Economia & Energia
Ano IX -No 51:
Agosto-Setembro
2005 
ISSN 1518-2932

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Artigo:

Balanço de Carbono: A Contabilidade das Emissões nas Metodologias “Top-Down” Estendida (“Top-Bottom”) e “Bottom-Up”

 

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Artigo:

Balanço de Carbono:
A Contabilidade das Emissões nas Metodologias “Top-Down” Estendida (“Top-Bottom”) e “Bottom-Up”

Carlos Feu Alvim, Frida Eidelman e Omar Campos Ferreira

Introdução

A Organização Economia e Energia realizou, em Convênio com o Ministério da Ciência e Tecnologia, estudo sobre o balanço de carbono nas emissões provenientes do uso e transformação da energia. A divulgação dos resultados desse estudo vem sendo feita pela revista e&e. Assim já foram divulgados:

Como prosseguimento, a e&e divulga neste exemplar os resultados correspondentes ao processo de contabilidade adotado que compreende a extensão da abordagem “Top-down” e o uso de coeficientes apurados no inventário nacional do Brasil para os anos 1990 a 1994 para estimar, pelo processo “Bottom-Up” as emissões de 1970 a 2002. De posse dos dois resultados, pode-se compará-los e avaliar suas deficiências  e as possíveis incoerências no uso das duas metodologias.

Na apuração dos dados e sua comparação foram usados dois programas para computador que permitem listar os dados dos balanços de energia e do carbono (processo “Top-Down”) para todo o período e em diferentes configurações (programa ben_eec).

Para obter os dados pelo processo “Bottom-Up” foi usado o programa benemis_e. Esse programa, elaborado anteriormente e atualizado para incluir o ano de 2002 dentro do convênio com o MCT, permite quantificar as emissões por tipo de combustível nos vários setores. O programa permite um levantamento das emissões de 1970 a 2002 e inclui os resultados para os gases CO2, CO, CH4, e NMVOCs[1], que contêm carbono além de N2O e NOx[2]  que não interessam para o balanço de carbono.   Esses dados constam do Relatório Final do Projeto “Balanço de Carbono”, apresentado ao MCT e serão proximamente publicados na e&e. Para o calculo das emissões o programa utiliza coeficientes obtidos a partir do uso dos dados de consumo e transformação do BEN (Balanço Energético Nacional) e das apurações tipo “Bottom-Up” realizadas para o inventário. Estes coeficientes foram elaborados a partir do resultado do inventário e fornecidos à equipe da e&e por Branca Americano da CGMC (Coordenação Geral de Mudanças Globais do Clima – MCT). Posteriormente, houve uma verificação dos resultados gerados pelo programa e algumas discrepâncias foram  corrigidas pela Coordenação.

É possível elaborar com o programa benemis_e, para cada tipo de gás emitido e por “conta” (setor de consumo e alguns centros de transformação), tabelas e gráficos, que apresenta para os diversos combustíveis e “contas”, a energia e as emissões por tipo de gás de interesse no efeito estufa.

Na presente edição, o programa benemis_e foi incrementado e passou a fornecer o carbono contido nos energéticos (antes das emissões), os resultados das aproximações “Top-Down” e “Bottom-Up” em carbono emitido e a diferença absoluta e relativa entre os valores para os dois métodos.

No caso da aproximação “Bottom-Up”, parte-se das massas do carbono contido em cada um dos gases envolvidos, obtidos a partir da própria constituição química e das massas atômicas dos gases emitidos. No caso dos NMVOCs, foi feita uma suposição simples sobre a relação massa de carbono / massa total usada (baseada no carbono contido no cetano). Os coeficientes empregados foram os seguintes:

CO2 (12/44=0,2727), CO (12/28=0,4286), CH4 (12/16=0,75)  e

 NMVOC (0,8)

A soma das massas dos compostos de carbono obtida, pela aplicação desses coeficientes pode ser comparada à massa obtida no processo “Top-Down”, que é a massa líquida de carbono (excluída a retida nos usos não energéticos) multiplicada pelo fator de oxidação. Os dois valores deveriam ser iguais.

Pode haver dúvida se os não óxidos (CH4 e NMVOC) estariam incluídos no fator de oxidação usado na metodologia “Top Down:”. As indicações do IPCC (International Panel on Climate Change- Revised 1996 IPCC Guidelines) são de que se trata de  carbono não oxidado no momento do uso nem posteriormente na atmosfera. O resíduo que se quer excluir das emissões é o constituído por cinzas (não degradáveis) ou o carbono fixado em algum equipamento ou produto.

Portanto, é com o valor corrigido das retenções que deve ser comparado o valor das emissões, calculado setorialmente a partir das emissões obtidas em equipamentos de uso e transformação. Para fazê-lo,

é necessário estender a técnica “Top-Down” a toda a matriz de consumo e nas transformações onde houver emissões computadas nas respectivas unidades.

Extensão da Abordagem “Top-Down” aos dados setoriais do BEN.

Na abordagem “Top-Down” busca-se detectar as emissões associadas ao consumo aparente de combustíveis primários e secundários em um país. No caso de produtos secundários, a produção interna não é considerada, pois provêm da fonte primária já considerada, Como foi visto, isto corresponde ao valor totalizado na linha do BEN “oferta interna bruta”. Uma avaliação das emissões provenientes das perdas pode ser feita à parte. A expressão inglesa para designar a metodologia corresponde exatamente ao procedimento adotado por quem toma por base uma tabela de balanço energético consolidado na disposição em que essas informações estão contidas. No caso do balanço brasileiro esta abordagem alcança até a oitava das 46 linhas que correspondem às “contas” do balanço energético.

A idéia do balanço de carbono realizado neste trabalho corresponde a:

·          Levantar o conteúdo de carbono dos combustíveis que integram o balanço energético

·          Testar a coerência do balanço dos centros de transformação onde as emissões não são computadas

·          Estender essa abordagem “de cima para baixo” (Top-Down) até o final da tabela, abrangendo os setores de transformação e consumo,

·          Comparar os resultados obtidos com os valores “reconstituídos” usando coeficientes (emissão / energia contida) extraídos das avaliações do inventário que usou a metodologia “Bottom-Up”.

 A extensão do processo “de cima para baixo” ao conjunto dos energéticos faz parte, pois, do balanço de carbono. Parte-se do fato de que naquele enfoque está implícito, ao aplicar-se a uma matéria prima um fator de oxidação, que ele possa representar a média de oxidação dos combustíveis em sua utilização direta, Ou seja, ao supor que 1% do carbono proveniente do petróleo não é oxidado implica que o mesmo acontece para a média dos derivados. Nessa extensão do conceito, supõe-se que todos os derivados (gasolina, óleo combustível, diesel, GLP, etc...) tenham 1% de seu carbono não oxidado. Isto já estava implícito no método original pelo fato de que, ao fazer a subtração das exportações líquidas, adotava-se esta hipótese. Naturalmente isto não reflete exatamente a realidade, já que não há razão para supor que – considerando-se casos extremos – o óleo combustível se oxide da mesma maneira que o GLP, cuja oxidação deve estar muito mais próxima do valor para o gás natural (99,5% de emissão e 0,5% não oxidado). Na realidade, os desvios detectados no balanço efetuado foram de tal ordem que mesmo a comparação com o carbono contido já seria útil para o diagnóstico que se busca fazer.

O fator de oxidação proposto para a matéria prima (energia primária) foi aplicado aqui a todos os derivados (energia secundária) nas etapas de consumo e na transformação, quando são computadas emissões diretas (carvoarias e geração de eletricidade em centrais de uso público e autoprodutoras).

Esta aproximação permite gerar um conjunto de dados em emissões esperadas por setor de consumo e por energético e confrontar estes valores com as emissões esperadas a partir das avaliações setoriais no processo “de baixo para cima”, chamado de “Bottom-Up”. Como é de se esperar que os valores baseados nas duas metodologias sejam coerentes, o confronto deles em um balanço de carbono é um bom teste para as estimativas efetuadas. Uma análise dos dados para consumo pode – como já aconteceu no caso das transformações – identificar melhoramentos a serem introduzidos nos levantamentos por uma ou outra metodologia.

Foram geradas neste trabalho planilhas na abertura “49x46”[3] das emissões esperadas pela extensão do conceito “Top-Down” utilizando-se a planilha para energia final em “tep novo” (de 10000 Mcal). Essas podem ser comparadas diretamente com os resultados que buscam reproduzir os resultados da metodologia “Bottom-Up”.

Os resultados foram obtidos usando-se o programa benemis-e adaptado para fornecer os valores do balanço de carbono em sua planilha “Emissões no Ano”. Um programa capaz de gerar gráficos completos ao longo do tempo, a exemplo do que já existe para os gases emitidos e para a energia, pode ser construído a partir da estrutura existente.

O Anexo 5 apresenta, para anos escolhidos, os valores obtidos para as duas abordagens com críticas automáticas (por intermédio de cores) para os resultados do balanço. No que se segue, destacamos alguns resultados.

Reconstituição do Processo Bottom-Up por Coeficientes.

A metodologia e os resultados da reconstituição do processo “Bottom-Up” (período 1970 a 2002) acham-se expostos no Anexo 4 do relatório enviado ao MCT e serão objeto de publicação nesta Revista. Além disto, o programa benemis-e proporciona uma série de saídas que possibilitam gerar tabelas e gráficos para períodos escolhidos e em diversas desagregações. Ele foi elaborado anteriormente à publicação definitiva dos resultados do inventário (novembro de 2004) e ainda não haviam sido comparados com eles.

Esta comparação é necessária, já que a intenção é comparar os resultados obtidos usando-se as duas metodologias. Para a metodologia ‘Top-Down” os cálculos foram inteiramente refeitos neste trabalho e mostraram-se coerentes com os resultados anteriores. Para a reconstituição dos resultados do “Bottom-Up” foram usados coeficientes gerados a partir dos estudos que compõem  a “Comunicação Nacional Inicial do Brasil à Convenção das Nações Unidas”, ocorrida em  Brasília em novembro de 2004.

Os valores por “conta” são comparados na Tabela 1 e revelam uma boa concordância para os setores de consumo. As divergências detectadas na Transformação e no Setor Energético são principalmente devidas à interpretação do item “outras primárias” do BEN que foram aqui consideradas como renováveis, a menos das produzidas em transformações nas plantas de gás natural e refinarias. A comparação sugere a conveniência de uma revisão no critério e uma modificação necessária no programa benemis-e. Observe-se que um dos resultados esperados para o presente trabalho é justamente a correção dos coeficientes utilizados e da alocação das emissões no programa. 

Tabela 1: Emissões de CO2 por Setor  (mil Gg/ano) - Sem CO2 da Biomassa
Comparação entre Resultados do Programa benemis_e os do Inventário.

 

1990
benemis

1990
Inven-tario

Diferença %

1994

benemis

1994
Inven -tário

Dife-rença %

TRANSFORMAÇÃO

8,5

9,1

7,1%

10,3

10,8

5,4%

CONSUMO FINAL
 NÃO-ENERG.

4,8

5,5

14,1%

5,5

6,2

12,0%

SETOR ENERGÉTICO

12,4

13,8

11,6%

13,1

14,8

12,5%

RESIDENCIAL

13,7

13,8

 0,7%

15,2

15,2

0,0%

COMERCIAL

2,0

2,0

0,0%

1,6

1,6

-0,1%

PÚBLICO

0,5

0,5

0,0%

2,0

2,0

0,0%

AGROPECUÁRIO

10,1

10,0

-1,0%

12,5

12,5

0,0%

TRANSPORTES

81,4

82,0

0,7%

93,3

94,3

1,1%

INDUSTRIAL

60,9

61,6

1,3%

73,6

74,1

0,6%

TOTAL GERAL

194

198

2,1%

227

231

1,9%

Comparação baseada na Tabela 3.1.5 da Declaração Brasileira

               A mesma comparação pode ser feita no que concerne às emissões por energéticos De novo surgem problemas com a interpretação das agregações. Nos combustíveis em que é possível trabalhar nas emissões com a mesma abertura do BEN não existem dificuldades como se pode observar nas dez primeiras linhas da Tabela 2 . É natural, aliás, que exista uma perfeita concordância entre os resultados, considerando que se está fazendo o caminho inverso do empregado na obtenção dos coeficientes. Apenas as correções posteriores nos dados energéticos ou de emissões justificam algumas discrepâncias; o restante deve ser atribuído a erros de programação ou de transcrição dos coeficientes,

É nas agregações de energéticos (Tabela 3) que se verificam as diferenças: para outras secundárias de petróleo (tomadas como correspondendo a coque de petróleo, gás de refinaria e outros secundários de petróleo na lista da Declaração Brasileira) e Outros do carvão mineral (alcatrão e gás de coqueria na referida declaração) são registradas diferenças percentuais importantes. No item “outros fósseis” existe o problema de alocação, no presente trabalho, destas fontes como recuperáveis. Já o inventário registra parte delas como fósseis mas não as identifica[4]. A diferença não é quantitativamente importante, mas deve ser averiguada.

Tabela 2: Comparação das Emissões de CO2 Reconstituídas com o Programa benemis e as do Inventário (Método “Bottom-Up”) – mil Gg/ano – Anos 1990 e 1994

 

1990

benemis

1990
Inven-tário

Difere-
nça %

1994

benemis

1994
Inven-tário

Dife-
rença %

GASOLINA

21,6

21,6

0,0%

26,8

26,8

0,0%

QUEROSENE

6,2

6,2

0,0%

6,4

6,4

0,0%

 ÓLEO DIESEL  

66,0

65,7

0,6%

75,1

75,1

0,0%

ÓLEO COMBUST.  

32,9

32,9

0,0%

36,4

36,4

0,0%

GLP

14,4

14,4

0,0%

16,0

16,0

0,0%

  NAFTA  

3,0

3,0

1,1%

3,7

3,7

1,0%

CARVÃO   VAPOR

7,6

7,6

0,0%

7,6

7,7

-0,1%

CARVÃO MET.

0,0

0,0

 

1,0

1,0

0,2%

COQUE   C. MIN.

22,9

22,9

0,0%

30,0

30,0

0,0%

GÁS NATURAL

6,4

6,4

0,0%

7,9

7,9

-0,1%

 O.SEC. PETR.

7,7

8,6

-10,3%

10,4

11,4

-8,8%

GÁS

0,7

0,6

17,1%

0,3

0,3

1,0%

OUTROS CM

4,5

6,4

-30,0%

5,1

7,1

-28,9%

NÃO E. PET.

0,4

1,1

-66,5%

0,3

1,0

-72,0%

OUTRAS FÓSSEIS

 

0,6

-100,0%

 

0,6

-100,0%

TOTAL

194,3

198,0

-1,8%

227,1

231,4

-1,9%

 

Como o inventário não registra as emissões de CO2 da biomassa, as emissões de CH4 obtidas no Programa benemis foram comparadas com as do inventário. A coincidência é a esperada (muito boa). A exceção (similar aos casos anteriores) está relacionada ao item “outros” onde os critérios de agregação podem ser diferentes.

 Tabela 3: Comparação das Emissões de CH4 Reconstituídas com as do Inventário (Método “Bottom-Up”) –  Gg/ano – Anos 1990 e 1994

 

1990

benemis

1990
Inven- tário

Dife-
rença %

1994

benemis

1994
Inven-
tário

Dife-
rença %

Lenha

250,7

251

-0,1%

214,5

215

-0,2%

Carvão Vegetal

51,4

51

0,8%

44,7

45

-0,7%

Bagaço

14,7

15

-2,0%

19,0

19

0,0%

Outras

0,8

1

1,2%

0,9

1

9,3%

Etanol

1,7

2

0,0%

1,8

2

0,0%

Total Biomassa

319,3

320

-0,1%

280,9

282

-0,3%

Conclui-se da comparação que os valores gerados pelo programa podem ser tomados como representativos do enfoque “Bottom-Up” e dos resultados do Inventário.

Conclusões e Próximos Resultados

A metodologia desenvolvida e os resultados alcançados indicam sua confiabilidade quando aplicada para estimar as emissões no período já coberto pelo inventário nacional (1990 a 1994) e sua adequação para extrapolar o resultado para anos posteriores e anteriores  Nos próximos números e&e apresentará a comparação dos resultados, as modificações no tratamento dos dados sugeridas pela análise e comparação dos resultados. Também será apresentada a evolução das emissões, para o período 1970 a 2004, da evolução da emissão dos diversos gases causadores do efeito estufa.



 

[1] Dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano e outros compostos orgânicos voláteis afora o metano (Non-Methane Volatile Organic Compounds) 

[2] Óxido nitroso e outros óxidos de nitrogênio (afora N2O).

[3]  Na realidade, como as emissões estão restritas a parte do consumo e das transformações, com emissões diretamente computadas, foram apuradas 31 linhas mas o formato original foi mantido.

[4] Alega-se para a escolha do coeficiente genérico usado (igual a do petróleo) na aproximação “Top-Down” a não identificação da natureza dessas fontes.

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Wednesday, 28 December 2005
.

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