IMPACTOS DO TRANSPORTE DE CARGAS E PASSAGEIROS NA QUALIDADE DO AR DA CIDADE DE CAMPINAS Cauana Mendes e Mendes Faculdade de Ciências Exatas Ambientais e de Tecnologias - CEATEC cauanamendes@hotmail.com Marcius Fabius Carvalho Grupo Eficiência Energética CEATEC marcius@puc-campinas.edu.br Resumo: Este projeto de Iniciação Científica teve como objetivo avaliar as emissões de poluentes por diferentes tipos de combustíveis disponíveis para uso em veículos de transporte público de passageiro, transporte unitário de passageiros e transporte de carga nos centros geradores de viagens de Campinas. Dado o número de pólos geradores de viagem e a dificuldade de coleta de dados, a avaliação restringiu-se a seis shopping centers e ao terminal intermodal de cargas de Campinas (TIC). Após a formulação do modelo para o cálculo das emissões de poluentes de diferentes tipos de combustível, e as escolha dos poluentes a serem analisados, foi feito um levantamento das emissões. Palavra chave: Transporte urbano, emissões de poluentes, desenvolvimento urbano sustentável Área do Conhecimento: Engenharia I Engenharia civil 1. INTRODUÇÃO O crescimento populacional acentuado nos centros urbanos teve reflexos significativos na demanda de recursos energéticos. Entre eles se destacam os combustíveis como forma de viabilizar a mobilidade urbana no sentido de atender uma população mais distante dos centros de trabalho moradia e lazer. O crescimento do numero de veículos acompanhando o crescimento urbano proporcionado por um cenário economicamente favorável conduziu ao aumento do uso de combustíveis com conseqüente elevação da emissão de poluentes na atmosfera, tais como: monóxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre e dióxido de carbono, que além de gerarem impactos na camada de ozônio favorecendo o efeito estufa e as mudanças climáticas, são nocivos à saúde da população [1]. Quantificar as emissões de poluentes é importante para apoio ao poder publico na proposição de medidas mitigadoras de seus efeitos. Uma vez que o papel do planejamento urbano está ligado ao gerenciamento da organização espacial e ambiental das cidades o dimensionamento da emissão de poluentes atmosféricos permite propor ações para mitigação dos efeitos negativos do transporte de carga e de passageiros no meio urbano contribuindo para um melhor planejamento tanto de novos empreendimentos da cidade, quanto na melhoria dos já existentes, visando a melhoria da qualidade do ar e conseqüentemente da qualidade de vida da população. A partir da análise bibliográfica foi possível definir o conceito de Pólos Geradores de Viagem (PGV), também denominados pólos geradores de tráfego, que são empreendimentos de grande porte que atraem ou produzem grande número de viagens, como shoppings center, terminais rodoviários ou logísticos, áreas de serviços etc., causando reflexos negativos na circulação viária em seu entorno imediato e, em certos casos, prejudicando a acessibilidade de toda a região, agravando as condições de segurança de veículos e pedestres e gerando impactos ambientais [2]. O transporte de cargas e passageiros além de gerar poluição sonora e visual, gera a poluição do ar que prejudica o meio ambiente e a saúde da população. O poluente que será foco desse estudo é CO 2, que contribui para o aquecimento do planeta, porém além dele existem outros poluentes que agridem a saúde humana como pode ser visto na Tabela 1, reforçando a necessidade da elaboração e implantação de medidas que diminuam a emissão de poluentes pela queima de combustíveis na atmosfera, pois ignorar esse problema pode prejudicar a saúde tanto da população que usa veículos automotores, quanto de quem não utiliza [1].
Tabela 1- Efeitos nocivos dos principais poluentes veiculares locais [1]. Poluente CO NOx HC MP SOx Impacto na saúde humana Atua no sangue reduzindo sua oxigenação, podendo causar morte após determinado período de exposição. Formação de dióxido de nitrogênio e na formação do smog fotoquímico e chuva ácida. É um precursor do ozônio Combustíveis não queimados ou parcialmente queimados, formam o smog e compostos cancerígenos. É um precursor do ozônio Pode penetrar nas defesas do organismo, atingir os alvéolos pulmonares e causar irritações, asma, bronquite e câncer de pulmão. Sujeira e degradação de imóveis próximos aos corredores de transporte Precursor do ozônio, formando a chuva ácida e degradando vegetação e imóveis, além de provocar uma série de problemas de saúde 2. METODOLOGIA Esse projeto, que tem como objetivo identificar e quantificar os pólos geradores de viagem de carga e de viagens de coletivos da cidade de Campinas, está sendo desenvolvido em paralelo aos projetos "identificação de metodologia para a determinação de pólos geradores de viagens de coletivos na cidade de campinas" e "identificação de metodologia para a determinação de pólos geradores de viagem carga da cidade de campinas de onde serão extraídas as entradas para os cálculos da emissão de CO 2, utilizando expressões retiradas da bibliografia e elaboradas de acordo com os cenários simulados. 2.1. CO 2 na atmosfera por diferentes tipos de combustível O cultivo da cana-de-açúcar para a produção de álcool demanda CO 2 para que a cana possa fazer a fotossíntese e crescer, sendo assim, pode ser considerado que, por mais que a queima do álcool produza CO 2, a quantidade desse poluente que efetivamente polui o ar é apenas a diferença entre o que é emitido na queima do álcool e o que é utilizado na fotossíntese da cana-de-açúcar. Diferentemente da gasolina e do diesel que têm como matéria-prima o petróleo, uma fonte não renovável de energia e que não necessita de CO 2 para a sua produção, fazendo com que possa se considerar que toda a poluição gerada desses combustíveis polui a atmosfera. Em um estudo publicado na Circular Técnica da Embrapa [3] foi calculado que a queima de álcool puro representa 20% das emissões de CO 2 da queima de gasolina pura. Assim, por mais que se tenha um rendimento diferente considerando-se um rendimento de 10km/l nos carros que utilizam gasolina e de 7km/l nos veículos à álcool, a utilização do álcool é de fato menos prejudicial ao meio ambiente. Porém devido ao preço dos combustíveis nem sempre o álcool é o combustível escolhido por todos os motoristas, [1]. A Tabela 2, elaborada a partir de tabelas e equações de [1], nos permite observar a diferença da emissão de CO 2 de diferentes tipos de combustíveis e o rendimento energético dos mesmos. Tabela 2 - Rendimento quilométrico e emissões de CO 2 por combustível. Combustívei Rendimento energéti co km/l por fonte energética kg de CO 2/l Para cálculo da emissão de CO 2 por misturas de combustíveis, como o cálculo de emissões da queima da gasolina C, que está na Tabela 2, foi adotada a equação seguinte, [1]: Fvei fri= (fri_comb(i) x emissões(i)) (Eq. 1) Sendo: Fvei = fator de emissão final do veículo considerado por fonte energética kg de CO 2/km Gasolina 10 2,8 0,28 Álcool 7 0,56 0,08 Diesel 2,5 3,2 1,28 Gasolina C (25%de álcool) 9,25 2,24 0,24
fri_comb(i) = percentual de mistura do combustível i emissões(i) = emissões quilométricas do combustível i Além desses combustíveis, uma alternativa para diminuição da emissão de CO 2 é a utilização do biodiesel. Segundo [4], a utilização de uma mistura de 20% biodiesel no diesel (B20) promove uma redução de 15% na emissão de CO 2 e a utilização de biodiesel puro (B100), promove uma redução de 78% na emissão de CO 2. Assim, pode se dizer que o uso de biodiesel B20 emite 2,72 kg de CO 2 /l ou 1,088 kg de CO 2 /km e o biodiesel B100 emite 0,704 kg de CO 2 /l ou 0,2816 kg de CO 2 /km. 2.2. Levantamento de dados Os dados utilizados neste projeto, referentes ao fluxo de ônibus nos shopping centers e ao fluxo de entradas em um terminal de carga, foram extraídos de dois projetos paralelos, nomeados "Identificação de Metodologia Para a Determinação de Pólos Geradores de Viagens de Coletivos na Cidade de Campinas" e "Identificação de Metodologia Para a Determinação de Pólos Geradores de Viagem de Carga da Cidade de Campinas para a elaboração dos cenários quantificação da emissão de CO 2,. 3. MÉTODO A emissão de CO 2, foi cálculada com diferentes fórmulas para cada cenário de análise proposto. 3.1. Cálculo das emissões veiculares em Emac = num_vagas * km_perc *em_comb_km (Eq. 2) Sendo: Emac: emissão de no cenário em estudo por automóveis, considerando o número vagas de estacionamento o número de unidades de veículos unitários. num_vagas: números de vagas de estacionamento do shopping. km_perc:quilômetros percorridos pelo veículo entre entrada, procura de vaga e saída (3,3 km). em_comb_km: emissão em kg CO 2 por quilômetro percorrido (muda de acordo com o combustível em análise. Ema_uni: emissão em kg de CO 2 por veículo unitário (km_perc *em_comb_km). 3.2. Cálculo das emissões de ônibus em Empc = num_viag * litros_ml *em_comb_l (Eq. 3) Sendo: Empc: emissão de no cenário em estudo por veículos pesados, considerando o número de viagens semanais o número de unidades de ônibus. num_viag: números de viagens. km_perc : litros de diesel queimados em marcha lenta (0,083 litro). em_comb_l: emissão de CO 2 por litro queimado (muda de acordo com o combustível em análise). 3.3. Cálculo das emissões de veículos de carga noterminal Intermodal de Cargas de Campinas (TIC) As emissões para o terminal intermodal foram calculada pela equação 4: Empc = num_viag * km_perc *em_comb_km (Eq. 4) Sendo:. Empc: emissão de no cenário em estudo por veículos pesados, considerando o n úmero de entradas no dia de maior/menos movimento o número de unidades de caminhões. num_viag: números de viagens. km_perc : quilometros percorridos dentro do TIC. em_comb_km: emissão de CO 2 por quilometro percorrido (nesse caso será considerado o valor do diesel que é de 1,28 quilogramas de CO 2 /km, como visto na Tabela 2). 4. APLICAÇÃO Utilizando os dados coletados nos projetos em paralelo como entradas nas equações 2,3 e 4, foi possível chegar aos resultados abaixo.
4.1. veiculares em s A Tabela 3 apresenta as emissões por automóveis para as seis unidades de shopping em estudo. Tabela 3 - de CO2 em quilogramas em shoppings em Campinas por automóveis, considerando todas as vagas disponíveis lotadas. /nº de vagas Paque Dom Pedro / 8000 Iguatemi Campinas / 4703 Galleria / 1025 Unimart / 760 Prado / 282 Parque Bandeiras / 2000 de gasolina pura de gasolina C 4.2. de ônibus em s de álcool 7392 6336 2112 4345,57 3724,77 1241,59 947,1 811,8 270,6 702,24 601,92 200,64 260,57 223,34 74,45 1848 1584 528 A Tabela 4 a seguir apresenta as emissões por ônibus para as seis unidades de shopping em estudo, considerando todas as viagens da semana permanecendo 5 minutos ligados para embarque e desembarque. Tabela 4 - de CO2 em quilogramas em shoppings em campinas por ônibus, considerando todas as viagens da semana permanecendo 5 minutos ligados para embarque e desembarque. /nº de viagens de ônibus por semana P. Dom Pedro/7978 Iguatemi Campinas / 9638 Galleria / 1098 de CO 2 em kg pela queima de diesel de CO 2 / kg pela queima de biodiesel B20 4.3. Cálculo das emissões de veículos de carga no Terminal Intermodal de Cargas de Campinas (TIC) A Tabela 5 a seguir apresenta as emissões por veículos de carga para as seis unidades de shopping em estudo, considerando a média do dia de maior movimento - Abril de 2015 ( quinta-feira, 4035 entradas). Tabela 5 de CO2 no terminal de carga de CO 2 / kg de biodiesel B100 2074,28 1763,14 454,74 2505,88 2129,99 549,36 285,48 242,66 62,58 Unimart / 27014 7023,64 5970,09 1539,79 Prado / 3737 971,62 825,87 213,01 Bandeiras / 8813 Tempo de permanên -cia (min.) 2291,38 1947,67 502,34 de CO 2 em kg pela queima de diesel s de biodiesel B20 de biodiesel B100 5 12912 10975,2 2840,64 10 25824 21950,4 5681,28 15 38736 32925,6 8521,92 20 51648 43900,8 11362,56
5. RESULTADOS 5.1 centers Os resultados dos cenários referentes aos shopping centers possibilitam algumas conclusões à respeito da emissão de CO 2 de combustíveis, como por exemplo que dentre as opções para veículos unitários, a gasolina pura é a opção de maior rendimento energético, porém por ser um combustível fossíl não renovável, é a que gera uma maior emissão de CO 2 por litro queimado. Atualmente é comum a utilização do combustível gasolina C, que apresenta 25% de álcool, essa opção de combustível é menos agressiva ao meio ambiente, já que o álcool é um combustível renovável. Entretanto o uso do álcool puro ainda é o que menos gera a emissão de CO 2, mesmo com um rendimento energético mais baixo. Como os cenários de poluição em relação aos veículos unitários e aos de transporte público são diferentes, não é possível fazer uma comparação direta entre eles, porém se considerarmos que em um veículo unitário são transportadas em média 4 pessoas, enquanto em um ônibus convencional, podem ser transportados 71 passageiros segundo a EMDEC, porém imaginando que nem todos que embarcam irão ao mesmo destino, podemos considerar um número médio de 30 passageiros no ônibus, juntando esses dados aos encontrados na Tabela 2 é possível elaborar a seguinte Tabela 5: Tabela 5 - de CO 2 por passageiro por litro de combustível. Combustíveis Número de passageiros por fonte energétic a kg de CO 2/l por passageir o kg de CO 2/l Gasolina C* 4 2,24 0,56 Álcool* 4 0,56 0,14 Diesel** 30 3,2 0,106 Biodiesel B20** 30 2,72 0,09 Biodiesel B100** * veículos unitários ** ônibus 30 0,704 0,023 Com o auxílio da Tabela 5, percebe-se que o transporte público mesmo utilizando do combustível de maior emissão de CO 2 em quilogramas por litro queimado, é a opção de transporte que menos polui por passageiro transportado, assim fica evidente a necessidade da melhoria das condições do transporte público e sua eficiência, como alternativa mitigadora de emissão de CO 2 e outros poluentes. Essa análise, não apresenta todas as situações possíveis, são simulações de cenários que não levam em consideração variáveis que podem alterar a emissão de poluentes, como a manutenção e ano do veículo, modo de dirigir do motorista, velocidades e tempos diferentes dos considerados no cenário, escolha de um mix combustíveis no mesmo cenário e combustíveis alternativos como gás e energia elétrica [5]. Dessa forma, esses cenários possibilitam apenas visualizar as diferenças no uso de combustíveis diferentes em situações semelhantes, além de tornar visível que a poluição gerada por um Pólo Gerador de Viagens é diretamente proporcional ao seu tamanho. 5.2 Terminal Intermodal de Cargas de Campinas (TIC) A análise referente ao Terminal Intermodal de Cargas (TIC) permite avaliar que a substituição do diesel por uma mistura com biodiesel é uma medida que atua positivamente em relação à diminuição da emissão de CO 2. Considerando que a utilização de biodiesel B100 é utópica nos dias de hoje, a utilização do biodiesel B20 é a melhor opção disponível. Entretanto os resultados evidenciam que o investimento para tornar obrigatório e possível o uso de biodiesel B100 é necessário, já que ele propicia uma redução de quase 80% nas emissões de CO 2, número que considerando o cenário mundial são de extrema relevância. 6. CONCLUSÃO Considerando os dados obtidos a partir das pesquisas bibliográficas e os resultados dos cenários propostos, foi possível concluir que o conhecimento pleno dos índices de emissões de poluentes, por cada tipo de combustível disponível atualmente no mercado, e dos efeitos que isso gera é de grande importância na proposição de medidas que possam minimizar os impactos e enumerar algumas alternativas para a diminuição da emissão de poluentes pelo transporte de cargas e passageiros e, conseqüentemente a redução dos problemas causados por isso. O trabalho foi instigante quanto a despertar o interesse pela pesquisa na área de pólos geradores de viagem, transporte urbano e impactos à saúde humana e ao meio ambiente gerados de diversos combustíveis, dando ênfase ao CO 2.
Devido à restrições de dados e tempo, o projeto ficou limitado ao estudo apenas do poluente CO2 em alguns pólos geradores de viagem da cidade de Campinas. Porém, utilizando os mesmo recursos desse projeto é possível a análise de outros shoppings e terminais de ônibus e carga. REFERÊNCIAS [1] CARVALHO, C. H. R. relativas de poluentes do transporte motorizado de passageiros nos grandes centros urbanos brasileiros. IPEA: instituto de pesquisa econômica aplicada. Brasília, abril de 2011. [2] DENATRAN/FGV -Manual de procedimentos para o tratamento de pólos geradores de tráfego. Brasília: DENATRAN/FGV, 2001. Disponível em <http://www.denatran.gov.br/publicacoes/ show_public.asp?cod=7> Acesso em: 20/01/2015. [3] SOARES, L. et al.mitigação da emissão de gases efeito estufa pelo uso de etanol da cana de açúcar produzido no Brasil. Embrapa, abr. 2009 [4] NOGUEIRA, J.E.T., DARBELLO, M. A. 17º Congresso Brasileiro de Transporte e Trânsito. Curitiba, 30 de setembro de 2009. [5] Agência nacional do petróleo. Fevereiro de 2013.