Economia & Energia
Ano XI-No 60
Fevereiro-Março 2007
ISSN 1518-2932

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Projeto em Execução pela OSCIP e&e:

Carta de Acordo entre e&e – OSCIP, MCT e PNUD para Avaliação das Emissões Associadas ao Efeito Estufa

Texto para Discussão:

Análise de Problemas Específicos Relacionados com as Emissões Geradoras do Efeito Estufa       

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Texto para Discussão:

Análise de Problemas Específicos Relacionados a Emissões Geradoras do Efeito Estufa Detectados pelo Balanço de Carbono e na Comparação com Outros Estudos de Emissões.

 

Sumário

1 – Introdução

2 – Antecedentes

3 – Correções na Apuração das Emissões das Fontes Renováveis e Não Renováveis

4 – Tratamento dos Centros de Transformação

4.1 Balanço de Carbono em Refinarias de Petróleo       

4.2 Balanço de Carbono em Plantas de Gás Natural     

4.3 Balanço de Carbono em Coquerias

4.4 Balanço de Carbono em Usinas de Gaseificação   

4.5 Balanço de Carbono em Destilarias de Álcool

4.6 Balanço de Carbono em Carvoarias

5 – Conclusão  

1 - Introdução

Este trabalho faz parte do levantamento de dados para a revisão do Balanço de Carbono, objeto do Termo de Parceria 13.0020.00/2005 firmado entre a Organização Social Economia e Energia – e&eOSCIP e o Ministério da Ciência e Tecnologia – MCT.

Esta artigo está especificamente relacionado com a Meta 3 que tem como atividade prevista a análise de problemas relativos às emissões geradoras do efeito estufa detectados pelo balanço de carbono e em outros estudos conduzidos pela CGMCT. Também está relacionado à Meta 5 uma vez que foi usada uma versão mais completa do Software em desenvolvimento.

Esta artigo aborda os seguintes problemas específicos:

a – Problemas de alocação de combustíveis renováveis e não renováveis no item “Outras Recuperações”;

b – Problemas detectados no balanço de carbono dos Centros de Transformação.

Com base nessas correções são apuradas as emissões de C e CO2, no uso e transformação da energia no Brasil, usando o programa bal_eec. Este programa consolida a apuração do balanço de carbono e o cálculo das emissões anteriormente realizados nos programas ben_eec e benemis_e[1].

2 - Antecedentes

A metodologia utilizada consiste em contabilizar os combustíveis primários e secundários que entram no sistema econômico de um país no atendimento de necessidades geradas pelas atividades humanas (mesmo que não comerciais) e a massa de carbono que sai do sistema. Uma vez introduzido na economia nacional, em um determinado ano, o carbono contido em um combustível fóssil é emitido para a atmosfera ou é retido de alguma maneira, como por exemplo, através do aumento do estoque de combustível, de sua transformação em produtos não energéticos ou de sua retenção parcial não oxidada nos resíduos da combustão.

O Relatório 1 apresentou a revisão das bases técnicas do projeto e do cronograma (em virtude de atraso na liberação dos recursos) e as seguintes Notas Técnicas:

1 - Nota Técnica № 1: Avaliação das Emissões pelo Uso do Processo “Top-Down Estendido” para os Anos de 1970 a 2004 (Meta 1). Publicado no Nº 58 desta Revista.

2 - Nota Técnica № 2: Teor de Carbono para Combustíveis da Biomassa (Meta 3). Publicado no Nº 57 desta Revista.

3 - Nota Técnica № 3: Programa ben_EEC – Manual do Usuário (Meta 5).

Na apuração do Balanço de Carbono, realizada no âmbito do Convênio No 01.0065.00-2003 entre a e&e e o MCT, foram detectadas diferenças entre as abordagens Top-Down Estendida e Bottom-Up cujo esclarecimento é um dos objetivos deste trabalho. Também foram verificadas discrepâncias entre a apuração realizada no Balanço de Carbono e a do Inventário Inicial do MCT. Algumas delas correspondem a diferenças na alocação de emissões renováveis ou não renováveis no item Outras Recuperações.

O item Outras Recuperações representou, em 2005, 5,2% da quantidade envolvida nas transformações de energia primária em secundária e 0,8% do consumo final em termos de massa de carbono. Ou seja, embora importantes do ponto de vista metodológico[2], não se espera que as correções introduzidas apresentem, na situação atual, um impacto importante na avaliação das emissões.

Os desvios encontrados nos centros de transformação são mais significativos em termos de emissões (14% da massa de carbono emitida em 2005) e também são importantes para os testes de coerência do balanço de carbono onde se espera estabelecer o valor da massa de carbono que é processada em um centro de transformação ou em setores onde o consumo (nos termos do BEN) é direto.

3 - Correções na apuração das Emissões das Fontes Renováveis e Não Renováveis

Um dos problemas encontrados em cálculos anteriores e na comparação de resultados do Projeto Balanço de Carbono com os de outros trabalhos decorre da distinção entre fontes renováveis e não-renováveis de energia. O carbono emitido por fontes (combustíveis) renováveis não é incorporado ao inventário de carbono atmosférico por ser inteiramente reciclado pela fotossíntese, desde que a produção esteja em regime permanente. Entretanto, quando se utiliza o balanço de carbono como instrumento de controle da adequação dos coeficientes de emissão, todo o carbono envolvido no uso ou na transformação da energia deve ser computado, o que exige o desdobramento dos dados do Balanço Energético Nacional nas duas categorias (renováveis e não-renováveis).

Os coeficientes de emissão utilizados também são diferentes: no caso de Outras Recuperações utilizou-se o fator 20,0 tC/TJ para as não renováveis (como do petróleo) e no caso das fontes renováveis usou-se o valor de resíduos vegetais, ou seja 29,9 tC/TJ.

Na maioria dos energéticos não existe dubiedade sobre sua origem (renovável ou não), nem nas fontes primárias nem nas secundárias. Isto não é verdade no item mencionado[3], que na maioria dos casos é considerado como uma parcela das renováveis, inclusive em estudos feitos pela própria e&e. (ref. Relatório Final Balanço de Carbono de Dezembro de 2005). No caso de transformação também se pode identificar o tipo de energético pelos produtos gerados ou pelo tipo de transformação (e.g.: refinarias lidam com não renováveis).

Conforme informações da área responsável pelo Balanço Energético no MME, deve-se considerar que uma parcela deste item é renovável e outra não renovável. Utilizou-se então a planilha em tep para “contas” e energéticos dos dados do BEN tendo sido analisadas as várias contas que participam dessa fonte energética para distinguir as renováveis. Esses valores e as duas aberturas para as fontes energéticas foram colocados no programa bal_eec. No lançamento destes valores na planilha energética foi usada a coluna Outras Não Renováveis que consta da estrutura da matriz estendida do Balanço (BEN 49X46), mas cujo conteúdo é nulo para todos os anos. As renováveis foram mantidas na coluna original.

A equipe responsável pelo Balanço Energético está trabalhando para fornecer números definitivos da participação de renováveis e não renováveis neste item para os diversos anos. A aproximação feita neste trabalho (baseada na distribuição dos anos existentes) fornece apenas uma estimativa preliminar.

Foram adotados os seguintes critérios para a divisão do item Outras Recuperações em renováveis e não renováveis:

·         Refinarias e UPGN (não renováveis);

·         Centrais Elétricas de Serviço Público: a fonte é renovável (energia eólica) e não há emissão direta (coeficiente de emissão zero);

·         Centrais Elétricas Autoprodutoras: classificação entre renováveis e não renováveis de acordo com Tabela 3.1, e para os anos anteriores e posteriores, foram considerados valores médios. Note-se a presença de geração a partir do enxofre onde não há emissão de carbono (suprimido do cálculo de emissões). O enxofre, entretanto, foi conservado no balanço de energia, na parte não renovável, para que os cálculos do balanço de energia fiquem coerentes com os dados do BEN;

·         Setor Industrial: Indústria de Cimento (considerada metade renovável e metade não renovável), Indústria Química (considerada não renovável), Indústria de Papel e Celulose (considerada renovável) e Indústria Cerâmica (considerada renovável);

·         Os Gases de Alto Forno e Gases de Aciaria são não renováveis.

Tabela 3.1: Distribuição dos Combustíveis nas Centrais Elétricas Autoprodutoras Incluídas no item “Outras Renováveis” do BEN

CENTRAIS ELÉTRICAS AUTOPRODUTORAS             

CONSUMO DE ENERGIA NA  GERAÇÃO DE ELETRICIDADE

OUTRAS RENOVÁVEIS mil tep

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

RESIDUOS FLORESTAIS

45

77

46

34

35

50

59

77

GAS ALTO FORNO (+) GÁS ACIARIA

378

398

292

293

284

370

371

364

FUSÃO DE ENXOFRE

 

 

 

 

 

 

 

73

TOTAL

423

475

338

327

319

420

430

513

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OUTRAS RENOVÁVEIS
(continuação) mil tep

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2000

 

RESIDUOS FLORESTAIS

80

119

126

110

120

213

80

 

GAS ALTO FORNO (+) GÁS ACIARIA

685

763

803

817

787

826

685

 

FUSÃO DE ENXOFRE

74

87

83

91

106

102

74

 

TOTAL

839

969

1012

1018

1013

1141

839

 

Fonte: MME/BEN

Na Tabela 3.2 mostra-se a repartição dos energéticos dos “Outras Recuperações” em renováveis e não renováveis.

Tabela 3.2: Distribuição do Item Outras Recuperações entre Renováveis e Não Renováveis para o ano 2000

    Conta

  OUTRAS NAO
RENOVÁVEIS.

  OUTRAS RECUPER.
 RENOVÁVEIS

Observações

REFINARIAS DE PETRÓLEO

-689,77

0,00

100% não renovável

PLANTAS DE GÁS NATURAL

605,80

0,00

100% não renovável

CENTRAIS. ELET. SERV. PÚBLICO

0,00

0,00

Energia eólica

CENTRAIS ELET. AUTOPRODUTORAS

-759,00

-80,00

Resíduos Vegetais (-80),
Enxofre (-74),
Gás de Alto Forno +

 Aciaria (-685)

OUTRAS TRANSFORMAÇÕES

84,00

0,00

100% não renovável

CIMENTO  

54,48

54,48

50% renovável

50% não renovável

QUÍMICA

154,00

0,00

100% não renovável

PAPEL E CELULOSE             

0,00

405,86

100% renovável

CERÂMICA

0,00

39,99

100% renovável

 4 - Tratamento dos Centros de Transformação

Na avaliação anterior feita para o MCT foram encontradas diferenças significativas no balanço de carbono e, em alguns casos de energia nos Centros de Transformação. O BEN trabalha com os seguintes tipos de centros de transformação:

·         Refinarias de Petróleo*

·         Plantas de Gás Natural*

·         Usinas de Gaseificação*

·         Coquerias*

·         Destilarias*

·         Carvoarias

·         Centrais Elétricas de Serviço Público

·         Centrais Elétricas Autoprodutoras

·         Ciclo do Combustível Nuclear

·         Outras Transformações

Os centros de transformação podem ser divididos em dois grupos de acordo com o tratamento que recebem no BEN. Nos assinalados com (*) o consumo energético não é computado no centro de transformação, mas como consumo de energia no chamado “setor energético”. Assim a energia usada no refino é contabilizada no setor energético como consumo de derivados (gás de refinaria, óleo combustível, etc.). No caso das destilarias o consumo da energia proveniente do bagaço também é contabilizado no setor energético.

O cálculo das emissões para o inventário adotou procedimento análogo. Por essa razão, somente constam nele as emissões associadas às centrais elétricas e às carvoarias. No caso do balanço de carbono ele deve “fechar” em todos os casos quando se incluem os gases emitidos. Este trabalho busca justamente testar a consistência entre a quantidade de carbono que constitui a “entrada” com a massa de carbono de “saída” constituída pelos gases emitidos que contêm carbono, pelo carbono retido ou não oxidado e, como acontece no caso da transformação, pelos produtos (ou rejeitos) gerados.

Serão apresentados a seguir os resultados obtidos para os Balanços de Energia (somente gráficos) e de Carbono (gráficos e tabelas) para os seguintes Centros de Transformação: Refinarias de Petróleo, Plantas de Gás Natural, Usinas de Gaseificação, Coquerias, Destilarias e Carvoarias. As correções que foram julgadas pertinentes neste estudo foram implementadas e serão consideradas nos resultados. Com exceção das carvoarias,  espera-se que o balanço de carbono e de energia (entrada X saída) “feche” em cada tipo de centro.

O cálculo é baseado nos valores (Saída – Entrada), que na estrutura do BEN adotada pelo programa corresponde ao item Total na linha de cada Centro de Transformação. Assim, monta-se a tabela ad-hoc para a conta referente ao Centro de Transformação em pauta. Roda-se o programa para todos os anos (1970 a 2005) tanto em energia (tep) como em Massa de Carbono (Gg de C). Com os valores das diferenças percentuais (Total/Entrada), é feito o Gráfico do Balanço de Energia e do Balanço de Carbono.

4.1 Balanço de Carbono em Refinarias de Petróleo

No caso das Refinarias de Petróleo, as tabelas ad-hoc são montadas para a conta Refinaria de Petróleo, com as colunas Energia Primária (Petróleo mais Outras Não Renováveis) - que corresponde à Entrada - e Total (Entrada-Saída). Os valores da massa de carbono em Gg (mil toneladas) podem ser visto nas Tabelas 4.1.

Com os valores das diferenças percentuais (Total/Entrada) é feito o Gráfico do Balanço de Energia e de Carbono em Refinarias de Petróleo (Figura 4.1) que é mostrado com o valor correspondente para energia.

TABELA 4.1:Valores de Carbono Contido em Gg de Carbono para Refinarias de Petróleo

Refinarias de Petróleo        Massa de Carbono em Gg

ANO

ENERGIA PRIMARIA

TOTAL

DIFERENÇA PERCENTUAL

1970

-21376

-559

-2,62%

1971

-22675

-196

-0,87%

1972

-27049

-339

-1,25%

1973

-32300

-449

-1,39%

1974

-34550

-409

-1,19%

1975

-37527

-398

-1,06%

1976

-39777

-355

-0,89%

1977

-40861

-426

-1,04%

1978

-45555

-432

-0,95%

1979

-47407

-97

-0,21%

1980

-46335

-459

-0,99%

1981

-44971

109

0,24%

1982

-44593

165

0,37%

1983

-43422

-201

-0,46%

1984

-46275

-399

-0,86%

1985

-46664

-131

-0,28%

1986

-49715

-50

-0,10%

1987

-50896

-36

-0,07%

1988

-51158

-682

-1,33%

1989

-51439

-410

-0,80%

1990

-50820

-35

-0,07%

1991

-49280

-523

-1,06%

1992

-51317

-779

-1,52%

1993

-51840

-1017

-1,96%

1994

-54784

-737

-1,35%

1995

-53475

-403

-0,75%

1996

-57288

-546

-0,95%

1997

-61576

-218

-0,35%

1998

-66297

-678

-1,02%

1999

-68535

-711

-1,04%

2000

-69345

-369

-0,53%

2001

-71783

-498

-0,69%

2002

-70318

-760

-1,08%

2003

-70258

-139

-0,20%

2004

-74095

-15

-0,02%

2005

-74278

-37

-0,05%

 

Figura 4.1: Balanços de Energia e de Carbono em Refinarias de Petróleo

Os Balanços de Energia e de Carbono mostram um comportamento semelhante ao longo dos anos e um baixo desvio de massa. Isto é sinal de uma escolha apropriada para os coeficientes de emissão e da pouca influência da alteração das características dos combustíveis no balanço de carbono nas refinarias de petróleo com o passar dos anos. O fato do balanço de carbono ser negativo é compatível com as perdas na transformação, que não são registradas no BEN.

4.2 Balanço de Carbono em Plantas de Gás Natural

Para os centros de transformação Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN) extrai-se líquidos do gás natural úmido, que se condensam à temperatura ambiente, restando o gás natural seco constituído principalmente de metano e etano. As frações líquidas podem ser incorporadas diretamente a alguns produtos (GLP, Nafta etc.) ou serem tratadas nas plantas de Gás Natural. Este parece ser o destino preferencial nos anos recentes, talvez porque facilite a maior homogeneidade dos produtos comercializados e simplifique a operação das UPGN.

Na Tabelas 4.2  podem ser vistos os valores dos resultados da tabela ad-hoc montada para a conta Plantas de Gás Natural e as colunas Gás Úmido (Entrada) e Total (Saída – Entrada) para os valores de massa de carbono.

TABELA 4.2: Valores de Carbono Contido em Gg de Carbono para Plantas de Gás Natural

Planta de Gás Natural      Massa de Carbono em Gg

ANO

GAS UMIDO

TOTAL

DIFERENÇA PERCENTUAL

1970

-380

-2

-0,48%

1971

-612

-10

-1,68%

1972

-676

-16

-2,38%

1973

-663

-18

-2,74%

1974

-790

-21

-2,64%

1975

-835

-14

-1,72%

1976

-869

-20

-2,32%

1977

-1002

-32

-3,22%

1978

-999

-29

-2,95%

1979

-892

-16

-1,77%

1980

-894

-14

-1,59%

1981

-1067

-15

-1,40%

1982

-1195

-17

-1,40%

1983

-1392

-11

-0,78%

1984

-1812

-25

-1,40%

1985

-2108

-80

-3,78%

1986

-2436

-9

-0,37%

1987

-2895

5

0,18%

1988

-2721

-59

-2,15%

1989

-2784

-102

-3,65%

1990

-2825

-75

-2,64%

1991

-3148

-120

-3,81%

1992

-3419

-19

-0,57%

1993

-3211

-59

-1,85%

1994

-3352

-24

-0,72%

1995

-3372

-9

-0,25%

1996

-3541

-50

-1,42%

1997

-3722

-4

-0,09%

1998

-4028

-16

-0,39%

1999

-4430

-51

-1,15%

2000

-5587

-288

-5,15%

2001

-5879

-247

-4,20%

2002

-6738

-201

-2,98%

2003

-7407

-49

-0,66%

2004

-7732

-130

-1,68%

2005

-9209

-281

-3,05%

 Com os valores das diferenças percentuais para massa de carbono (em Gg) e energia (em tep) fez-se o Gráfico do Balanço de Energia e de Carbono em Plantas de Gás Natural (Figura 4.2).

FIGURA 4.2: Balanços de Energia e de Carbono em Plantas de Gás Natural

Na Figura 4.2 nota-se que a partir de 1995 não há praticamente diferença entre os valores das curvas de balanço de energia e de carbono, não obstante ter sido utilizado o mesmo fator de emissão de carbono em todos os anos. Nos anos anteriores a 1995, as curvas seguem exatamente a mesma tendência, porém com um componente sistemático de variação. Isto pode ser explicado pelo uso de coeficientes de emissão de carbono não adequados, caso as origens do gás natural tenham sido diferentes nesse período.

A diferente composição dos produtos líquidos obtidos fornece o indicativo de que o gás úmido tratado nas UPGN variou de composição, como é mostrado na Figura 4.3. O maior percentual de líquidos obtidos nos primeiros anos aponta para um gás natural mais “úmido” (contendo maior fração de líquidos) ou uma menor extração dos líquidos nos últimos anos. Neste caso, o coeficiente de conversão de unidades naturais (m3) para tep deveria ser diferente para cada ano. Também seriam diferentes os coeficientes para a apuração da massa de carbono (tC/tep).[4]

Vê-se ainda na Figura 4.2 que há uma tendência aos valores tanto de energia como de carbono contido de serem negativos e não espalhados ao redor do zero. Valores sistematicamente negativos podem indicar a presença de perdas; já valores sistematicamente positivos certamente envolvem erros nos coeficientes de massa e/ou energia utilizados.

Figura 4.3: O percentual de massa de carbono obtido do gás natural úmido variou substancialmente a partir de 1988, o que justifica o desvio do balanço de carbono relativo ao balanço energético observado na figura anterior.

Se for computado o Balanço de Carbono conforme mostrado na Fase 1 (Ref. 2) de dez em dez anos até 2005, obtém-se os dados da Tabela 4.3. Nesta tabela pode-se observar que na maioria dos anos o Balanço de Carbono não apresenta desvios acima do esperado e nos casos em que isso ocorre a variação poderia ser originada na variação do conteúdo de carbono no gás úmido que não é refletida nos coeficientes utilizados (considerados constantes).

TABELA 4.3: Balanço de Carbono em anos selecionados (massa em Gg) para Plantas de Gás Natural

 

1970

1980

1990

2000

2005

ENTRADA (GAS NAT. UMIDO)

-380

-894

-2825

-5587

-9209

SAIDAS

378

879

2750

5299

8812

GAS NAT. SECO

304

718

2219

4213

7188

OUTRAS RECUP.NÃO RENOV.

0

0

0

507

576

GASOLINA

28

60

134

184

161

GLP

46

101

394

269

786

NAFTA

0

0

3.2

126

101

BALANÇO

-2

-14

-75

-287

-393

BALANÇO(%)

0,65%

1,72%

2,63%

5,16%

4,31%

4.3 Balanço de Carbono em Coquerias

Nas Coquerias, o carvão metalúrgico é convertido em coque de carvão mineral (usado na fabricação de aço) em um processo de destilação sem a presença de oxigênio. Como subprodutos são gerados gases, que são utilizados como combustível nas siderúrgicas, inclusive na própria coqueificação, e líquidos.

Os gases constam no balanço como gás de coqueria e os líquidos como alcatrão. Foram feitos cálculos com dois fatores de emissão diferentes para o gás de coqueria e quanto ao alcatrão, como não se tem valores sugeridos pelo IPCC, adotou-se, inicialmente, o valor utilizado no Inventário Inicial, ou seja 25,8 tC/TJ.

O balanço de carbono está mostrado na Tabelas 4.4 e é comparado, na Figura 4.4, com o balanço em energia. No caso das Coquerias a entrada é o Carvão Metalúrgico (Nacional e Importado) e a saída constitui-se do coque de carvão mineral, gás de coqueria e alcatrão.

TABELA 4.4: Valores de Carbono Contido em Gg de Carbono para Coquerias

Coquerias     Massa de Carbono em Gg

ANO

CARVÃO META-LURGICO

COQUE CARVÃO MIN.

GAS DE COQUERIA

OUTROS SEC. E ALCATRÃO

TOTAL

DIFERENÇA PER-CENTUAL

1970

-1714

1375

390

65

114

6,67%

1971

-1777

1430

388

70

111

6,26%

1972

-1808

1439

396

74

101

5,61%

1973

-1943

1548

435

79

119

6,14%

1974

-1948

1535

418

76

80

4,13%

1975

-2399

1915

517

94

128

5,33%

1976

-3071

2450

668

109

156

5,08%

1977

-3644

2919

768

122

165

4,52%

1978

-3678

3045

799

145

311

8,45%

1979

-4215

3447

886

158

277

6,57%

1980

-4383

3632

921

192

362

8,26%

1981

-3950

3464

841

175

530

13,43%

1982

-4114

3424

910

194

413

10,05%

1983

-4885

4015

1078

236

445

9,11%

1984

-6555

5414

1422

297

578

8,82%

1985

-7419

6145

1586

293

606

8,17%

1986

-7588

6234

1619

314

579

7,63%

1987

-7908

6488

1838

303

721

9,12%

1988

-8329

6910

1976

321

879

10,55%

1989

-8273

6848

1991

315

880

10,64%

1990

-8143

6502

1688

291

338

4,15%

1991

-8361

6886

1801

330

656

7,85%

1992

-8628

6949

1823

317

461

5,34%

1993

-8939

7241

1900

329

531

5,94%

1994

-8692

7039

1864

317

528

6,08%

1995

-8763

7095

1881

299

513

5,85%

1996

-8754

7117

1910

286

560

6,39%

1997

-8427

6946

1834

310

662

7,86%

1998

-8169

6737

1800

293

661

8,10%

1999

-7492

6209

1667

270

655

8,74%

2000

-7875

6543

1764

270

702

8,91%

2001

-7658

6490

1735

255

822

10,73%

2002

-7431

6329

1687

247

832

11,20%

2003

-7369

6139

1736

251

757

10,28%

2004

-7920

6662

1842

259

844

10,65%

2005

-7746

6621

1812

238

926

10,65%

FIGURA 4.4: Balanços de Energia e de Carbono em Coquerias mostrando os valores obtidos com os coeficientes 29,5 e13,0 tC/TJ (correção) para o gás de coqueria; os valores corrigidos do balanço de carbono praticamente coincidem com os do energético.

Verifica-se um comportamento similar entre o Balanço de Carbono e o Balanço de Energia, mas as duas curvas estão muito afastadas, mostrando um erro sistemático proveniente do uso de um fator de emissão não adequado para a determinação da emissão de carbono. Como não havia um fator calculado pela e&e para gás de coqueria, utilizou-se inicialmente o valor adotado no inventário (29,5 tC/TJ).

O IPCC sugere para o gás de coqueria (no caso de cálculos setoriais, o que é o caso aqui) o valor 13,0 tC/TJ. Este baixo valor (em relação aos demais energéticos) se justifica pelo hidrogênio presente neste tipo de gás. Os cálculos foram então refeitos com esse valor e a curva corrigida é apresentada no gráfico da Figura 4.4.

Nota-se na Figura 4.4 que as curvas seguem o mesmo comportamento, havendo ainda um erro sistemático (embora bem menor que o anterior) que deve ser, em sua maior parte, atribuído, ao balanço energético, já que o comportamento das duas curvas é praticamente o mesmo.

4.4 Balanço de Carbono em Usinas de Gaseificação

O gás canalizado para distribuição na rede existente em 1970, praticamente restrito às cidades do Rio de Janeiro e São Paulo, era produzido nas usinas de gaseificação. Entre 1970 e 2002 as matérias primas utilizadas em sua fabricação passaram da predominância de carvão mineral (metalúrgico em sua maior parte) para a nafta (derivado de petróleo) e finalmente para o gás natural seco. A disponibilidade de gás natural para a distribuição fez com que fosse trocada a antiga rede e os equipamentos dos consumidores de tal forma que, nos últimos anos, restasse apenas uma produção residual nestas usinas que foram desativadas a partir de 2003.

Na Tabelas 4.5 estão os dados obtidos com o programa bal_eec e na Figura 4.5 os balanços de Energia e de Carbono para as Usinas de Gaseificação.

FIGURA 4.5: Balanços de Energia e de Carbono em Usinas de Gaseificação

TABELA 4.5: Valores de Carbono Contido em Gg de Carbono para Usinas de Gaseificação

Usinas de Gaseificação       Massa de Carbono em Gg

ANO

 GAS NATU RAL SECO

CARVÃO METALURGICO

  NAFTA      

TOTAL

DIFERENÇA PERCENTUAL

1970

0

-184

-65

-66

-26,41%

1971

0

-158

-84

-68

-27,95%

1972

0

-106

-132

-83

-34,90%

1973

0

-43

-163

-84

-40,40%

1974

0

-3

-182

-43

-23,05%

1975

0

0

-205

-49

-23,98%

1976

0

0

-203

-39

-19,03%

1977

0

0

-200

-25

-12,54%

1978

0

0

-217

-31

-14,45%

1979

0

0

-226

-34

-14,81%

1980

0

0

-226

-32

-13,99%

1981

0

0

-249

-44

-17,78%

1982

0

0

-254

-39

-15,25%

1983

-54

0

-176

-3

-1,29%

1984

-103

0

-136

-6

-2,63%

1985

-96

0

-157

-23

-9,09%

1986

-103

0

-150

-1

-0,21%

1987

-111

0

-155

-7

-2,45%

1988

-99

0

-168

-4

-1,64%

1989

-118

0

-142

-1

-0,53%

1990

-109

0

-137

-16

-6,62%

1991

-91

0

-128

6

2,53%

1992

-107

0

-96

0

0,18%

1993

-90

0

-100

1

0,33%

1994

-87

0

-67

-27

-17,61%

1995

-86

0

-57

-31

-21,82%

1996

-57

0

-43

6

5,49%

1997

-54

0

-43

-5

-5,32%

1998

-87

0

0

8

9,69%

1999

-75

0

0

5

6,98%

2000

-47

0

0

25

52,27%

2001

-84

0

0

-54

-64,39%

2002

-23

0

0

1

4,65%

2003

0

0

0

0

 

2004

0

0

0

0

 

2005

0

0

0

0

 

 

A partir do uso do Gás Natural Seco junto com a Nafta, as duas curvas praticamente coincidem de 1983 a 1994, mas posteriormente e até 2002 surgem grandes variações, mesmo tendo havido ajustes nos coeficientes de emissão do gás natural seco. Essas variações ocorreram nas duas curvas chegando a 70%, o que mostra haver algum problema com os dados energéticos ou com sua interpretação. A pouca importância relativa dessas unidades no consumo energético e nas emissões não justificam um maior esforço no esclarecimento das diferenças encontradas.

4.5 - Balanço de Carbono em Destilarias de Álcool

O coeficiente de emissão de carbono anteriormente usado para o álcool era 14,8 tC/TJ. De acordo com cálculos realizados pela e&e e que fizeram parte do Relatório 1 como Nota Técnica 2 publicada no N° 57 desta Revista, passou-se a utilizar como coeficiente o valor 18,8 tC/TJ, tanto para o Álcool Anidro como para o Álcool Hidratado.

Como entrada nas Destilarias tem-se o Caldo de Cana e o Melaço e como saída o Álcool Anidro e o Álcool Hidratado. Os resultados obtidos com o programa bal_eec para o balanço de carbono contido estão na Tabelas 4.6.

Nas analises de Balanço de Carbono em uma destilaria a álcool os rejeitos são os gases de combustão representados pelo CO2, o gás de fermentação (CO2) e o glicerol considerado como um representante dos compostos de carbono rejeitados como vinhoto. Portanto, foi introduzida uma correção utilizando-se os dados sobre conteúdo de carbono em biomassa da Nota Técnica 2 do Relatório 1(ver e&e N° 57). Os resultados dessa correção são apresentados na Tabela 4.7.

TABELA 4.6: Valores de Carbono Contido em Gg para Destilarias

Destilarias       Massa de Carbono em Gg

ANO

CALDO DE CANA

MELACO

    ALCOOL ANIDRO 

ALCOOL HIDRATADO

TOTAL

DIFERENÇA PERCENTUAL

1970

-68

-235

98

157

-49

-16,02%

1971

-68

-235

166

92

-45

-14,98%

1972

-75

-257

168

114

-50

-15,17%

1973

-71

-246

134

133

-49

-15,52%

1974

-67

-232

90

160

-48

-16,12%

1975

-63

-218

92

144

-45

-15,98%

1976

-70

-242

114

148

-49

-15,78%

1977

-254

-434

457

120

-111

-16,16%

1978

-764

-391

777

160

-227

-19,65%

1979

-1118

-365

978

211

-311

-20,99%

1980

-1498

-410

914

602

-422

-22,10%

1981

-1682

-503

566

1147

-511

-23,37%

1982

-2283

-675

1482

839

-672

-22,70%

1983

-3446

-780

1074

2164

-1022

-24,18%

1984

-4143

-627

900

2831

-1093

-22,92%

1985

-5166

-695

1321

3376

-1230

-20,99%

1986

-4504

-553

891

3153

-1053

-20,82%

1987

-5504

-719

905

4085

-1241

-19,95%

1988

-5039

-675

708

3945

-1068

-18,68%

1989

-4972

-637

628

4137

-909

-16,20%

1990

-5009

-675

357

4279

-1099

-19,33%

1991

-5657

-684

859

4339

-1200

-18,93%

1992

-4988

-758

935

3826

-1035

-18,01%

1993

-4721

-707

1061

3557

-854

-15,73%

1994

-4970

-884

1176

3896

-829

-14,16%

1995

-4795

-988

1262

3907

-652

-11,28%

1996

-5303

-1161

1862

3891

-751

-11,62%

1997

-5939

-1155

2383

3939

-772

-10,88%

1998

-5117

-1295

2388

3384

-569

-8,87%

1999

-4464

-1409

2594

2730

-548

-9,34%

2000

-3728

-1109

2371

2028

-438

-9,06%

2001

-3785

-1394

2723

1999

-457

-8,82%

2002

-4016

-1594

2958

2225

-427

-7,61%

2003

-4651

-1736

3711

2263

-413

-6,47%

2004

-4661

-1775

3302

2724

-409

-6,35%

2005

-5109

-1939

3449

3143

-456

-6,47%

TABELA 4.7: Valores de Carbono em Gg para Destilarias corrigidos para vinhoto e CO2  de Fermentação

Correções para Gás de Fermentação e Vinhoto  Massa de Carbono em Gg

ANO

CALDO DE CANA

MELACO

ALCOOL ANIDRO 

ALCOOL HIDRA-TADO

TOTAL

TOTAL COR-RIGIDO

DIFERENÇA CORRIGIDA

1970

-68

-235

98

157

-49

-31

-10,06%

1971

-68

-235

166

92

-45

-27

-8,95%

1972

-75

-257

168

114

-50

-30

-9,15%

1973

-71

-246

134

133

-49

-30

-9,52%

1974

-67

-232

90

160

-48

-30

-10,16%

1975

-63

-218

92

144

-45

-28

-10,02%

1976

-70

-242

114

148

-49

-31

-9,80%

1977

-254

-434

457

120

-111

-70

-10,21%

1978

-764

-391

777

160

-227

-161

-13,90%

1979

-1118

-365

978

211

-311

-227

-15,30%

1980

-1498

-410

914

602

-422

-314

-16,47%

1981

-1682

-503

566

1147

-511

-389

-17,80%

1982

-2283

-675

1482

839

-672

-507

-17,14%

1983

-3446

-780

1074

2164

-1022

-792

-18,75%

1984

-4143

-627

900

2831

-1093

-829

-17,37%

1985

-5166

-695

1321

3376

-1230

-897

-15,30%

1986

-4504

-553

891

3153

-1053

-766

-15,14%

1987

-5504

-719

905

4085

-1241

-887

-14,26%

1988

-5039

-675

708

3945

-1068

-737

-12,90%

1989

-4972

-637

628

4137

-909

-570

-10,17%

1990

-5009

-675

357

4279

-1099

-770

-13,54%

1991

-5657

-684

859

4339

-1200

-831

-13,11%

1992

-4988

-758

935

3826

-1035

-697

-12,13%

1993

-4721

-707

1061

3557

-854

-526

-9,69%

1994

-4970

-884

1176

3896

-829

-469

-8,02%

1995

-4795

-988

1262

3907

-652

-285

-4,94%

1996

-5303

-1161

1862

3891

-751

-343

-5,31%

1997

-5939

-1155

2383

3939

-772

-323

-4,55%

1998

-5117

-1295

2388

3384

-688

-278

-4,34%

1999

-4464

-1409

2594

2730

-548

-171

-2,90%

2000

-3728

-1109

2371

2028

-486

-174

-3,59%

2001

-3785

-1394

2723

1999

-504

-169

-3,26%

2002

-4016

-1594

2958

2225

-474

-107

-1,90%

2003

-4651

-1736

3711

2263

-413

11

0,17%

2004

-4661

-1775

3302

2724

-409

19

0,30%

2005

-5109

-1939

3449

3143

-456

8

0,12%

 

A Figura 4.6 apresenta o Balanço de Energia e de Carbono em Destilarias, bem como a correção para o gás de fermentação e o vinhoto.

FIGURA 4.6: Balanços de Energia e de Carbono em Destilarias

Na Figura 4.6, embora os comportamentos das curvas energéticas (diferença em tep) e de emissão de carbono (diferença em Gg) sejam “paralelas”, elas estão defasadas mesmo tendo sido utilizado o novo fator calculado para a emissão de carbono no álcool.

Como pode ser verificado na mesma figura, as correções introduzidas para o vinhoto e o CO2 de fermentação fizeram com que as curvas de Balanço de Energia e de Carbono se tornassem praticamente coincidentes.

O resultado dos balanços de carbono e energético só é satisfatório para os últimos anos; para os primeiros anos persistem diferenças importantes. De qualquer forma, a apuração das quantidades processadas de caldo de cana e melaço é, provavelmente, problemática. Deve-se levar em conta que o procedimento normal, nestes casos, é o de deduzir a quantidade de matéria prima a partir do produto. Uma mudança no fator que correlaciona matéria prima e produto pode ser responsável pela melhora no balanço.

4.6 - Balanço de Carbono em Carvoarias

No caso das Carvoarias, a energia primária, lenha, é transformada em carvão vegetal pela queima parcial. A produção de carvão vegetal deixa como subprodutos o alcatrão insolúvel e o liquido pirolenhoso. As proporções das substâncias resultantes da pirólise variam com a qualidade da lenha e com a temperatura de pirólise.

Na Tabela 4.8 apresenta-se o balanço de carbono para as carvoarias, sem a introdução de correções.

Nas analises de Balanço de Carbono em carvoarias devem ser introduzidas correções para levar em consideração os efluentes líquidos e gasosos resultantes da pirólise. Assim, foi introduzida uma correção utilizando os dados da Nota Técnica 2 do Relatório 1 (e&e N° 57). Os resultados dessa correção são apresentados na Tabela 4.8.

A Figura 4.7 apresenta o Balanço de Energia e de Carbono em Carvoarias, bem como as correções para alcatrão mais pirolenhoso e com a inclusão do CO e do CO2.

Figura 4.7 Balanços de energia e de carbono em carvoarias com correções (para massa de carbono) para os rejeitos e para as emissões.

TABELA 4.8: Valores de Carbono em Gg para Carvoarias

Carvoarias      Massa de Carbono em Gg

ANO

  LENHA

CARVAO VEGETAL

TOTAL

DIFERENÇA PERCENTUAL

1970

-4182

2211

-1971

-47,13%

1971

-4763

2518

-2245

-47,13%

1972

-5520

2918

-2602

-47,13%

1973

-5858

3097

-2761

-47,14%

1974

-7305

3862

-3443

-47,13%

1975

-8734

4618

-4117

-47,13%

1976

-7924

4189

-3735

-47,13%

1977

-8056

4259

-3797

-47,14%

1978

-8246

4359

-3887

-47,14%

1979

-9708

5132

-4576

-47,13%

1980

-10991

5810

-5180

-47,13%

1981

-10439

5519

-4920

-47,13%

1982

-10578

5592

-4986

-47,13%

1983

-11896

6289

-5607

-47,13%

1984

-14704

7780

-6924

-47,09%

1985

-15401

8142

-7259

-47,13%

1986

-16255

8594

-7662

-47,13%

1987

-15815

8361

-7454

-47,13%

1988

-16842

8904

-7939

-47,13%

1989

-18738

9914

-8824

-47,09%

1990

-15298

8094

-7204

-47,09%

1991

-13416

7099

-6318

-47,09%

1992

-12317

6518

-5799

-47,08%

1993

-12965

6860

-6105

-47,09%

1994

-13125

6944

-6181

-47,09%

1995

-12081

6391

-5689

-47,09%

1996

-10709

5893

-4816

-44,97%

1997

-10300

5667

-4633

-44,98%

1998

-9380

5161

-4218

-44,97%

1999

-10164

5700

-4463

-43,91%

2000

-11114

6233

-4881

-43,92%

2001

-10325

5682

-4644

-44,97%

2002

-10800

5942

-4857

-44,97%

2003

-12720

6999

-5721

-44,97%

2004

-14733

8153

-6579

-44,66%

2005

-14571

7998

-6573

-45,11%

TABELA 4.9: Valores de Carbono em Gg para Carvoarias com correção para o Alcatrão e Pirolenhoso, CO e CO2

Correções para Alcatrão+ Pirolenhoso, CO e CO2 em Carvoarias     Gg de  Carbono

ANO

LENHA

CARVÃO  VEGETAL

PIROLE-NHOSO E ALCATRÃO

EMISSÕES DE CO E CO2

TOTAL CORRIGIDO

DIFERENÇA CORRIGIDA

1970

-4182

2211

1290

369

-313

-7,48%

1971

-4763

2518

1469

420

-357

-7,48%

1972

-5520

2918

1702

486

-413

-7,49%

1973

-5858

3097

1806

516

-439

-7,49%

1974

-7305

3862

2253

644

-547

-7,48%

1975

-8734

4618

2694

770

-654

-7,48%

1976

-7924

4189

2444

698

-593

-7,48%

1977

-8056

4259

2484

710

-603

-7,49%

1978

-8246

4359

2543

727

-617

-7,49%

1979

-9708

5132

2994

855

-727

-7,48%

1980

-10991

5810

3389

968

-823

-7,49%

1981

-10439

5519

3219

920

-781

-7,48%

1982

-10578

5592

3262

932

-792

-7,48%

1983

-11896

6289

3668

1048

-891

-7,49%

1984

-14704

7780

4538

1297

-1089

-7,41%

1985

-15401

8142

4749

1357

-1152

-7,48%

1986

-16255

8594

5013

1432

-1216

-7,48%

1987

-15815

8361

4877

1393

-1184

-7,49%

1988

-16842

8904

5194

1484

-1261

-7,48%

1989

-18738

9914

5783

1652

-1388

-7,41%

1990

-15298

8094

4722

1349

-1133

-7,41%

1991

-13416

7099

4141

1183

-994

-7,41%

1992

-12317

6518

3802

1086

-910

-7,39%

1993

-12965

6860

4002

1143

-960

-7,41%

1994

-13125

6944

4051

1157

-973

-7,41%

1995

-12081

6391

3728

1065

-896

-7,41%

1996

-10709

5893

3437

982

-397

-3,70%

1997

-10300

5667

3306

945

-382

-3,71%

1998

-9380

5161

3011

860

-347

-3,70%

1999

-10164

5700

3325

950

-188

-1,85%

2000

-11114

6233

3636

1039

-206

-1,85%

2001

-10325

5682

3314

947

-382

-3,70%

2002

-10800

5942

3466

990

-400

-3,71%

2003

-12720

6999

4083

1167

-471

-3,71%

2004

-14733

8153

4756

1359

-464

-3,15%

2005

-14571

7998

4665

1333

-575

-3,95%

 A energia contida de lenha não se transforma toda em carvão vegetal, havendo parte contida no rejeito ou subprodutos. Desse modo também poderia ser feita para o balanço energético uma correção que levasse em conta a energia contida no alcatrão e pirolenhoso produzidos. Isto não foi feito por não se dispor dos conteúdos energéticos dessas substâncias. Deve-se lembrar ainda que, neste caso, não se espera que o balanço energético “feche” como nos casos anteriores, por não se tratar de centro de transformação no qual a energia consumida está contabilizada no chamado setor energético.

5. Conclusão

Os problemas abordados neste trabalho resultam de questões que o balanço de carbono revelou nas análises das emissões. Nos combustíveis da biomassa, a análise já havia indicado a correção de fatores de emissão importantes como o que se refere ao conteúdo de carbono do álcool.

A separação entre os componentes renováveis e não renováveis do item Outras Recuperações permitiu discriminar aqueles que devem ser considerados na contabilização do efeito estufa. A importância das correções é mais metodológica que quantitativa.

Já a análise dos centros de transformação possibilitou correções quantitativas importantes, principalmente nos centros onde a energia primária é a biomassa. Também foram indicadas correções que deveriam ser introduzidas no próprio balanço energético. A aplicação do balanço de carbono permitiu identificar escolhas inadequadas de coeficientes de emissão (caso do gás de coqueria), omissão de emissões durante o processamento do álcool (gás carbônico de fermentação) e coeficientes energéticos inadequados (gás natural úmido) e identificar subprodutos não contabilizados (alcatrão e pirolenhoso nas carvoarias)

Com o presente trabalho aperfeiçoou-se a metodologia do balanço de carbono mediante a determinação com maior precisão do conteúdo de carbono dos produtos derivados. Estes valores são usados no balanço de carbono para conferir os resultados das emissões obtidas pelos processos Bottom-Up e Top-Down Estendido.

Referências

1 – MCT 2006 - Emissões de Dióxido de Carbono por Queima de Combustíveis: Abordagem Top-Down – Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa, Relatório de Referência.

2 – Relatório Final, Projeto: Balanço de Carbono – Convênio MCT – Economia e Energia No 010065.00/2003.

3 – MME, 2005 Balanço Energético Nacional.

4 – IPCC, 1996. Greenhouse Gas Inventory Reporting Instructions – Revised IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventory, Vol. 1,2,3 – IPCC,IEA, OECD.

5 – Relatório 1, Consolidação do Balanço de Carbono, Termo de Parceria entre o MCT e a OSCIP Economia e Energia e&e.


[1] Programas utilizados pela e&e em trabalhos anteriores e desenvolvidos pela Ecen Consultoria Ltda.

[2] A aplicação de um coeficiente genérico no item não permite que se distinga a parcela renovável da não renovável. Por outro lado, adotando-se este procedimento seriam atribuídas emissões a produtos como o enxofre e a geração eólica que sabidamente não contribuem diretamente para a emissão de carbono na atmosfera.

[3] Também existe um problema com a contabilidade do metanol, que no BEN/MME aparece incorporado ao etanol. Neste caso, não foi possível, no decorrer do presente trabalho, encontrar a fonte adequada de dados para tratar o metanol em separado.

[4] Neste trabalho não foram alterados os valores de base do BEN por se entender que toda modificação deve ser feita pelos encarregados do Balanço. Para os derivados de petróleo e para o próprio petróleo o BEN indica diferentes valores anuais do conteúdo energético; o mesmo poderia ser feito no caso do gás natural úmido.

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Monday, 17 August 2009
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