Efeito Raioativo as Emissões e Gases e Efeito Estufa por Parte e Automóveis no Brasil Revista Brasileira e Energia Resumo Luiz Aalberto Barbosa Uria 1 Roberto Schaeffer 2 Este trabalho examina o impacto ireto e inireto no aquecimento global consierano se a utilização a gasolina e o álcool combustível em automóveis e veículos comerciais leves no Brasil. A fim e se alcançar este objetivo, quantificam se aqui as emissões e CO 2, CO, HC's e NO x em uniaes e CO 2 equivalente para os horizontes e tempo e 20, 1.00 e 500 anos. Os resultaos mostram que, ao consierarmos a utilização a gasolina em automóveis e veículos comerciais leves, o efeito e aquecimento inireto para o horizonte e tempo e 20 anos é aproximaamente 47 % o aquecimento total, ecaino para 23 % e 14% para os horizontes e tempo e 100 e 500 anos, respectivamente. No caso a utilização o álcool combustível, consierano se que as emissões líquias e CO 2 são negligenciáveis, e consierano se também que as emissões e CO e HC's são transformaas em CO 2 e H 2 0 na atmosfera, o efeito e aquecimento inireto é evio exclusivamente às emissões e NO x, totalizano 100% o aquecimento total. Consierano se ambos, gasolina e álcool como combustíveis utilizaos nos automóveis e veículos comerciai s leves no Brasil, a ivisão o aquecimento inireto no aquecimento total iguala se a 53 % para um horizonte e 20 anos, ecaino para 27% e 1 6% para os horizontes e tempo e 100 e 500 anos, respectivamente. 1 Introução A maioria os estuos que tratam o impacto no aquecimento global, consierano se os vários combustíveis utilizaos por veículos automotores, focaliza suas análises naqueles gases que possuem um efeito raiativo ireto na atmosfera. Como conseqüência, estes estuos concentram suas análises nas emissões e ióxio e carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ) e óxio nítrico (N 2 0), evotano praticamente nenhuma atenção aos gases que possuem um efeito inireto no aquecimento a atmosfera, como 0 monóxio e carbono (CO), os hirocarbonetos (HC's) e os óxios e nitrogênio (NO x ). Apesar a incúria aa a estes últimos gases ter sua justificativa baseaa na pequena contribuição relativa os mesmos nas emissões totais, em algumas situações os seus granes potenciais e aquecimento global (GWP) fazem com que os impactos evio às emissões estes gases estejam longe e serem negligenciáveis. Este trabalho estima as emissões, por parte e veículos automotores, e gases que influem e forma ireta e inireta num provável aquecimento global o planeta. Para isto, quantificam se as emissões e monóxio e carbono (CO), hirocarbonetos (HC's) e óxios e nitrogênio (NOx), teno se sempre em mente a quantiae e ióxio e carbono (CO 2 ) único gás com efeito exclusivamente ireto aqui consierao emitia por estes autoveículos 3. Consiera se o total as emissões avinas e automóveis e veículos comerciais leves (a álcool e a gasolina) no Brasil no ano e 1995. A quantificação as emissões e CO 2 baseia se no total e gasolina e álcool consumios no ano e 1995, levano se em conta fatores e conversão para quilogramas e carbono formao por tonelaa equivalente e petróleo (tep) utilizaa. A partir essas quantiaes emitias, calcula se a participação as, aqui enominaas, emissões iniretas 4 através o percentual e aquecimento inireto estas no aquecimento total 5, levano se em conta o potencial e aquecimento global (GWP) e caa um os gases consieraos, para os horizontes e tempo e 20, 100 e 500 anos (URIA, 1996). 1 Doutorano e Pesquisaor o Programa e Planejamento Energético a COPPE/UFRJ 2 Professor Ajunto o Programa e Planejamento Energético a COPPE/UFRJ 3 É importante que se frise que aina que estes resultaos e emissão aparentemente contraigam os aos apresentaos na Tabela 1, no funo não há contraição alguma nos mesmos. É importante se lembrar que os aos resultaos na Tabela 2 izem respeito a valores méios verificaos para a frota existente em 1995, que em função os veículos em circulação naquele ano representam um veículo méio a álcool que, na méia, é mais velho que o veículo méio a gasolina consierao 4 Supõe se que as emissões e ambos os gases se ê no instante t=0. Os efeitos estas emissões l8oestimaos para os horizontes e tempo e 20, 100 e 500 anos nos relatórios o IPCC ( 1990, 1992 e 1995). 5 O Efeito Raiativo Integrao (E.R.I) para um eterminao gás leva em conta o conceito o ínice GWP, poeno ser calculao, em termos e CO 2 equivalente, através e : E.R.I o gás i=gwp i*f.e Méio i*quilometragem Méia a Frota*n e veículos a frota. Ou, alternativamente, E.R.I o gás i=gwp i*quantiae emitia o gás J 1
Pretene se emonstrar que as quantiaes emitias esses gases, assim como seu percentual e aquecimento inireto, não são insignificantes entro o contexto e uma política que privilegie o controle e emissões como uma proposta mitigaora os níveis e poluição atmosférica, assim como e um provável aquecimento global. 2 Estimativa as Emissões Iniretas por Veículos Automotores Consiera se aqui o cálculo as emissões e gases que contribuem e forma inireta para o aquecimento global, ou, mais especificamente, as emissões e CO, HC's e NO x por parte a frota brasileira e automóveis e veículos comerciais leves, a álcool e a gasolina, no ano e 1995. A metoologia para o cálculo estas emissões é a mesma utilizaa em trabalhos a CETESB (MURGEL et al., 1987), a qual consiera a relação entre a iae o veículo, a quilometragem méia percorria anualmente por este e o fator e emissão para caa categoria veicular. A emissão e caa gás realizaa para caa ano poe ser efinia como: (Eq. 1) Emissão o Gás para Caa Ano = Quilometragem Méia Anual Percorria * Número e Veículos em Circulação no Ano * Fator e Emissão Consierano se que o fator e emissão expressa a massa e gás emitia por quilômetro percorrio, temos então que a quantiae total e gás emitia em caa ano representa a massa e gás emitia pelo total e veículos em circulação naquele ano numa eterminaa região (aqui especificamente o Brasil). 2.1 Quilometragem Méia Anual Para efeito este estuo, consiera se aqui que a quilometragem méia anual a frota brasileira espelha, basicamente, a quilometragem méia anual os veículos em circulação na ciae e São Paulo, seguno aos a CETESB ( 1982). Aina que isto não retrate 100% bem a realiae, visto que caa região brasileira possui características próprias para suas frotas veiculares (características estas que variam e uma região para outra e ao longo o tempo), acreita se que os erros introuzios com esta simplificação estejam entro os limites e incerteza e boa parte os aos aqui utilizaos. A Figura 1 apresenta a quilometragem méia anual para veículos leves utilizaa neste estuo. O exame esta permite que se verifique que veículos novos percorrem, em méia, em seu primeiro ano e uso, cerca e 22.000 km, reuzino se este número à meia que o automóvel envelhece (provavelmente por tornarem se menos confiáveis à meia que o tempo passa), chegano até os veículos com mais e onze anos e fabricação, que percorrem uma méia e 9.000 km por ano. 2.2 Estimativa a Frota Nacional Circulante A eterminação a frota circulante tem como base os aos referentes ao número e uniaes venias no mercao interno ao longo os anos, seno as uniaes remanescentes calculaas a partir e uma curva e sucateamento que, em termos e iae, expressa a composição a frota nacional por anos e utilização. A Figura 2 apresenta acurva e sucateamento utilizaa no presente trabalho, construía a partir a méia poneraa entre as quantiaes e automóveis e veículos comerciais leves venios no mercao interno e suas respectivas taxas e sucateamento. A figura mostra que, na méia, os automóveis e veículos comerciais leves possuem um sucateamento e cerca e 100% comum a iae veicular próxima aos 28 anos. 2
Figura 1 Quilometragem Méia Anual versus Iae o Veículo Figura 2 Curva e Sucateamento 2.3 Fator e Emissão O Fator e Emissão vem a ser, por efinição, um valor méio as quantiaes emitias obtio através e cálculos estatísticos ou meições reais, seno específico para um ao poluente e típico e um eterminao moelo, classe ou frota e veículos (MUGEL et al., 1987). O Fator e Emissão a frota representa o valor e emissão característico a frota total e veículos heterogênea por ser composta por veículos e iaes e moelos iferentes, resultante a méia poneraa os Fatores e Emissão para caa ano moelo. A poneração é feita com base no número e veículos constantes a frota e caa ano moelo e na istribuição a quilometragem méia roaa por tempo e uso o veículo (MURGELetal.,1987). 3
Neste trabalho, consieram se apenas os Fatores e Emissão a partir o escapamento os automóveis e veículos comerciais leves, por representarem cerca e 80% o total e emissões avinas e veículos automotores (SZWARC & MURGEL, 1989) 6. Os Fatores e Emissão para veículos novos, apresentaos na Tabela l, referem se à méia os valores e ensaios realizaos no Laboratório e Emissão Veicular a CETESB, poneraos proporcionalmente à comercialização e caa configuração e veículo e outros critérios relativos à evolução a concepção os motores 7. Tabela 1 Fatores Méios e Emissão e Veículos Leves Novos a ANO/MODELO Veículos a Álcool Veículos a Gasolina CO HC NOx CO HC NOx Pré 78 54,0 4,7 1,20 78 79 18,0 1,6 1,00 54,0 4,7 1,20 80 83 18,0 1,6 1,00 33,0 3,0 1,40 84 85 16,9 1,6 1,20 28,0 2,4 1,60 86 87 16,0 1,6 1,80 22,0 2,0 1,90 88 13,3 1,7 1,40 18,5 1,7 1,80 89 12,8 1,6 1,10 15,2 1,6 1,60 90 10,8 1,3 1,20 13,3 1,4 1,40 91 8,4 1,1 1,00 11,5 1,3 1,30 92 3,6 0,6 0,50 6,2 0,6 0,60 93 4,2 0,7 0,60 6,3 0,6 0,80 94 4,6 0,7 0,70 6,0 0,6 0,70 95 b 4,6 0,7 0,70 6,0 0,6 0,70 Fonte: CETESB, 1995. a Méias poneraas e caa ano moelo pelo volume a proução, expressas em g/km b Daos repetios o ano anterior por falta e aos isponíveis para o ano em questão. 2.4 Fator e Deterioração Com a constante utilização o veículo, o esgaste e peças e ~ componentes afeta as características e emissão o motor, aumentano 1 especialmente as emissões e CO e HC's. Entretanto, isto não parece acontecer com as emissões e NO x, visto que nos motores sem sistemas e controle existe uma tenência à iminuição estas emissões evio, principalmente, ao esgaste os anéis os pistões com conseqüente iminuição os picos e temperatura entro os cilinros (MURGEL et al., 1987). Uma as maneiras utilizaas para se estimar a emissão e um veículo usao é a e se fazer uso e um fator multiplicativo chamao Fator ~ e Deterioração (FD), que é incorporao ao Fator e Emissão (FE) para `veículos novos, ou seja: (Eq.2) Fator e Emissão Corrigio (Veículo usao) = Fator e Emissão (veículo novo) * Fator e Deterioração Para efeito este estuo, por falta e aos específicos para o Brasil, os Fatores e Deterioração consieraos para efeito e cálculo são, aqueles utilizaos pelo E.P.A. (1981) para a frota americana e veículos automotores. 2.5 Inventário Veicular e e Emissões Veiculares A partir as consierações feitas anteriormente (itens 2.1 a 2.4), chega se ao número provável e autoveículos em circulação no Brasil no ano e 1995, bem como às prováveis quantiaes e poluentes emitias pela frota brasileira para o mesmo ano. Os principais resultaos obtios a partir estas consierações ' estão reunios e forma consoliaa, por tipo e combustível utilizao, na Tabela 2. A partir ela percebe se que a frota circulante a gasolina é cerca e 57% maior que a frota movia a álcool. 6 O N 2O é um importante e potente gás e efeito estufa também proveniente e veículos automotores, e que possui um efeito ireto sobre o forçamento raiativo. Apesar isto ificulaes metoológicas ele não é quantificao na presente análise, iminuino assim c teúo a parcela ireta no aquecimento total. 7 Já escontaa a parcela o carbono avino os HC's e o CO 4
Ao se comparar as emissões entre veículos a gasolina e a álcool, observa se que um veículo movio a gasolina emite, em méia, cerca e 33% a mais e CO o que um veículo movio a álcool. Com relação às emissões e HC's, um veículo movio a gasolina é responsável também por uma maior quantiae emitia este poluente embora comparativamente menor o que as emissões e CO, emitino, em méia, cerca e 14% a mais o que um veículo a álcool. Já a quantiae emitia e NO x é maior para um veículo movio a álcool o que para um movio a gasolina, seno aproximaamente 4% superior às emissões este último 8. Tabela 2 Daos Consoliaos por Tipo e Combustíveis para o Ano e 1995 Dao Característico Poluente Gasolina Álcool Total e Veículo sem Circulação (uniaes) 6.815.517 4.343.903 Quilometragem Méia Percorria pela Frota (km) 14.979 12.356 Fator e Emissão Méio para a Frota (g/km) CO 18,15 16,53 HC 1,76 1,87 NOx 0,95 1,21 Total e Emissões (tonelaas) CO 1.853.129 887.033 HC 179.522 100.540 NOx 97.345 64.780 Total e Emissões por Veículo (ton./veículo) CO 0,2719 0,2042 HC 0,0263 0,0231 NOx 0,0143 0,0149 Fonte: Elaboração própria. 3 Estimativa o Potencial e Aquecimento Inireto É fácil entener o efeito ireto e certos gases como o CO 2 e os CFC's sobre o aquecimento global, pois estes gases retêm calor iretamente. Os HCNM (hirocarbonetos não metano), o CO e os NO x, por outro lao, apesar e não serem consieraos gases e efeito estufa em seu sentio ireto eles não retêm calor iretamente, poem ter importantes efeitos iniretos sobre o forçamento raiativo através a proução e estruição o ozônio troposférico e e suas influências nas concentrações o raical hiroxil e e CHQ na atmosfera. Para se estimar o percentual e aquecimento inireto a partir as emissões e veículos automotores eterminaas anteriormente, há que se expor alguns conceitos e efinições necessários à formulação o problema e conseqüente apresentação e resultaos. 3.1 O Potencial e Aquecimento Global O ínice e Potencial e Aquecimento Global (GWP) foi originalmente proposto por LASHOF & AHUJA (1990), seno posteriormente aotao e esenvolvio pelo IPCC, e maneira a permitir comparações quantitativas entre o efeito estufa e iferentes gases (ROSA & SCHAEFFER, 1995). O GWP e um ao gás poe ser efinio como seno o quociente entre o forçamento raiativo instantâneo e um pulso e emissão esse gás e o forçamento raiativo também instantâneo ecorrente e uma emissão igual e simultânea e um gás usao como referência (geralmente o CO 2 ), integraos até um certo horizonte e tempo (ROSA & SCHAEFFER, 1995). De acoro com o IPCC ( 1995), o GWP poe ser expresso como o forçamento raiativo integrao no tempo a partir e uma liberação instantânea e um quilograma e um ao gás relativo a um quilograma e C02, seno ao pela Eq. 3: (Eq. 3) 8 O número e moles (expresso em gmol, tmol, Ibmol etc.) e um eterminao composto representa a razão entre sua massa (expressa em gramas, tonelaas, libras etc.) e seu peso molecular méio. Portanto, por consistência imensional, o seu peso molecular méio poe sr expresso em g/gmol, t/tmol, lb/ibmol etc 5
Nesta equação a x representa o forçamento raiativo instantâneo evio a um incremento unitário na concentração o gás que se eseja fazer um estuo comparativo; x(t) e r(t) representam a fração e caa gás (o gás em questão e o C0 2, respectivamente) remanescente na atmosfera no tempo t 9 9,T representa o horizonte e tempo para o qual o cálculo é realizao (limite superior o intervalo e integração), e a~ possui o mesmo significao e a x moificao apenas por se referir ao gás e referência o CO 2. Em sua concepção original o GWP foi esenvolvio com fins e aplicação na formulação e políticas, como uma meia a possível intensificação o efeito e aquecimento o sistema superfícietroposfera evio à emissão e iferentes gases. O GWP para alguns gases, que posteriormente será utilizao na eterminação o percentual e aquecimento inireto as emissões e veículos automotores, é apresentao na Tabela 3. 3.2 Cálculo a Participação o Aquecimento Inireto no Aquecimento Total 3.2.1 Veículos a Gasolina A participação o aquecimento inireto no aquecimento total é efinia como a razão entre uas parcelas: a parcela inireta e a parcela total, seno que esta última representa o somatório as parcelas ireta e inireta, conforme é apresentao na Eq.4. (Eq.4) A parcela inireta representa o somatório o efeito raiativo integrao (em uniaes e Co 2 equivalente) os gases e efeito estufa que atuam e maneira inireta no forçamento raiativo 10. Aqui são trataas as emissões e CH 4 que possui efeitos tanto iretos como iniretos, CO, NO X e HCNM. A parcela ireta, por sua vez, é efinia e forma análoga, levano em conta, apenas, a atuação ireta sobre o forçamento raiativo. Analisam se aqui, nesse caso, as emissões e CO 2 e CH 4 11. Os potenciais e aquecimento global (GWP) estão isponíveis (vie Tabela 3) tanto para os constituintes a parcela inireta quanto para os a parcela ireta. 9 Observe que na Eq.1 estes parâmetros são e suma importância 10 Esta consieração é apenas aproximaa pois eve se levar em conta a taxa e absorção o CO 2 para o esenvolvimento a cana e açúcar, ou seja, existe um tempo e permanência o CO 2 na atmosfera que não está seno consierao. Além isto, algum combustível fóssil é usao também tanto na fase agrícola quanto na fase inustrial a proução e álcool. Para maiores etalhes, ver MACEDO (1991). 11 Esta é outra aproximação, pois eve se levar em conta os tempos e permanência estes compostos antes e serem oxiaos a CO 2, bem como sua posterior taxa e absorção para o crescimento a cana e açúcar 6
Gás Consierao Revista Brasileira e Energia Tabela 3 Potencial e Aquecimento Global e Alguns Gases Relativos ao CO 2 (Base Mássica) Tempo e Via Estimao a Gás Estufa Afetao Potencial e Aquecimento Global Integração no Horizonte e Tempo (anos) 20 100 500 Erro Estimao % EFEITO DIRETO CO 2 120 anos 1 1 1 CH 4 10,5 anos 35 11 4 ±20 N 2 O 132 anos 260 270 170 500 HCMN ias a meses CO meses No x ias EFEITO INDIRETO CH 4 O 3 troposférico 24 8 3 ±50 CH 4 CO 2 3 3 3 ±50 CH 4 H 2 O estratosférico 10 4 1 ±50 CO O 3 troposférico 5 1 0 ±10 CO CO 2 2 2 2 ±10 No x O 3 troposférico 150 40 14 ±10 HCMN O 3 troposférico 28 8 3 ±10 HCMN CO 2 3 3 3 ±10 Fonte: BELL, GUPTA e GREENING, a Os valores mais aceitos hoje para o tempo e via o CH4 e o N 2 0 são, respectivamcnte, 14,5 e 120 anos (IPCC, 1995). Os Fatores e Emissão Méios para o CO, HC's e No x poem ser observaos, entre outros resultaos, na Tabela 2. Entretanto não são isponíveis os fatores e emissão méios para o CH 4, CO 2 e HCNM. Quanto ao fator e emissão e CO 2, este poe ser obtio a partir o consumo méio e gasolina no ano e 1995 e a partir a Eq.1. Com isto, a quantiae e C0 2 liberaa para a atmosfera a partir a frota movia a gasolina no ano e 1995 é estimaa em aproximaamente 37Mt e CO 2 12. Então, baseano se nesta quantiae emitia, o fator e emissão méio para o CO 2 poe ser estimao em cerca e 365 g/km. A composição exata e caa hirocarboneto presente na mistura e hirocarbonetos é ifícil e se obter, aina mais para frotas e iferentes iae se combustíveis ecomposição variaa. Para eterminar a quantiae e CH 4 emitia a partir os autoveículos, estima se inicialmente uma proporção molar entre os iversos hirocarbonetos presentes na mistura e hirocarbonetos, estabeleceno se uma ivisão equimolar entre o hirocarboneto mais leve (no presente caso o CH 4 ) e o mais pesao (um hirocarboneto com um peso molecular méio a orem e 114 t/tmol) 13. A quantiae e hirocarbonetos totais poe ser vista na Tabela 2. Deste total, eve se subtrair aparcela evia ao CH 4, já que este hirocarboneto é o único que apresenta tanto efeitos iretos como iniretos sobre o forçamento raiativo, seno, portanto, necessário iferenciá lo os emais hirocarbonetos. Teno se em mente estas consierações, a quantiae e CH 4 formaa e emitia a partir a frota movia a gasolina é estimaa em cerca e 22 kt, e seu fator e emissão méio por veículo em aproximaamente 0,22g/km. Portanto, levano se em conta a Tabela 2, a quantiae e HCNM emitia foi estimaa em cerca e 157 kt, com um fator e emissão méio e 1,54g/km. O Efeito Raiativo Integrao (E.R.I) poe ser calculao através a Eq.5: 12 O percentual e aquecimento inireto total leva em consieração os ois combustíveis utilizaos: gasolina e álcool, ou seja: 13 A razão e o horizonte e 20 anos ser consierao mais crítico para o presente estuo é porque o GWP os gases iminui com o passar o tempo. Assim, por efinição, a participação o efeito inireto sobre o efeito total será sempre tão mais crítico quanto menor for o intervalo e tempo consierao. 7
E.R.I o gás i = GWP i * F.E Méio * Quilometragem Méia a Frota * N o. e Veículos a Frota (Eq.5) Consierano se então o GWP os iferentes gases em iferentes s e tempo conforme apresentao na Tabela 3, chega se aos s a Tabela 4. A Tabela 4 permite observar que ao se consierar uma base que não leve em conta o efeito raiativo os gases (base N GWP), ou seja. quano se faz um simples balanço e massa, verifica se que o somatório os percentuais as emissões itas e efeito inireto não é significativo. Isto levaria a pensar que, numa análise voltaa para a eterminação o efeito raiativo total as emissões e autoveículos, a simples contabilização as quantiaes emitias e CO 2 seria suficiente para caracterizar o impacto prouzio, já que este gás apresenta um percentual bastante expressivo 1 rente aos emais. Entretanto, isto não é verae se se consiera uma base que leva em conta o veraeiro efeito raiativo os gases (base CO 2 equivalente). Pelo exame esta tabela percebe se que o somatório os percentuais as emissões itas e efeito inireto (CO, CH 4, HCNM e NO x ), ao se consierar a base CO 2 equivalente, certamente é expressivo frente ao percentual as emissões itas e efeito ireto (CO 2 e CH 4 ), seno que esta expressiviae se reuz à meia que os horizontes e tempo consieraos aumentam. Gás Emitio Tabela 4 Daos Consoliaos para a Frota a Gasolina para o Ano e 1995 a Quantiae Emitia (base n GWP) b E.R.I. (CO 2 equivalente) 20 anos c E.R.I. (CO 2 equivalente) 100 anos c E.R.I. (CO 2 equivalente) 500 anos c CO2 37,29 (94,6) 37,29 (52,3) 37,29 (76,0) 37,29 (85,6) CH 4 e 0,77 (1,1) 0,24 (0,5) 0,092 (0,2) Total 37,29 38,06 37,53 37,37 Direto (94,6) (53,4) (76,5) (85,8) CO2 1,85 (4,7) 12,98 (18,2) 5,56 (11,4) 3,71 (8,5) CH 4 0,022 (0,1) 0,82 (1,1) 0,34 (0,7) 0,16 (0,3) HCNM 0,157 (0,4) 4,88 (6,8) 1,73 (3,5) 0,94 (2,2) NO x 0,097 (0,2) 14,60 (20,5) 3,89 (7,9) 1,36 (3,2) Total 2,130 33,27 11,52 6,17 Inireto (5,4) (46,6) (23,5) (14,2) Total 39,42 71,33 49,04 43,54 Geral (100) (100) (100) (100) Fonte: Elaboração própria. a Os valores entre parênteses inicam o percentual relativo ao total geral emitio. b A base N GWF não leva em conta o efeito raiativo os gases. As quantiaes são expressas em milhões e tonelaas o gás em questão. c E.R.I(Efeito Raiativo Integrao). A base CO 2 equivalente leva em conta o efeito raiativo os gases, As quantiaes são expressas em milhões e tonelaas e CO 2 equivalente. Hipótese aotaa: proporção equimolar entre o hirocarboneto mais leve (CH 4 ) c o hirocarboneto mais pesao (peso molecular méio a orem e 114 t/tmol). e Não se iferencia aqui parcela ireta e inireta, pois trata se e um balanço e massa. Apenas, por comoiae, preferiu se incluir a quantiae e CH 4 emitia na parcela inireta. Apesar e se aotar uma istribuição equimolar entre os iversos hirocarbonetos (isto foi feito porque seria ifícil estimar a proporção exata estes na mistura), uma análise e sensibiliae emostra que ao se variar a proporção entre os iferentes hirocarbonetos os resultaos para os percentuais e aquecimento global não variam e forma significativa. Isto poe ser visto na Tabela 5, que apresenta a variação o percentual e aquecimento inireto sobre o aquecimento total ao se consierar iversas 8
proporções molares entre os hirocarbonetos presentes na mistura. Nesta tabela, a variável δ representa a proporção molar e caa hirocarboneto presente na mistura e hirocarbonetos. Por exemplo, δ x = 99/0...(6)/1 inica uma proporção molar e 99% o hirocarboneto mais leve (CH 4 ), 0% para os seis HC's subsequentes e 1% para o hirocarboneto mais pesao (peso molecular equivalente a 1l4t/tmol); δ y =70/3, 3, 2, 1, 3, 2/16, inica uma proporção molar e 70% para o CH4, a composição entre barras para os seis HC's subsequentes, e 16% para o hirocarboneto mais pesao, e assim sucessivamente. Poe se chegar a uma conclusão iêntica quano fazemos variar os Fatores e Emissão Méios e as Quilometragens Méias Anuais conjuntamente 14. Os resultaos a variação o percentual e aquecimento inireto consierano se estas variações poem ser vistos na Tabela 6. Tabela 5 Variação o Percentual e Aquecimento Inireto sobre o Aquecimento Total ao se Consierar Diversas Proporções Molares entre Hirocarbonetos Variação Delta(δ) Percentual e Aquecimento Inireto (20 anos) Percentual e Aquecimento Inireto (100 anos) Percentual e Aquecimento Inireto (100 anos) δ1:99,99/0..(6)/ 0,01 43,96 23,61 14,25 δ2:70/1..(6)/24 46,18 23,50 14,18 δ3:50/0..(6)/50 46,64 23,48 14,17 δ4:30/2..(6)/58 46,85 23,47 14,16 δ5:0,01/0..(6)/ 99,99 47,06 23,46 14,15 Fonte: Elaboração própria. Tabela 6 Variação o Percentual e Aquecimento Inireto Consierano se Variações nos Fafores e Emissão Méios e nas Quilometragens Méias Anuais Conjuntamente Variação Percentual os Parâmetros Conjuntamente Variável elta (δ) a Percentual e Aquecimento Inireto (20 anos) Percentual e (%) b Aquecimento Inireto (100 anos) Percentual e (%) b Aquecimento Inireto (100 anos) δ1 33,9 10,1 16,3 7,3 9,3 5,0 20 δ2 35,4 11,7 15,9 7,6 9,2 5,0 δ1 39,1 4,9 19,9 3,7 11,7 2,6 10 δ2 41,4 5,7 19,6 3,9 11,6 2,6 Sem δ1 44,0 0,0 23,6 0,0 14,3 0,0 Alteração δ2 47,1 0,0 23,5 0,0 14,2 0,0 δ1 48,4 4,4 27,4 3,8 17,0 2,7 +10 δ2 52,4 5,3 27,5 4,0 17,0 2,8 δ1 52,4 8,4 31,3 7,7 19,9 5,6 +20 δ2 57,3 10,2 31,6 8,1 19,9 5,7 Fonte: Elaboração própria. a δ1 representa a proporção molar [99,99/0...(6)/0,01]; δ2 representa a proporção molar [0,01/0...(6)/99,99]; b A variação é em relação aos valores em Sem Alteração (%) b 3.2.2 Veículos a Álcool Toos os resultaos até agora apresentaos foram obtios consierano se o combustível gasolina. A mesma linha e raciocínio poeria ser feita para o combustível álcool. Entretanto ao se consierar o cálculo a participação o aquecimento inireto no aquecimento total verifica se que este é composto por uas parcelas: a parcela evia ao aumento ireto (baseaa nas emissões e CO 2, e CH 4 ) e a parcela evia ao aumento inireto (baseaa nas emissões e. CH 4, CO, NO x e HCNM). Isto foi mostrao na Eq.4. 14 Observe que na Eq. 1 estes parâmetros são e suma importância 9
Amitino se que o Co 2 emitio pelo uso o álcool combustível seja contrabalanceao pelo processo e fixação o CO 2 necessário para o esenvolvimento a cana e açúcar o que resulta na retiraa esse gás a atmosfera, poe se supor que entro a parcela evia ao aquecimento ireto o CO 2 não seja computao 15. Além isto, too carbono emitio sob outras formas que não CO 2 (por exemplo, CH 4, CO, HCNM) é oxiao em CO 2 e H 2 O, seno, consequentemente, também responsável pelo crescimento a cultura a cana e açúcar. Portanto, entro a parcela evia ao aquecimento inireto CH 4, CO e os HCNM não evem ser igualmente computaos 16. Resta, a apenas, consierar as emissões e NO x. Já que os NO x são os únicos a serem computaos na parcela inireta (CO, CH 4 e HCNM são transformaos em CO 2 e H 2 O), e que por aproximação aparcela ireta é nula (Co 2 necessário para o crescimento a cana e açúcar), então o percentual e aquecimento inireto consierano se o álcool como o combustível utilizao é e aproximaamente 100%. 3.2.3 Veículos Totais Levano se em consieração o percentual e aquecimento inireto evio tanto ao combustível gasolina quanto o álcool combustível, o e aquecimento inireto total passa a ser um pouco superior aos percentuais encontraos quano se consiera apenas o combustível gasolina 17. A Tabela 7 apresenta, e forma consoliaa, alguns os resultaos encontraos consieranose a frota e autoveículos movia a gasolina e a álcool conjuntamente para o ano e 1995. Esta tabela é semelhante à Tabela 4, anão ser por uma iferença nos percentuais e nas quantiaes emitias e NO x. Ela mostra, e forma implícita compare esta com a Tabela 4, que ao se consierar as emissões líquias provenientes e autoveículos movios a álcool (no caso apenas as emissões e NO x ) numa análise que esteja voltaa para a eterminação o efeito raiativo total, estas são pequenas quano comparaas com o total as emissões avinas e autoveículos movios a gasolina, influenciano assim muito pouco no percentual e aquecimento inireto total. 15 Esta consieração é apenas aproximaa pois eve se levar em conta a taxa e absorção o CO 2 para o esenvolvimento a cana e açúcar, ou seja, existe um tempo e permanência o CO 2 na atmosfera que não está seno consierao. Além isto, algum combustível fóssil é usao também tanto na fase agrícola quanto na fase inustrial a proução e álcool. Para maiores etalhes, ver MACEDO (1991). 16 Esta é outra aproximação, pois eve se levar em conta os tempos e permanência estes compostos antes e serem oxiaos a C0 2, bem como sua posterior taxa e absorção para o crescimento a cana e açúcar 17 O percentual e aquecimento inireto total leva em consieração os ois combustíveis utilizaos: gasolina e álcool, ou seja: [Parcela Inireta] gasolina+álcoo Percentual e Aquecimento Inireto Total = [Parcela Direta] gasolina + [Parcela Inireta] gasolina+iesel 10
Gás Emitio Tabela 7 Daos Consoliaos para a Frota Movia a Gasolina e Álcool para o Ano e 1995 a Quantiae Emitia (base N GWP) b E.R.I. (CO 2 equivalente) 20 anos c Revista Brasileira e Energia E.R.I. (CO 2 equivalente) 100 anos c E.R.I. (CO 2 equivalente) 500 anos c CO2 37,29 (94,4) 37,29 (46,0) 37,29 (72,2) 37,29 (8.,9) CH 4 e 0,77 (1,0) 0,24 (0,5) 0,092 (0,2) Total 37,29 38,06 37,53 37,37 Direto (94,4) (47,0) (72,7) (84,1) CO2 1,85 (4,7) 12,98 (16,0) 5,56 (10,8) 3,71 (8,4) CH 4 0,022 (0,1) 0,82 (1,0) 0,34 (0,6) 0,16 (0,3) HCNM 0,157 (0,4) 4,88 (6,0) 1,73 (3,3) 0,94 (2,1) NO x 0,162 (0,4) 24,31 (30,0) 6,48 (12,6) 2,26 (5,1) Total 2,194 42,99 14,11 7,08 Inireto (5,6) (53,0) (27,3) (15,9) Total 39,48 81,05 51,62 44,42 Geral (100) (100) (100) (100) Fonte: Elaboração própria a Os valores entre parênteses inicam o percentual relativo ao total geral emitio. b A base N GWP não leva em conta o efeito raiativo os gases. As quantiaes(quantiacs líquias) são expressas em milhões e tonelaas o gás em questão. c E.R.I(Efeito Raiativo Integrao). A base CO 2 equivalente leva em conta o efeito raiativo os gases. As quantiaes (quantiaes lfquias) são expressas em milhões e tonelaas e CO 2 equivalente. Hipótese aotaa: proporção equimolar entre o hirocarboneto mais leve (CHa) e o hirocarboneto mais pesao. e Não se iferencìa aqui parcela ireta e inireta, pois trata se e um balanço e massa. Apenas, por comoiae, preferimos incluir a quantiae e CH 4 emitia na parcela iniceta. Analogamente, realiza se aqui também uma análise e sensibiliae, emostrano, uma vez mais, que, apesar e algumas aproximações realizaas, os resultaos os percentuais e aquecimento inireto não se moificam e forma sensível. Estes resultaos encontram se na Tabela 8, que apresenta uma comparação entre o percentual e aquecimento inireto (consierano se a frota movia a gasolina) e o percentual e aquecimento inireto total (consierano se as frotas a gasolina e a álcool conjuntamente), para variações simultâneas nos fatores e emissão méios e nas quilometragens méias anuais para o horizonte e tempo e 20 anos, consierao aqui como o mais crítico 18. 18 A razão e o horizonte e 20 anos ser consierao mais crítico para o presente estuo é porque o GWP os gases iminui como passar o tempo. Assim, por efinição, a participação o efeito inireto sobre o efeito total será sempre tão mais crítico quanto menor foro intervalo e tempo consierao 11
Variação Percentual os Parâmetros Conjuntamente 12 Revista Brasileira e Energia Tabela 8 Percentual e Aquecimenfo Inireto Consierano se Variações nos Fatores e Emissão Méios e nas Quilometragens Méias Anuais Conjuntamente para o Horizonte e 20 Anos a Variável elta (δ) b Percentual e Aquecimento Inireto (Frota à Gasolina)(20 anos) c Percentual e Aquecimento Inireto Total (Frota a Gasolina e Álcool) (20 anos) (%) e δ1 33,9 39,7 5,8 20 δ2 35,4 41,5 6,1 δ1 39,1 45,2 6,1 10 δ2 41,4 47,7 6,3 Sem δ1 44,0 50,2 6,2 Alteração δ2 47,1 53,5 6,4 δ1 48,4 54,6 6,2 +10 δ2 52,4 58,7 6,3 δ1 52,4 58,6 6,2 +20 δ2 57,3 63,4 6,1 Fonte: Elaboração Própria a O percentual e aquecimento inireto total, consierano se =[50/0...(6)/50], para o horizonte e tempo e 20 anos foi e cerca e 53,0%. b δ1 representa a proporção molar [99,99/0...(6)/0,01]. δ2 representa a ptoporção molar [0,01/0...(6)/99,99]. c Consierano apenas a frota movia a gasolina. Consierano a frota movia a gasolina e a álcool conjuntamente. e A variação é a ifetença entre o valor o percentual e aquecimento inireto e o percentua ecimento inireto total. Conclusões Neste trabalho as atenções estiveram principalmente voltaas para estimativas as emissões itas e efeito inireto e gases e efeito estufa e autoveículos, e para o cálculo a participação percentual o aquecimento inireto sobre o aquecimento total. A partir e uma eterminaa metoologia, totalizou se o número e automóveis e veículos comerciais 3rasil no ano e 1 995, e, paralelamente, quantificou se, para estas categorias veiculares, as emissões itas iniretas consierano se a frota movia a gasolina e a álcool separaamente. No que concerne à emissão e poluentes, os resultaos mostram que ao se comparar as frotas movias a gasolina e a álcool no tocante às estas emissões percebe se que o veículo a gasolina méio brasileiro emite, em méia, cerca e 33% a mais e CO e 14% a mais e HC o que o veículo méio movio a álcool. Apenas as emissões e NO x são superiores para o veículo méio movio a álcool, seno aproximaamente 4% superiores às emissões o veículo méio movio a gasolina. A Tabela 9 apresenta os percentuais envolvios na quantificação os gases apresentaos nesta análise. A tabela mostra que é necessário se ter em mente que, numa análise que esteja voltaa para a eterminação o efeito raiativo total provocao pelas emissões e autoveículos no Brasil, a utilização e uma base N GWP conuz a resultaos errôneos, principalmente porque não incorpora o efeito raiativo os gases envolvios. Como pôe se perceber, quano se consiera uma base N GWP o percentual conjunto as emissões itas e efeito inireto (CO, CH4, HCNM e NO x ) não é significativo. Entretanto, quano se utiliza uma base que leva em conta o efeito raiativo os gases (base CO 2 equivalente),este percentual conjunto exibe um valor bastante expressivo, embora ecrescente quano se consieram horizontes e tempo crescentes. Ao se associar as quantiaes emitias pelos autoveículos e o ínice GWP(base CO 2 equivalente), estima se o impacto que estas emissões têm num contexto e aquecimento global. Verifica se para a frota movia a gasolina que, ao se consierar um horizonte e 20 anos, o percentual e aquecimento inireto é e aproximaamente 47 %, seno e cerca e 23% e 14% para os horizontes e tempo e 100 e 500 anos, respectivamente. Entretanto, quano se consieram as frotas movias a gasolina e a álcool conjuntamente, estes percentuais se tomam apenas um pouco superiores aos encontraos quano a consieração e veículos movios apenas a gasolina, seno iguais a 53 %, 27% e 16% para os horizontes e tempo e 20, 100 e 500
anos, respectivamente. Isto se justificava, principalmente, pelo fato e o álcool ser um combustível renovável (o CO 2 emitio pelos autoveículos é reciclao e volta pela cultura e cana e açúcar urante o processo e fotossíntese, e os gases CO, HCNM e CH 4 são posteriormente oxiaos, na atmosfera, em CO 2 e H 2 O, permitino, esta forma, que o efeito e aquecimento inireto possa ser atribuío quase que exclusivamente às emissões e NO x, totalizano 100% o aquecimento total vie Tabela 8). Além isto, esta análise permite reforçar, também, que a manutenção o programa o álcool no Brasil (PROÁLCOOL) poe também ser justificável não apenas por questões ambientais ligaas à emissão e gases poluentes em geral, mas também por implicar, entro e um contexto e aquecimento global, numa menor contribuição no aquecimento total o planeta. Aina que uma série e incertezas permeiem este trabalho, como por exemplo as próprias incertezas associaas aos GWP's os iferentes gases, uma análise e sensibiliae para verificação os resultaos foi levaa a cabo. O que se percebe é que, mesmo com a variação e alguns os parâmetros utilizaos na análise, os resultaos finais não se moificam e forma sensível, estano entro as faixas e erro consieraas para alguns os aos e entraa isponíveis na literatura e utilizaos neste estuo. Gás Emitio Tabela 9 Participação os Diferentes Gases Emitios a partir e Veículos a Gasolina e a Álcool nas Emissões Quantiae Emitia (base N GWP) b E.R.I. (CO 2 equivalente) 20 anos b E.R.I. (CO 2 equivalente) 100 anos b E.R.I. (CO 2 equivalente) 500 anos b G c A T e G A T G A T G A T CO 2 94,6 0,0 94,4 52,3 0,0 46,0 76,0 0,0 72,2 85,6 0,0 83,9 f CH 4 1,1 0,0 1,0 0,5 0,0 0,5 0,2 0,0 0,2 Total 94,6 0,0 94,4 53,4 0,0 47,0 76,5 0,0 72,7 85,8 0,0 84,1 Direto CO 2 4,7 0,0 4,7 18,2 0,0 16,0 11,4 0,0 10,8 8,5 0,0 8,4 f CH 4 0,1 0,0 0,1 1,1 0,0 1,0 0,7 0,0 0,6 0,3 0,0 0,3 HCNM 0,4 0,0 0,4 6,8 0,0 6,0 3,5 0,0 3,3 2,2 0,0 2,1 NO x 0,2 100 0,4 20,5 100 30,0 7,9 100 12,6 3,2 100 5,1 Total Inireto 5,4 100 5,6 46,6 100 53,0 23,5 100 27,3 14,2 100 15,9 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Fonte: Elaboração própria. a A base N GWP não leva em conta o efeito raiativo os gases. b A base CO 2 equivalente leva em conta o efeito raiativo os gases. c Percentuais para a frota movia a gasolina Percentuais para a frota movia a álcool. Percentuais consierano se as frotas movias a gasolina e a álcool conjuntamente. e Hipótese aotaa: proporção equimolar entre o hirocarboneto mais leve(ch 4 ) carboneto mais pesao. 13
5 Referências Bibliográficas BELL, S.R.; GUPTA, M.; GREENING, L.A. (1995). "Full Fuel Cycle Approach to Vehicle Emissions Moeling: A Case Stuy of Gasoline in Southeastern Region of the Unite States". In: Energy Sources, v. 17, n. 5. CETESB ( 1982). Citao por MURGEL, M.M et al. ( 1987). (1995). Relatório e Qualiae o Ar o Estao e São Paulo 1994. São Paulo. IPCC (1990). Climate Change: The IPCC Scientific Assessment, HOUGHTON, J.T.; JENHINS, G.J. &EPHRAUMS, J.J. es. Cambrige University Press. Cambrige. (1992). Climate Change 1992: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment, HOUGHTON, J.T.; CALLENDAR, B.A. & VARNEY, S.K. es.. Cambrige University Press. Cambrige. (1995). Climate Change 1994: Raiative Forcing of Climate Change an An Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios. Report from Working Group I an III, HOUGHTON, J.T.; MEIRA FILHO,L.G.;BRUCE,J.;LEE,H.;CALLANDER,B.A.,HAITES, E.; HARIS, N & MASKELL, K. es.. Cambrige University Press. Cambrige. LASHOF, D.A.; AHUJA, D.R. (1990). "Relative Contributions of Greenhouse Gas Emissions to Global Warming". In: Nature, n. 344, pp.529. MACEDO, I.C. (1991)."Agroinústria a Cana e Açúcar: participação na reução a taxa e carbono atmosférico no Brasil". In: Informativo CTC, n. 67. MURGEL, E.M. (1990). Veículos Automotores. O Proálcool e a qualiae o ar. CNI. COASE. Rio e Janeiro. MURGEL, M.M; SZWARC, A.; SANTOS, M.D.; BRANCO, G.M.; CARVALHO,H. (1987). "Inventário e Emissão Veicular: metoologia e cálculo". In: Revista e Engenharia Sanitária, v. 26, PETROBRÁS ( 1996). SERPLA/DIPLES/SETEN. ROSA, L.P.; SCHAEFFER, R. (1995). "Global Warning Potentials: the case of emissions from ams". In: Energy Policy, v.23, n. 2, pp.149 158. SZWARC, A.; MURGEL, E.M. (1989). "Conições e Tráfego e a Emissão e Poluentes". In: Ambiente Revista CETESB e Tecnologia, v. 3, n. I, pp. 59 64. URIA, L.A.B. ( 1996). Emissão e Gases e Efeito Estufa no Setor e Transportes e seu Potencial e Aquecimento Inireto: o caso os automóveis e veículos comerciais leves no Brasil. Rio e Janeiro: PPE/COPPE/UFRJ. (Tese e Mestrao). U.S. EPA (1981). Citao por MURGEL, M.M et al. (1987). 14