Perspectivas de incremento do desempenho da cadeia produtiva do etanol de cana-de-açúcar

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1 III Workshop INFOSUCRO sobre Economia do Bioetanol e Indústria Sucroenergética Instituto de Economia, UFRJ, novembro de 2010 Perspectivas de incremento do desempenho da cadeia produtiva do etanol de cana-de-açúcar Luiz A. Horta Nogueira UNIFEI, Itajubá

2 Objetivo explorar o impacto de novas tecnologias sobre o desempenho energético e ambiental da produção de etanol de cana-de-açúcar Roteiro: 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana. 2. Incremento da escala das usinas de açúcar e etanol 3. Adoção de modais mais eficientes para o transporte do etanol 2

3 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana O consumo de diesel nas atividades agrícolas e no transporte da cana corresponde a aproximadamente 40% do custo energético dessa matéria prima. fertilizantes 26% 3% transporte 17% Outros 41% 12% 2% 5% 3% 17% Balanço energético da produção de etanol de cana-de-açúcar (Macedo e Leal, 2005) operações agrícolas e colheita 15% calcário herbicida e pesticidas mudas equipamentos agrícolas produtos químicos e lubrificantes prédios e equipamentos 3

4 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana Durante as primeiras fases do Proálcool foram estudadas alternativas para substituir o diesel, basicamente por duas rotas tecnológicas e com resultados limitados: aditivação do etanol com melhoradores da cetanagem e da lubricidade visando sua utilização puro ou em misturas com diesel em motores do ciclo Diesel; conversão dos motores diesel para uso de etanol hidratado ( ottolização ), reduzindo sua taxa de compressão e incorporando sistemas de ignição por centelha. 4

5 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana Mais recentemente: foram desenvolvidos motores capazes de utilizar etanol hidratado em ciclos Diesel de alto desempenho, o biodiesel vem sendo extensamente adotado e desde janeiro de 2010, todo o diesel veicular comercializado no Brasil possui 5% de biodiesel. Motor Diesel com injeção eletrônica para etanol hidratado aditivado (270 CV) (Scania, 2008) 5

6 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana Para estimar os consumos e as emissões associadas ao biodiesel foram adotados os resultados de um estudo considerando diferentes matérias (Nogueira, 2008). Para o etanol foram adotados os valores de Seabra e Macedo, Propriedades e parâmetros adotados para o diesel e os biocombustíveis puros Combustível Poder calorífico inferior (MJ/kg) Densidade (kg/l) Consumo de energia fóssil (MJ/L) Fator de emissão de GEE (kg CO 2 /L) diesel convencional 42,3 0,84 41,22 2,489 biodiesel metílico de soja 39,5 0,92 11,16 1,019 biodiesel metílico de sebo 37,5 0,92 5,50 0,469 biodiesel metílico de palma 39,8 0,92 10,53 0,796 biodiesel etílico de palma 39,8 0,92 7,40 0,250 biodiesel etílico de sebo 37,5 0,92 2,25 0,135 etanol hidratado 26,4 0,79 2,71 0,257 6

7 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana Foram estudados cinco cenários de uso de combustíveis, utilizando dados de consumo representativos para as unidades produtoras no Centro-Sul (Seabra, 2008). Consumo Combustível (L/ha) Cenário de referência, diesel convencional 230 Cenário 1: B5 atual (85% biodiesel metílico de soja e 15% de sebo) 227 Cenário 2: B5 melhorado (85% biodiesel metílico de palma e 15% de sebo) 225 Cenário 3: B100 otimizado (85% biodiesel etílico de palma e 15% de sebo) 225 Cenário 4: E100 (etanol hidratado aditivado) 392 7

8 1. Uso de biocombustíveis na lavoura e no transporte de cana Levando em conta os diferentes rendimentos e densidades energéticas, foi possível estimar para cada cenário a relação energia produzida/energia fóssil e as emissões de GEE. 8

9 2. Incremento da escala das usinas de açúcar e etanol Induzido pelo fator de escala nos custos dos bens de capital, a expansão da produção canavieira tem se associado ao aumento da moagem anual das usinas. Considerando as duas últimas safras na região Centro-Sul, a capacidade média de moagem cresceu 9,5%. Assim, interessa conhecer o efeito desse aumento sobre os custos energéticos no transporte de cana, que correspondem à 17,5% do consumo energético na etapa agrícola. 9

10 2. Incremento da escala das usinas de açúcar e etanol Para avaliar o impacto da capacidade de moagem e portanto da distância de transporte da matéria prima, se adotou como variável o adensamento médio, que relaciona a área cultivada com cana e a área correspondente ao raio médio de transporte da cana. AM Área em canaviais Área total pelo raio médio de transporte 0,01. AC 3.R π. 2 transp ref 2 10

11 2. Incremento da escala das usinas de açúcar e etanol O incremento da distância de transporte da matéria prima com a escala da planta pode ser parcialmente atenuado com um maior adensamento. Como referência para a figura abaixo, se considerou uma usina moendo 2,27 Mtc/ano, R=23 km, com um consumo de 36,8 MJ/tc (Seabra, 2008). 11

12 3. Adoção de modais mais eficientes para o transporte do etanol A expansão da produção tem estimulado investimentos na cadeia logística do etanol, com impacto em seus indicadores energéticos. Dutos existentes e em projeto para o transporte de etanol no Centro-Sul brasileiro (Scandiffio, 2009) 12

13 3. Adoção de modais mais eficientes para o transporte do etanol A partir da modelagem do desempenho de diferentes modais foi possível estimar o consumo energético e a emissão de GEE associados ao transporte de 1 m 3 de etanol por 1000 km. Emissão de GEE no transporte de etanol 13

14 4. Conclusões As novas tecnologias veiculares, permitindo o uso de biocombustíveis em tratores e caminhões utilizados na lavoura e no transporte da cana, bem como a adoção de modais mais eficientes para a movimentação do etanol permitem manter a trajetória de ganhos de produtividade, melhorando índices energéticos e ambientais da agroindústria do etanol de canade-açúcar. O crescimento da escala de produção das usinas deve ser considerado do ponto de vista energético, eventualmente compensando os maiores volumes de matéria prima processada com um maior adensamento dos canaviais no entorno da usinas. Esse trabalho foi realizado com o apoio do CTBE e CGEE,

15 Muito obrigado. L. A. Horta Nogueira Universidade Federal de Itajubá Minas Gerais, Brasil 15 15