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Energia da Cana de Açúcar no Brasil

Energia da Cana de Açúcar no Brasil. Sustentabilidade na Geração e uso de Energia no Brasil: os Próximos vinte anos Academia Brasileira de Ciências / Unicamp 18 / 20 Fevereiro, 2002 Isaias C Macedo - Unicamp. Agro-Indústria da Cana no Brasil.

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Energia da Cana de Açúcar no Brasil

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  1. Energia da Cana de Açúcar no Brasil Sustentabilidade na Geração e uso de Energia no Brasil:os Próximos vinte anos Academia Brasileira de Ciências / Unicamp 18 / 20 Fevereiro, 2002 Isaias C Macedo - Unicamp

  2. Agro-Indústria da Cana no Brasil • Produção de Cana 311 M t /ano (1998); 25% do mundo 50% para etanol (13.7 M m3) ~2.5 M ha; (0.8% da terra arável) • O Centro - Sul produz 269 M t/ano (200 M t em S. P.) • 324 usinas, de 0.6 a 6.0 M t cana / ano 60 mil fornecedores de cana • Sem controles do governo (produção, preços) após 1999 • Ganhos em produtividade, eficiência de conversão e gerenciamento: o menor custo de produção de açúcar, no mundo custo do etanol inferior ao da gasolina

  3. Ethanol (Mm3) Sugar (M ton) Cane (M ton) 21 330 300 Free Prices 18 270 240 15 210 12 180 Lower Demand Supply 150 9 Problems 22% Blend 120 6 90 E-94 60 Ethanol car 3 Growth in 30 C-S Export 0 0 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 YEAR Ethanol Total Sugar Export Sugar Sugar Cane

  4. Considerações sobre a sustentabilidade Situação atual e tendências • Clima global: redução das emissões de GHG • Impactos na poluicão local: centros urbanos • Uso de fertilizantes minerais na produção agrícola • Uso de pesticidas e herbicidas • Proteção do solo • Captação e uso industrial de água • Sustentabilidade econômica: custos e competitividade • Geração de empregos (volume e qualidade)

  5. Produção / utilização da biomassa da cana • 1 t cana .14 t(MS) bagaço 90% para energia na usina .14 t(MS) palha queimada no campo .15 t(MS) açúcar açúcar; etanol; outros • Bagaço é equivalente a 11.0 M t óleo combustível25% da palha: 3.2 M t óleo (não usada hoje) • Auto-consumo: 12 + 16 kWh/tc  2.4 GW inst.330 kWh/tc (e. térmica) • Energia produzida/Energia fóssil usada: 9.2 (média)Objetivos: - Aumento da eficiencia no uso do bagaço - Desenvolver colheita/utilização da palha - Buscar produtos de fermentações do açúcar

  6. 1. Redução nas emissões de GHG Fluxos de energia na produção/uso de cana, etanol e bagaço (MJ/t cana)* Média Melhores Valores Insumo Produção Insumo Produção Produção de Cana ** 189.9 175.5 Produção de etanol ** 46.1 36.4 Uso do etanol 1 996.4 2 045.3 Uso do bagaço excedente 175.1 328.5 Totais (fluxos externos) 236.0 2 171.5 211.9 2 373.8 Produção/Insumo 9.2 11.2 * Uso direto de comb. e eletricidade; energia para produzir insumos, prédios, equipamentos, etc. (1996) ** Só energia “externa”; não inclui bagaço para uso próprio.

  7. 106tC (equiv.)/ano Comb. fossil usado na agricultura + 1.28 Emissões de metano na queima de cana + 0.06 Emissões de N2O + 0.24 Substituição de Gasolina por etanol - 9.13 Substituição de óleo combustível por bagaço (ind. química, alimentos) - 5.20 Contribuição líquida (redução nas emissões, C) - 12.74 Análise do ciclo de vida; evolução de GHG Emissões líquidas de CO2 (equiv.) na produção/uso de cana-de-açúcar no Brasil , 1996 (Medidas como C)

  8. Metano 0.03 a 1.20 CO 1.8 a 4.1 NOx 0.1 a 0.3 Tendências da relação produção/insumo de energia e emissões de CO2 (equiv.) Redução nas áreas de queima de cana Redução de emissões da queima da palha (kg CO2/t cana) Uso da biomassa excedente como combustível (kg CO2/t cana) Rota Diesel na Subst. de Diferença nas Agricultura comb. fossil emissões A + 2.3 - 87.5 - 85. Rota A: 50% de palha recuperada; fardos. Total: ~25 Mt CO2/ano

  9. 2. Redução da poluição em centros urbanos Os usos do etanol em mistura (E22) ou puro (E100) resultaram em: • Eliminação total dos aditivos com Pb (desde 1990) • Redução de SOX, particulados de Carbono e Sulfato 100% nos E100 ~22% nos E22 • VOCs com menor toxicidade e reatividade • Redução de CO (comparação com E0) ~70% nos antigos E100 ~40% nos E22Há estimativas do custo social evitado em cenários futuros. (Ref. 10)

  10. Área, Nutrientes (2) 106ha N - P - K 1 000t Cana (1) 4.9 940. Milho 13.6 1 900. Soja 11.5 1 500. (1) Reciclo de vinhoto (33% da soca) e torta; (2) Médias, IAC-BTC 100/1996 3. Uso de fertilizantes mineraisUso de fertilizantes minerais/ha equivalente ao milho e soja Redução (potencial e real) com reciclo eficiente de resíduos Potencial da “agricultura de precisão” e cultivo “orgânico” Potencial de reciclagem de resíduos Nutrientes (N - P - K) Disponibilidade kg/ton resíduo total (1 000t) Torta de filtro (1) 2.16; 10.10; 2.79 50. Vinhoto (1) 0.11; 0.10; 2.33 430. Palha (2) 0.72; 0.21; 5.17 280. (1) Reciclados; possível otimizar; (2) Total para 3.4 x 106ha sem queimar

  11. 4. Uso de herbicidas e pesticidas Herbicidas Herbicidas/ha (4.5kg/ha) é menor que na soja (5.7) e maior que para o milho (1.1) Palha residual no solo: testes para redução de herbicidas Pesticidas Cana (0.36 kg/ha); Soja (1.17); Milho (0.26)Uso em larga escala de controle biológico (broca da cana) Uso de pesticidas para pragas de solo e formigas Possibilidades Perspectiva das variedades transgênicas e práticas de cultivo “orgânico” Aplicação seletiva

  12. 5. Proteção do solo e águas • Características positivas: crescimento rápido, ciclo de 5 cortes, prática da rotação de culturas • Tecnologias específicas (drenagem) para reduzir erosão • Implementação das áreas de preservação permanente, com re-vegetação (em curso; deve ser promovida) • Uso de água na indústria: promover a redução das médias de captação de 5 m3 / t cana para ~1-2 m3 / t cana (sistemas comerciais).

  13. Duas linhas de cana com soja intercalar

  14. 6. Geração de empregos: volume e qualidade • Estimativas em 1991 (Borges, JMM - Ref 6)800 mil empregos diretos; 250 mil indiretos (Brasil)Nos 357 municípios com usinas, elas proviam de 15 a 28% do total de empregosSão Paulo: 72% dos empregos diretos no setor eram na agricultura 30% especializados; 10% treinamento médio; 60% pouca qualificação Salário do cortador de cana: > 86% dos trabalhadores agrícolas no país > 46% dos trabalhadores industriais Renda familiar média maior que 50% das familias no país Coef. de sazonalidade: 2.2 (1980); 1.8 (1990); 1.3 (1995)

  15. Geração de empregos: volume e qualidade (2) • Diferenças regionais e evolução no tempo1997: 610 mil empregos diretos; 930 mil indiretos / induzidos Número de empregos / unidade de produto: NE/SP ~3 (1991); ~4 (1997) (Guilhoto, JM - Ref 7)Investimento / emprego SP: US$ 23. Mil NE: US$ 11. Mil Média, 35 maiores setores, Brasil, 1991: US$ 45. MilNúmero de empregos / energia gerada: Base: Petróleo (1); Carvão (4); Hídrica (3); Etanol (150)

  16. Geração de empregos: volume e qualidade (3) • Programas deste tipo podem ter impactos positivos e importantes na geração de empregos; tecnologias podem ajudar a ajustar número / qualidade de empregos aos mercados locais.A tendência no Brasil é para maior nível tecnológico, menos empregos com maior qualidade.

  17. 8. Competitividade: custos de produção • Estimativas Atualização: dados e metodologia da FGV (1997) Custos reais para uma usina “eficiente” (1) Produção sustentável a longo prazo (2) R$ 0.45/l (US$ 0.18/l) (hidratado) • Fonte: FIPE (Fund. Inst. Pesq. Economicas) MB Associados Abril, 2001(1) 85 t cana/ha; sacarose%cana = 14.5; 85 l etanol/t cana(2) Capital de longo prazo: 10% / ano; curto prazo, 14% / ano

  18. Custos de Produção de Etanol • Preços pagos ao produtor, sem taxas (1) 12 Meses 24 MesesE Hidratado, US$/l 0.22 0.18E Anidro 0.26 0.22 • Custo US$0.18/l(2) • Gasolina sem aditivos, na refinaria US$ 25./bbl  US$ 0.21/l (3) • Equivalência Técnica, l gasolina / l etanol: 0.75 (hidratado); 1.0 (mistura)(1) ESALQ, 2001, Setembro(2) FIPE ; MB, 2001(3) G Grassi, 2000

  19. Possibilidades para redução de custos • Próximos cinco anos: implementação de tecnologias • “Co-produtos” : energia, etanol de bagaço / palha • Perspectivas a longo prazo da biotecnologia

  20. Implementação de tecnologias nos próximos 5 anos % Redução de custo Uso maior de novas variedades 2.5 Uso de insumos especificos para o local; (herbicidas, fertilizantes); melhores sistemas de transporte 5.0 Melhores processos e controles agronomicos aumentando sacarose / produtividade 3.5 Melhorias na Extração e Fermentação 1.1 Redução de insumos industriais 0.4 Gerenciamento e práticas: manutenção 0.6 Amostra: 36 usinas, 700000 ha, São Paulo

  21. Suprimento de etanol, mercado brasileiro • Principais variáveis externas Preços do petróleo, mercado internacional Política de preços de combustíveis no Brasil Preços do açúcar no mercado internacional influenciados pela exportação brasileira  Necessidade de mecanismos para garantir o suprimento de etanol em níveis definidos, consistentes com políticas visando a participação de carros a álcool na frota e níveis de mistura de etanol na gasolina.

  22. Conclusões • Na maioria dos aspectos relevantes, o nível de sustentabilidade é muito bom e pode melhorar, com uso de tecnologias comerciais • Resultados excepcionais são a redução de GHG decorrente da relação output/input de energia (9.2), e a redução de poluentes em centros urbanos • A geração de empregos é um ponto forte, com flexibilidade para adequar-se a diferenças regionais introduzindo gradualmente novas tecnologias • O programa é sustentável economicamente mesmo sem considerar externalidades, com o etanol atingindo custos de produção equivalentes aos da gasolina (Centro-Sul) • Neste contexto é adequado planejar a expansão da produção, inclusive visando novas tecnologias / mercados (aditivos para Diesel, motores flexíveis, células de combustível, exportação).

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