Economia & Energia
Ano X -No 59:
Dezembro 2006
Janeiro 2007
ISSN 1518-2932

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e&e  No 59

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Editorial

Relatório da “Comissão Vargas” Completa Vinte Anos

Textos para Discussão

Comparação de Resultados de Projeções de Demanda de Energia Elétrica no Brasil  

Cana-de-açúcar: a Melhor Alternativa para Conversão da Energia Solar e Fóssil em Etanol.

Opinião:

D. Avani Caggiano e o Aprova Brasil

    

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Texto para Discussão:

 Cana-de-açúcar: a Melhor alternativa para Conversão da energia solar e Fóssil em Etanol (*)

 

C. ANDREOLI1, S. P. DE SOUZA2

1Pesquisador, Embrapa Soja, C.P 231, Londrina, PR. Email: andreoli@cnpso.embrapa.br

2Estudante do Curso de Engenharia Ambiental, UFPR, Curitiba, PR. Email: sica_ps_foz@yahoo.com.br

 

RESUMO:

- O Brasil e os Estados Unidos são líderes mundiais na produção de etanol, utilizando como matéria prima o açúcar e o milho, respectivamente. O objetivo deste trabalho foi comparar vários parâmetros da cana-de-açúcar e milho, principalmente, o balanço energético para converter açúcar de cana e milho em etanol, bem como mostrar uma planta futura de biocombustível para a indústria brasileira. Para cálculo do balanço energético da cana foram utilizados os dados da UNICA, da ORPLANA e das Usinas da Região de Pitangueiras, SP e para milho utilizaram-se os dados de Pimentel e Patzek (2005) e Hill et al (2006). O balanço de energia para converter o milho em etanol é negativo (1,29:1), ou seja, para cada 1 kcal de energia fornecida pelo etanol, gasta-se 29% a mais de energia fóssil para produzir o álcool, enquanto o balanço energético da cana é positivo (1:3,24), para cada 1 kcal de energia consumida para produção de etanol, há um ganho de 3,24 kcal pelo etanol produzido. Além disso, a cana produz três vezes mais álcool por área do que o milho. A cana gasta quatro vezes menos energia do que o milho, 1,6 bilhões de kcal para a cana contra 6,6 bilhões para o milho. O custo de produção do etanol de cana é U$0,28/L e de milho é de U$0,45/L. A redução de gás efeito estufa (GEE) na produção e combustão de etanol de cana-de-açúcar foi de 66%, comparada com 12% para o etanol de milho. A indústria de álcool americano somente é viável devido ao subsidio de U$4,1 bilhões para a produção de milho e etanol.

(*) Trabalho apresentado na Conferência Internacional de AgroEnergia, de 11 a 13 de dezembro de 2006, Londrina, PR.

 

Introdução

As plantas utilizam a luz solar, através da fotossíntese, para fixar CO2 atmosférico, numa vasta produção de biomassa. Entretanto, ainda se usa uma pequena proporção desse carbono fixado para produzir combustíveis, fibras e material de construção. A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L., família Poaceae), uma planta C4 altamente eficiente, pode armazenar cerca de 1% da radiação incidente em biomassa por ano. Ultimamente, devido a dois fatores – aumento da emissão de CO2, esgotamento das reservas de petróleo e, conseqüentemente, aumento do seu preço, observa-se um avanço nos programas de P&D para melhorar a produção de biomassa e energia, bem como a matéria prima para indústria química como parte de uma economia sustentável.

O Brasil e os Estados Unidos são líderes mundiais na produção de etanol, utilizando como matéria prima o açúcar e o milho, respectivamente. O Brasil representa uma participação mundial de 50% nas exportações de etanol, principalmente para a Índia, o Japão e os Estados Unidos.

Com as leis americanas para banir o aditivo MTBE (metil-tércio-butil éter) na mistura de gasolina, em 1999, e a lei Renewable Fuel Standard (RFS), assinada pelo Presidente Bush, em agosto de 2005, a produção de álcool que era de 5,0 bilhões de litros, em 1999, passou para 16 bilhões de litros, em 2005. Pela lei RFS, os Estados Unidos deverão produzir 7,5 bilhões de galões (28 bilhões de litros), em 2008. Estima-se que, se os países da Europa, os Estados Unidos e o Japão adotassem uma mistura de 10% de etanol na gasolina, seria necessário um adicional de 60 bilhões de litros de álcool para 2007.

O objetivo deste trabalho foi comparar vários parâmetros da cana-de-açúcar e do milho, principalmente o balanço energético e ambiental para converter açúcar de cana e milho em etanol, bem como mostrar uma planta futura de biocombustível para a indústria brasileira.

Material e Métodos

Os dados de produção, produtividade e rendimento industrial de cana foram obtidos da UNICA e ORPLANA (2005) e de milho do USDA, SHAPOURI et al. (2002) e SHAPOURI et al. (2006). Para cálculo do balanço de energia de cana, os dados de produção de etanol foram os das Usinas da Região de Pitangueiras e de milho utilizaram-se os dados de PIMENTEL e PATZEK (2005). Para estimar as economias de GEE na produção e combustão de cada biocombustível au lieu do combustível fóssil, nós calculamos a economia de GEE referente ao ciclo de vida dos combustíveis fósseis (i.e., o ganho de energia em produzir biocombustível) e, então, adicionamos a esta a emissão líquida liberada na fazenda (HILL et al. 2006).

Resultados e Discussão

Na Tabela 1 encontram-se alguns parâmetros comparativos na produção de etanol de milho, nos Estados Unidos, e de cana-de-açúcar, no Brasil. Apesar do incentivo à produção de etanol de milho nos EUA, apoiado por forças políticas, algumas associações de classe e inclusive o USDA, cientistas da Universidade de Cornell e de Berkeley têm demonstrado que, tanto do aspecto energético como do ambiental, a produção de etanol-milho não é sustentável, drenando U$4,1 bilhões pagos em subsídios para produção do milho.

O balanço de energia para converter o milho em etanol é negativo (1,29:1), ou seja, para cada 1 kcal de energia fornecida pelo etanol, são gastos 29% a mais de energia fóssil para produzir álcool (PIMENTEL e PATZEK, 2005). O balanço energético da cana é positivo (1:3,24); para cada 1 kcal de energia consumida, para produção de etanol, há um ganho de 3,24 kcal pelo etanol produzido, além disso se produz três vezes mais álcool por área com a cana do que com o milho. Isso significa que se 100% do milho dos Estados Unidos fosse utilizado para produção de etanol, isto atenderia apenas 6% da necessidade de substituição do petróleo. Entretanto, HILL et al. (2006) relatam que os biocombustíveis produzidos de milho e soja são viáveis do ponto de vista econômico, energético e ambiental. O ganho de energia foi de 1:1.25 para o milho e 1:1,93 para a soja e a redução de emissão de gás estufa foi de 12% para a produção e a combustão do etanol e 41% para o biodiesel, o que justifica o esquema de produção futura de biocombustíveis no Brasil (Figura 1).

 

Figura 1:. Esquema ilustrativo de uma matriz energética futura de biocombústivel no Brasil. O bagaço de cana serve de fonte de calor para a indústria de etanol-milho e para a de biodiesel. O etanol é utilizado para reação de transesterificação na produção de biodiesel e o CO2 liberado na produção de etanol pode ser reciclado na produção de hortaliças ou na fábrica de refrigerantes e/ou água gasosa. O biodiesel produzido será utilizado no transporte da cana (lavoura-usina).

 

Outro aspecto importante é o gasto total de energia fóssil na indústria para converter os açúcares na mesma quantidade de etanol. A cana gasta quatro vezes menos energia do que o milho, 1,6 bilhões de kcal para a cana contra 6,6 bilhões para o milho (Tabela 1). Além de ressalvar para o fato que os custos de produção do álcool de cana são muito mais baratos do que os de milho (Tabela 1), sem levar em consideração o subsídio pago aos produtores de milho e aos usineiros americanos. O custo de produção de etanol de cana é muito inferior ao de milho, U$0,28/L contra U$0,45/L. Relativo aos combustíveis fósseis, a emissão de gases efeito estufa foi reduzido em 66% com a produção e combustão de etanol de cana-de-açúcar e 12% com o etanol de milho (Figura 2).

Tabela 1. Comparação entre a produção de etanol de milho nos Estados Unidos e de cana-de-açúcar no Brasil.

Parâmetro

Unidades

Cana-de-açúcar

Milho

Produção§

milhões t

386,5

282,0

Rendimento

t/ha

90,0

8,1

Energia Exigida

kcal x1000

10.509

8.115

Energia entrada: saída

kcal

1: 4,60

1: 3,84

Produção de álcool

litros/ha

8.100

3.000

Produção de álcool

litros/ t

90

371

Taxa de Conversão

kg/ 1000L

11.110

2.690

Gasto de Energia Total

kcal/ 1000L

1.518.000

6.597.000

Produção Total Atual

Bilhões (L)

15,8

17,2

Balanço de Energia#

kcal input: output

1:3,24

1:1,29

Custo de Produção

U$/L

0,28

0,45

Preço de Venda

U$/ L

0,42

0,92

Número de Usinasa

unidade

140

101

Subsídio

US bilhões/ano

_

$4,1

§ 50% da produção da cana é destinada para a produção de álcool no Brasil e 20% do milho nos Estados Unidos.

 a Novas unidades: 89 no Brasil e 40 nos Estados Unidos.

# O balanço de energia do etanol de cana-de-açúcar é positivo e de milho é negativo

Figura 2. Emissão de gás efeito estufa (GEE equivalente a g CO2/MJ) durante a produção e combustão de biocombustíveis comparado com a gasolina e o diesel (milho e soja dados de Hill et al. 2006).

 

Os biocombustíveis, para serem alternativas viáveis, devem apresentar um alto ganho de energia líquida, ter benefícios ecológicos, ser economicamente competitivo e produzir em grandes escalas sem prejudicar o abastecimento de alimentos. Portanto, pode-se concluir de todos os parâmetros analisados na Tabela 1, de longe, a cana-de-açúcar ainda é a melhor alternativa para produção de etanol. Além da energia química-etanol, a cana-de-açúcar diversifica a matriz energética, com a produção de energia elétrica e calor através do bagaço, reduzindo o uso de energia fóssil e a poluição ambiental, além da possibilidade do aproveitamento da palhada e dos ponteiros.

O cenário futuro mostra que somente os países consumidores de energia, Estados Unidos, Japão e Europa, vão precisar importar mais de 10 bilhões de litros de etanol até 2011/12. Se uma tonelada de cana produz 88 litros de etanol, precisaria adicionar  mais de 110 milhões de t de cana para atender o mercado futuro, o que acrescentaria mais 1,2 milhões de hectares. A UNICA prevê um crescimento da produção de 6% a 7% anualmente, chegando a uma produção de 560 milhões de t de cana, em 2010/11.

A Figura 1 mostra uma planta de produção de biocombustível do futuro, acoplando a produção de etanol de cana com a produção de etanol de milho, na entresafra, e de biodiesel de óleos vegetais. O excesso de bagaço seria utilizado como fonte de calor. Na conversão de açúcares a etanol, há a liberação de 33% de CO2, que seriam reciclados diretamente na produção de hortaliças de alto valor agregado. O biodiesel produzido seria utilizado na própria usina para transporte de cana e derivados a custo bem inferior do que o diesel

 

Conclusão

A cana-de-açúcar, de longe, do ponto de vista econômico, energético e ambiental é a melhor alternativa para a produção de biocombustível.

 

Referêcias Bibliográficas

HILL, J.; NELSON, E.; TILMAN, D.                Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. PNAS, v. 103, p. 11206-11210, 2006.

PIMENTEL, D.; PATZEK, P. Ethanol production using corn, switchgrass, and wood; Biodiesel production using soybean and sunflower. Natural Resources Research. v. 14, n. 1, p. 65-76,  2005.

SHAPOURI, H.; DUFFIELD, J.A.; WANG, M. The energy balance of corn ethanol: an update: USDA, Office of Energy and New Uses, Agricultural Economics. Report No. 813, 14 p. 14, 2002,

SHAPOURI, H. , SALASSI, M., FAIRBANKS, J.N. The economic feasibility of ethanol  production from sugar in the United States. Report of the USDA, p. 62p. Julho de 2006.

 

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Thursday, 05 May 2011
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