6 2002; 6,8 7,0 da carbonização; 2010; 2011; 2012; 6,6 7,1 7,0 Gás carbônico Gás carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico Gás pelo carbônico 2009; Gás pelo Gás 5,3 carbônico pelo pelo pelo uso de madeira nativa nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; nativa não-reposta; 1997; 1998; 0,4 1999; 0,6 2000; 0,5 2001; 0,5 2002; 0,6 2003; 0,7 2004; Ano 0,8 2005; 1,3 2006; 1,3 2007; 1,2 2008; 1,2 2009; 1,1 2010; 0,42011; 2012; 0,5 0,6 0,5 MtCO 2 eq Gás carbônico pelo uso de madeira nativa não-reposta Metano nos gases da carbonização Figura 5 - Emissões de GEE calculadas para a produção de carvão vegetal no Brasil [10, 11] Em referência a 2005, ano em que se observou o maior consumo de carvão vegetal nos últimos 15 anos, as emissões de GEE pelo setor de produção de carvão vegetal no Brasil foi da ordem de 11 Mt de CO 2 -eq. Desse total, 88,6 % foram devidos às emissões de CH 4, provenientes do processo de conversão da madeira em carvão vegetal. Os números dão conta de que a substituição de madeira nativa obtida do extrativismo em matas nativas por madeira de florestas plantadas tem um papel fundamental na redução da emissão de GEE. No entanto, dada à sua importância, a redução de emissões 2 O CH4 tem um Potencial de Aquecimento Global equivalente a 21 vezes ao do CO 2. (http://epp.eurostat.ec.europa.eu/statistics_explained/index.php/glossary:carbon_dioxide_equivalent)

14 14 nos processos de carbonização merece uma atenção especialmente maior. Desse modo, tornam-se cada vez mais importantes os estímulos para a adoção de ações, que conduzam ao emprego de tecnologias de melhor desempenho, visando aumentar a eficiência do processo de carbonização e reduzir suas emissões. Nesse contexto, três princípios básicos podem ser propostos: a) aumento de rendimento em carvão para redução da emissão de metano: princípio que envolve, entre outras medidas, a secagem da lenha antes do início do processo de carbonização, resultando em aumento do rendimento em carvão; b) queima do metano que seria emitido à atmosfera: este princípio envolve o uso de incineradores, que captam os gases gerados na carbonização e os queimam antes da sua liberação à atmosfera; c) recuperação dos gases que seriam emitidos à atmosfera, visando geração de energia e outros usos econômicos: além do próprio metano, que tem aptidão energética, outros componentes químicos podem ser aproveitados, dentre as várias dezenas de produtos que estão presentes nos gases da carbonização. Levando-se em conta os fatores mencionados e usando-se as tendências observadas nas séries históricas, algumas tendências poderiam ser propostas, em se tratando de emissões que poderiam estar associadas à tradicional cadeia de produção e consumo de carvão vegetal. A figura 6 apresenta as tendências de emissões, calculadas com base nas taxas de crescimento de emissões ocorridas entre 1997 e Para o cálculo, foram levados em conta os dois períodos principais em que, de forma efetiva, foram observados acréscimos nas emissões, em função do crescimento de consumo de carvão vegetal. Em tais períodos (1997 a 2005 e 2009 e 2012), as tendências de acréscimos anuais foram da ordem de 7,8 e 9,1 %, respectivamente, resultando num valor médio de 8,5 % ao ano. Projetando tal tendência para o ano de 2020 e tendo como base as emissões do ano de 2012, seria atingido o montante de 14,4 Mt de CO 2 -eq ou seja, 31 % a mais do valor observado em 2005, quando o consumo de carvão vegetal atingiu seu ponto máximo nos últimos 15 anos. Na projeção de emissões, fica mais uma vez evidenciada a significativa maior participação do metano proveniente do processo de carbonização da madeira, em comparação ao gás carbônico emitido pelo uso de matéria-prima de matas nativas não repostas. Deveria ser, portanto, naquela direção que deveriam ser concentrados os esforços visando a redução das emissões de GEE. É importante que se considere que as ações para a redução do uso de madeira de mata nativa, poderão, indiretamente, contribuir para a proposta de redução das emissões de metano. Com substituição por madeira de florestas plantadas, que possuem maior valor econômico agregado, haveria o estímulo para a adoção, na mesma proporção, de melhores tecnologias de conversão da madeira em carvão vegetal. Tal fato poderia resultar, por exemplo, no aumento do rendimento do produto, o que diminuiria a emissão de gases no processo e, consequentemente, o metano.

15 15 Total; CH4 2019; Total; CH4 2020; Total; CH4 Total; CH4 2018; 2017; carbonização; 13,3 carbonização; 14,4 Total; CH4 2016; carbonização; CH4 12,3 Total; 2015; 11,3 CH4 CH4 CH4 carbonização; 2019; 2020; 11,87 12,81 Total; 2014; carbonização; 10,4 2018; 11,00 Total; 2013; carbonização; Total; 2012; 9,6 carbonização; carbonização; carbonização; 2017; 10,20 8,9 2016; 9,45 8,2 2015; 8, ; 7,52 6, ; 7, ; 8,12 MtCO 2 eq CO2 madeira CO2 madeira CO2 madeira CO2 madeira CO2 madeira CO2 madeira CO2 madeira CO2 CO2 madeira madeira nativa ; nativa 2012; ; nativa 2013; ; nativa 2014; ; nativa 2015; ; nativa 2016; ; nativa 2017; ; nativa 2018; nativa ; 2019; ; 2020; 0,55 0,64 0,75 0,88 1,03 1,20 1,41 1,65 1,93 Ano Total CH4 carbonização CO2 madeira nativa Figura 6 Projeção de tendências das emissões de GEE vinculadas à produção de carvão vegetal no Brasil, considerando-se o ano base de Siderurgia a coque mineral Razões técnicas e estruturais impedem a substituição de todo o coque mineral por carvão vegetal, na ideia da redução de emissões de GEE junto ao setor, considerando-se o parque siderúrgico já implantado no Brasil. Nesse sentido, qualquer hipótese lançada nessa direção teria função apenas e unicamente teórica. Além disso, por princípio, para que as projeções de mitigação pudessem ser válidas, as emissões de GEE na utilização de carvão vegetal como insumo substitutivo somente poderiam ser consideradas neutras se, no segmento florestal, a madeira para a produção de carvão vegetal fosse obtida de plantações florestais renováveis. Da mesma forma, que na produção de carvão vegetal destinado a este abastecimento, somente fossem adotadas práticas de carbonização que levassem à total eliminação das emissões de CH 4. Levando-se em conta os mencionados aspectos, um estudo teórico dessa hipótese já foi realizado no âmbito do CGEE 3, tendo sido demonstrado que a auto-suficiência de uso de carvão vegetal renovável poderia ser atingida em 2027, mediante o estabelecimento de um programa de plantio de florestas, especificamente destinadas para tal, considerando o ano base de Nesse sentido, ao final do programa de substituição do termo-redutor fóssil por carvão vegetal, haveria que se ter estabelecido um parque florestal de, aproximadamente, 4,8 milhões de hectares de plantios especificadamente destinados a este abastecimento. Isto corresponderia à cerca de 67 % do total da área atual de florestas plantadas [16] existentes no país. Apesar da total aptidão e capacidade estrutural do setor florestal brasileiro, no sentido de uma efetiva resposta a um programa desse porte, visando o atendimento da demanda por carvão vegetal, haveria dificuldades estritamente ligadas ao segmento industrial siderúrgico, 3 Nota Técnica. Expansão da utilização de carvão vegetal renovável na cadeia siderúrgica brasileira. CGEE, BRASILIA, DF, 2009.

16 16 conforme já mencionado, para que, na prática, a substituição do coque mineral pudesse ser viabilizada. Há, no entanto, outras possibilidades do carvão vegetal contribuir para com a redução das emissões junto ao setor siderúrgico a coque mineral. Informações do setor dão conta da possibilidade da substituição de até 10 % do total desse insumo fóssil, mediante a injeção de carvão vegetal, na forma pulverizada, nas ventaneiras dos alto-fornos. Considerando-se o consumo de coque mineral do ano de 2009, a demanda de carvão vegetal para tal estaria situada na ordem de 1milhão de toneladas. Isso significaria, naquele ano, uma redução de GEE da ordem de 4 milhões de toneladas de CO 2 -eq [17] [18] [19]. A madeira oriunda de plantios florestais não poderia ser desprezada como hipótese para a produção de carvão a ser injetado nas ventaneiras. Para tanto, pesaria o fato da já existência de um amplo e consolidado parque produtivo ligado à obtenção de matéria-prima, à sua conversão em carvão vegetal e a aplicação em siderurgia. Haveria apenas a necessidade de ajustes específicos, em se considerando a produção do carvão vegetal na forma pulverizada. Vale ser mencionado que, neste formato, seria menor o nível de exigências relacionadas às características da madeira e do carvão vegetal, em comparação ao que têm sido exigidos para o uso desse insumo como carga de topo dos alto-fornos. Isso tornaria a produção de carvão vegetal de madeira ainda mais facilitada e, provavelmente, a um menor custo, o qual poderia compensar o custo exigido na etapa de pulverização do carvão vegetal obtido. Evidentemente, a demanda de carvão vegetal pulverizado abre espaço para outras opções de biomassa, como as gramíneas, em que o capim-elefante tem recebido atenção de técnicos e pesquisadores. Conforme mencionado, é certo, porém, que ainda há a necessidade de se avaliar com maior profundidade a hipótese da adoção dessa cultura, para o atendimento máximo dos conceitos de sustentabilidade. Nesse contexto, não se pode desprezar a hipótese do uso da cana-de-açúcar, mediante a seleção de espécies mais fibrosas que as empregadas na produção de etanol. Comparativamente ao capim elefante, esta cultura apresenta vantagens, em se considerando a ampla experiência e competência brasileira disponíveis, para atendimento de um programa em grande escala de produção. No campo da tecnologia siderúrgica também merece ser considerada a hipótese do uso da chamada biomassa torrada. Trata-se da concepção de se gerar um produto intermediário à madeira e o carvão vegetal, que trás como vantagem o fato de que, no seu processo de produção, os rendimentos gravimétricos são bem mais elevados do que os referentes à produção de carvão vegetal [20]. Caberiam estudos específicos mais aprofundados sobre essa possibilidade, visto os benefícios econômicos que, comparativamente ao carvão vegetal, poderiam surgir da adoção da prática. 4. Conclusões 4.1. Apesar da grande capacidade nacional de produção de biomassa de florestas plantadas, destinada à obtenção de carvão vegetal, tal contribuição tem se mantido relativamente estável ao longo dos últimos anos. Grande parte da demanda do setor continua sendo atendida mediante o uso de madeira do extrativismo em matas nativas. Em se considerando a substituição dessa madeira, por madeira de cultivo de árvores, a área mínima necessária de florestas plantadas seria de 1 milhão de hectares.

17 4.2. No campo das emissões de GEE, é na origem da matéria-prima e nas tecnologias de conversão da madeira em carvão vegetal que se encontram os maiores desafios do setor siderúrgico. As emissões associadas à madeira referem-se à sua origem e à sustentabilidade de suprimento enquanto que nos processos de conversão em carvão vegetal o ponto de maior importância refere-se às emissões de metano No de 2005, quando se observou o maior consumo de carvão vegetal dos últimos anos, as emissões de GEE pelo setor de produção de carvão vegetal no Brasil situaramse na ordem de 11 Mt de CO 2 -eq. Desse total, 88,6 % foram devidos às emissões de metano, o que demonstra a necessidade de se dar maior importância para tais emissões, visando-se a redução de GEE. Se nenhuma medida for tomada, no ano de 2020, as emissões devidas àquele gás poderão chegar a 14,4 Mt de CO 2 -eq, enquanto que as emissões devido ao uso de madeira nativa atingiriam menos de 2 Mt CO 2 -eq Razões técnicas e estruturais impedem a substituição de todo o coque mineral siderúrgico pelo carvão vegetal, considerando-se a idéia da redução de emissões de GEE. Apenas como exercício teórico, a auto-suficiência de carvão vegetal renovável no setor siderúrgico, em substituição do coque mineral, poderia ser atingida em 2027, desde que se houvesse estabelecida uma área exclusiva de plantios, da ordem de 4,8 milhões de hectares Dada às dificuldades para a viabilização da substituição de todo o coque mineral por carvão vegetal, outras possibilidades têm sido consideradas. Nesse sentido, estima-se que haja a possibilidade de se substituir até 10 % daquele insumo, mediante a injeção de carvão vegetal pulverizado nas ventaneiras dos alto-fornos. Considerando-se o ano de 2012, a demanda de carvão vegetal pulverizado se situaria em 1 milhão de toneladas, representando uma redução de GEE de cerca de 4 milhões de toneladas de CO 2 -eq A madeira de florestas plantadas seria uma das opções de matéria-prima destinadas à obtenção de carvão vegetal pulverizado, pesando para tal a grande experiência e capacidade do setor florestal brasileiro em responder à demanda. No entanto, abre-se também espaço para outros materiais, como é o caso das gramíneas, em que o capimelefante tem recebido maior atenção. Contudo, há a necessidade de se avaliar com maior profundidade a questão da garantia da sustentabilidade dessa produção, na visão do cultivo em grande escala. Nesse contexto, não se pode desprezar a hipótese do uso da cana-de-açúcar, mediante o cultivo de espécies mais fibrosas que as empregadas atualmente na produção de etanol No campo siderúrgico merece ser considerada a hipótese do uso da chamada biomassa torrada, que traz como vantagem, no seu processo de produção, os rendimentos gravimétricos, pois são bem mais elevados do que os obtidos na produção de carvão vegetal. 17

18 18 5. Referências bibliográficas [1] FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS. Forest Database 2012 (b). [2] SERVIÇO FLORESTAL BRASILEIRO. Florestas do Brasil em resumo. Dados de p [3] KATTAH, Eduardo. MG propõe cotas para carvão de mata nativa. O Estado de São Paulo, segunda-feira, 29 de setembro de p. A21. [4] LEITE, Antônio Dias. A energia do Brasil. 2 º edição. Rio de Janeiro: Elsevier, [5] ROSILLO-CALLE, Frank et al. The charcoal dilemma: finding sustainable solutions for Brazilian industry. Intermediate technology publications, London, UK, [6] CAMPOS, Ceci Sales da G.C. et al. Biodegradação e preservação de madeiras. In: CAPOZZOLI, Ulisses. Amazônia: tesouros, v.2. São Paulo: Dueto Editorial, p [7] MONTEIRO, Maurílio de Abreu. Siderurgia na Amazônia: aspectos energéticos e sociais. In: MAGALHÃES, Sonia Barbosa; CALDAS, Britto Rosyan, RAMOS, Edna. Energia na Amazônia. Belém: Museu Paraense Emílio Goeldi/Universidade Federal do Pará/UNAMAZ P [8] CALAIS, Darcio. Florestas Energética no Brasil, Demandas e Disponibilidade, AMS. 23 p [9] BRASIL. Ministério das Minas e Energia. Empresa de Pesquisas Energéticas. Balanço Energético Nacional [10] AMS, 2012, ANUÁRIO ESTATÍSTICO] Consulta realizada em 10 de março de [11] BRITO, José Otávio. Princípios de produção e utilização de carvão vegetal de madeira. Documentos florestais, v. 9. p. 1-19, mai [12] FERREIRA, O.C. Emissão de gases de efeito estufa na produção e no uso do carvão vegetal na siderurgia. In: Economia e Energia, v. 3, set./out 2000b. Disponível em: <http://ecen.com/eee21/emiscar.htm>. Acesso em: 1 ago [13] LEPAGE, Ennio Silva et al. Manual de preservação de madeiras. Vol. 1. São Paulo: IPT, p. [14] TRUGILHO, P.F. Rendimentos e características do carvão vegetal em função da posição radial de amostragem em clones de eucalyptus. In: Revista Cerne, Lavras, v. 11, n. 2, p , abr./jun [15] UNFCCC/CCNUCC. Approved baseline and monitoring methodology AM0041 Mitigation of Methane Emissions in the Wood Carbonization Activity for Charcoal Production. s/d. Disponível em: <http://www.mct.gov.br/upd_blob/0014/14282.pdf>. Acesso em 05 de agosto de [16] SERVIÇO FLORESTAL BRASILEIRO Sistema Nacional de Informações Florestais Acesso realizado em 15 de abril de [17] BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Anuário Estatístico Setor Metalúrgico, EB.pdf. Consulta realizada em 25 de abril de 2014

19 [18] PLANTAR. Projetos de Crédito de Carbono do Grupo Plantar. Consulta realizada em 25 de abril de [19] UNIVERSIDADE DO PARÁ. Fundentes na Siderurgia. Consulta realizada em 25 de abril de [20] SANTOS, J. R. S. Estudo da biomassa torrada de residuos de eucalipto e de bagaço de canade-açúcar para fins energéticos. Dissertação de Mestrado. ESALQ/USP, 85 p file:///c:/users/user/downloads/juliana_rodrigues_siviero_dos_santos_versao_revisada.pdf 19

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