Economia & Energia
Ano XI-No 61
Abril-Maio 2007
ISSN 1518-2932
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Texto para Discussão: Co-processar, Incinerar, Aterrar ou Pirolisar? Caso estudo: Resíduos PP, ABS, Borra Tinta Opinião: A Desregulamentação da Eletricidade Chegou ao seu Limite? Resumo de Tese: Liberalização, Importação e Crescimento Econômico na América Latina Resultados de Estudo e&e OSCIP: Avaliação de Emissões que Contribuem para o Efeito Estufa pelo Processo Bottom-Up por Coeficientes
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Resultados de Estudo e&e OSCIP:Avaliação de Emissões de Compostos de Carbono pelo Processo Bottom-Up por CoeficientesCarlos Feu Alvim feu@ecen.com Frida Eidelman Olga Mafra Omar Campos Ferreira Rafael Macêdo 1. IntroduçãoEste 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&e – OSCIP e o Ministério da Ciência e Tecnologia – MCT. Seu conteúdo está especificamente relacionado com a Meta 2 - Estimativa de Emissões de Gases que Contribuem para o Efeito Estufa no Uso e Transformação de Energia de 1970-2004 pelo Processo “Bottom-Up” por Coeficientes”. 2. AntecedentesPara a Declaração Nacional Inicial do Brasil à Convenção Quadro das Nações Unidas Sobre as Mudanças do Clima (MCT Novembro de 2004), a Coordenação Geral de Mudança Global do Clima, do Ministério da Ciência e Tecnologia – CGMGC/MCT, consolidou o inventário das emissões que contribuem para a formação do efeito estufa. Os dados do inventário foram fornecidos a e&e[1] na forma de coeficientes emissão/energia que permitem obter, a partir dos dados do Balanço Energético Nacional – BEN/MME, as emissões dos diferentes gases, em massa de cada um deles. Os valores foram calculados a partir de trabalho de referência da COPPE consolidado pela CGMGC/MCT para o período do inventário da referida Declaração Inicial (1990 a 1994) e depois estendidos até 1999. Baseados nestes valores, a e&e - dentro do Convênio (No 01.0065.00-2003) que visava elaborar o balanço de carbono na Matriz Energética Brasileira - confrontou estes dados com os obtidos através da Aplicação da Metodologia “Top-Down Estendida” - TDE publicada na Revista e&e No 58 A Metodologia Top-Down recomendada pelo IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), no caso das emissões energéticas, apura a massa de carbono contida nos combustíveis que entram (produção + importação) e saem (exportação) do sistema econômico do país em causa. Ela estabelece uma primeira avaliação da massa de Carbono (convertida em CO2) que é incorporada na atmosfera mundial em virtude das atividades em questão. São descontadas deste total as quantidades de carbono não oxidadas e as quantidades retidas nos usos não energéticos. A Metodologia TDE estende esta aproximação às etapas de transformação e consumo de maneira que se dispõe, para cada setor, da quantidade de carbono que “entra” neste setor sob a forma de fontes de energia conforme contabilidade usual dos balanços energéticos nacionais. Na avaliação do tipo Bottom-Up, aplicada às atividades energéticas, são apuradas as emissões por tipo de gás ligado ao efeito estufa, por energético e por tipo de uso em cada Setor ou “Conta” do BEN. Em convênio anterior (№01.0065.00/2003) foi verificado que a massa de carbono contida nos gases CO2, CO, CH4 e NMVOCs (outros voláteis não metano contendo carbono) emitidos apresentava incoerências com os dados apurados no processo TDE. Parte desta discrepância resulta de que a massa de CO2 considerada emitida, nas apurações via Top-Down, supõe que os demais componentes serão convertidos com o tempo em CO2 como tende a acontecer com o tempo na natureza. Ao ser adotada esta mesma aproximação na abordagem Bottom-Up passa existir dupla contagem com o carbono de outros compostos. Neste trabalho usou-se um conjunto coerente de coeficientes de emissão cuja aplicação iguala massa total de carbono contida nos gases emitidos à massa “de entrada”, feitas as correções de retenção, não oxidação e, em alguns casos, de emissão de rejeitos. Esses coeficientes, para os anos de 1990 a 1999, foram usados, como primeira aproximação, para estimar as emissões entre 1970 e 2005. Os coeficientes utilizados foram; · Para anos anteriores a 1990 foram usados os coeficientes correspondentes a este ano; · Para os anos 1990 a 1999 os correspondentes a cada um deles, · Para anos posteriores a 1999 os coeficientes deste último ano. Pelo mesmo critério de anos de referência foram estimadas as emissões de NOx e N2O que não contêm carbono. 3. MetodologiaOs gases emitidos que contêm carbono têm, com exceção dos NMVOCs, relação bem conhecida entre a massa de carbono e a massa total, que são as seguintes: CO2 c1 = 12/44 CO c2 =12/28 CH4 c3 = 12/16 Para os NMVOCs foi suposta uma fração de massa de carbono (c4=0,85) baseada na média para emissões na indústria. Se m1, m2, m3 e m4 forem as massas destes gases emitidos tem-se da conservação da massa de carbono que: m1.c1 + m2.c2 + m3.c3 + m4.c4 = MC.(1-fnox-fret) onde MC é a massa de carbono do combustível usado no setor, fnox a fração não oxidada e fret a fração retida. As frações de combustível não oxidado adotadas na Declaração Inicial são, de maneira geral, as recomendadas pelo IPCC, observadas algumas particularidades brasileiras relacionadas, na maioria dos casos, ao uso da biomassa. De modo geral ela é de 1% para os líquidos e 0,5% para os gases. As frações não oxidadas e retidas estão mostradas na Tabela 3.1. O fator de retenção foi suposto igual a 1 (100% de retenção) nos casos em que não se tem o seu valor em apurações anteriores, para que sejam detectados eventuais usos não energéticos em anos anteriores e posteriores aos do inventário.[2] Note-se que a fração não oxidada referida anteriormente é fnox=1-fox. Tabela 3.1: Fatores de Oxidação, de Retenção e de Rejeitos
Tanto para esses coeficientes como para os de emissão de gases, os valores disponíveis para um agregado foram adotados para seus componentes. Assim o mesmo fator de oxidação foi usado para os diversos tipos de carvão vapor. Estes coeficientes deveriam, em um tratamento futuro, serem objeto de estudos específicos. Com efeito é de se esperar, no caso do carvão vapor, que uma maior quantidade de cinzas em carvões com menor poder calorífico resultem da queima menos completa esperada, reduzindo, portanto, a oxidação. Os coeficientes de emissão de gases fornecidos pela CGMGC/MCT foram referidos aos dados dos balanços energéticos disponíveis da época do inventário que ainda usavam o conceito de PCS (poder calorífico superior) e a tonelada equivalente de petróleo (tep= 10800 Mcal) antigo na denominação adotada neste trabalho e nos programas auxiliares de cálculo. A massa do gás emitido era calculada multiplicando-se o coeficiente de emissão fornecido para o energético e o gás emitido pela quantidade de energia expressa em tep. O procedimento e as modificações adotadas ficam mais claros tomando-se, como exemplo, as emissões de CO (monóxido de carbono) no diesel usado no transporte rodoviário no ano de 2005. Os fatores de emissão usados para este ano foram os do último ano em que o MCT forneceu os valores (1999). · O volume de diesel consumido foi de 30.428 mil m3 ou de 25.323 mil tep antigo, o coeficiente de emissão de CO é de 0,0430 t de CO por tep antigo ou 1088 mil t de CO que contêm 466 mil t de carbono (1088*12/28); · Este mesmo volume de diesel, expresso em tep (novo) é de 25.803 mil tep ou de 1080 mil TJ que multiplicados pelo fator 20,2 tC/TJ equivalem a uma massa de 21.824 mil t de carbono contida no diesel; · Ou seja, 466/21.824 = 2,14% do carbono contido no diesel para transporte rodoviário é emitido sob a forma de CO. O fator de emissão de rejeitos significa que para cada átomo de carbono contido no álcool é produzido 0,71 átomo de CO2 de fermentação e carbono residual contido no vinhoto. Em uma primeira aproximação, foi suposto, neste trabalho que este carbono apareceria na forma de CO2 na atmosfera. Esta hipótese é verdadeira no caso do CO2 de fermentação, mas deve ser menos válida para o vinhoto em que parte deve se decompor na forma de CH4. No caso das carvoarias existe a formação do pirolenhoso e do alcatrão de madeira. Na falta de estudos sobre o tema, considerou-se a emissão resultante destes compostos a partir do conjunto de coeficientes fornecidos pela CGMGC/MCT não tendo sido usadas, nas emissões, as informações sobre a formação de resíduos. O cálculo mostrado na Tabela 3.2 ilustra a maneira aqui utilizada de expressar os coeficientes de emissão como percentual do carbono contido. Como o objetivo do trabalho é chegar a um balanço de carbono equilibrado, a adoção de coeficientes de emissão para cada combustível, em percentuais de carbono contido no combustível e que leve ainda em conta as frações não oxidada ou retida, faz com que a massa emitida seja automaticamente igual à que é usada no setor (apurada com a metodologia TDE). Tabela 3.2: Exemplo da Aplicação do Coeficiente Fracionário para Apuração de Emissões de CO Provenientes do Uso do Diesel no Transporte Rodoviário para o Ano de 2005
Para alcançar um conjunto coerente de fatores de emissão relativos ao carbono contido no combustível, os fatores inicialmente disponíveis (em t de gás emitido por tep antigo) foram transformados mediante renormalização usando os coeficientes originais. O procedimento foi o de calcular o percentual de carbono contido com auxílio do programa bal_eec. A renormalização foi feita alterando-se o percentual de CO2. Com objetivo de verificar eventuais incoerências e omissões nos fatores de emissão, foram examinados os coeficientes para todos os anos de todos os combustíveis e “contas”. Em alguns casos, os coeficientes não estavam disponíveis para todos as “contas” embora fosse registrado o uso do combustível no setor correspondente. Neste caso usou-se o valor médio para os setores do mesmo grupo (e.g.: industrial) ou os valores de uma atividade similar (e.g.: transporte ferroviário e marítimo). A Tabela 3.3 mostra como foi feita a renormalização. Este exemplo é para o mesmo caso da tabela anterior. Tabela 3.3 Renormalização de Fatores em % de Carbono para o Diesel no Setor Rodoviário
No exemplo mostrado, o percentual de carbono emitido e retido seria superior a 100% sendo a correção feita no percentual de CO2. Os mesmos percentuais foram utilizados para o uso do diesel nos setores ferroviário e hidroviário. 4. Resultados Emissões de Carbono e de seus CompostosO programa bal_eec, elaborado a partir do ben_eec, sofreu modificações a fim de permitir apurar, além dos balanços energético, de energia equivalente e de carbono, as emissões, por energético e por conta, dos gases formadores do efeito estufa CO2, CH4, NMVOCs, CO, NOx e N2O. A descrição do programa será feita proximamente nesta revista. A soma do carbono contido nestes gases fornece o total de carbono enviado à atmosfera. Nas Tabelas 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, e 4.5 mostram-se, para anos escolhidos de 1970 a 2005, as emissões por combustível de Carbono (total) de CO2, CH4, CO e NMVOCs respectivamente. Tabela 4.1 Emissões de carbono por Combustíve, Período 1970/2005, em Gg/ano
Tabela 4.2: Emissões de CO2 por Combustível, Período 1970/2005 em Gg/ano
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