PRODUÇÃO DE ETANOL E SEUS IMPACTOS SOBRE O USO DA TERRA NO BRASIL jose.feres@pea.gov.br APRESENTACAO ORAL-Agropecuára, Meo-Ambente, e Desenvolvmento Sustentável JOSE GUSTAVO FERES; EUSTÁQUIO JOSÉ REIS; JULIANA SIMÕES SPERANZA. IPEA, RIO DE JANEIRO - RJ - BRASIL. PRODUÇÃO DE ETANOL E SEUS IMPACTOS SOBRE O USO DA TERRA NO BRASIL Resumo O objetvo deste trabalho é avalar os potencas mpactos da expansão da área de canade-açúcar em termos de desmatamento e de oferta de almentos. Para se analsar esta potencal competção entre bocombustíves, florestas e produção de almentos, estmase um modelo econométrco de uso da terra em nível muncpal a partr dos dados do Censo Agropecuáro 1995/1996 do IBGE. Os parâmetros do modelo em seguda são utlzados para smular de que forma se dará a expansão das áreas de cana frente ao comportamento futuro dos preços da cana e demas produtos agrícolas. Dados os preços projetados para o ano de 2035, estma-se um crescmento da área de cana no Brasl entre 18 mlhões e 19 mlhões de hectares. Os resultados sugerem que o aumento esperado do preço da cana, consderado soladamente, não venha a gerar fortes ncentvos para a expansão deste cultvo na regão Amazônca. Por outro lado, o avanço das áreas de cana prevsto nas regões Sudeste e Nordeste se dá em detrmento das áreas de floresta e matas dos estabelecmentos agrícolas, sugerndo que o crescmento da produção de cana tenha mportantes mpactos ambentas nestas regões. Estes mpactos são partcularmente severos na regão Sudeste. Por fm, não se observa em nenhuma regão braslera a substtução de áreas destnadas às culturas de subsstênca por áreas de planto de cana. Este resultado sugere que a varação do preço da cana não tende a promover uma competção entre esta cultura e a produção de almentos no Brasl.
1. INTRODUÇÃO Os últmos anos foram marcados por um expressvo aumento da produção e consumo de bocombustíves, expansão esta mpulsonada pela crescente utlzação de etanol e bodesel no setor transporte. No período entre 2000 e 2007, a produção de etanol no Brasl cresceu em méda 11,4% ao ano. O consumo nterno também tem apresentado elevadas taxas de crescmento, prncpalmente após a bem-sucedda ntrodução dos automóves flex no mercado braslero em 2003. No ano de 2007, a produção de etanol no Brasl aproxmou-se da marca de 18 blhões de ltros, sendo 15 blhões destnados ao mercado nterno. Estma-se que o consumo doméstco possa alcançar 35 blhões de ltros em 2015 e 50 blhões de ltros em 2020. A evolução das exportações dependerá do grau de abertura dos parceros comercas brasleros, mas as prevsões apontam que o volume de exportações possa atngr 20 blhões de ltros em 2020 1. Dversos fatores explcam a mportânca que os bocombustíves vêm adqurndo no cenáro mundal. Em prmero lugar, o recente aumento no preço do petróleo e a nstabldade polítca nas prncpas regões produtoras desta matéra-prma têm levado à busca de fontes de energas alternatvas. Neste contexto, mutos países vêem na produção de bocombustíves uma alternatva economcamente vável ao petróleo, bem como um meo de reduzr a dependênca externa de petróleo e assm reforçar sua segurança energétca. Em segundo lugar, os bocombustíves são vstos como um meo efcaz de se reduzr a emssão de gases de efeto estufa, uma vez que as emssões de carbono decorrentes da quema de bocombustíves são menores que as emssões geradas pela quema de combustíves fósses. Por fm, dversos analstas apontam anda que os bocombustíves podem gerar benefícos socas, aumentando a renda e o emprego nas áreas ruras 2. Não obstante os benefícos apontados acma, a expansão do uso de bocombustíves tem gerado questonamentos quanto aos seus potencas mpactos socoambentas. Estudos sugerem que nem todos os tpos de bocombustíves trazem benefícos em termos de redução de emssões de carbono. De fato, as dferentes etapas de produção de bocombustíves envolvem o consumo de energa fóssl. Ao ncorporar essas etapas ntermedáras no cálculo das emssões líqudas de carbono, o consumo de certos bocombustíves podem se mostrar mas carbono-ntensvos que o consumo de combustíves fósses 3. Além dsso, a produção de bocombustíves é caracterzada pelo uso ntensvo de terras. A maor demanda por terras para a produção de bocombustíves pode levar à perda de bodversdade, à redução da qualdade e quantdade dos recursos hídrcos dsponíves e a uma redução na oferta de almentos. No Brasl, os mpactos socoambentas da expansão das lavouras cana-de-açúcar destnadas à produção de etanol têm sdo tema de ampla dscussão. Á despeto do relatvo consenso sobre os benefícos líqudos do etanol em termos de redução das 1 Os dados sobre a produção recente e o potencal do mercado de etanol foram extraídos de Walter et al. (2008). 2 Hazell e Pachaur (2006) argumentam que o aumento da renda agrícola decorrente da expansão dos bocombustíves pode anda trazer benefícos fscas, uma vez que reduz a necessdade de gastos públcos com polítcas de manutenção de renda rural. Kammen, Kapada e Frpp (2004) observam que a cadea de produção de bocombustíves é mas ntensva em trabalho que a cadea de processamento de combustíves fósses e de outras fontes de energa. 3 Ver, por exemplo, Lal (2004), Pmentel e Patzek (2005) e Farrell et al. (2006).
emssões de carbono, os mpactos relatvos à mudança no uso do solo permanecem controversos. Destacam-se nestes debates as questões do desmatamento e de segurança almentar. De fato, a expansão das áreas destnadas ao planto da cana-de-açúcar é vsta mutas vezes como um novo vetor de pressão por desmatamento, representando uma ameaça à regão Amazônca. Mutos questonam anda se a expansão das áreas de canade-açúcar se dará através da redução das áreas destnadas às culturas de subsstênca, com a conseqüente redução da oferta de almentos. A alta de preços decorrente da contração da oferta de almentos acarretara severos mpactos em termos de perdas de bem-estar, sobretudo para a população de baxa renda. O objetvo deste trabalho é avalar os potencas mpactos da expansão da área de canade-açúcar em termos de desmatamento e de oferta de almentos. Para se analsar esta potencal competção entre bocombustíves, florestas e produção de almentos, estmase um modelo econométrco de uso da terra em nível muncpal a partr dos dados do Censo Agropecuáro 1995/1996 do IBGE. A estmação dos parâmetros do modelo econométrco permte analsar como as alocações de terra entre estes os dferentes tpos de uso respondem aos fatores econômcos e agroclmátcos. Em seguda, estes parâmetros são utlzados para smular de que forma se dará a expansão das áreas de cana frente ao comportamento futuro dos preços agrícolas. Tal smulação possblta avalar se de fato e a expansão da cana-de-açúcar apresenta rscos em termos de desmatamento da regão Amazônca ou para a produção de almentos. Este artgo está dvddo em cnco partes. Após esta seção ntrodutóra, a segunda seção apresenta uma revsão da lteratura sobre os mpactos socoambentas da expansão dos bocombustíves. A tercera seção descreve o modelo econométrco e a base de dados utlzada nas smulações. A quarta seção dscute os resultados das estmações. Por fm, a qunta seção conclu o artgo a apresenta algumas recomendações de polítca. 2. REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Impactos ambentas dos bocombustíves Um dos prncpas argumentos utlzados na defesa do uso da bocombustíves é seu menor nível de emssões de carbono vs-à-vs os combustíves fósses. Contudo, a lteratura acadêmca tem levantado dúvdas sobre estes potencas benefícos 4. De fato, as etapas do processo de produção de bocombustíves envolvem o emprego de fertlzantes, pestcdas, a operação de maqunáro para a colheta e transporte dos cultvos, eletrcdade para o processamento, dentre outras atvdades que necesstam do uso de combustíves fósses. As emssões de carbono resultantes destes processos ntermedáros necesstam ser ncorporados no cálculo do benefíco líqudo dos bocombustíves em termos de emssões. A produção de bocombustíves possu anda outros mpactos ambentas não relaconados com questões clmátcas. Dentre estes, podemos destacar a contamnação de corpos hídrcos pelo uso de fertlzantes, os efetos na saúde decorrentes da exposção a pestcdas, perda de bodversdade e desmatamento decorrentes de mudanças do uso do solo. 4 Ver, por exemplo, Pmentel e Patzek (2005) e Farrell et al. (2006).
A lteratura sobre os mpactos ambentas dos bocombustíves é domnada pelas análses de cclo de vda, que permtem comparar ndcadores ambentas dos bocombustíves aos de combustíves fósses. A metodologa adotada nas análses de cclo de vda consste na agregação das matéras-prmas (quantdades de combustível, eletrcdade, água, produtos químcos, poluentes, etc.) e dos fluxos de energa assocados à produção e/ou consumo de determnado produto. No caso de bocombustíves, a análse de cclo de vda avala todas as etapas de produção, englobando as fases de cultvo, processamento e uso fnal. Os dos prncpas ndcadores ambentas adotados nas análses de cclo de vda são o valor energétco líqudo e a redução líquda de carbono. O valor energétco líqudo pode ser defndo como a quantdade de energa contda em um ltro de bocombustível menos a energa fóssl necessára para a produção deste volume, e geralmente é expressa em termos de megajoules por ltro de bocombustível (MJ/l). Já as reduções lqudas de carbono referem-se à dmnução de carbono lançada na atmosfera resultante do uso de determnado bocombustível, quando comparada com as emssões geradas por combustíves fósses para produzr a mesma quantdade de energa 5. O etanol produzdo a partr de mlho é um dos bocombustíves mas analsados pela lteratura. Farrell et al. (2006) avalam o cclo de vda deste produto nos Estados Undos. Os autores apontam que o etanol de mlho reduz o consumo líqudo de petróleo e estmam um ganho energétco líqudo de 4,6 MJ/l. Contudo, as emssões líqudas de carbono são apenas margnalmente menores do que as emssões geradas pelo consumo de gasolna. A maor crítca aos mpactos ambentas do etanol de mlho provém do estudo de Pmentel e Patzek (2005), que estmam uma perda energétca líquda e um aumento líqudo de emssões de carbono com a utlzação deste bocombustível. Macedo, Leal e Slva (2004) avalam o cclo de vda do etanol braslero produzdo a partr da cana-de-açúcar. As emssões evtadas devdo à susbttução de gasolna por etanol de cana são estmadas em 2,6 toneladas de CO 2 por metro cúbco de etanol andro e 1,8 toneladas de CO 2 por metro cúbco de álcool hdratado. A razão entre a energa renovável gerada pelo etanol e a energa fóssl consumda no seu processo de produção é estmada em 8,3. Baseados nestes resultados, os estudos concluem que o etanol de cana é efcente do ponto de vsta do gasto energétco líqudo. Sheehan et al. (2000) avalam que a substtução do desel por bodesel na frota de ônbus amercana levara a uma redução de 95% do consumo de petróleo. Já Januls (2004) e Mortmer, Elsayed e Horne (2003) analsam o caso europeu e estmam que a substtução de desel sulfuroso por bodesel de colza resultara na redução de 83% no uso de combustíves fósses e uma redução líquda de 86% nas emssões de CO 2. Mattson, Cederberg e Blx (2000) desenvolvem um arcabouço para a análse de cclo de vda específco para atvdades agrícolas. Os autores defnem um conjunto de ndcadores para se avalar os mpactos ambentas do uso do solo em termos de fertldade e perda de bodversdade. Estes ndcadores ncluem a quantdade de matéra orgânca, o ph, o teor de alumíno e potásso contdos no solo, assm como a erosão. Lal (2004) compara a ntensdade de emssões de carbono de dferentes atvdades agrícolas 5 Para detalhes sobre a metodologa da análse de cclo de vda, ver Farrell et al. (2006).
e conclu que o uso da fertlzantes, pestcdas e a prátca de rrgação consttuem-se nos processos mas carbono-ntensvos. O autor recomenda o uso de técncas de manejo ntegrado de pragas e a melhora da efcênca no uso de ntrogêno e nos métodos de rrgação para se reduzr as emssões de carbono. A análse dos estudos de cclo de vda permte-nos sntetzar alguns resultados e dentfcar lmtações 6. No caso específco do etanol, os resultados sugerem que o etanol de cana oferece benefícos em termos de reduções no consumo de energa e nas emssões de gases de efeto estufa. No que tange ao etanol de mlho, estes benefícos parecem ser bem mas modestos. No entanto, os estudos dos mpactos ambentas de bocombustíves apresentam algumas lmtações. Em prmero lugar, as análses se concentram nas questões energétcas e clmátca. Outros mportantes ndcadores de mpacto relaconados à saúde humana, à qualdade dos solos e das águas e a sustentabldade dos ecossstemas são dexados em segundo plano, quando não gnorados. Além dsso, as análses de cclo de vda são relevantes para um contexto específco em termos geográfcos, temporas e tecnológcos. Condções de produção varam segundo os estabelecmentos agrícolas, e as dstntas característcas agroeconômcas dos estabelecmentos podem mplcar em dferentes níves de uso de fertlzantes, pestcdas e graus de mecanzação. As usnas produtoras de etanol podem usar tanto gás natural como carvão em seus processos. Da mesma forma, a pressão sobre os recursos naturas pode varar geografcamente: enquanto no Brasl 98% da produção de cana é realzada sem necessdade de rrgação (Morera (2007)), na Índa pratcamente toda a produção de cana é rrgada. Portanto, os resultados das análses de cclo de vda não podem ser generalzados. 2.2 Impactos econômcos dos bocombustíves A produção de bocombustíves é vsta como uma alternatva doméstca e economcamente vável ao petróleo, mportado de regões poltcamente nstáves e cujo preço tende a permanecer em patamares elevados. Ademas, a expansão dos bocombustíves podera estar assocada a outros benefícos, como o aumento da renda rural. Contudo, as potencas conseqüêncas negatvas sobre o meo ambente e o bemestar socal tem gerado questonamentos quanto à sua sustentabldade. Entender de que forma os bocombustíves afetam a alocação de recursos, o preço da energa e dos almentos, a dstrbução de renda e outros fatores é fundamental para se avalar a sustentabldade deste setor. Dversos estudos econômcos vêm abordando a questão dos mpactos dos bocombustíves. Estes podem ser dvddos bascamente em três tpos de abordagem: os estudos contábes, setoras e de equlíbro geral. Os estudos contábes são utlzados para se estmar a lucratvdade das atvdades assocadas à produção de bocombustível. Pressupõe-se que a produção seja baseada no uso combnado de proporções fxas de nsumos. A lucratvdade é calculada a partr de hpóteses sobre a produtvdade, o preço dos produtos e o custo de produção. 6 Para uma análse mas detalhada dos resultados e lmtações dos estudos de mpacto ambental de bocombustíves, ver Rajagopal e Zlberman (2007).
Khanna et al. (2007) examnam os custos de produção do etanol dervado de myscanthus em Illnos, Estados Undos. Os autores estmam que o preço pago ao agrcultor para vablzar a produção desta cultura apresenta mportantes varações regonas, sendo fortemente nfluencado pelos custos de transporte e qualdade do solo. Tyffany e Edman (2003) analsam a performance fnancera de usnas de etanol no estado amercano de Mnnesota, e observam que o retorno econômco desta atvdade é sgnfcatvamente afetado pelos preços do etanol, do mlho, do gás natural e pela efcênca tecnológca da do processo de conversão (expressa em ltros de etanol/ tonelada de mlho). Um estudo da OCDE compara a vabldade econômca da produção de bodesel e etanol em dferentes países no ano de 2004. O etanol de cana braslero é dentfcado como o bocombustível de maor vabldade econômca, enquanto o custo de produção do etanol de trgo e beterraba na Europa sera mas que o dobro do custo do etanol braslero. O uso de modelos contábes apresenta algumas vantagens. Estes modelos auxlam na dentfcação dos prncpas fatores econômcos da cadea de produção. Eles também são útes para se avalar a vabldade econômca dos dferentes tpos de bocombustíves frente a varações no preço do petróleo, nos custos agrícolas e no custo da energa. Contudo, esta abordagem também apresenta mportantes lmtações. Em prmero lugar, os preços de mercado utlzados nas análses contábes não refletem as externaldades assocadas aos usos dos recursos naturas, não captando portanto os custos socas destes recursos. Estes modelos também não levam em conta a estrutura de mercado e a questão do rsco, questões determnantes para as decsões de nvestmento no setor de bocombustíves. Portanto, tas análses devem ser usadas com cautela para fns de formulação de polítcas públcas. Os modelos setoras buscam analsar de que manera as decsões de produção dos agrcultores serão alteradas por dferentes cenáros de expansão dos bocombustíves. A abordagem básca consste na extensão de modelos de oferta e demanda do setor agrícola para ncorporar a questão dos bocombustíves. Esta é ntroduzda no modelo através de um aumento exógeno na demanda por cana, oleagnosas e outras culturas usadas na produção de bocombustves. Msang et al. (2006) utlzam o modelo IMPACT, desenvolvdo pelo Internatonal Food Polcy Research Insttute (IFPRI), para analsar o os efetos do bocombustível com foco na segurança almentar. Os autores estmam que o aumento na oferta global de bodesel e etanol acarretará em drástcos aumentos no preço dos almentos. O modelo prevê anda que tal cenáro gere um aumento da ordem de 11 mlhões de cranças com problemas de desnutrção. O modelo AGLINK-COSIMO, desenvolvdo conjuntamente pela OCDE e FAO, prevê que a expansão do mercado de bocombustíves levará a um aumento de 2% no preço das oleagnosas e de 60% no caso do açúcar até 2014 (OECD (2006)). Contudo, o modelo não consdera o avanço tecnológco e mudanças no uso da terra. Walsh et al. (2003) estendem o modelo setoral POLISYS para avalar o mpacto dos bocombustíves no setor agrícola amercano. O modelo é utlzado para prever o preço de commodtes agrícolas no cenáro em que a produção de etanol atnge 86 blhões de galões em 2025. O modelo prevê um aumento de 13% no preço do mlho, 6% no preço do trgo e 30% no preço da soja. O modelo estma anda a conversão de 33 mlhões de acres de pasto e 15 mlhões de acres de áreas de conservação em áreas de lavoura.
Por fm, os modelos de equlíbro geral computável buscam avalar os efetos da expansão dos bocombustíves sobre toda a estrutura econômca. Dxon, Osborne e Rmmer (2007) utlzam o modelo USAGE para nvestgar os mpactos econômcos na economa amercana de uma polítca de substtução de 2% do consumo de petróleo por etanol até o ano de 2020. Os autores concluem que a mplementação desta polítca resultara em uma redução no preço de petróleo, um aumento no nível de emprego e um aumento no preço das exportações agrícolas norte-amercanas. Já Relly e Paltsev (2007) smulam o mpacto de dferentes metas de establzação de emssão de gases de efeto estufa nos Estados Undos. A prncpal conclusão deste estudo é que o expressvo aumento da produção de bocombustíves tornara os Estados Undos um mportador líqudo de produtos agrícolas. Gurgel et al. (2007) analsam o potencal mpacto do uso em larga escala dos bocombustíves da chamada segunda geração, produzdos a partr da celulose. Os autores utlzam um modelo de equlíbro geral com alto grau de detalhamento do setor de energa e com múltplos tpos de uso da terra. O modelo aponta a Amérca Latna e a Áfrca como as prncpas regões produtoras de bomassa, podendo a prmera responder por 45% à 60% da oferta global de bomassa. A energa gerada por bomassa representara entre 17% e 35% da oferta total de energa, dependendo do cenáro smulado. O modelo aponta anda que as florestas naturas seram afetadas negatvamente pela expansão dos bocombustíves. Já o efeto da expansão dos bocombustíves sobre as áreas agrícolas e no preço dos almentos sera pouco sgnfcante. Em artgo recente, Melllo et al. (2009) apontam anda que a expansão dos bocombustíves de segunda geração podem resultar em sgnfcatvos mpactos ambentas, sobretudo em relação à perda de bodversdade. As análses econômcas do mpacto da expansão dos bocombustíves aplcadas ao Brasl são escassas, e até o presente momento não foram desenvolvdos modelos econômcos setoras e de equlíbro geral. Em nosso conhecmento, Walter et al. (2008) é o únco trabalho que propõe uma análse econômca dos efetos da expansão da lavoura de cana sobre o uso da terra. No entanto, o estudo lmta-se a avalar a correlação entre ndcadores agrícolas e desmatamento. O presente trabalho busca apresentar uma contrbução à lteratura aplcada ao caso braslero, representando um prmero esforço na elaboração de um modelo econômco setoral que permte avalar os mpactos da expansão da cana sobre o uso da terra 7. 3. METODOLOGIA Para se analsar a potencal competção entre a lavoura de cana, florestas e produção de almentos no Brasl, estma-se um modelo econométrco de uso da terra em nível muncpal. Os usos da terra são desagregados segundo cnco tpos de uso: cana, lavouras de subsstênca, demas lavouras, pastos e florestas. A metodologa adotada na especfcação e smulação do modelo é detalhada abaxo. 3.1 Modelo econômco O modelo de uso da terra é dervado a partr do problema de maxmzação de lucro do produtor rural, que decde a alocação de suas terras entre cnco dferentes tpos de uso: 7 Nassar et al. (2008) também analsam os mpactos da expansão da cana-de-açúcar sobre o uso da terra através de um modelo de equlíbro parcal, mas a dnâmca do modelo dá menos ênfase às varáves econômcas do que o presente estudo..
cana, lavouras de subsstênca, demas lavouras, pastos e florestas. Dados os preços dos produtos, o custo dos nsumos e as característcas agroclmátcas, o produtor escolhe a quantdade de área a ser alocada para cada uso de modo a maxmzar o lucro de suas atvdades, respetando a restrção de que a soma das áreas alocadas para os cnco usos não pode ultrapassar a área total do estabelecmento agrícola. Este processo decsóro pode ser representado pelo segunte problema de otmzação restrta: Max m Π m ( p, r, n, X ): n = N n1, n2,..., nm = 1 = 1 (1) onde o índce representa o tpo de uso/atvdade. Em nossa aplcação, como consderamos cnco tpos de uso, temos m = 5. Já n representa a área alocada para o uso, Π representa o lucro obtdo com a atvdade, p é o preço do produto relatvo à atvdade, r é o vetor de preços dos nsumos, X é um vetor de varáves agroclmátcas que nfluencam a lucratvdade e N é a área total do estabelecmento agrícola. O Lagrangeano do problema de otmzação expresso em (1) é escrto da segunte forma: L = m Π m, + µ N n (2) ( p r, n, X ) = 1 = 1 As condções de prmera ordem para uma solução nteror do problema de maxmzação são expressas por L Π = n n µ = 0 = 1,2,, m (3) N m n = 1 = 0. (4) A partr das condções de prmera ordem, podemos dervar as alocações ótmas de terra para cada tpo de uso, representadas pelo símbolo n *. Estas áreas ótmas são determnadas pelo preço dos produtos e dos nsumos, pela área total do estabelecmento * e pelas varáves agroclmátcas n ( p, r, N, X ). Desta forma, obtemos cnco equações de alocações ótmas para os cnco tpos de uso: n * cana, n * subsstênca, n * demas lavouras, n * pasto e n * floresta. Fnalmente, é mportante observar que substtundo as alocações ótmas n * na condção de prmera ordem (4) e dferencando-se esta expressão, temos m n * = 1 N m * m * ( p, r, N, X ) n ( p, r, N, X ) n ( p, r, N, X ) = 1; = 0 ; = 0 = 1 p = 1 r m * n ( p, r, N, X ) e = 0. (5) = 1 X As equações acma podem ser nterpretadas da segunte forma: caso haja um aumento de 1 hectare na área do estabelecmento, essa área adconal deve ser alocada de tal
forma que as varações de área dos cnco tpos de uso também somem 1 hectare. Por outro lado, caso haja mudanças nos preços ou nas condções agroclmátcas, as realocações de área entre os cnco tpos de uso devem se compensar, resultando num efeto líqudo nulo. Por exemplo, caso uma varação postva no preço da cana leve a um aumento de x hectares na área alocada para este uso, a soma das varações das áreas relatvas aos outros quatro usos deve corresponder a -x, de tal forma que a área total não se modfque. As condções expressas em (5) garantem a consstênca lógca do modelo. 3.2 Especfcação econométrca e estmação Para a dervação do modelo empírco de estmação das alocações ótmas de área, consdera-se que a função lucro Π é representada por uma função quadrátca normalzada. A escolha desta forma funconal para a especfcação da função lucro justfca-se por três motvos. Em prmero lugar, esta é uma forma funconal flexível que não restrnge as elastcdades de substtução entre nsumos. Em segundo lugar, a função quadrátca normalzada é consstente com as propredades da teora econômca, como homogenedade de grau um nos preços. Por fm, as funções de alocação de terra dervadas a partr da função quadrátca normalzada são lneares nos parâmetros. A resolução do problema de otmzação proposto em (1) com o uso da função quadrátca normalzada gera as seguntes equações de alocação ótma: n * j = β + β + β + β + 0 1 f p f 2k rk 3 N β 4l X l + ε f = 1 t k = 1 s l= 1 = 1,2,3 (6) sujeto às restrções paramétrcas 5 = 1 5 = 1 β 1; β 0 ; β 0 e β 0 (7) 3 = 5 = 1 5 = 1 1 f = 5 = 1 2 k = 5 = 1 4 l = f β = β. (8) 1 f 1 As restrções observadas em (7) correspondem às condções de otmzação expressas nas equações (5) para o caso partcular da função quadrátca normalzada, enquanto as restrções em (8) são decorrênca da propredade de smetra desta forma funconal. Temos portanto um sstema de cnco equações representando a alocação ótma para cada tpo de uso (n * cana, n * subsstênca, n * demas lavouras, n * pasto e n * floresta), sujeto às restrções paramétrcas expressas em (7) e (8). Para a estmação deste sstema, fo escolhdo um método de estmação smultânea. Tal escolha parece-nos adequada por dos motvos. Em prmero lugar, é de se esperar que as decsões dos produtores sobre quanto alocar de terra para os dferentes usos devam ser nterdependentes, o que mplca em uma potencal correlação nos termos de erro ε das cnco equações. Um método de estmação smultânea permte levar em conta a correlação entre estes erros. Já métodos que estmam cada equação soladamente gnoram a correlação entre as equações e portanto não são efcentes. Além dsso, apenas a utlzação de métodos de estmação smultânea é capaz de mpor as restrções expressas em (7) e (8), que envolvem coefcentes de dferentes equações. Portanto, o
uso de um método de estmação smultâneo mostra-se mas adequado do que estmar o sstema expresso em (6) equação por equação. Um segundo aspecto econométrco mportante a observar é que as restrções expressas em (7) fazem com que o sstema a ser estmado seja sngular. Para soluconar este problema, estmam-se quatro das equações especfcadas em (6), enquanto os parâmetros para a equação omtda são recuperados através das restrções em (7). Em nossa aplcação, foram estmadas as equações de área para cana, lavoura de subsstênca, demas lavouras e pasto, enquanto os parâmetros para a equação de florestas foram recuperados através das restrções. A estmação do modelo fo feta através do método Seemngly Unrelated Equatons terado (ISUR). Este método de estmação smultânea é efcente na presença de correlação de resíduos nas equações de alocação de terra e permte mpor as restrções entre coefcentes de dferentes equações, conforme dscutdo acma. Além dsso, a teração de método SUR faz com que a estmação dos parâmetros seja robusta em relação à equação omtda. Em outras palavras, ndependente da equação que for omtda na estmação do sstema, a utlzação do método ISUR garante que os parâmetros recuperados sempre possuam o mesmo valor. Os parâmetros estmados para as equações das áreas de cana, lavoura de subsstênca, demas lavouras, pasto e florestas permtem analsar de que manera as alocações de terra para estes cnco tpos de uso reagem a varações das dferentes varáves explcatvas do modelo (preço dos produtos, preço dos nsumos, fatores agroclmátcos). A partr destes parâmetros, é possível smular o mpacto da expansão dos bocombustíves sobre as varações de área. 3.3 Método de smulação O modelo econométrco proposto neste estudo trata os preços como varáves exógenas. Desta forma, a expansão do mercado de etanol deve ser ncorporada no modelo a partr de choques nos preços da cana. Pressupõe-se que estes preços refletem as condções de equlíbro de mercado em períodos futuros, dados os crescmentos projetados da oferta e da demanda. No caso específco deste estudo, o exercíco de smulação consste em analsar as decsões de alocação de terras frente aos preços agrícolas projetados para o ano de 2035. Prmeramente, são smuladas as áreas destnadas a cada um dos cnco tpos de uso consderando-se os preços vgentes no ano de 1995, ano de referênca do modelo econométrco * n,1995 onde j f = 1 t = β + β p + β r + β β N + β X (9) 0 1 f f,1995 k= 1 2k k 3 3 * n,1995 corresponde a área estmada para o uso do tpo dados os preços observados em 1995 (p f, 1995 ) e as demas característcas agroclmátcas, e coefcentes estmados no modelo econométrco. s l= 1 4l l β são os
Em seguda, smulam-se as áreas alocadas para cada tpo de uso consderando-se os cenáros de preços prevstos para 2035 * n,2035 j f = 1 t = β + β p + β r + β β N + β X (10) 0 onde, 2035 1 f f,2035 k= 1 2k k 3 n corresponde a área estmada para o uso do tpo dadas os preços dos produtos agrícolas projetados para o período 2035 (p f,2035 ) segundo o cenáro econômco defndo pela equpe da USP,. Por fm, a varação percentual da área destnada ao uso decorrente das varações do preço da cana pode ser calculada através da fórmula * * n,2035 n,1995 n = X 100. (11) * n *,1995 3 s l= 1 4l l Obtemos assm as varações estmadas * n cana, * n florestas decorrentes da varação do preço da cana. *,, e * n subsstênca n demas lavouras * n pasto 3.4 Base de dados As estmações do modelo de uso da terra foram realzadas com observações em nível muncpal. A construção das varáves utlzadas na estmação dos modelos envolveu a consoldação e compatblzação de bases de dados provenentes de dferentes fontes 8. As nformações agro-econômcas foram obtdas a partr do IPEADATA, que coletou dados agronômcos fornecdos pela EMBRAPA e os dados muncpas dos Censos Agropecuáros do IBGE de 1995/96. As nformações clmátcas foram provenentes da base de dados CRU CL 2.0 10' do Clmate Research Unt (CRU/Unversty of East Angla). A construção das varáves é descrta em detalhes abaxo. 3.4.1 Uso da terra As varáves relatvas aos cnco tpos de uso cana, lavouras de subsstênca, demas lavouras, pasto e floresta - foram construídas a partr dos dados muncpas do Censo Agropecuáro 1995/96 do IBGE. A área de planto de cana é obtda dretamente do Censo, que regstra o total de área plantada por cultura em cada muncípo. A área relatva aos cultvos de subsstênca corresponde à soma das áreas dos estabelecmentos agrícolas utlzadas para o planto de arroz, fejão, mandoca, mlho e banana. Já a área relatva às demas lavouras é dada pela área total das lavouras, menos as áreas alocadas para a cana e as culturas de subsstênca. A área de pastagem fo calculada como a soma das pastagens naturas e plantadas. Por fm, a área de floresta corresponde ao total das áreas dos estabelecmentos ocupadas por florestas naturas, florestas plantadas e pelas terras produtvas não utlzadas. Optou-se por computar as terras produtvas não utlzadas como áreas de floresta pos, pelos crtéros de classfcação do IBGE, as terras 8 Parte sgnfcatva do trabalho de construção e consoldação da base de dados fo realzada por Anderson e Res (2007).
produtvas e não utlzadas correspondem a áreas que estão fora de uso por período superor a quatro anos. 3.4.2 Preço dos produtos O preço médo muncpal da cana fo obtdo pela dvsão do valor da produção total de cana pela quantdade total colhda em determnado muncípo. O preço representatvo dos produtos da lavoura de subsstênca fo construído através do cálculo de um índce de preços de Laspeyres regonalzado, no qual foram utlzados os dados muncpas de preços e quantdades para as cnco culturas classfcadas como lavouras de subsstênca (arroz, fejão, mandoca, mlho e banana). O mesmo procedmento fo empregado para construr o preço representatvo das demas culturas, calculado como um índce de Laspeyres para as prncpas culturas agrícolas produzdas no Brasl, excetuando-se a cana e os produtos classfcados como culturas de subsstênca 9. O preço representatvo das atvdades relaconadas à pastagem corresponde ao preço médo muncpal do gado, calculado pela razão entre o valor total dos bovnos venddos e abatdos em determnado muncípo e o número total de cabeças venddas e abatdas. Já o preço das florestas fo representado como o preço médo da madera, dado pelo valor total da madera extraída em determnado muncípo dvddo pela quantdade extraída (em m 3 ). Pressupõe-se que o preço da madera seja uma boa proxy para o custo de oportundade da floresta em pé, uma vez que o propretáro rural leva em conta a receta da extração da madera e os preços das atvdades alternatvas ao decdr pela conservação ou a derrubada das florestas localzadas em seu estabelecmento. Nos muncípos onde não hava nformação sobre o valor e/ou a quantdade de madera extraída, consderou-se o preço médo da madera no estado onde o muncípo está localzado. 3.4.3 Preço dos nsumos Foram ncluídos nas estmações os preços relatvos a dos nsumos: mão-de-obra e terra. O preço da mão-de-obra fo representado pelo saláro médo rural muncpal, calculado como o total de saláros pagos aos trabalhados ruras dvddo pelo número total de pessoas ocupadas nas atvdades ruras em determnado muncípo 10. Devdo à nexstênca de dados relatvos ao preço da terra no Censo Agropecuáro de 1995/96, fo utlzado como proxy o preço médo da terra arrendada, calculado pela razão entre a despesa total com o arrendamento de terras e a área total arrendada em determnado muncípo. Já a falta de nformações sobre o estoque de captal dos estabelecmentos ruras e das quantdades de fertlzantes adqurda mpossbltou a nclusão do preço do captal e dos fertlzantes em nossa análse. 3.4.4 Varáves clmátcas As varáves clmátcas utlzadas nas análses foram temperatura (ºC) e precptação (mm). Em nossa modelagem, supõe-se que varações clmátcas em dferentes estações do ano tenham efetos dstntos sobre as alocações de terra e a produtvdade das culturas. Por exemplo, é de se esperar que um aumento de 1ºC nas temperaturas nos meses de verão tenha um mpacto dstnto ao de uma varação de 1ºC que ocorra nos 9 Especfcamente, foram utlzados no índce agregado para as demas culturas os seguntes produtos: algodão, cacau, café, fumo, laranja, pmenta, soja e trgo. 10 Neste cálculo fo consderada também a mão-de-obra famlar.
meses de nverno. Para ncorporar a questão da sazonaldade dos efetos clmátcos, foram construídas varáves relatvas às médas trmestras de temperatura e precptação: dezembro a feverero (representatvas do período de verão), março a mao (representatvas do período de outono), junho a agosto (representatvas do período de nverno) e setembro a novembro (representatvas do período de prmavera). As varáves clmátcas para o período 1960-1996 foram extraídas da base de dados CRU CL 2.0 10', do Clmate Research Center (CRU/Unversty of East Angla). Esta base fornece dados georeferencados das temperaturas e precptações mensas com uma resolução espacal de aproxmadamente 0,5º X 0,5º para todo o terrtóro naconal 11. As observações foram espacalzadas com o uso do software ArcGs sobre a malha muncpal de 2000 do IBGE, de modo a se obter as varáves de temperatura e precptação em nível muncpal. Adotou-se a hpótese de que os fatores determnantes do padrão do uso do solo são as médas hstórcas das varáves clmátcas, e não as temperaturas e precptações observadas em um ano específco. Desta forma, foram ncluídas no modelo econométrco as médas das temperaturas e precptações trmestras observadas no período 1960-1991. 3.4.5 Varáves agronômcas e outras varáves de nteresse Dversas varáves agronômcas foram ncluídas no modelo econométrco de uso da terra. Dentre elas, destacam-se as varáves relatvas ao tpo de solo, alttude e dversas varáves ndcadoras de restrções do uso de solo para atvdades agrícolas (baxa dsponbldade de nutrentes, alta declvdade, alto grau de lmtação à mecanzação, etc.). Além das varáves agronômcas, também foram ncluídas nas especfcações econométrcas varáves relaconadas a outros fatores consderados mportantes para explcar a alocação de terra entre dferentes usos, tas como estradas pavmentadas e a área total rrgada. 4. RESULTADOS O modelo econométrco de uso da terra é formado pelo sstema de cnco equações de alocação de área, cuja especfcação geral é descrta na equação (6), sujetas às restrções paramétrcas expressas em (7) e (8). Devdo à sngulardade do sstema, foram estmadas as equações de área para lavouras de subsstênca, cana, demas lavouras e pasto, enquanto os coefcentes para a equação de florestas foram recuperados através das restrções paramétrcas. A condção de homogenedade de grau um nos preços fo mposta através da utlzação do preço da floresta como numeráro, sendo portanto os preços dos produtos e nsumos expressos em termos relatvos. As estmações foram realzadas a partr de dados em nível muncpal para o ano censtáro 1995/96. Os seguntes pontos merecem destaque: O modelo apresentou uma boa capacdade de ajuste e os coefcentes das varáves possuem os snas esperados. Os coefcentes dos preços relatvos são 11 A documentação sobre a metodologa adotada na complação dos dados e as técncas de nterpolação adotadas pelo modelo podem ser consultadas em Hulme e Sheard (1999).
na maora dos casos sgnfcatvos, o que sugere que os preços dos produtos e nsumos afetam a decsão dos produtores em relação à alocação de terra para os dferentes usos. O teste de Breusch-Pagan rejeta a hpótese de que os erros das quatro equações estmadas não estão correlaconados. Tal resultado fornece evdênca empírca de que a decsão dos produtores sobre quanto alocar de terra para dferentes tpos de uso devam ser nterdependentes, e que neste caso o uso de métodos de estmação smultânea como o aqu proposto mostra-se mas efcente do que a estmação de cada equação do sstema soladamente. A partr dos parâmetros estmados no modelo econométrco, foram realzadas as smulações para se avalar de que forma as alocações de terra se comportaram frente aos cenáros prospectvos do preço da cana. O horzonte consderado nas smulações é o ano de 2035, e o data de referênca é o ano censtáro de 1995. A construção dos cenáros da smulação envolveu uma sére de hpóteses. Em prmero lugar, consderou-se que o preço da cana vara na mesma proporção que o preço do petróleo. Esta hpótese é justfcada pela forte correlação postva entre o preço dos produtos dervados da cana (açúcar e etanol) e o preço do petróleo 12. Pressupõe-se anda que essa varação de preços reflta as condções de equlíbro entre oferta e demanda, já ncorporando o crescmento do mercado de bocombustíves. Já os demas preços ncluídos no modelo foram corrgdos pelas varações dos índces de preços defndas segundo os cenáros macroeconômcos desenvolvdos pela equpe da FIPE/USP no âmbto do projeto ECCB. Deve-se ressaltar anda dos aspectos para que os resultados da smulação sejam nterpretados de manera adequada. Prmeramente, as smulações restrngem-se a analsar os ncentvos aos agrcultores decorrentes de mudanças nos preços de mercado, mantendo nalteradas as condções de nfraestrutura e as polítcas públcas vgentes. Isto quer dzer que as smulações não levam em consderação ganhos de produtvdade, redução dos custos de transporte decorrentes de nvestmentos em nfraestrutura ou ncentvos decorrentes de mudanças de polítca fscal. Em segundo lugar, as smulações não consderam os ganhos de produtvdade da cana-de-açúcar. Como é de se esperar que tas ganhos reduzam a demanda de terras agrícolas para essa cultura, a expansão de área de cana projetada nas smulações estara sobrestmada, e a smulação pode ser entendda como uma estmatva máxma das necessdades de novas áreas para esta cultura. Em vsta destas consderações, o resultado das smulações deve ser nterpretado como uma resposta à segunte conjectura: dadas as condções tecnológcas, de nfraestrutura e as polítcas públcas vgentes no ano de 1995, como se comportaram as alocações de terra entre os cnco tpos de uso analsados, caso a estrutura de preços fosse alterada segundo os valores projetados para o ano de 2035? 12 Para a análse da correlação entre estas varáves, ver Monaco Neto e Marjotta-Mastro (2007), Melo, Mota e Lma (2008) e FAO (2006).Deve ser ressaltado anda que, caso o valor de escassez do petróleo apresente tendênca de aumento ao longo do tempo, a correlação entre os preços do petróleo e da cana pode se tornar mas fraca. Neste contexto, em vsta do aumento do preço relatvo do petróleo decorrente de seu valor de escassez, a varação do preço da cana usado na smulação estara sobrestmada,.
Consdera-se que o preço da cana aumenta 156%, refletndo a varação do preço do petróleo de USD 23 para USD 49 entre os anos de 1995 e 2035 13. Já os demas preços utlzados no modelo evoluem segundo os cenáros macroeconômcos A2 e B2, defndos pela equpe FIPE/USP no âmbto do projeto ECCB. As Tabelas 2 e 3 exbem os resultados das varações de área nas dferentes regões decorrentes das mudanças do preço relatvo da cana nestes dos cenáros. As varações percentuas possuem como período de referênca o ano de 1995. É mportante anda observar que as varações de área em hectares são calculadas em relação às áreas dos estabelecmentos agrícolas do Censo Agropecuáro de 1995/96. Os seguntes pontos merecem destaque Dados os preços projetados para o ano de 2035, estma-se um crescmento da área de cana no Brasl de aproxmadamente 19 mlhões de hectares no cenáro A2 e 17,8 mlhões de hectares no cenáro B2. Como a área de cana no Censo 1995/96 corresponda a aproxmadamente 4,2 mlhões de hectares, as smulações projetam uma área total entre 22 e 23 mlhões de hectares de cana. O crescmento está concentrado nas regões Sudeste e Nordeste, que respondem por aproxmadamente 80% da varação da área de cana. Não se observa em nenhuma regão braslera a substtução de áreas destnadas às culturas de subsstênca por áreas de planto de cana. Este resultado sugere que a varação do preço da cana não tende a promover uma competção entre esta cultura e a produção de almentos no Brasl. O aumento da área de cana na regão Norte é pouco expressvo, sendo estmado entre 50 e 60 ml hectares. Este resultado sugere que o aumento esperado do preço da cana, consderado soladamente, não venha a gerar fortes ncentvos para a expansão deste cultvo na regão Amazônca. Uma possível explcação para o baxo mpacto consste na ausênca de nfraestrutura para a produção de etanol na regão, o que torna a atvdade pouco atratva mesmo na perspectva de aumentos expressvos no preço da cana. Observa-se anda que o (pequeno) avanço da área de cana na regão Norte não se dá pela conversão de áreas de florestas. De fato, as smulações projetam um aumento para as áreas das culturas de subsstênca e de cana. No entanto, esta expansão se processa através da conversão de áreas de pasto e da substtução das áreas alocadas para outras culturas. Este padrão de mudança do uso do solo, assocado à varação pouco expressva da área de cana na regão, sugere que a expansão da cana não venha a exercer uma pressão pelo desmatamento da regão Amazônca, dadas as atuas condções de nfraestrutura da regão. Por outro lado, o avanço das áreas de cana prevsto nas regões Sudeste e Nordeste se dá em detrmento das áreas de floresta e matas dos estabelecmentos agrícolas, sugerndo que o crescmento da produção de cana tenha mportantes mpactos ambentas nestas regões. Estes potencas mpactos a são partcularmente severos na regão Sudeste. 13 Adotam-se os preços do petróleo utlzados pela equpe PPE/COPPE no âmbto do projeto ECCB. Consderou-se anda uma taxa de desvalorzação cambal de 5% ao ano para o cálculo da varação dos preços em moeda doméstca.
Tabela 2: Varação de áreas segundo o tpo de uso cenáro de preços A2 Regão Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Lavouras de subsstênca 0,15% (0,35 x 10 4 0,34% (1,95 x 10 4 0,49% (1,42 x 10 4 0,11% (0,66 x 10 4 0,60% (1,41 x 10 4 Outras lavouras Cana Pasto Floresta -20,65% (-0,17 x 10 6-24,99% (-2,19 x 10 6-9,55% (-0,84 x 10 6-3,62% (-0,26 x 10 6-12,23% (-0,63 x 10 6 959,77% (0,05 x 10 6 803,89% (8,07 x 10 6 331,75% (8,53 x 10 6 198,96% (0,69 x 10 6 614,77% (1,78 x 10 6-0,0093% (-0,21 x 10 4-0,0035% (-0,11 x 10 4-0,0023% (-0,09 x 10 4-0,0022% (-0,05 x 10 4-0,00018% (-0,01 x 10 4 0,38% (0,11 x 10 6-20,75% (-5,89 x 10 6-66,86% (-7,70 x 10 6-5,56% (-0,44 x 10 6-3,46% (-1,17 x 10 6 Tabela 3: Varação de áreas segundo o tpo de uso cenáro de preços B2 Regão Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste Lavouras de subsstênca 0,13% (0,30 x 10 4 0,28% (1,61 x 10 4 0,42% (1,22 x 10 4 0,09% (0,55 x 10 4 0,49% (1,16 x 10 4 Outras lavouras Cana Pasto Floresta -20,69% (-0,17 x 10 6-23,85% (-2,09 x 10 6-8,60% (-0,75 x 10 6-3,54% (-0,26 x 10 6-13,36% (-0,68 x 10 6 1007,76% (0,06 x 10 6 749,99% (7,52 x 10 6 298,93% (7,68 x 10 6 200,41% (0,70 x 10 6 642,66% (1,86 x 10 6-0,0073% (-0,17 x 10 4-0,0029% (-0,09 x 10 4-0,0020% (-0,08 x 10 4-0,0019% (-0,04 x 10 4-0,00016% (-0,01 x 10 4 0,38% (0,11 x 10 6-19,18% (-5,45 x 10 6-60,24% (-6,94 x 10 6-5,69% (-0,45 x 10 6-3,52% (-1,19 x 10 6
5. CONCLUSÃO O objetvo deste trabalho é avalar os potencas mpactos da expansão da área de canade-açúcar em termos de desmatamento e de oferta de almentos. Para se analsar esta potencal competção entre bocombustíves, florestas e produção de almentos, estmase um modelo econométrco de uso da terra em nível muncpal a partr dos dados do Censo Agropecuáro 1995/1996 do IBGE. Os parâmetros do modelo em seguda são utlzados para smular de que forma se dará a expansão das áreas de cana frente ao comportamento futuro dos preços da cana e demas produtos agrícolas. Dados os preços projetados para o ano de 2035, estma-se um crescmento da área de cana no Brasl entre 18 mlhões e 19 mlhões de hectares. Os resultados sugerem que o aumento esperado do preço da cana, consderado soladamente, não venha a gerar fortes ncentvos para a expansão deste cultvo na regão Amazônca. Por outro lado, o avanço das áreas de cana prevsto nas regões Sudeste e Nordeste se dá em detrmento das áreas de floresta e matas dos estabelecmentos agrícolas, sugerndo que o crescmento da produção de cana tenha mportantes mpactos ambentas nestas regões. Estes mpactos são partcularmente severos na regão Sudeste. Por fm, não se observa em nenhuma regão braslera a substtução de áreas destnadas às culturas de subsstênca por áreas de planto de cana. Este resultado sugere que a varação do preço da cana não tende a promover uma competção entre esta cultura e a produção de almentos no Brasl. A análse dos resultados das smulações permte formular algumas recomendações de polítcas para mnmzar os mpactos da expansão da área de cana. Em prmero lugar, As smulações sugerem que o aumento esperado do preço da cana, consderado soladamente, não venha a gerar fortes ncentvos para expansão deste cultvo na regão Amazônca. Contudo, as smulações restrngem-se a analsar os ncentvos aos agrcultores decorrentes de mudanças nos preços de mercado, mantendo nalteradas as condções de nfraestrutura e as polítcas públcas vgentes. Polítcas públcas equvocadas, tas como a concessão de benefícos fscas que facltem a nstalação de usnas de álcool na regão, podem trazer séras conseqüêncas ambentas que não são consderadas neste estudo. Desta forma, formuladores de polítcas públcas não devem descudar das suas conseqüêncas em termos de ncentvos gerados às atvdades agrícolas. Por outro lado, a expansão da cana estmada paras regões Sudeste e Nordeste pode acarretar severos mpactos ambentas. Em vsta desta tendênca, faz-se necessára a mplementação e o montoramento de polítcas de ordenamento de uso de solo, de modo a garantr a preservação das áreas remanescentes de florestas e matas nos estabelecmentos agrícolas. Bblografa Anderson, K and E. Res. (2007). The Effects of Clmate Change on Brazlan Agrcultural Proftablty and Land Use: Cross-Sectonal Model wth Census Data. Fnal report to WHRC/IPAM for LBA project Global Warmng, Land Use, and Land Cover Changes n Brazl. CONAB Companha Naconal de Abastecmento (2008). Perfl do Setor de Açúcar e Álcool no Brasl. Brasíla.
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