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ANTÔNIO CARLOS SANTOS
A INFLUÊNCIA DO USO DO ETANOL COMBUSTÍVEL NAS
EMISSÕES DOS GASES DO EFEITO ESTUFA NOS
MOTORES DO CICLO OTTO
SÃO CAETANO DO SUL
2008
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ANTÔNIO CARLOS SANTOS
A INFLUÊNCIA DO USO DO ETANOL COMBUSTÍVEL NAS
EMISSÕES DOS GASES DO EFEITO ESTUFA NOS
MOTORES DO CICLO OTTO
SÃO CAETANO DO SUL
2008
Dissertação apresentada à Escola de Engenharia
Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá
de Tecnologia para obtenção do Título de Mestre
em Engenharia de Processos Químicos e
Bioquímicos.
Linha de Pesquisa: Impacto Ambiental de
Processos Industriais
Orientador: Prof. Dr. Roberto de Aguiar Peixoto
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Santos, Antônio Carlos
A influência do uso do etanol combustível nas emissões dos
gases do efeito estufa nos motores do Ciclo Otto/ Antônio Carlos
Santos. — São Caetano do Sul, SP: CEUN-EEM, 2008.90 p.
Dissertação de Mestrado — Programa de Pós-Graduação. Linha
de Pesquisa: Impacto Ambiental de Processos Industriais —
Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto
Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, SP, 2008.
Orientador: Prof. Dr. Roberto de Aguiar Peixoto.
1. Emissões de gases de efeito estufa. Consumo de
combustíveis no Brasil. Frota brasileira de veículos. Instituto Mauá
de Tecnologia. Centro Universitário. Escola de Engenharia Mauá.
II. Título.
ANTÔNIO CARLOS SANTOS
A INFLUÊNCIA DO USO DO ETANOL COMBUSTÍVEL NAS
EMISSÕES DOS GASES DO EFEITO ESTUFA NOS
MOTORES DO CICLO OTTO
Banca Examinadora:
Dr. Roberto Aguiar Peixoto
Dr. Oswaldo dos Santos Lucon
Dr Eduardo Antonio Licco
São Caetano do Sul, 28 de novembro 2008.
Projeto apresentado à Escola de Engenharia Mauá
do Centro Universitário do Instituto Mauá de
Tecnologia para aprovação no Exame de
Qualificação para obtenção do Título de Mestre em
Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos.
Linha de Pesquisa: Impacto Ambiental de
Processos Químicos
Dedicatória
Dedico este trabalho aos meus netos Fábio, Filipi, Isabelli e à minha bisneta Yasmin, aos
sobrinhos-netos Joana, Gabriel, Renata, Bruno e Tainá, a um jovem especial Thiago e
aos amiguinhos Alberto e Gustavo, pois eles representam a geração que herdará os
problemas aqui relatados.
Agradecimentos
Em primeiro lugar, quero agradecer a Deus por ter proporcionado a possibilidade de
fazer o curso de mestrado, num país em que a maioria da população não chega sequer
completar o primeiro grau.
À minha esposa Teresa, pela paciência nesses anos que estive fazendo o mestrado.
Ao orientador prof. Dr. Roberto Peixoto pelo seu profissionalismo, competência,
dedicação, caráter e amizade durante esses anos de ensino e labor.
Aos professores, entre outros, prof. Dr. Oswaldo Lucon, que me enviou muitos sites e
artigos a respeito do assunto Meio Ambiente, prof. Dr.Roberto Moreira, com quem
mantive diálogos a respeito da Eficiência Energética, prof. Dr. Cláudio Garcia, que me
fez estudar como um louco a disciplina Modelagem e Simulação de Processos bem
como aos funcionários do CEUN-IMT, dos quais cito, Margareth.
Aos meus parentes que me ajudaram quando no início da minha formação, dos quais
ressalto, minha tia Laurentina Fernandes (in memorian), meu padrinho Francisco Pita
(in memorian), sua esposa Jacira Pita (in memorian), minha madrinha Maria José Pita,
minha irmã Dalva S. Gonçalves (in memorian) e minha prima Celeste Pita.
Gostaria de estar partilhando este momento com o meu genro Edson Donizetti Marques
dos Santos, porém, ele infelizmente faleceu pouco antes da minha defesa.
Agradecimento em especial a um colega da Empresa de Pesquisa Energéticas, João
Augusto Bastos Matos, e ao Engenheiro da Cetesb Olimpio de Melo cujas colaborações
foram imprescindíveis para o sucesso desse trabalho.
Não é possível nomear o agradecimento a todos, mas fica manifestada minha gratidão a
todos aqueles que de forma direta ou indireta contribuíram para a realização deste
trabalho.
Há muito tempo eu pretendia fazer o mestrado, mas somente agora, já no final da carreira,
estou realizando um sonho. Por este motivo, estou adotando este trecho da Bíblia para mostrar
que Deus tem os seus propósitos.
“Tudo tem a sua ocasião própria, e há tempo para todo propósito debaixo do céu”.
Há tempo de nascer, e tempo de morrer; tempo de plantar, e tempo de arrancar o que se
plantou; tempo de matar, e tempo de curar; tempo de derribar, e tempo de edificar; tempo de
chorar, e tempo de rir; tempo de prantear, e tempo de dançar; tempo de espalhar pedras, e
tempo de ajuntar pedras; tempo de abraçar, e tempo de abster-se de abraçar; tempo de buscar,
e tempo de perder; tempo de guardar, e tempo de deitar fora; tempo de rasgar, e tempo de
coser; tempo de estar calado, e tempo de falar; tempo de amar, e tempo de odiar; tempo de
guerra, e tempo de paz”.
(Eclesiaste, 3 versículos 1 a 8)
RESUMO
O consumo de energia e seus impactos ambientais, como a chuva ácida, a
poluição urbana e a ameaça crescente da mudança do clima global devido às crescentes
concentrações dos gases estufa antropogênicos na atmosfera têm causado preocupações das
nações do mundo inteiro. Este trabalho, como parte dessas preocupações, procura analisar o
consumo de energia pela utilização dos combustíveis fósseis e as emissões de gases de efeito
estufa por veículos leves. A metodologia recomendada pelo “Revised 2006 IPCC Guidelines
for National Greenhouse Gás Inventories” foi usada para avaliar o impacto da adição de
etanol à gasolina nessas emissões. Esta avaliação, para efeito de comparação, foi feita por dois
métodos – o “Top Down” e “Bottom Up”. Adicionalmente são necessários os conhecimentos
da frota nacional de veículos leves, calculada a partir das vendas de veículos novos, a
quilometragem média anual percorrida, o consumo específico médio da frota brasileira e o
consumo nacional publicado. Faz-se, também, uma comparação dos resultados com os
obtidos pelo Primeiro Inventário Brasileiro de Gases de Efeito Estufa. As comparações
mostram que a aplicação da metodologia às condições nacionais necessita de melhorias
consideráveis e os resultados obtidos demonstram que a adição de etanol reduz
substancialmente as emissões dos gases de efeito estufa.
ABSTRACT
The consumption of energy and its environmental impacts, acid rain, urban
pollution and the increasing threat of global climate change such as the growing
concentrations of the anthropogenic gases greenhouse in the atmosphere, have caused
concerns of nations in the entire world. This work, as part of these concerns, aims to analyze
the consumption of energy from the use of fossils fuels and the emissions of greenhouse gases
for light duty vehicles, utilizing the methodology recommended by the "Revised 2006 IPCC
Guidelines for Greenhouse Gas National Inventories", to assess the impact of the addition of
ethanol to gasoline in these emissions. This assessment, for comparison effect, was made
through two methods, the "Top Down" and "Bottom Up" - for this evaluation it was necessary
the knowledge of the national fleet of light duty vehicles, which is calculated from sales of
new vehicles, the covered annual average kilometers, the average specific consumption of the
Brazilian fleet and the published national consumption. Results are compared with the First
Brazilian Inventory of Greenhouse Gases. The comparison shows that the application of the
methodology to the national conditions needs considerable improvements and the results
obtained demonstrate that the addition of ethanol reduces substantially the emissions of the
effect greenhouse gases.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA INCLUINDO MUDANÇAS
NO USO DA TERRA (%) 3
FIGURA 2 – PERCENTUAL DE ETANOL NA GASOLINA NO PERIODO 1978 – 2006.
17
FIGURA 3- VARIAÇÃO RELATIVA NA EMISSÃO DE POLUENTES EM FUNÇÃO DO
TEOR DE ALCOOL ANIDRO NA GASOLINA. 23
FIGURA 4 – EVOLUÇÃO DAS VENDAS DE AUTOMÓVEIS POR COMBUSTÍVEL 45
FIGURA 5 – EVOLUÇÃO DAS VENDAS DE COMERCIAIS LEVES POR
COMBUSTÍVEL. 45
FIGURA 6 – EVOLUÇÃO DA FROTA DE VEÍCULOS POR CATEGORIA NO BRASIL.
50
FIGURA 7 – CURVA DE VENDA DE VEÍCULOS USADOS 51
FIGURA 8 – CURVA DA FROTA NACIONAL CIRCULANTE 2006 51
FIGURA 9 – DISTÂNCIA MÉDIA ANUAL DA FROTA. 54
FIGURA 10 – CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS. 58
FIGURA 11 – MELHOR RELAÇÃO DE PREÇO ÁLCOOL/GASOLINA NO
ABASTECIMENTO DO CARRO. 59
FIGURA 12 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DOS HC. 75
FIGURA 13 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DO CO. 75
FIGURA 14 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DO NOx. 75
FIGURA 15 – EMISSÕES TOTAIS DE GASES DE EFEITO ESTUFA. 79
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – AS EMISSÕES DE CO
2
NO SETOR DE TRANSPORTE RODOVIARIO. 4
TABELA 2 - GWPs DIRETOS PARA UM HORIZONTE DE TEMPO de 100 ANOS 9
TABELA 3 – CONCENTRAÇÕES E POTENCIAL DE AQUECIMENTO GLOBAL
DIRETO PARA UM HORIZONTE DE TEMPO DE 100 ANOS 11
TABELA 4 – LIMITES DE EMISSÕES EM VEÍCULOS LEVES. 14
TABELA 5 – IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE DIAGNOSTICO DE BORDO. 15
TABELA 6 – MODELO DA CINÉTICA QUÍMICA. 18
TABELA 7 – PRINCIPAIS CONSTITUINTES DA GASOLINA. 27
TABELA 8 – DISTRIBUIÇÃO DA VENDA DE VEÍCULOS USADOS POR FAIXA
ETÁRIA. 47
TABELA 9 – EVOLUÇÃO DA FROTA À GNV NO BRASIL. 49
TABELA 10 – PARTICIPAÇÃO DOS VEÍCULOS DE 1000 CC NO MERCADO DE
VEÍCULOS. 55
TABELA 11 – VALORES DE
µ
PARA GASOLINA E O ETANOL. 57
TABELA 12 – EMISSÕES DE CO
2
DA GASOLINA C PARTIR DOS FATORES DE
EMISSÃO. 62
TABELA 13 – CARACTERISTICAS DA GASOLINA PRODUZIDA NA
PETROBRAS/REGAP 63
TABELA 14 – CÁLCULO DAS EMISSÕES A PARTIR DA COMPOSIÇÃO
CENTESIMAL DA GASOLINA C. 63
TABELA 15 – EMISSÕES DE CO
2
PROVENIENTE DO ETANOL HIDRATADO
MÉTODO TOP-DOWN. 64
TABELA 16 – EMISSÕES EVITADAS DE CO
2
A PARTIR DOS FATORES DE
EMISSÃO. 65
TABELA 17 – EMISSÕES EVITADAS DE CO
2
A PARTIR DA COMPOSIÇÃO 65
CENTESIMAL DA GASOLINA C.
TABELA 18 – FATORES DE EMISSÃO DE CO
2
PARA GASOLINA C. 66
TABELA 19 – EMISSÕES DE CO
2
DA GASOLINA C METODO “BOTTOM UP”. 66
TABELA 20 – FATORES DE EMISSÃO DE CO
2
PARA O ETANOL HIDRATADO 67
TABELA 21 – EMISSÕES DE CO
2
DO ETANOL HIDRATADO MÉTODO “BOTTOM
UP”. 67
TABELA 22 – EMISSÕES DE CH
4
PROVENIENTE DA GASOLINA C NO BRASIL -
METODO “BOTTOM UP”. 69
TABELA 23 – FATORES EMISSÃO PARA CH
4
DO ETANOL HIDRATADO. 69
TABELA 24 – EMISSÕES CH
4
PELO ETANOL HIDRATADO. 69
TABELA 25 – FATORES DE EMISSÃO DO N
2
O PARA GASOLINA EUROPÉIA. 70
TABELA 26 – EMISSÕES N
2
O PELA GASOLINA C. 71
TABELA 27 – FATORES EMISSÃO PARA N
2
O DO ETANOL HIDRATADO. 71
TABELA 28 – EMISSÕES N
2
O PELO ETANOL HIDRATADO. 72
TABELA 29 – RESUMO DAS EMISSÕES DE CO
2
, CH
4
e N
2
O. 72
TABELA 30 – COMPARAÇÃO ENTRE AS EMISSÕES CALCULADAS PELO
PRIMEIRO INVENTÁRIO BRASILEIRO POR FONTES MÓVEIS E AS CALCULADAS
POR ESTA DISSERTAÇÃO. 76
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.
ANFAVEA - Associação Nacional de Fabricantes de Veículos Automotores
ANP - Agência Nacional de Petróleo
CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
COP - Conferência das Partes da Convenção do Clima.
COPPE – Coordenação dos Cursos de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente.
COV – Compostos Orgânicos Voláteis.
DENATRAN - Departamento Nacional de Trânsito.
EIA/DOE - Energy Information Administration Office of Integrated Analysis and Forecasting
U.S. Department of Energy
EPE - Empresa de Pesquisas Energéticas
EPA - Environmental Protection Agency
GWP – Global Warming Potential
GEIPOT - Empresa Brasileira de Planejamento e Transportes
HC – Hidrocarbonetos.
IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
IEA - International Energy Agency
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change
NOx – Óxidos de nitrogênio.
PROCONVE - Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores.
TRU - Taxa Rodoviária Única.
UNEP - United Nations Environmental Programme
UNFCCC - United Nations Framework Convention on Climate Change.
WMO - World Meteorological Organization
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................................................1
2 EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA. ...............................................................................................................6
2.1 O
EFEITO
DOS
GASES
DE
COMBUSTÃO
NO
SISTEMA
CLIMÁTICO................................................................6
2.1.1 C
LIMA E SUAS
A
LTERAÇÕES
........................................................................................................................................6
2.1.2 O
P
OTENCIAL DE
A
QUECIMENTO
G
LOBAL
...................................................................................................................8
2.1.3 P
RINCIPAIS
G
ASES DE
E
FEITO ESTUFA E AS
R
EAÇÕES
Q
UÍMICAS NA
T
ROPOSFERA
........................................................10
2.2 LEGISLAÇÕES
QUE
LIMITAM
A
EMISSÕES
PELOS
VEÍCULOS
LEVES........................................................12
2.3 DECRETOS
QUE
REGULAMENTAM
A
ADIÇÃO
DE
ETANOL
A
GASOLINA.................................................16
2.4 FATORES
QUE
INFLUENCIAM
NA
EMISSÃO
DE
GASES
DE
EFEITO
ESTUFA
PELOS
VEÍCULOS............17
2.4.1 F
ORMAÇÃO DOS
G
ASES DE
E
FEITO
E
STUFA NO PROCESSO DE
C
OMBUSTÃO
. ................................................................17
2.4.2 C
ARACTERÍSTICAS DOS
V
EÍCULOS
F
ABRICADOS
. ........................................................................................................23
2.4.3 T
ECNOLOGIA DOS
C
OMBUSTÍVEIS
.............................................................................................................................26
2.4.4 A
NÁLISE DA
I
NFLUÊNCIA DO
C
ONJUNTO
M
OTOR E
C
OMBUSTÍVEL
...............................................................................30
3 METODOLOGIA EMPREGADA....................................................................................................................................32
3.1 TIPOS
DE
METODOLOGIA. ...................................................................................................................................32
3.2 METODOLOGIA
PARA
ESTIMAR
AS
EMISSÕES
NO
TRANSPORTE
RODOVIÁRIO.....................................33
3.2.1 “T
IERS
”. ................................................................................................................................................................33
3.2.2 D
ETERMINAÇÃO DOS
F
ATORES DE
E
MISSÃO
. .............................................................................................................34
3.2.3 E
MISSÕES DE
CO
2
...................................................................................................................................................35
3.2.4 E
MISSÕES DE
CH
4
E
N
2
O........................................................................................................................................36
4. AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS PELA FROTA DE VEÍCULOS LEVES. .............................39
4.1 CARACTERIZAÇÃO
DA
FROTA
BRASILEIRA
DE
VEÍCULOS.........................................................................39
4.2 MODELO
PARA
AVALIAÇÃO
DO
CONSUMO
DE
COMBUSTÍVEL
PELA
FROTA
DE
VEÍCULOS. .............40
4.3 CÁLCULO
DA
FROTA
BRASILEIRA
DE
VEÍCULOS
LEVES.............................................................................42
4.3.1 M
ETODOLOGIA PARA
E
STIMAR A
F
ROTA DE
V
EÍCULOS
L
EVES
. ....................................................................................42
4.3.2 V
ENDAS DE VEÍCULOS NOVOS
...................................................................................................................................44
4.3.3 C
URVA DE SUCATEAMENTO
. .....................................................................................................................................46
4.3.4 C
ONVERSÕES NA
F
ROTA
N
ACIONAL
C
IRCULANTE
.......................................................................................................47
4.3.5 F
ROTA
N
ACIONAL DE
V
EÍCULOS EM
C
IRCULAÇÃO
. ....................................................................................................49
4.4 DISTÂNCIA
ANUAL
PECORRIDA. .......................................................................................................................52
4.5 CONSUMO
MÉDIO
ANUAL. ..................................................................................................................................54
4.5.1 C
ONSUMO
E
SPECÍFICO
M
ÉDIO DE
C
OMBUSTÍVEL
......................................................................................................54
4.5.2 C
ONSUMO
M
ÉDIO DE
C
OMBUSTÍVEL
. .......................................................................................................................56
4.6 CONSUMO
TOTAL
DE
COMBUSTÍVEL...............................................................................................................57
5 EMISSÕES DA FROTA DE VEÍCULOS LEVES..........................................................................................................60
5.1 ADAPTAÇÕES
DOS
MÉTODOS
A
REALIDADE
NACIONAL. ...........................................................................60
5.2 EMISSÕES
DE
DIÓXIDO
DE
CARBONO. .............................................................................................................62
5.2.1 E
MISSÕES DE
CO
2
PELA
G
ASOLINA
C
-
M
ÉTODO
“T
OP
-
DOWN
”. ................................................................................62
5.2.2 E
MISSÕES
E
VITADAS DE
CO
2
PELA
G
ASOLINA
C
-
M
ÉTODO
“T
OP
-
DOWN
”. .................................................................64
5.2.3 E
MISSÕES DE
CO
2
PELA
G
ASOLINA
C
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”. .............................................................................65
5.2.4 E
MISSÕES DE
CO
2
PELA PELO
E
TANOL
H
IDRATADO
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”..........................................................67
5.3 EMISSÕES
DE
METANO
E
ÓXIDO
NITROSO......................................................................................................68
5.3.1 E
MISSÕES DE
CH
4
PELA
G
ASOLINA
C
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”. .............................................................................68
5.3.2 E
MISSÕES DE
CH
4
PELO
E
TANOL
H
IDRATADO
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”..................................................................68
5.3.3 E
MISSÕES DE
N
2
O
PELA
G
ASOLINA
C
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”. .............................................................................70
5.3.4 E
MISSÕES DE
N
2
O
PELO
E
TANOL
H
IDRATADO
–
M
ÉTODO
“B
OTTOM
-
UP
”..................................................................71
5.4 RESUMO
DAS
EMISSÕES
DE
CO
2
,
CH
4
E
N
2
O.......................................................................................................72
5.5 COMPARAÇÃO
COM
OS
RESULTADOS
OBTIDOS
PELO
PRIMEIRO
INVENTÁRIO
BRASILEIRO
POR
FONTES
MÓVEIS. ...................................................................................................................................................................76
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.........................................................................................................................78
BIBLIOGRAFIA...........................................................................................................................................................................82
ANEXOS........................................................................................................................................................................................90
1
1. INTRODUÇÃO
A produção de bens de consumo, de maquinário, o transporte de mercadorias e
pessoas, o comércio e o conforto das residências do mundo moderno dependem
fundamentalmente da produção em larga escala de energia, mas o seu consumo é responsável por
57% das emissões de gases de efeito estufa, tais como dióxido carbono (CO
2
), metano (CH
4
),
óxido nitroso (N
2
O) e os precursores do ozônio (O
3
) troposférico
1
- compostos orgânicos voláteis
(COV) e óxidos de nitrogênio (NOx). A produção de energia é, também, responsável pela
emissão de monóxido de carbono (CO), que mesmo não sendo um gás de efeito estufa contribui
indiretamente para o efeito, pois influi positivamente na concentração de metano na atmosfera.
Na década de 1980 havia evidências científicas relacionando as emissões de gases de
efeito estufa provenientes das atividades humanas com a mudança do clima global. Essas
evidências inspiraram uma série de conferências internacionais cujas conclusões indicavam que
havia urgência de um tratado mundial para enfrentar o problema.
Reconhecendo a necessidade de informações científicas confiáveis e atualizadas para
os formuladores de políticas, a World Meteorological Organization (WMO) e a United Nations
Environmental Programme (UNEP) estabeleceram, conjuntamente, o Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC) em 1988. O Primeiro Relatório de Avaliação, em 1990, confirmou
que a mudança do clima era, de fato, uma ameaça e propôs um acordo global para tratar do
problema.
A Assembléia Geral das Nações Unidas, adotando a sugestão do Governo de Malta,
propôs a discussão sobre o tema da mudança do clima pela primeira vez em 1990. Como
resultado dessa discussão foi estabelecida a resolução 43/53 sobre a "Proteção do clima global
para as gerações presentes e futuras da humanidade" e a criação do Comitê Intergovernamental
de Negociação para conduzir as negociações no sentido de estabelecer a Convenção-Quadro
sobre Mudança do Clima.
A Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, a
chamada "Cúpula da Terra", no Rio de Janeiro, em 4 de junho de 1992, propôs um acordo que
1
O ozônio troposférico está situado nas camadas mais baixas da atmosfera onde ele é prejudicial, diferentemente do ozônio
estratosférico que está situado nas camadas altas e protege a Terra contra as radiações ultravioleta b.
Fonte: Peixoto R. A., et al. "The Phase-Out of CFCs and HCFCs and the Refrigeration and Air Conditioning Industry", Brazilian
Journal of Mechanical Sciences, vol. XVI, n. 3, 1993.
2
foi assinado durante o encontro por Chefes de Estado e outras autoridades de 154 países (e a
Comunidade Européia), entrando em vigor em 21 de março de 1994. Neste mesmo encontro
estabeleceu-se a Convenção Quadro sobre a Mudança do Clima (UNFCCC).
O objetivo estabelecido pela Conferência conforme está escrito no artigo 2 da
convenção é estabilizar as concentrações dos gases de efeito estufa em um nível que:
• Impeça uma interferência perigosa no sistema climático;
• Seja alcançado num prazo suficiente que permita aos ecossistemas
adaptarem-se naturalmente à mudança do clima;
• Assegure que a produção de alimentos não seja ameaçada;
• O desenvolvimento econômico prossiga de maneira sustentável.
O objetivo do UNFCCC não garante a não ocorrência de impactos ambientais de
proporções catastróficas, porque não foram estabelecidos os valores necessários e nem prazos
para obtenção da estabilidade, portanto, dentro do que ficou acordado na Convenção até
acontecer um equilíbrio, muitos desastres naturais poderão ter ocorrido.
A Conferência das Partes (COP) – estabelecida como órgão supremo da Convenção
– reuniu-se doze vezes entre 1995 e 2006. A terceira sessão realizada em dezembro de 1997 em
Quioto, Japão, tomou, entre outras medidas, a redação de um acordo, que ficou conhecido como
Protocolo de Quioto, contendo compromissos para os países desenvolvidos no sentido de reduzir
suas emissões, pois o histórico indica que eles foram e continuam sendo quem mais emitem os
gases de efeito estufa.
Dentro do objetivo da Convenção, o Protocolo de Quioto, artigo 3, parágrafo 1,
estabeleceu a meta de redução das emissões totais desses gases em pelo menos 5% abaixo dos
níveis de 1990 no período de compromisso, de 2008 a 2012, para tanto foram atribuídas as
quantidades (anexo B do protocolo) que os países listados no Anexo I poderiam emitir.
O Protocolo de Quioto definiu dois outros mecanismos, a partir dos quais se pode
cumprir a meta estabelecida no artigo 3: a Transferência de Certificados de Aquisição de
Redução de Emissões, Programa de Implementação Conjunta (artigo 3) e o Mecanismo de
Desenvolvimento Limpo (artigo 12).
3
Para o acompanhamento das metas individuais colocadas no Anexo I do Protocolo
de Quioto foi feita uma avaliação com dados apresentados nas “Comunicações Nacionais” dos
Países do anexo I do Protocolo de Quioto do ano de 2005, enviados para o UNFCCC e
consolidados no documento SBI/2006/26. Ele estima que as emissões totais estejam 4,6% abaixo
do previsto no acordo, vide figura 1, portanto, bastante próxima à meta estabelecida.
Uma na análise da situação em 2006 mostra que esse número só é possível porque os
países considerados com a economia em transição (Leste da Europa e ex-União Soviética) têm
suas emissões 36,2% abaixo das previstas pelo acordo de Quioto
2
. Os países industrializados da
América do Norte, Oeste da Europa, Ásia e Oceania, cujas economias de mercado estão
consolidadas vão ter que reduzi-las em 10%.
Cumpre notar que a base de dados desta última comunicação constam quatro países,
que não estavam na lista original do Anexo I do Protocolo de Quioto, quais sejam: Bielorússia,
Croácia, Eslovênia e Turquia. Foi feita, também, uma revisão dos cálculos das emissões de 32
países.
O uso de energia no setor de transporte é dominado pelo emprego de derivados de
petróleo. A International Energy Agencia - IEA (2006) - no documento Key Statistics de 2006,
2
Essas duas últimas regiões devido à crise econômica na década de 90 tiveram uma queda brusca em suas emissões
e atualmente possuem créditos de carbono.
FIGURA 1 – EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA INCLUINDO MUDANÇAS NO
USO DA TERRA (%)
Fonte: UNFCCC (2006)
4
estimou o uso em 57,7% do consumo de petróleo do mundo; 5,6% do consumo de gás natural; e
0,7% do carvão mineral. Conseqüentemente é um setor que gera mais poluição atmosférica do
que qualquer outra atividade humana.
A Energy Information Administration / Department of Energy - EIA/DOE (2005) -
em seu relatório International Energy Outlook 2005, num cenário de referência, projeta um
crescimento médio anual do uso de energia primária no setor de transporte entre 2001 a 2025 de
2,1%, não levando em conta a participação dos biocombustíveis na matriz energética, e
conseqüentemente o crescimento do uso de petróleo no setor de transporte. É esperado, portanto,
que o setor nos próximos anos seja o maior problema a ser resolvido no que diz respeito às
emissões de gases de efeito estufa.
Os dados do relatório da UNFCCC, FCC SBI 2006, mostra que as emissões de
dióxido de carbono no setor de transporte rodoviário representam aproximadamente 83% das
emissões da área de transporte e 20% das emissões totais dos países que fazem parte do anexo I
do Protocolo de Quioto, tabela 1.
Os combustíveis objetos de estudo neste trabalho são: a gasolina pura e a mistura
gasolina + etanol anidro e etanol hidratado. Enquanto o etanol anidro é uma substância
praticamente pura, a gasolina é uma mistura complexa de hidrocarbonetos, cuja composição
pode ser expressa da seguinte maneira: hidrocarbonetos alifáticos ramificados (Isoparafinas), não
ramificados (n-Parafinas) e cíclicos (Naftênos e Aromáticos), podendo ser classificados em
saturados (ligações simples) e insaturados (contendo ligações duplas e triplas), com moléculas
contendo entre 4 a 12 átomos de carbono e em menor proporção outras substâncias orgânicas.
Essas substâncias contêm átomos de enxofre, nitrogênio, metais e oxigênio.
TABELA 1 – AS EMISSÕES DE CO
2
NO SETOR DE TRANSPORTE
RODOVIARIO.
T. Rodov.
Tg/ano
Transp.
Tg/ano
Emis. Totais*
Tg/ano
TR/T
(%)
TR/ET
(%)
Ásia / Oceania 328,57
342,65
1674,53
95,89
19,62
América do Norte 1535,81
1945,15
6383,35
78,96
24,06
Europa (economia de mercado) 843,87
921,75
3505,84
91,55
24,07
Europa (economia de transição) 56,8
62,37
764,65
91,07
7,43
Ex-União Soviética 6,97
62,37
1918,48
11,18
0,36
Total Anexo I 2772,02
3334,29
14246,85
83,14
19,46
Fonte: UNFCCC (2006)
Nota: As emissões totais não incluem as remoções
5
A partir da metodologia desenvolvida pelo IPCC e adaptada para as condições
nacionais pelo Ministério de Ciência e Tecnologia no Primeiro Inventário Brasileiro dos Gases
de Efeito Estufa, pode-se quantificar e comparar as emissões de gases do efeito estufa em
veículos automotores, ciclo Otto, quando utiliza a gasolina e a mistura gasolina/álcool.
Para o cálculo das emissões dos gases de efeito estufa da gasolina pura e a mistura
álcool/gasolina faz-se necessário utilizar os fatores de emissão dos respectivos combustíveis
publicados no primeiro caso pelo IPCC e no segundo pelo Programa de Controle da Poluição do
Ar por Veículos Automotores (Proconve)
3
.
Esta avaliação pode vir a ser uma ferramenta para que os planejadores possam
decidir pelo uso da mistura gasolina/álcool na matriz energética visando reduzir o aquecimento
do planeta e os índices de poluição dos grandes centros urbanos.
Tendo em vista a situação relatada, um dos objetivos deste trabalho é fazer uma
avaliação das emissões de gases de efeito estufa, dióxido de carbono (CO
2
), óxido nitroso (N
2
O)
e metano (CH
4
) quando se adiciona etanol no combustível, que é a situação existente no Brasil e
com possibilidades de expandir para outros países, e comparar com as emissões da gasolina pura
expressando os resultados em termos da unidade gigagramas de dióxido de carbono equivalente
pela utilização dos potenciais de aquecimento global.
Além do estudo acima citado, avaliam-se aqui as metodologias utilizadas no Brasil e
a qualidade dos dados estatísticos disponíveis para a realização do inventário das emissões no
setor de transportes, quando aplicada à mistura gasolina/álcool.
3
O Proconve é um programa instituído pela Resolução 018/1986 do Conselho Nacional do Meio Ambiente cujos
objetivos entre outros são de reduzir os níveis de emissões, criar programas de inspeção e manutenção de veículos
automotores, promover a melhoria das características técnicas dos combustíveis líquidos .
6
2 EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA.
2.1 O EFEITO DOS GASES DE COMBUSTÃO NO SISTEMA CLIMÁTICO.
2.1.1 C
LIMA E SUAS
A
LTERAÇÕES
.
Legget (1992) define o clima como: “O Clima é o produto de interações da
atmosfera, oceanos, calotas glaciais, seres vivos e até mesmo rochas e sedimentos”.
O clima em um sentido estrito é definido pelo IPCC (1998) como a descrição
estatística das variáveis que definem o estado da atmosfera, tais como, temperatura, pressão,
vento (direção e intensidade), precipitação e umidade, durante um intervalo de tempo que pode
variar de meses a milhares ou milhões de anos. O clima de uma área, portanto, não tem relação
com as variações locais de temperatura.
A Environmental Protection Agency (EPA apud Legett, 1992), órgão de proteção
ambiental dos EUA, define a mudança climática como: “flutuações de longo prazo na
temperatura, precipitação, vento e outros elementos do sistema climático da Terra”.
Quando se aborda o tema clima, realmente está se referindo a um período longo, as
suas alterações levam, às vezes, milhares de anos para ocorrerem. Ou seja, um, dois ou três
verões muito quentes não indicam que o clima mudou, mas tão somente a ocorrência de
anomalias que fogem do alcance estatístico.
Pequenas alterações no clima podem ter grandes efeitos. Um exemplo é a era glacial,
cuja temperatura média global da Terra era apenas 5°C mais baixa do que as médias atuais,
portanto, um aumento de um ou mais graus Celsius em um período de cem a duzentos anos seria
considerado aquecimento global.
Existem fatores naturais, conhecidos como “radiative forcing” que alteram o
equilíbrio do sistema climático. O termo foi empregado nas avaliações de IPCC (2001) com um
significado técnico específico para denotar uma perturbação imposta externamente no balanço de
energia radiativa (medido em Wm
-2
), modificando-o. Nesse caso, pode haver mudanças nos
parâmetros do clima.
7
Entre estes fatores estão as posições dos continentes na superfície da Terra, das
configurações das bacias oceânicas, da topografia dos continentes, as variações na irradiação
solar e nos parâmetros orbitais da Terra
4
que alteram o “radiative forcing” em longo prazo,
mudanças num prazo de tempo mais curto podem ocorrer devido a modificações na composição
da atmosfera por causa de fatores naturais, por exemplo, as atividades vulcânicas.
As alterações no clima do planeta no passado estão ligadas a esses fatores e ao fluxo
de energia, cuja intensidade depende em primeira instância dos movimentos de rotação e
translação em torno do Sol. Por conta desses fenômenos pode-se estimar a alternância dos
períodos glaciais em cerca de dez mil anos. Porém, do ponto de vista dos efeitos imediatos sobre
os sistemas climáticos, o fator que mais influi é a composição química da atmosfera.
A presença de vários gases na atmosfera afeta a absorção de radiação, tanto no
sentido de aquecer como de resfriar a Terra. As atividades vulcânicas, por exemplo, às vezes
lançam quantidades de dióxido de enxofre que na atmosfera formam aerossóis que causam
resfriamento. Os gases de efeito estufa emitidos por fenômenos naturais, porém, absorvem a
radiação e aquecem naturalmente a atmosfera.
Essas mudanças na concentração dos gases-estufa na atmosfera podem inclusive
alterar a transferência de energia entre os diversos componentes que compõe o sistema climático
e vizinhanças, quais sejam: o espaço, a atmosfera, a criosfera, a litosfera, os oceanos e a biosfera.
A existência desse último efeito é benéfica à vida na Terra, pois eles atuam como
estabilizadores contra mudanças da temperatura média global, mantendo-a constante em 15ºC.
Se não fosse o efeito estufa esse valor seria entre 15 a 20ºC abaixo de zero (IPCC 2001,
“Summary for Policemakers”) o que inviabilizaria a vida no planeta, tal como conhecemos.
Antes da Revolução Industrial o sistema encontrava-se em equilíbrio, ou seja, a
radiação solar absorvida encontrava-se em perfeito equilíbrio com a emitida para o espaço, as
modificações dependiam unicamente da rotação da Terra em torno do Sol.
Após a Revolução Industrial, as atividades humanas, tais como queima de
combustíveis fósseis, desmatamento, agricultura, agropecuária intensiva e emissões de
4
Por exemplo, excentricidade, processão e inclinação.
8
clorofluorcarbonos (CFCs) alteraram a concentração dos gases de efeito estufa e
conseqüentemente aumentaram a absorção da energia solar pela atmosfera da Terra. As
conseqüências foram um aumento da temperatura média global maior do que aquelas que
ocorrem de modo natural.
O IPCC (2007), em seu quarto relatório registra que 11 das 12 maiores temperaturas
globais de superfície terrestre a partir de 1850 ocorreram no período de 1995 e 2006. O
incremento médio de 0,74ºC (faixa de 0,56°C - 0,92°C) é maior do que a média entre 1901 e
2000, que foi de 0,6°C (0,4°C – 0,8°C). A tendência do aquecimento linear nos últimos 50 anos é
de 0,13°C (0,10°C – 0,16°C) por década. São quase duas vezes maiores do que aquela registrada
nos últimos 100 anos. Com base nestas observações, os cientistas do IPCC descartam a
possibilidade do aquecimento ser devido à variabilidade do clima.
2.1.2 O
P
OTENCIAL DE
A
QUECIMENTO
G
LOBAL
.
As concentrações atmosféricas de um gás-estufa, em uma primeira aproximação, são
proporcionais ao acúmulo das emissões num horizonte de tempo. É necessário levar em
consideração que quanto mais antiga a emissão, menor é o seu efeito na concentração, por causa
um decréscimo exponencial natural dos gases de efeito estufa na atmosfera, com um tempo de
vida diferente para cada gás. A quantificação desse efeito é dada pelo Potencial Global de
Aquecimento (GWP).
A definição de Potencial de Aquecimento Global (GWP) do IPCC é uma medida que
tenta retratar os efeitos radiativos relativos de uma emissão de um gás de efeito estufa ao longo
de um horizonte de tempo em uma atmosfera constante de fundo. O IPCC define o índice como:
‘O GWP é a capacidade de uma unidade de massa de gás de
efeito estufa de aquecer a atmosfera, em relação à mesma unidade de
massa de dióxido de carbono, cujo valor atribuído é 1 (um), levando-se
em conta as diferentes durações, ou seja, períodos de permanência dos
gases na atmosfera.
O GWP, vide tabela, de uma emissão é medido, por recomendação do IPCC, em
teragrama (um trilhão) de gramas de dióxido de carbono equivalentes (Tg CO
2
eq.), porém
9
outras unidades têm sido utilizadas nas comunicações nacionais, como o gigagrama CO
2
equivalente e a tonelada CO
2
equivalente. Observa-se que os participantes do UNFCCC
concordaram em usar os GWPs baseado de um modo geral em um horizonte de tempo de 100
anos, embora outros horizontes de tempo possam ser usados pelos participantes.
Atualizações são feitas ou novos GWPs são calculados para vários compostos
essenciais A base dessas atualizações são: estimativas melhoradas ou novas dos tempos de vida
na atmosfera, fatores do “radiative forcing” molecular e melhor representação do ciclo do
carbono. A revisão dos tempos de vida dos gases destruídos por reações químicas na baixa
atmosfera (particularmente o metano, os HCFCs e os HFCs) resultou em GWPs ligeiramente
mais baixos (entre 10 e 15%, em geral) do que os citados pelo Intergovernmental Panel on
Climate Change (1994).
Não é possível quantificar o potencial global de impacto dos gases como: vapor de
água, ozônio trospoférico, e nem os efeitos indiretos de vários outros gases tais como os
precursores do ozônio (NOx, CO e CVO) e aerossóis troposféricos (produtos do SO
2
). Por este
motivo, não são atribuídos valores de GWP para estes gases que são de permanência curta e não-
homogêneos espacialmente na atmosfera.
TABELA 2 - GWPs DIRETOS PARA UM HORIZONTE DE TEMPO de 100 ANOS
Gás Potencial de Aquecimento
Global (GWP)
Tempo de residência (anos)
Dióxido de carbono 1 - (1)
Metano 23 12 (2)
Óxido de nitrogênio 310 114
HFC-23 260 12.000
HFC-134a 13,8 1.300
HFC-134 9,6 1.100
HFC-161 0,3 12
Fonte: IPCC (2000).
(1)
Não se pode definir um tempo de vida único para o CO
2
por causa das diferentes taxas de absorção por
diferentes processos de sumidouros.
(2) Isso foi definido como um tempo de ajuste que leva em consideração o efeito indireto do metano sobre
seu próprio tempo de vida.
10
O aquecimento global futuro provocado por um gás de efeito estufa em um
determinado horizonte de tempo pode ser estimado multiplicando-se o GWP adequado pela
quantidade de gás emitida. O conhecimento deste valor permite aos planejadores de políticas
compararem os impactos das emissões e as reduções de diferentes gases. Os GWPs poderiam ser
utilizados, por exemplo, para comparar os efeitos das reduções das emissões de CO
2
em relação
às reduções das emissões de metano para um determinado horizonte de tempo.
2.1.3
P
RINCIPAIS
G
ASES DE
E
FEITO ESTUFA E AS
R
EAÇÕES
Q
UÍMICAS NA
T
ROPOSFERA
.
O Protocolo de Quioto, estabelecido em 1997, baseado nos relatórios do IPCC,
definiu em seu anexo D os principais gases que contribuem diretamente para o efeito estufa, os
quais fazem parte deste trabalho: CO
2
, CH
4
e N
2
O. Além desses gases, existem aqueles que
contribuem indiretamente, tais como CO e O
3
, por outro lado, o radical hidroxila )( OH
•
, tem
um papel importante na remoção, por oxidação, de compostos químicos da atmosfera que
diretamente ou indiretamente contribuem para o efeito.
O CO
2
é o gás de efeito estufa direto mais importante, respondendo por cerca de 60%
do “radiative forcing” total dos gases de efeito estufa. O seu Potencial de Aquecimento Global
(GWP) é 1 e o seu tempo de residência na atmosfera varia entre 50 e 200 anos. A sua
concentração na atmosfera está em torno de 379 ppm e vem aumentando rapidamente, com uma
taxa média de 1,9 ppm ao ano entre 1995 e 2005, vide tabela 3.
O CO
2
é produzido pela queima de combustíveis fósseis, pela mudança no uso da
terra e processos industriais, tais como: calcinação, fermentação etc. Os principais sumidouros
são: a fotossíntese das plantas e algas, a absorção pelas águas do oceano, lagos e os sedimentos
resultantes de diversos processos, por exemplo, o aterramento de plantas e microorganismos.
O CH
4
é o segundo gás de efeito estufa em importância respondendo por cerca de
20% do “radiative forcing”. O GWP é 23 vezes maior do que o do dióxido de carbono, sua
concentração e tempo de residência na atmosfera são bem menores, cerca de 10 anos. A sua
concentração na atmosfera em 2005 está em torno de 1.744 ppb e vem aumentando rapidamente,
em média de 1% ao ano (vide tabela 3).
11
O CH
4
é emitido devido à decomposição da matéria orgânica em fontes naturais
(30%), tais como os pântanos e as áreas alagadas, e por fontes antrópicas (70%). Entre as essas
fontes pode-se citar a decomposição da matéria orgânica em plantações de arroz, nos
reservatórios das hidroelétricas, dejetos de animais, em aterros sanitários e lixões, vazamentos
nos sistemas de produção de gás natural, petróleo e carvão mineral e a queima de biomassa e
combustíveis fósseis.
Os sumidouros do metano na natureza são as interações com o solo, emissões da
estratosfera para o espaço exterior, sendo que o mais importante é a reação com radicais
hidroxilas segundo a equação:
OHCHOHCH
234
+→+
••
O oxido nitroso tem um potencial de aquecimento 310 vezes maior do que o dióxido
de carbono e seu tempo de residência é em torno de 120 anos, o volume de suas emissões são
bem menores e sua concentração na atmosfera tem cerca de 319 ppb, vide tabela 3. Ele é emitido
principalmente nos processos de fertilização por adubos nitrogenados, pela queima de biomassa,
combustíveis fósseis e na produção dos ácidos nítrico e adipico.
Segundo Kaiser e Suntharalingam (2008), o sumidouro mais importante do óxido
nitroso, existente na atmosfera é a destruição na estratosfera pela radiação (90%) e a subseqüente
reação com os átomos de oxigênio e ozônio excitados.
No solo, a destruição do óxido nitroso é feita pelas bactérias que o convertem em
nitrogênio gasoso, porém não é um sumidouro importante.
TABELA 3 – CONCENTRAÇÕES E POTENCIAL DE AQUECIMENTO GLOBAL
DIRETO PARA UM HORIZONTE DE TEMPO DE 100 ANOS
Gás (GWP) Conc. Pré-industrial Concentração na Atmosfera
CO
2
1 280 ppm 379 ppm
CH
4
23 715 ppb 1774 ppb
N
2
O 310 270 ppb 319 ppb
FONTE: IPCC (2007).
12
2.2 LEGISLAÇÕES
QUE
LIMITAM
A
EMISSÕES
PELOS
VEÍCULOS
LEVES.
Antes da crise do petróleo os veículos eram mais poluidores, devido a um conjunto
de características, por exemplo, a eficiência de queima do motor. Na época não existia uma
preocupação com ela dado o preço muito baixo dos combustíveis ao lado da inexistência de uma
legislação que regulamentasse as emissões.
Após a crise, os fabricantes de veículos desenvolveram novas tecnologias que
permitiram uma maior eficiência em termos do combustível consumido por quilometragem
percorrida. Visando uma economia de energia, elas foram implantadas no Brasil a partir do ano
de 1978, paralelamente com a implantação do Programa de Controle da Poluição do Ar por
Veículos Automotores - Proconve pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente – Conama.
Esse programa, como primeira medida, estabeleceu um cronograma de redução
gradual da emissão de poluentes, baseado na experiência dos países desenvolvidos. Foram
inicialmente previstas três fases para sua implantação. A primeira fase entrou em vigor em 1988,
a segunda, em 1992 e a terceira, em 1997.
A Resolução CONAMA nº. 18, de 1986, que entrou em vigor em junho de 1988,
iniciou a primeira fase (L-1) que se encerrou em 1991. A prioridade desta fase foi para o
segmento de veículos leves devido ao seu grande número e utilização intensiva. A ênfase foi
conferida à eliminação dos modelos mais poluentes. Para tanto, foram estabelecidos limites de
emissão no escapamento.
O programa adotou providências diversas para a implantação das tecnologias
industriais já existentes, adaptadas às condições e às necessidades brasileiras. Para o seu
cumprimento foi necessário estabelecer prazos para: desenvolver os veículos, por exemplo, com
o aperfeiçoamento dos motores; adaptar a indústria de autopeças; e melhorar as especificações
dos combustíveis.
O Proconve impõe ainda a certificação de protótipos e linhas de produção, a
proibição da comercialização dos modelos de veículos não homologados segundo seus critérios e
o seu recolhimento e reparo, inclusive de motores encontrados em desacordo com o projeto e a
autorização especial do órgão ambiental federal para uso de combustíveis alternativos.
13
A Resolução do Conama, portanto, obrigou os veículos leves do ciclo Otto da
década de 90 a reduzirem os níveis de emissão de CO, NOx, compostos orgânicos voláteis
(COVs).
A segunda fase (L-2), iniciado em 1992 e concluída em 1996, foi regulamentada na
Resolução Conama Nº 007, de 31 de agosto de 1993. Ela impõe no seu artigo primeiro os
limites máximos de CO, HC, diluição, velocidade angular para os motores do ciclo Otto e
opacidade de fumaça preta para os motores do ciclo Diesel e ruído para ambos.
A Resolução acima citada estabelecia um cronograma para redução das emissões até
o ano de 1997 e previa, também, os Programas de Inspeção e Manutenção de Veículos em Uso, a
serem implantados pelas administrações estaduais e municipais.
O Governo Federal, a partir de 1992, deu incentivos fiscais para construção de
motores de 1000 cilindradas, medida que aumentou a autonomia média da frota brasileira. Esse
fato, aliado à adoção dos catalisadores, da injeção eletrônica e multiponto, cujas tecnologias
atualmente equipam todos os veículos novos, reduziu o consumo de combustível e
conseqüentemente emissões de gases.
O preço final mais atraente e o consumo mais baixo de combustível e custos
operacionais menores foram o motivo do sucesso das vendas desses novos veículos que a partir
de 1995, que atualmente respondem aproximadamente, por 58% da frota brasileira.
Nesse período, o governo federal aprovou a Lei N° 8.723, de 28 de outubro de 1993,
prevê no seu artigo 1º:
Como parte integrante da Política de Meio Ambiente os fabricantes de motores e
veículos automotores e os fabricantes de combustíveis ficam obrigados a tomar as
providências necessárias para reduzir os níveis de monóxido de carbono, óxidos de
nitrogênio, hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, fuligem, material particulado e outros
compostos poluentes nos veículos comercializados no País, enquadrando-se aos limites
fixados nesta Lei e respeitando, ainda, os prazos nela estabelecidos.
No artigo 2° § 7º, estabelece os limites de emissão de gases de escapamento para os
veículos leves do ciclo Otto, fabricado a partir de 1° de janeiro de 1992, conforme tabela 3, a
vigorar a partir de 31 de dezembro de 1996.
14
Os veículos leves (utilitários, camionetes de uso misto ou veículos de carga)
fabricados a partir de 1° de janeiro de 1997 terão os seguintes limites para as emissões de gases
de escapamento, tabela 4.
TABELA 4 – LIMITES DE EMISSÕES EM VEÍCULOS LEVES.
CO
HC NOx CHO
Veículos leves Normal (g/Km) Lenta (%) g/Km g/Km g/Km
1° de Janeiro de 1992 24,0 3,0 2,1 2,0 0,15
1° de janeiro de 1997
2,0 0,5 0,3 0,6 0,03
Fonte: Presidência da República - Subchefia para Assuntos Jurídicos.
O cumprimento dos limites estabelecidos pela Lei N° 8.723
ex
ige a aplicação de
tecnologia e sistemas que aperfeiçoem o funcionamento dos motores para proporcionar uma
queima perfeita de combustível e conseqüente diminuição das emissões. Na fase implantada em
1992, a utilização de catalisadores se fez necessária. Para a fase que iniciou em 1997, além do
catalisador, foi preciso também que se acrescentassem novos dispositivos, tais como: a injeção
eletrônica e o motor multivalvular.
Foram necessários o desenvolvimento e a introdução de novas tecnologias, em
especial a injeção eletrônica de combustível e os conversores catalíticos. Nesta fase, foi
intensificado o desafio tecnológico, principalmente para permitir a adequação de catalisadores e
sistemas de injeção eletrônica para uso com mistura de etanol, em proporção única no mundo.
Prosseguindo com a implantação do cronograma, em 1997 foi iniciada a terceira
fase (L-3) com a Resolução Conama Nº. 226, de agosto de 1997 que foi encerrada em outubro de
2002. Esta confirma os limites de CO, NOx e hidrocarbonetos previsto para esta fase, e
adicionalmente estabelece os limites máximos para emissão de fuligem à plena carga, conforme
tabela constante no anexo A da Resolução
.
Nesta fase, a indústria, para atender às exigências da legislação passou a utilizar os
sistemas de injeção multiponto, agora já digitais e com sonda de oxigênio, os conversores
catalíticos de três vias, com a combustão dos motores sendo constante e continuamente
controlada para a queima estequiométrica.
15
A Resolução do Conama Nº. 282, de 12 de julho de 2001, estabeleceu os requisitos
para a reposição dos conversores catalíticos, para assegurar que os conversores tenham a mesma
qualidade e durabilidade. O correto funcionamento do catalisador está diretamente relacionado
com sua utilização e manutenção
5
. Regulagens adequadas do motor e condições de rodagem
influem diretamente na vida útil do equipamento, que é em média de 80.000 quilômetros.
A Resolução Nº 315 de 29 de outubro de 2002, instituiu as novas etapas do programa
de controle das emissões por veículos automotores. A quarta fase (L-4) teve início com essa
resolução, ao estabelecer novos limites para emissões de gases poluentes.
A indústria automobilística desenvolveu novas tecnologias, possibilitando o aumento
da pressão da bomba injetora e o aperfeiçoamento da geometria da câmara de combustão e dos
bicos. Para o futuro, ainda está prevista a introdução de catalisadores de oxidação, de filtro de
particulados e de recirculação de gases.
A Resolução Nº 354, de 13 de dezembro de 2004, prevê em seu artigo primeiro que
os veículos leves de passageiros e comerciais, nacionais e importados, equipados com motores
do ciclo Otto, utilizarão um sistema de diagnóstico de bordo a partir de 2007, devendo o sistema
estar totalmente implantado no de 2011, tabela 5.
TABELA 5 – IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE DIAGNOSTICO DE BORDO.
Sistemas
OBDBr-1 OBDBr-2
2007 2008 2009 2010 2011
Nacionais
Passageiros 40 70 100 60 100
Comerciais 40 70 100 60 100
Internacionais
Passageiros 40 70 100 60 100
Comerciais 40 70 100 60 100
Fonte: Conama (2004)
5
Pesquisas realizadas no Estado de São Paulo, pela Cetesb entre outubro de 2006 e janeiro de 2007,
com 426 veículos leves originalmente equipados com catalisadores publicadas no Portal Fator Brasil, revelam que,
dos 7 milhões de veículos equipados, cerca de 2,6 milhões (37%) não controlam suas emissões e desses, 1,7 milhão
retiraram os catalisadores ou instalaram equipamentos falsos quando da troca do escapamento do veículo.
16
A quinta fase (L-5) está prevista para 2009 e visa principalmente à redução de
emissões de material particulado nos motores diesel, óxidos de nitrogênio, aldeídos e
hidrocarbonetos não metano. Para obedecer a esses padrões, novos investimentos terão que ser
feitos para obter combustíveis com melhores formulações, além disso, será necessária a
eliminação de contaminantes e tratamento dos derivados na refinaria.
Cumpre observar que a legislação até agora desenvolvida tem por objetivo em
primeiro lugar eliminar os gases poluentes, não existindo ainda uma legislação que limite as
emissões dos gases de efeito estufa.
2.3 DECRETOS QUE REGULAMENTAM A ADIÇÃO DE ETANOL A
GASOLINA.
O Programa Nacional do Álcool (Proálcool) foi criado pelo governo Ernesto Geisel, em 14 de
novembro de 1975, pelo decreto n° 76.593, com o objetivo de estimular a produção do etanol. A
meta era substituir a gasolina pura e, por extensão, reduzir as importações de petróleo, que, na
época, representavam um grande peso na balança comercial externa. Nesse período, o preço do
açúcar no mercado internacional vinha decaindo rapidamente, o que tornou conveniente a
mudança de produção de açúcar para álcool.
O decreto prevê no seu artigo 2º que:
A produção do álcool oriundo da cana-de-açúcar, da mandioca ou de qualquer outro
insumo será incentivada através da expansão da oferta de matérias-primas, com especial
ênfase no aumento da produtividade agrícola, da modernização e ampliação das
destilarias existentes e da instalação de novas unidades produtoras, anexas a usinas ou
autônomas, e de unidades armazenadoras.
O decreto foi substituído sucessivamente pelos de nº. 80.762, de 18/11/1977 e nº.
83.700, de 5/7/1979, este último criava e definia a competência do Conselho Nacional do Álcool,
entre elas estavam:
Definir os critérios gerais, que deverão ser observados pela Comissão
Executiva Nacional do Álcool, para enquadramento dos projetos de modernização,
ampliação e implantação de destilarias, observados, especialmente, os seguintes
aspectos: a) módulos econômicos de produção; b) níveis, global e unitário, de
investimentos; c) disponibilidade e adequação de fatores de produção para as atividades
agrícola e industrial; d) centros de consumo; e) custos de transporte e de tancagem; f)
infra-estrutura viária, de armazenagem e de distribuição; g) redução das disparidades
regionais de renda.
17
O esforço inicial era de aumentar a produção de 600 milhões de litros, em 1975, para
3,4 bilhões de litros, em 1980 (Biodiesel BR 2007), pelo aumento da proporção da mistura, de
5% para 20% em volume de álcool anidro na gasolina. No período compreendido entre 1975 e
2008 o percentual variou muito em função da produção, dos preços do açúcar, petróleo e etanol,
vide figura 2.
20%
12%
15%
20%
22%
18%
22%
13% 13% 13%
22%
24%
20%
22%
24%
25%
20%
25%
20%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
set-
78
set-
81
dez-
81
jan-
82
jun-
84
mar-
89
ago-
89
set-
89
nov-
89
jun-
90
set-
92
jun-
98
ago-
00
mai-
01
jan-
02
jul-
02
fev-
03
jun-
03
mar-
06
MÊS E ANO
PERCENTUAL
FIGURA 2 – PERCENTUAL DE ETANOL NA GASOLINA NO PERIODO 1978 – 2006.
Deve ser ressaltado que antes do Programa Proálcool o aumento da octanagem
6
da
gasolina se fazia pela adição de substância extremamente tóxica, o chumbo tetraetila. O uso do
etanol eliminou a necessidade dessa substância e as suas perigosas emissões para atmosfera.
2.4 FATORES
QUE
INFLUENCIAM
NA
EMISSÃO
DE
GASES
DE
EFEITO
ESTUFA
PELOS
VEÍCULOS.
2.4.1 F
ORMAÇÃO DOS
G
ASES DE
E
FEITO
E
STUFA NO PROCESSO DE
C
OMBUSTÃO
.
O motor de combustão interna ciclo Otto, quatro tempos, por aproximação pode
simular um ciclo termodinâmico composto de aspiração, compressão (combustão), expansão e
exaustão.
6
A octanagem define o poder anti-detonante da gasolina. Essa característica é necessária para evitar que durante o
curso de compressão do pistão do motor não haja ignição antes do centelhamento, conhecida como batida de pino.
18
Segundo Heywood (1988), as reações químicas nesses motores se caracterizam por
uma detonação muito rápida e se distinguem daquelas que ocorrem em outros equipamentos
pelas seguintes características: alta pressão, devido à fase de compressão; uma zona de reação
extremamente fina (0,1milímetro); a inexistência de equilíbrio químico por causa de um tempo
de residência muito curto; uma queda de temperatura após as válvulas de saída de gases, devido
a expansão no escapamento e posteriormente para o ambiente.
A inexistência de equilíbrio químico determina que as concentrações dos poluentes
na exaustão do motor sejam diferentes daqueles valores calculados se presumido o equilíbrio. Os
processos preliminares da combustão são explicados pelos mecanismos químicos detalhados e
suas cinéticas, e são importantes para mostrar como estes poluentes se formam e determinar os
níveis de emissão. Para algumas espécies de poluentes, por exemplo, monóxido de carbono
(CO), compostos voláteis orgânicos (CVO), as reações de formação e destruição são acopladas
intimamente e a compreensão da formação destes requer o conhecimento da química da
combustão.
Os mecanismos de reação de combustão de vários hidrocarbonetos entre eles o
heptano e o iso-octano (componentes importantes da gasolina) foram estudados Curran et al
(1997-98), e o etanol puro por Marinov (1998), ambos no Lawrence Livermore National
Laboratory na Califórnia e Westbrook et al (1999) estudou no modelo da cinética química o
número de espécies químicas envolvidas nas reações de combustão, tabela 6.
TABELA 6 – MODELO DA CINÉTICA QUÍMICA.
Combustível H
2
CH
4
C
3
H
8
C
6
H
14
C
16
H
34
Nº. de espécies 7
30
100
450
1200
Nº. de reações 25
200
400
1500
7000
Fonte: Westbrook et al (1999)
As análises dos gases de combustão realizadas mostram que muitos dos compostos
orgânicos encontrados na exaustão não estão originalmente no combustível, indicando que
modificações significativas ocorrem durante o processo. As observações realizadas nesses
estudos concluíram que as reações de decomposição (pirólise) são predominantes em altas
temperaturas, acima de 900K; e nas reações em baixas temperaturas, abaixo de 900K,
predominam as reações de adição do oxigênio (anexo 4).
19
A quantidade relativa dos produtos resultantes para a atmosfera depende da
composição química do combustível, do projeto do motor, das circunstâncias de operação, das
espécies intermediárias que se formaram durante o processo e da existência de catalisador no
escapamento.
O dióxido de carbono é produzido a 1250 K tem como origem o monóxido de
carbono pela reação com os radicais OH (67 %) e HO
2
(26 %):
HCOOHCO +→+
2
OHCOOHCO +→+
22
A gênese da formação do CO
2
a 600 e 700 K começa com a decomposição radicais
de radicais carbonil (5-OC
7
O
3
, 6-OC
7
O4, 4-OC
7
O
2
) formando radicais cetil :
OCCHOCHOOC
5347
2,16 +→−
OCCHOHCOOC
45237
2,15 +→−
CHOHCCOCHCHOOC
732327
4 +→−
A decomposição e oxidação de pequenas quantidades de radicais cetil, tais como: o
isômero etil metil cetona, radical (1,2 C
4
O); isômero do acetona radical (CH
3
COCH
2
); e o
isômero do metil propil cetona radical (1-2 C
5
O): a 600 K, forma cetonas.
7325
2,1 HnCCOCHOC +→
5224
2,1 HCCOCHOC +→
3223
CHCOCHCOCHCH +→
A maior parte da decomposição do radical 1-2 C
4
O ocorre a 600 K enquanto que o
radical CH
3
COCH
2
ocorre a 700 K. A formação do dióxido de carbono ocorre somente através
da reação entre cetonas e radicais OH:
322
CHCOCOCHOH +→+
Heywood (1988) estimou as emissões dos gases não-CO
2
para a gasolina sem
catalisador em torno dos seguintes valores: NOx, 500 a 1000 ppm; CO, 1 a 2% e hidrocarbonetos
não queimados (expressos como metano) em 3000 ppm. A partir desses valores pode-se estimar
o CO2 entre 96 e 98% do total dos gases que saem pelo escapamento. Esses valores são
atualmente bem menores devido ao aumento da eficiência dos motores.
20
O estudo de Koshland et al., (1998) da mistura gasolina e etanol 10% em volume
(3,7% de oxigênio em peso) determinou reduções significativas de CO (13%), COVs (6%) e
benzeno (11%). Aumento de NOx (5%), acetaldeido (159%), bem como das emissões
evaporativas.
As pesquisas realizadas revelam que, em altas temperaturas, ocorrem decomposição,
extração dos átomos de hidrogênio, oxidação, isomerização e adição a dupla ligação. Havendo
predominância inicialmente das reações de decomposição e extração do hidrogênio, que segundo
Curran at al reponde por 50% do consumo do combustível, conforme exemplo abaixo:
•
212
HO+HR→O+RH
•
1
OH+HR→O+RH
Nas temperaturas abaixo de 900ºC ocorrem as seguintes reações chaves: extração do
átomo H de alcanos, éter cíclico, do aldeído ou cetona, adição de radicais ao oxigênio, cisão
hemolítica C-C e O-O e decomposição de diversos radicais, reação do radical peróxido de alquila
com HO
2
e H
2
O
2
, isomerização do radical peróxido e hidroperoxido alquila, cisão β do radical
hidroperoxido alquila, oxidação do radical hidroperoxido alquila e formação do eter cíclico do
radical hydroperoxido alquila e do radical hidroperoxido. Muitas reações têm como produto OH
●
e HO
●
2
.
•
222
•
2
HO+ROOH→OH+RO
•
2
••
HO+alceno→OOHR
•
2
••
HO+RO→ROOH
Marinov (1998) citando os estudos de modelagem de Borisov at al e Norton e Dryer,
mostra que a pirolise do etanol forma três isômeros e radicais importantes.
XH+OHCHCH→X+OHHC
2252
,
XH+CHOHCH→X+OHHC
352
XH+OCHCH→X+OHHC
2352
Onde X são os radicais OH
●
, OH
2
●
, CH
3
●
ou os átomos O e H. A presença de etanol
na gasolina aumenta a concentração de compostos oxigenados e de radicais no início da
combustão.
21
O nitrogênio que forma o óxido nítrico na combustão, que será rota para a formação
do óxido nitroso, origina de duas fontes: nitrogênio atmosférico (N
2
) do ar de combustão e
nitrogênio orgânico no combustível. O N
2
do ar é a fonte a mais importante nos motores de
combustão interna, Heywood (1988) estimou que se o combustível contiver uma quantidade
significativa de nitrogênio orgânico - acima de 1% em peso (um exemplo é a biomassa), a
emissão final de NO pode aumentar entre 10 e 30%. Nos destilados leves petróleo (gasolina, por
exemplo), essa percentagem é baixa, em torno de 0,07 – neste caso o nitrogênio orgânico pouco
influi na concentração de NO nos gases de combustão.
Os processos de formação dos óxidos de nitrogênio têm um mecanismo à parte.
Deve-se observar, entretanto, que as reações de combustão que produzem estas espécies ocorrem
devido ao aumento de temperatura. As interações com os compostos resultantes da combustão
explicam os seus processos de destruição. Dessa maneira, os dois processos estão ligados.
Segundo Kilpinen existem quatro mecanismos propostos para explicar a formação do
NO: o de Zeldovich, ou NO térmico, Fenimore, ou “prompt” do NO, a partir da formação do
N
2
O e pela decomposição dos compostos orgânicos de nitrogênio.
Nos motores combustão interna, utilizando gasolina, as temperaturas típicas situam-
se em torno de 2000K. O mecanismo de Zeldovich explica a formação de aproximadamente 95%
NO. A contribuição devido ao prompt NO é estimada em menos de 5% e os demais são muito
pequenos.
A quebra da tripla ligação do nitrogênio proveniente do ar requer uma energia de
ativação extremamente alta, cerca de 921 kJ/mol. Uma molécula do oxigênio (O
2
) não é capaz de
quebrar esta ligação nas circunstâncias da combustão. Mesmo em altas temperaturas a cinética
da reação direta entre o nitrogênio molecular e o oxigênio molecular é demasiadamente lenta.
Para explicar a formação do NO, Zeldovich propôs o seguinte mecanismo:
N+NO→N+O
2
O+NO→N+O
2
Posteriormente foi acrescentada mais uma reação a essas duas:
•H+NO
→
N+•OH
22
Este mecanismo proposto constituído das três reações acima citadas é conhecido
como o mecanismo prolongado de Zeldovich. As concentrações de NO correspondem ao
equilíbrio em condições da temperatura na saída dos cilindros.
Devido às características das reações de combustão, a formação do NO não alcança o
equilíbrio químico. Como a temperatura dos gases queimados cai durante o curso da expansão,
as reações que envolvem NO estacionam e sua concentração permanece nos níveis que
correspondem ao equilíbrio em condições da exaustão.
A formação do NO, em motores de combustão interna, é particularmente sensível à
temperatura. Abaixo de 1700ºC a quantidade formada é muito pequena, porém acima de 2000ºC
ela é acelerada. Outra particularidade a ser observada é a diferença entre o tempo em que
ocorrem as reações de combustão e de formação do NO: 10 segundos. Pode-se reduzir a
quantidade de NO formado pela diminuição do tempo de residência dos gases no cilindro do
motor.
As reações de combustão nas condições reinante no cilindro, a temperatura
adiabática de chama, em um motor de combustão interna, é decisiva na formação do NO e por
extensão do NOx e N
2
O. A taxa da formação do NO segundo o mecanismo de Zeldovich é
fortemente acelerada acima de 2000K e insignificante se a temperatura estiver abaixo de 1700K,
donde se conclui que no escapamento dos gases para a atmosfera não há mais formação de NO,
tão somente reações com os demais gases.
Outro fator que pode aumentar a concentração de NO é a contribuição da pirólise do
etanol para a concentração dos radicais OH
●
e HO
●
2
. Preferencialmente eles reagem com o CO
reduzindo suas emissões, mas um aumento na concentração deve contribuir também para o
aumento de NO.
A redução das emissões do CO, COVs e os seus sucedâneos ocorrem devido à reação
com os radicais OH
●
e HO
●
2
durante todo o curso da combustão. A adição do etanol a gasolina
aumenta a concentração desses radicais em altas temperaturas.
Nas condições reinantes no escapamento ocorrem às seguintes reações secundárias.
23
NOON
O
→
+
2
22
NON
M,O,OH,H
→←
++++
•
2
H+CO→OH+CO
Esta última reação pode ser um fator para redução das emissões de N
2
O. Essa reação
impede que:
22
CO+ON→NO+CO
Dada certa quantidade de NO formado em alta temperatura, pode-se concluir que nas
baixas temperaturas as concentrações do N
2
O nos gases de saída para a atmosfera estão em uma
relação inversa com o NO formado.
Um aumento do teor de álcool anidro na gasolina, não considerando os avanços da
tecnologia dos motores, provoca aumento de NOx e redução do CO e HC (vide figura 3). Esse
incremento é explicado pelas equações químicas acima citadas.
Observação: Para 0% de etanol o valor de CO situa-se entre 200-450.
2.4.2 C
ARACTERÍSTICAS DOS VEÍCULOS FABRICADOS.
As emissões em veículos novos, medidas em laboratório, dependem apenas de dois
fatores: características dos veículos fabricados e combustíveis utilizados. As emissões reais do
veículo em uso, porém, variam em função de um grande número de fatores, que não são os
0
50
100
150
200
250
300
350
0% 12% 18% 22%
Percentual de Etanol
Valores relativos
CO COV NOx
FIGURA 3- VARIAÇÃO RELATIVA NA EMISSÃO DE POLUENTES
EM FUNÇÃO DO TEOR DE ALCOOL ANIDRO NA GASOLINA.
Fonte
:
Cetesb (2000)
apud Teixeira
24
mesmos quando testados em laboratório DeCicco e Thomas (1998) apud Azuaga (2000). O
cálculo avalia os seguintes parâmetros: tipo de veículo, idade do veículo e característica da frota
circulante.
A obtenção de emissões mais baixas só é possível com o uso de combustíveis com
baixo potencial poluidor, emprego de tecnologias avançadas na construção dos veículos, motores
com maior eficiência de combustão e dispositivos de controle. Além disso, a compatibilidade
entre o motor e o combustível é fundamental para o pleno aproveitamento dos benefícios, tanto
na melhoria do desempenho e da manutenção mecânica, quanto no consumo de combustível.
As emissões dos veículos em uso dependem de políticas públicas que melhorem o
trânsito da cidade, retirem veículos antigos de circulação e trabalhem na educação dos
motoristas, de modo que conduzam os veículos de maneira econômica e efetuem a manutenções
necessárias.
O estudo de todas essas variáveis, entretanto, é importante na caracterização das
emissões, na medida em que esses fatores atuam paralelamente no sentido da redução ou
aumento desses gases. As características dos veículos fabricados dependem de dois fatores. O
primeiro é a preferência dos consumidores por um tipo de veículo e outro é a tecnologia
automotiva aplicada.
Como exemplo do primeiro fator pode-se citar que em países desenvolvidos, como
os Estados Unidos, os consumidores nos momentos de boom econômico têm preferência por
veículos maiores e motores mais possantes, aumentando o consumo de combustíveis e a emissão
de gases de efeito estufa. Diferentemente dos países ricos, nos de menor poder aquisitivo, como
o Brasil a frota constitui-se de veículos mais compactos e motores pouco possantes, poluindo
menos.
Tendo em vista o aumento da eficiência dos veículos de forma que emitam menos
poluentes, DeCicco e Ross, (1993) apud Azuaga (2000) agrupa as abordagens técnicas na
fabricação do veículo em três partes: o motor, a transmissão e a carga (peso do veículo, tamanho
e a aerodinâmica). Além destes, pode-se citar os sistemas de controle final.
25
As reações incompletas de combustão estão relacionadas às emissões de alguns gases
de efeito estufa. Como conseqüência, as mudanças tecnológicas no motor buscaram melhorar a
eficiência da reação de combustão sob dois aspectos: aprimorando a mistura ar combustível, por
uma melhor dispersão do combustível no ar; e aproximando essa relação para a quantidade
estequiométrica prevista nas equações de reação.
Os aperfeiçoamentos mais notáveis nesse sentido foram a troca dos carburadores
pelo sistema eletrônico de injeção de combustível, ignição eletrônica mapeada e a adoção de
mais de uma válvula por cilindro. As duas primeiras tecnologias como observam DeCicco e
Ross, (1993) apud Azuaga (2000) melhoraram a dosagem a ser introduzida na câmara de
combustão por meio de sensores de carga, rotação, temperatura e pressão e o terceiro a dispersão
do combustível no ar que alimenta o motor. Também contribuíram para redução das emissões o
sistema de contenção, com a recirculação dos gases de cárter e do escapamento (não disponível
ainda no Brasil), e o controle das emissões evaporativas.
Importante registrar que aperfeiçoamentos foram feitos no motor no sentido de
reduzir a fricção entre as peças, com a introdução do Controle Variável de Válvulas, um
mecanismo que permite o controle da posição desta de acordo com as condições de operação do
veículo e, dessa forma, gerenciar de modo eficiente os processos de indução e exaustão (De
Cicco e Ross 1993 apud IPCC 1999).
Os gases de combustão que saem pelo escapamento de um veículo, apesar dos
esforços tecnológicos, contêm certa quantidade de gases poluentes. Para eliminá-los a indústria
automobilística implantou um conversor no escapamento com a finalidade de promover uma
reação química catalítica entre os mesmos. Os catalisadores mais usuais são constituídos de
paládio, o ródio ou a platina, denominado por este motivo de “three way”, conforme observa
Heywood (1988).
Para reduzir a perda de eficiência mecânica da transmissão, que ocorre quando não
há uma sincronia eficiente entre ela e o motor, novas tecnologias foram produzidas, entre elas a
tração dianteira, a transmissão automática e o Controle Variável de Torque.
O Controle Variável de Torque permite que o motor opere em uma menor rotação
sob uma dada condição de carga e que aumente a rotação quando uma maior potência for
necessária, como observam De Cicco e Ross (1993), apud Azuaga (2000).
26
Segundo Coalition for Vehicle Choice (1998) apud Azuaga (2000), a adoção da
tração dianteira nos automóveis elimina o pesado eixo de direção propiciando uma economia de
energia pela redução do peso do veículo, mas não é adequado à maioria dos modelos de veículos
comerciais leves,
A redução da carga pela diminuição do tamanho dos compartimentos (porta-malas,
assentos traseiros etc.) e peso de componentes, através de uma remodelagem cuidadosa de suas
partes e o uso de novos materiais, como plástico, alumínio e aços leves, possibilitam a fabricação
de veículos mais leves e conseqüentemente há uma diminuição do consumo de combustível.
Uma aerodinâmica tecnologicamente avançada reduz a carga, pois ela permite uma
menor resistência do ar. Isso é possível com a eliminação de ângulos agudos nos painéis laterais,
entre o capô e o para brisa. Os modelos de veículos comerciais leves, que requerem espaços
abertos, espaços para cargas e determinada altura do chão para rodar fora das estradas limitam o
uso dessa tecnologia que é mais aplicada em carros de passageiros.
2.4.3 T
ECNOLOGIA DOS COMBUSTÍVEIS
Existem limitações nos esforços para eliminar totalmente as emissões de gases de
efeito estufa pelos derivados de petróleo, dois fatos impedem que isso ocorra. A existência do
carbono na sua composição química necessariamente terá como produtos de combustão CO
2
,
CH
4
e CO e a temperatura atingida, que depende do poder calorífico do combustível, conduz a
formação de NO e por extensão de NO
2
e N
2
O. Em ambos os casos pode-se reduzir as emissões
a partir do aprimoramento da composição do combustível.
A gasolina A, sem adição de etanol (anexo 3), é constituída basicamente por
hidrocarbonetos alifáticos ramificados (Isoparafinas), não ramificados (n-Parafinas) e cíclicos
(Naftênos e Aromáticos), além de substâncias que contêm átomos de enxofre, nitrogênio, metais
e oxigênio. A tabela 7 mostra a procedência e as propriedades das principais substâncias e
misturas utilizadas na formulação da gasolina e os processos para obtenção.
27
A determinação das propriedades físico-químicas, tais como, composição química,
que influencia as demais propriedades, octanagem, volatilidade, poder calorífico e pressão de
vapor, anexo 3, são fundamentais no controle das emissões dos gases.
A Agência Nacional de Petróleo (ANP) baixou a Resolução Nº 6, de 24/02/2005 –
publicada no Diário Oficial da União no dia 25/02/2005, estabelece os ensaios a que devem ser
submetidos o petróleo e seus derivados utilizados para análise de gasolina automotiva (vide
anexo 2) e a especificação da gasolina automotiva utilizada como padrão nos ensaios de
consumo de combustível e emissões veiculares visando atender as Resoluções do Conama nº.
315/2002 e nº. 342/2003, dentro do Proconve que prevê reduções de gases poluentes.
A destilação de produtos de petróleo à pressão atmosférica é um dos testes que tem
como objetivo avaliar a faixa e ebulição dos óleos e derivados de petróleo para assegurar a
correta especificação do produto final e o controle dos processos de refinação. No Brasil,
aplicação da destilação ASTM na gasolina obtém uma faixa de 30 a 215°C.
A avaliação da tendência da gasolina se evaporar é feita a partir do ensaio da Pressão
de Vapor. Observa-se que quanto maior a temperatura ambiente, maior são as emissões por
evaporação, daí a necessidade de especificá-la de acordo com a região em que vai ser empregada
e a estação do ano.
Esse ensaio é utilizado, principalmente, para indicar as exigências que devem ser
satisfeitas para o transporte e armazenamento do produto, inclusive nos veículos, de modo a
evitar acidentes e minimizar as perdas.
TABELA 7: PRINCIPAIS CONSTITUINTES DA GASOLINA.
Faixa de
Constituintes Processo de Obtenção
ebulição
(°C)
Índice de
Octano
motor
Butano Destilação e processos de
transformação
zero 101
Isopentano Destilação, processos de
transformação, isomerização
27 75
Nafta Alcoilada Alquilação 40 - 150 90 – 100
Nafta leve de destilação Destilação 30 - 120 50 – 65
Nafta pesada de destilação Destilação 90 - 220 40 – 50
Nafta Hidrocraqueada Hidrocraqueamento 40 - 220 80 – 85
Nafta craqueada cataliticamente craqueamento catalítico 40 - 220 78 – 80
Nafta Polímera Polimerização de olefinas 60 - 220 80 – 100
Nafta craqueada termicamente Coqueamento retardado 30 - 150 70 – 76
Nafta Reformada Reforma catalítica 40 - 220 80 – 85
Fonte: Petrobras Distribuidora (2007)
28
Um combustível com uma baixa entalpia de vaporização e pressão de vapor permite
uma combustão mais completa; o contrário pode causar vaporização incompleta e um
descontrole na relação ar/combustível dificultando o processo de queima.
Atualmente existe uma forte tendência na redução dos parâmetros da volatilidade,
entre estes a pressão de vapor e a faixa de destilação da gasolina. Combustíveis com elevada
volatilidade favorecem emissões de COVs, tanto na partida a frio como no tanque. Entretanto,
existe um mínimo necessário para partida a uma dada temperatura.
Os aromáticos possuem altas entalpias de vaporização e temperatura de ebulição.
Essas propriedades limitam o seu emprego porque dificulta a formação de mistura homogênea
ar/combustível. Como conseqüência, tem-se uma queima parcial e a formação de CO e COVs,
especialmente na partida a frio.
O etanol também possui uma entalpia de vaporização alta, porém essa propriedade é
compensada pela sua baixa temperatura de ebulição, 10º C. Nesse caso não existe a dificuldade
de formação de uma mistura ar/combustível como ocorre com os aromáticos.
Um combustível com maior octanagem tem melhor poder de combustão e resiste às
altas pressões no interior dos cilindros, sem sofrer detonação e a conseqüente perda de potência.
Os projetistas de motores levam em conta a octanagem para determinar a taxa de compressão,
curvas de avanço de ignição e tempo de injeção.
Os aromáticos são quimicamente mais estáveis do que outros compostos insaturados,
por isto são mais resistentes que o iso-octano à auto-ignição durante o curso de compressão,
porém, como comentado, existem restrições ao seu uso comentadas acima.
O benzeno, índice de octanagem igual a 120, pode ser usado como agente para elevar
esse índice nos combustíveis. Aliado ao alto poder calorífico (41840 kJ/kg), é indicado para ser
usado nos motores à combustão interna, porém seu alto ponto de solidificação (+5 ºC) e a
dificuldade de evaporação limitam seu emprego.
As olefínas são desejáveis porque de maneira geral apresentam octanagem elevada,
mas existem algumas restrições para algumas delas no uso automobilístico porque podem se unir
29
com facilidade ao hidrogênio, formando parafina e, por outro lado, já está constatado que a
diminuição dos seus teores reduz a formação de compostos orgânicos voláteis. Estes são os
motivos pelos quais se limita o seu emprego.
O etanol apresenta uma boa octanagem sem os problemas apresentados pelos
aromáticos. Torna-se evidente, desse modo, a necessidade de uma redução do conteúdo de
aromáticos através da substituição pelos oxigenados, que conferem o grau de octanagem
necessário à gasolina sem elevar as emissões.
Um combustível de maior poder calorífico tem a vantagem de reduzir o consumo de
combustível pelo aumento da disponibilidade de energia, porém tem a desvantagem em relação à
formação de NO e por extensão NO
2
e N
2
O, porque a formação destes compostos depende da
temperatura de chama e por extensão do poder calorífico.
Neste caso os aromáticos são os que mais influem nessa formação, porque possuem
as maiores temperaturas de combustão, seguida das olefinas e os alcoóis, que possuem as mais
baixas.
Atualmente, as gasolinas que saem das refinarias são constituídas de misturas
criteriosamente balanceadas de hidrocarbonetos, visando atender aos requisitos de desempenho
nos motores e para evitar emissões de poluentes.
Além da composição química da refinaria, deve-se considerar que a adição do etanol,
denominada de gasolina C (anexo 3), tem as seguintes vantagens e desvantagens:
• O fato de possuir 11% de oxigênio em massa resulta em uma melhor combustão
reduzindo as emissões de gases de efeito estufa indiretos.
• O álcool tem uma desvantagem, seu poder calorífico é mais baixo que o da gasolina,
aproximadamente 30%.
• As emissões evaporativas do etanol são maiores que as da gasolina.
• Um índice de octanagem maior, o que permite uma taxa de compressão mais elevada, e
que se reflete na potencia desenvolvida pelo motor.
• O carbono do álcool é obtido por fotossíntese, portanto não contribui para o efeito estufa.
30
O carbono retirado da atmosfera pelo processo de fotossíntese e estocado na
biomassa servirá de matéria-prima para a produção de biocombustíveis, que por sua vez, serão
queimados nos motores emitindo CO
2
.
O processo é fechado, cujo resultado líquido é zero em termos das emissões de CO
2
,
enquanto que a queima de combustível fóssil libera para a atmosfera um carbono estocado ao
longo de milhões de anos.
Outra característica do etanol que necessita ser ressaltada é o fato de conter mais
oxigênio, o que propicia a formação de hidrocarbonetos oxigenados. Este fato aliado a emissão
maior de NOx conduz a uma maior formação do “smog fotoquímico” e, conseqüentemente, a
de ozônio troposférico, que é um gás de efeito estufa de curta duração.
2.4.4 A
NÁLISE DA
I
NFLUÊNCIA DO
C
ONJUNTO
M
OTOR E
C
OMBUSTÍVEL
A partir do momento em que se começou a produzir carros a álcool em 1986, todo o
desenvolvimento de motores com melhores condições de controle de emissões estava
concentrado neste tipo de veículo, conseqüentemente, carro a álcool emitia menos CO e CH
4
que
carro a gasolina.
A queda do preço do petróleo proporcionou a retomada da produção de carros a
gasolina a partir de 1996. Esses novos veículos concentraram as melhores tecnologias da área
automotiva, então a situação se inverteu, ou seja, os carros a etanol passaram a emitir mais CO,
NOx e CH
4
que os carros a gasolina. Isto demonstra que o desenvolvimento em tecnologia de
motores foi o grande responsável pela redução desse tipo de emissões, e não o tipo de
combustível.
Do ponto de vista das emissões do CO
2
, a contribuição dos motores a gasolina é mais
restrita, limitando os ganhos de eficiência. Assim os carros da década de 80 faziam uma média
de 7,5 km por litro enquanto que os modelos mais recentes chegam a fazer uma média de 12 km
por litro, reduzindo dessa maneira as emissões.
31
Analisando as emissões de CO
2
de um carro que roda com uma mistura etanol e
gasolina existe um ganho bem maior (em média de 22%) e esse ganho chega aos 100% quando
se trata de carros que utilizam somente etanol.
32
3 METODOLOGIA EMPREGADA.
3.1 TIPOS
DE
METODOLOGIA.
As estimativas das emissões e remoções dos gases de efeito estufa são calculadas
utilizando a metodologia preconizada em “2006 Revised IPCC Guidelines”, que agrupa as
atividades produtivas em quatro setores: Energia; Processos Industriais e Uso de Produtos;
Agricultura e Mudança no Uso da Terra e Reflorestamento; Resíduos
7
.
Cada setor é subdividido em categorias, no caso da Energia, por exemplo, existem 10
categorias, entre elas a área de transportes, na qual está situado o estudo da presente dissertação.
Em cada categoria são avaliadas as emissões de gases de efeito estufa utilizando fatores
específicos para cada subcategoria a partir dos dados existentes.
As emissões são estimadas, de um modo geral, dentro de duas metodologias: a “top-
down” que calcula as emissões de gases a partir dos dados de produção e consumo de energia
obtida no Balanço Energético Nacional, sem detalhamento de como ela é consumida; a “bottom-
up” detalha como essa energia é consumida por diferentes categorias, setores da economia, tipos
de equipamentos empregados e respectivos rendimentos.
A vantagem da aplicação da metodologia “top-down” é que com o seu uso não são
necessárias informações detalhadas a respeito das emissões por categorias, setores da economia,
tipos de equipamentos. Além disso, existe disponível uma quantidade de informações sobre
suprimento de combustíveis.
No caso da metodologia “bottom-up” são necessárias informações mais precisas que
muitas vezes não estão disponíveis. Por outro lado, ela tem a vantagem de permitir a
identificação e a quantificação das emissões dos gases de efeito estufa por diferentes categorias,
setores da economia e equipamentos, o que facilita o estudo de políticas e projetos para a
redução dessas emissões.
7
Protocolo de Quioto anexo D (vide anexo 5)
33
O Potencial de Aquecimento Global, conforme prevê o artigo 5, parágrafo 3º do
Protocolo de Quioto, será utilizado para calcular a equivalência em dióxido de carbono de todas
emissões por fontes e das remoções por sumidouros dos gases de efeito estufa.
3.2 METODOLOGIA PARA ESTIMAR AS EMISSÕES NO TRANSPORTE
RODOVIÁRIO.
As emissões de gases do efeito estufa na área de transporte são estimadas pelas
atividades principais, quais sejam: rodoviário, aeroviário, ferroviário e aquático. Neste trabalho
aborda-se apenas o primeiro. Os veículos dessa categoria operam com muitos tipos de
combustíveis líquidos e gasosos, entre eles a mistura gasolina/álcool. Vale registrar que o etanol
puro ou a mistura gasolina/etanol são focos de interesse deste estudo.
O transporte rodoviário inclui todos os tipos de veículos, tais como automóveis,
caminhões e ônibus, inclusive aqueles usados na agricultura e na pavimentação de rodovias e
outros.
O “2006 Revised IPCC Guidelines” descreve as emissões no transporte rodoviário
como aquelas que emitem gases de efeito estufa devido à combustão e às emissões evaporativas.
O objetivo deste trabalho é avaliar as emissões provenientes de veículos leves - que
são constituídos das subcategorias dos automóveis e veículos comerciais leves, segundo a
classificação do IPCC – tendo, normalmente, uma capacidade de transporte para no máximo 12
pessoas. No Brasil essa subcategoria utiliza como combustível a mistura gasolina/etanol anidro
na proporção entre 20% e 25% ou 100% de hidratado.
3.2.1 “TIERS”.
As estimativas das emissões do transporte rodoviário podem ser baseadas em dois
tipos de dados independentes: combustível consumido (método “top-down”), que é igual em
primeira aproximação ao comercializado; ou distâncias percorridas por tipos de veículo (método
“bottom-up”). A equação empregada é:
∑
•= FEAE
34
Onde A é a atividade, expressa pelo combustível consumido ou a distância percorrida
e FE o fator de emissão. Essa equação será adaptada para cada caso estudado.
A partir dessa equação básica estão disponíveis os roteiros básicos, com a descrição
do calculo das emissões, preparados pelo IPCC que são denominados de: “Tier 1”, “Tier 2” e
“Tier 3”, descritos no “2006 Revised IPCC Guidelines”. A escolha do método apropriado para o
transporte rodoviário depende dos níveis de desagregação dos dados validados, quais sejam:
a - tipo de combustível (ou seja, gasolina, diesel e gás natural);
b - tipo de veículo;
c - tecnologia de controle de emissões (tais como, não controlado, conversor
catalítico etc);
d - condições de operação (ou seja, urbano ou rural, tipo de via, modo de condução,
clima ou outros fatores ambientais).
A escolha entre os métodos é determinada pela existência e qualidade dos dados.
3.2.2 D
ETERMINAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO.
O Proconve, num convênio com a Companhia de Tecnologia de Saneamento
Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb), determinou os fatores de emissão dos seguintes
gases: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HC), aldeídos (RCHO),
óxidos de nitrogênio (NO
X
) na exaustão e também os fatores para as emissões evaporativas no
caso dos veículos novos. Não são determinados os fatores de emissão para os gases de efeito
estufa.
O Fator de Emissão por definição é um valor médio das quantidades emitidas, obtido
através de cálculos estatísticos ou medições reais, sendo específico para um dado poluente e
típico de um determinado modelo, classe ou frota de veículos. Representa, portanto, o valor da
emissão característico da frota total resultante da média ponderada dos Fatores de Emissão para
cada modelo-ano e na distribuição da quilometragem rodada por tempo do emprego do veículo
sem contar a deterioração pelo uso (MURGEL et al., 1987).
35
Os valores utilizados para os fatores de emissão para a mistura álcool/gasolina são
baseados nos obtidos pela Cetesb/Proconve (vide anexo 1), conforme a norma NBR-6601 -
Análise dos Gases de Escapamento de Veículos Rodoviários Automotores Leves a Gasolina.
Nesse teste o veículo é submetido, em um dinamômetro, a ensaios que simulam um ciclo
considerado como característico para as vias públicas, apresentando as seguintes condições:
velocidade média em tráfego urbano de 31,5 km/h; temperatura ambiente de 20 a 30º C; e
umidade relativa do ar de 40 a 60%.
3.2.3 E
MISSÕES DE CO
2
Para estimar as emissões de CO
2
é utilizado o método “Tier 1” ou “Tier 2” (ambos
“top down”). No Revised Guidelines (2006) o IPCC observa que o “Tier 3” (“bottom up”) não é
aplicado, por ser mais complicado e não produzir melhores resultados que o “Tier 2”.
As emissões são calculadas a partir do tipo de combustível consumido e por extensão
da quantidade de carbono contido nele.
A quantidade consumida é considerada como aproximadamente igual a
comercializado. Esse artifício é uma aproximação, dado que não se tem certeza que todo o
combustível comercializado foi consumido.
No Brasil as estatísticas sobre a comercialização de combustível são precárias,
especialmente porque existem diversos tipos de adulteração, como por exemplo, a adição de
solvente (preço menor) na gasolina e água no álcool anidro para vender como hidratado (burlar a
cobrança de impostos).
Para as emissões de CO
2,
os métodos “Tier 1” e “Tier 2” utilizam a mesma equação,
qual seja:
(1)
Onde:
ECO
2
são as emissões totais de dióxido de carbono.
a é tipo de combustível (i.e. gasolina, diesel, gás natural etc.)
∑
•=
a
aa
FECECO ][
2
36
C é o combustível vendido.
FE fator de emissão.
A diferença entre os métodos situa-se na utilização do fator de emissão, o “Tier 1”
utiliza um valor “default” enquanto o “Tier 2” emprega os dados levantados no País.
O valor “default” do fator emissão do CO
2
contabiliza todo carbono no combustível,
inclusive aquele emitido como CH
4
, CO, COV (não incluído o metano) e material particulado.
Seu valor é calculado a partir do conteúdo de carbono do combustível multiplicado por 44/12
(relação entre os pesos moleculares de CO
2
e do carbono).
No “Tier 2”, o cálculo das emissões de CO
2
é feito a partir do fator de emissão obtido
nos ensaios. Esse valor leva em conta o montante carbono não oxidado, ou seja, aquele que é
emitido na forma de CH
4
, CO e COV (não incluído o metano).
3.2.4 E
MISSÕES DE CH
4
E N
2
O
As estimativas das emissões de CH
4
e N
2
O, pelo “Revised Guidelines” do IPCC
(2006), exigem mais níveis de desagregação, tais como: tecnologia do veículo, do combustível e
das características operacionais. Cumpre notar que os dados para os cálculos nem sempre estão
disponíveis.
São utilizados os dados do consumo de combustível desagregado, que deve ser
considerado mais preciso do que o comercializado, devido às razões já expostas, e a
quilometragem percorrida pelo veículo.
As emissões de CO
2
do etanol não são incluídas no total nacional, mas o mesmo não
ocorre com as emissões de CH
4
e N
2
O que devem ser calculadas e relatadas.
Três alternativas, descritas abaixo, podem ser usadas para estimar as emissões de
CH
4
e N
2
O dos veículos rodoviários. A escolha depende dos níveis de desagregação desejada.
O “Tier 1” é menos preciso porque utiliza apenas um nível de desagregação, qual
seja, o tipo de combustível:
37
∑
•=
a
aa
FECEgas ][ (2)
Onde:
Egas são as emissões totais de CH
4
ou N
2
O.
a é tipo de combustível (i.e. gasolina, diesel, gás natural, etc)
C é o combustível vendido.
FE fator de emissão.
As etapas para o cálculo são as seguintes:
• Etapa 1: Determinar o montante de combustível consumido pelo tipo pelo
transporte rodoviário usando dados nacionais ou, como alternativa, fontes de dados
internacionais, como a IEA.
• Etapa 2: Para cada tipo de combustível, multiplicar o montante do combustível
consumido pelo apropriado fator emissão (valor default) do CH
4
e N
2
O.
• Etapa 3: As emissões de todos os poluentes por combustível são somadas.
O “Tier 2” leva em consideração o tipo de combustível (a), veículo (b), tecnologia de
controle de emissões (c) e adota o combustível comercializado como igual ao consumido. A
equação especifica para o caso:
∑
=
cba
cbacba
FECEgas
,,
,,,,
(3)
Onde:
Egas são as emissões totais de gás considerado.
a é tipo de combustível (i.e. gasolina, diesel, gás natural etc.)
b é o tipo de veículo.
c é a tecnologia de controle de emissões (tais como sem controle, conversor
catalítico etc.)
C é o combustível vendido.
FE fator de emissão.
O método “Tier 3” adota D como a distância percorrida e um fator de emissão FE
considerando todos os níveis de desagregação. Este método só é recomendado para estimativa de
CH
4
e N
2
O. A equação específica para o caso:
38
∑
∑
+=
dcba dcba
dcbadcbadcba
PFEDEgás
,,, ,,,
,,,,,,,,,
][ (4)
Onde:
Egas são as emissões totais de gás considerado.
a é tipo de combustível (i.e. gasolina, diesel, gás natural etc.)
b é o tipo de veículo.
c é a tecnologia de controle de emissões (sem controle, conversor
catalítico etc.).
d é referente às condições de operação (i.e., urbano ou rural, tipo de rodovia,
modo de condução, clima ou outros fatores ambientais).
D é a distância percorrida durante a operação do motor em regime permanente
para uma dada atividade da fonte móvel.
FE fator de emissão.
P são as emissões durante a partida a frio (fase de aquecimento).
Observação: A primeira somatória refere-se às emissões durante o funcionamento
normal e a segunda refere-se à partida a frio do carro.
As etapas para o cálculo são as seguintes:
• Etapa 1: Determinar o montante de combustível consumido por tipo de combustível
usando dados nacionais.
• Etapa 2: Assegurar-se de que os dados do combustível ou quilometragem
percorrida pelo veículo estejam distribuídos nas categorias do veículo e do tipo de combustível.
Deve ser levado em consideração que, tipicamente, as emissões e a distância percorridas em cada
ano variam de acordo com a idade do veículo; os mais velhos tendem a viajar menos, mas podem
emitir mais CH
4
por a unidade de atividade.
• Etapa 3: Multiplicar a quantidade de combustível consumida (Tier 2), ou a distância
percorrida (Tier 3), por cada tipo de veículo ou de tecnologia de controle, pelo fator apropriado
da emissão para esse tipo.
• Etapa 4: Estimar as emissões quando da partida a frio do veículo.
• Etapa 5: As emissões totais do transporte rodoviário serão obtidas somando os
dados de todos os tipos de combustível e veículo.
39
4. AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS PELA
FROTA DE VEÍCULOS LEVES.
A metodologia adotada para avaliar as emissões dos gases de efeito estufa
proveniente de veículos leves de transporte está contida no “Revised 2006 Guidelines”, do IPCC,
e foi comentada no capítulo 3. Entretanto, é necessário adaptar a metodologia às condições
existentes no Brasil, ou seja, é preciso caracterizar a frota nacional de veículos, o tipo de
combustível (etanol ou gasolina), o consumo de combustíveis e os fatores de emissão.
O estudo teve como fator limitante a falta de dados oficiais disponíveis. A adaptação,
portanto, do método “Tier 3”, previsto pelo “Guidelines” do IPCC (vide capítulo 3), mostra-se
bastante difícil, devido a falta de dados que são exigidos pelo método. Entre os quais, pode-se
citar:
•
Informações referentes à frota nacional de veículos leves em circulação do Brasil;
•
Fatores de emissão específicos para N
2
O, CO
2
e CH
4
;
•
Distâncias médias percorridas anualmente por esses veículos.
Apesar das limitações foram utilizados os métodos “Tier 1” e “Tier 2” na
determinação de CO
2
e “Tier 3” na determinação de N
2
O e CH
4
.
Pode-se compreender a falta de prioridade para a coleta e a determinação destes
dados, a partir do fato de que o Brasil não é obrigado a elaborar um relatório anual das emissões
dos gases de efeito estufa, diferentemente do que ocorre com os gases poluentes, NOx, COVs e
CO, cuja redução está prevista em lei, tendo, portanto, estudos mais aprofundados e uma vasta
literatura à disposição.
4.1 CARACTERIZAÇÃO
DA
FROTA
BRASILEIRA
DE
VEÍCULOS.
A partir de 1º de janeiro de 1996 entrou em vigor a Resolução do CONAMA nº
15/95 que, em seu Art.1, estabeleceu uma nova classificação dos veículos automotores,
conforme descrito a seguir:
40
O veículo leve de passageiros: veículo automotor com massa total máxima autorizada
até 3.856 kg e massa do veículo em ordem de marcha até 2.720kg, projetado para o
transporte de até 12 passageiros, ou seus derivados para o transporte de carga, ou seja,
nessa categoria incluem-se todos os automóveis (inclui o tipo perua).
Veículo leve comercial: veículo automotor não derivado de veículo leve de passageiros
com massa total máxima autorizada até 3.856kg e massa do veículo em ordem de
marcha até 2.720kg, projetado para o transporte de carga, ou misto ou seus derivados,
ou projetado para o transporte de mais que 12 passageiros, ou ainda com características
especiais para uso fora de estrada.
Veículo com características especiais para uso fora de estrada: veículo que possui tração
nas quatro rodas e no mínimo quatro das seguintes características calculadas para o
veículo com o peso em ordem de marcha, em superfície plana, com as rodas dianteiras
paralelas à linha de centro longitudinal do veículo e os pneus inflados com a pressão
recomendada pelo fabricante.
Veículo pesado: veículo automotor para o transporte de passageiros e/ou carga, com
massa total máxima autorizada maior que 3.856kg ou massa do veículo em ordem de
marcha maior que 2.720kg, projetado para o transporte de passageiros e/ou carga.
A frota de veículos leves é também classificada de acordo com a tecnologia
empregada no motor: gasolina, álcool e “flex-fuel”, este último trabalha com qualquer mistura
entre os dois combustíveis.
4.2 MODELO
PARA
AVALIAÇÃO
DO
CONSUMO
DE
COMBUSTÍVEL
PELA
FROTA
DE
VEÍCULOS.
A estimativa de consumo de combustível foi feita com base no tamanho da
frota existente (agregação de veículos novos a ela e a aplicação de uma taxa de sucateamento),
na distância média anual percorrida e no consumo médio de combustíveis.
A frota é constituída de veículos de diferentes anos de fabricação em circulação em
um ano estabelecido (por exemplo, 2005). Não existe, porém, um consenso sobre o período que
deve ser utilizado na contabilização da frota total.
Para estimativa do consumo de combustíveis adotou-se o modelo construído por La
Rovere et al (2006) para o consumo de álcool, que adaptou o trabalho de Mendes (2004), cujo
equacionamento é o seguinte:
∑
=
ic
tictc
CCT
,
,,,
(5)
41
∑
_
,,,,,,,
t
inicialm
tmicmtmitic
CMDFC =
(6)
Onde:
CT
c,t
– consumo total do combustível c no ano t.
C
c,i,t
– tipo de combustível consumido em motores.
F
i,m,t
– frota de veículos do ano de referência i, modelo m e ano de fabricação t.
D
m
– distancia média percorrida pela frota.
CM
c,i,m,t
– consumo médio de combustível pela frota de veículos i, modelo m e ano
de fabricação t.
i – ano de referência da frota
t – idade do veículo.
O procedimento para o cálculo, neste trabalho, estabelece a seguinte divisão dentro
da frota de um determinado ano:
•
categoria de veículos - automóveis e comerciais leves;
•
tecnologia empregada - veículos com motor a gasolina, etanol e “flex-fuel”;
•
idade e ano de fabricação.
No modelo foi feito, então, um novo nível de desagregação, a categoria de veículos,
tendo em vista que existe uma diferença de consumo específico e distância média anual
percorrida entre os automóveis e veículos comerciais leves. Por conseguinte, as fórmulas
descritas são empregadas para as duas categorias, considerando-as separadamente.
O cálculo é feito levando-se em consideração o ano de fabricação e a idade agrupada
pela tecnologia empregada dentro de cada categoria. Assim, tem-se, por exemplo, que a frota de
automóveis 2005 será constituída por veículos a gasolina, a álcool e “flex-fuel” (flex), do
período entre 1966-2005.
O consumo de combustível é calculado dentro de cada tipo de tecnologia empregada,
obtendo os consumos de gasolina C (anexo 3) e álcool hidratado.
42
4.3 CÁLCULO
DA
FROTA
BRASILEIRA
DE
VEÍCULOS
LEVES.
A seguir é realizado um levantamento do tamanho da frota entre 2001 e 2006, de
acordo com as diferentes categorias e tipo de combustível utilizado. Escolheu-se a frota deste
período porque estão também disponíveis dados das emissões dos países do Anexo I, o que
possibilita comparações e conclusões.
O cálculo da frota nacional circulante é efetuada a partir dos seguintes dados: venda
de veículos novos, curva de sucateamento e os convertidos para outros tipos de combustíveis.
Na estimativa da frota nacional circulante é preciso considerar três cenários distintos:
o primeiro, quando houve um uso maciço de automóveis movidos a álcool devido ao preço da
gasolina; o segundo, numa situação inversa; e o terceiro, contemplando as conversões para o gás
natural veicular (GNV). Neste caso é necessário avaliar essas conversões e, se for preciso,
calculá-las.
4.3.1 METODOLOGIA PARA ESTIMAR A FROTA DE VEÍCULOS LEVES.
O Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa,
coordenado pelo Ministério de Ciência e Tecnologia, observa que até 1985 o Ministério dos
Transportes, através da Empresa Brasileira de Planejamento e Transportes – GEIPOT, publicava
regularmente dados referentes às frotas nacional, estaduais e municipais, calculada a partir da
Taxa Rodoviária Única - TRU. Com a extinção da TRU, em 1986, esses dados estatísticos
deixaram de ser gerados. Devido a essa limitação, uma nova metodologia foi desenvolvida para
estimar a Frota Nacional de Veículos em Circulação.
Considera-se que a contabilidade da frota de veículos licenciados pelo Departamento
Nacional de Transito (DENATRAN) está superestimada. Na falta de confiabilidade em relação a
esses dados, o cálculo da frota nacional circulante é efetuado a partir da curva de sucateamento,
obtida a partir da função Gompertz
8
, a qual é aplicada aos dados da venda de veículos novos,
apesar de suas limitações.
8
A função criada por Gompertz foi inicialmente formulada para estudar a taxa de mortalidade de pessoas tendo em
vista a determinação do valor a ser pago ao seguro de vida.
43
Na determinação da frota de veículos leves em circulação são considerados os dados
de vendas ao mercado interno, publicado pela Associação Nacional de Fabricantes de Veículos
Automotores (ANFAVEA), aos quais é aplicada a curva de sucateamento, a cada um dos anos
considerados.
Em relação às vendas de automóveis importados assumiu-se aqui que todos sejam
movidos a gasolina. O mesmo, porém, não se pode dizer dos comerciais leves, já que além da
gasolina, eles utilizam o diesel.
Para se obter os valores das unidades remanescentes de veículos leves, ano base de
2005, da frota nacional circulante de veículos a álcool e gasolina para cada ano
i
do período de
1965 a 2005 sem considerar o processo de conversão dos veículos, foi adotada a mesma fórmula
utilizada por Matos e Correia (1996).
∑
∑
−=
j
j
j
ji
tSVFNC ))(1(
,
(7)
Onde : FNCi,j é a frota nacional de veículos
Vj é o número de veículos vendidos no ano
j
S(t) é a curva de sucateamento para veículos de idade
t
j é o ano de fabricação do veículo
i é o ano considerado para fazer o cálculo da frota
t = i – j + 0,5
Tomando a frota de um determinado ano (por exemplo, 2005) e a faixa de idade
considerada (por exemplo, 1986-2005), os veículos anteriores a 1986 terão o S(t) = 1.
Observa-se que:
•
A frota veicular é calculada para o final do ano, o fator S(t) é aplicado, inclusive,
nos veículos fabricados no último ano, cuja média de idade é meio ano.
•
Na frota real em circulação por combustível deve-se calcular a conversão de
álcool ou gasolina para GNV a partir de 1996.
44
Essa metodologia é a mais usada nos últimos anos, na indústria automobilística e de
petróleo, em órgãos governamentais e instituições acadêmicas.
4.3.2 VENDAS DE VEÍCULOS NOVOS
Para os propósitos deste trabalho nos interessa contabilizar somente os dados sobre
vendas de veículos novos movidos à gasolina, mistura gasolina/álcool e álcool no período
compreendido entre 1966-2005. Estes dados estão disponíveis nos relatórios da Anfavea (2006)
encontram-se resumidos nas figuras 4 e 5.
Observa-se na figura que a venda de veículos leves movidos à gasolina teve dois
períodos distintos, antes e depois da década de 1980. Nesse intervalo predominaram aqueles
movidos a álcool, que cresceram rapidamente e tiveram seu ápice em 1985 para os automóveis
(96% das vendas totais) e 1987 para os comerciais leves.
A partir do ano de 2003 começou a venda de veículos leves “Flex”, que tem
aumentado significativamente, inclusive ultrapassando a comercialização de automóveis de
outros combustíveis no ano de 2005 e empatando com a gasolina no segmento de comerciais
leves.
A participação nas vendas dos automóveis a diesel foi insignificante. As vendas ao
mercado interno dos comerciais leves são significativas a partir de 1979, chegando a seu ápice
no biênio de 1981-1982 e diminuindo repentinamente entre 1995, 1996 e 1997. Para os
propósitos deste trabalho, essa frota não será contabilizada no total de veículos comerciais leves.
45
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
1979
1981
1
98
3
198
5
1987
1989
1
99
1
199
3
1995
1997
1
99
9
200
1
2003
2005
ANO
Nº VEICULOS X 1000
Gasolina Alcool Flex Diesel
FIGURA 5 – EVOLUÇÃO DAS VENDAS DE COMERCIAIS LEVES POR
COMBUSTÍVEL.
Fonte dos Dados: ANFAVEA (2006)
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1.000,00
1.200,00
1.400,00
1.600,00
1.800,00
1979
1981
1
98
3
198
5
1987
1989
1
99
1
199
3
1995
1997
1
99
9
200
1
2003
2005
ANO
Nº VEICULOS X 1000
Gasolina Alcool Flex
FIGURA 4 – EVOLUÇÃO DAS VENDAS DE AUTOMÓVEIS POR COMBUSTÍVEL
Fonte dos Dados: ANFAVEA (2006)
46
4.3.3 CURVA DE SUCATEAMENTO.
A função de sucateamento utilizada por Matos e Correia (1996) é uma adaptação da
função Gompertz para calcular o percentual dos veículos sucatados em função da idade:
S (t) = exp [- exp (a + b (t))] (8)
Onde: S (t) = fração de veículos sucateada na idade t,
(t) = idade do veículo
Apresentando os seguintes ajustes para a e b:
a B
Automóveis 1,798 -0,137
Comerciais Leves 1,618 -0,141
Os parâmetros a e b foram determinados a partir a pesquisa do IBGE sobre “famílias
que possuem automóvel por classes de recebimento mensal familiar no ano de 1987” e publicado
em 1988. É esperado que os valores desses parâmetros não reflitam mais a realidade vigente em
2007.
Existe uma idade para a qual S(t) é igual 1. Mas observam-se divergências quanto a
esse valor. Para confirmá-lo, fizemos uma pesquisa de vendas de veículos no mês de abril 2007,
nos principais anunciantes de veículos usados do país
9
, partindo do pressuposto de que se existe
uma frota razoável de veículos em circulação, uma fatia dela estará sendo comercializada.
O número de veículos pesquisados foi de 3.800, distribuídos conforme duas
variáveis: percentual de participação dos estados na frota nacional e percentual da participação
do fabricante na frota nacional. Foram conferidas ênfases às montadoras mais antigas
(Volkswagen, Chevrolet, Ford e Fiat) e aos modelos de carros que estiveram mais tempo de
produção (Fusca, Gol, Uno, Chevette etc.).
9
Jornais Folha de S.Paulo, Jornal do Brasil, O Estado de Minas, Gazeta do Povo (Paraná), A Tarde (Bahia), os
sites Zap (associação dos jornais O Globo e O Estado de S.Paulo), Web Motors (vários estados), Vrum (vários
estados) e Hagah (Rio Grande do Sul e Santa Catarina).
47
A pesquisa realizada não encontrou veículos usados anteriores a 1965 sendo
anunciados. A distribuição das vendas de veículos por faixa etária é mostrada na tabela 8.
Pode-se constatar, também, que a comercialização de veículos via anúncios
anteriores ao ano de 1970 é pouco significativa e entre 1971-1980 pouco vai influir nos
resultados.
4.3.4 CONVERSÕES NA FROTA NACIONAL CIRCULANTE.
Três cenários distintos propiciaram os processos de conversão: o primeiro no período
de 1979 a 1985, na segunda fase do Proálcool; o segundo entre 1986 a 1995; e o terceiro em
1996, ainda em andamento.
No ano de 1979, ocorreu o que se convencionou chamar de “segundo choque do
petróleo”, que exigiu uma aceleração do programa Proálcool através de uma forte intervenção do
governo. Uma das medidas foi o lançamento do carro a álcool, cujas vendas começaram neste
mesmo ano e atingiram o auge entre 1983-1986, começando a declinar em 1987, segundo dados
da ANFAVEA (vide figuras 5 e 6).
O segundo cenário, 1986-1995, é caracterizado por queda dos preços internacionais
do petróleo. Neste período, a política energética interna deixou de privilegiar os aspectos
estratégicos em benefício dos critérios mercadológicos, o que fez com que as vendas de veículos
com motor a gasolina passassem a predominar.
Como contrapartida houve uma redução brusca das vendas de veículos movidos a
álcool entre 1986- 1990, com o nível mais baixo sendo atingido em 1990, com 70.250 veículos
vendidos. Após uma pequena retomada das vendas, ocorrida entre 1991 e 1993, houve uma
redução mais acentuada em função da crise do abastecimento de etanol.
TABELA 8 – DISTRIBUIÇÃO DA VENDA DE VEÍCULOS USADOS POR FAIXA
ETÁRIA.
Período
Faixa Etária 65-70 71-80 81-90 91-95 96-00 01-02 03-04 05
Participação (%) 0,3%
1,3%
4,0%
11,0%
32,0%
21,0%
22,0%
9,0%
48
Desprezam-se aqui o número de veículos convertidos de etanol para gasolina e
vice-versa, baseados nos seguintes argumentos:
No primeiro cenário, se todos os veículos a gasolina tivessem sido convertidos, hoje,
depois de aplicado o cálculo de sucateamento, eles representariam apenas 2,6% da frota; sabe-se,
entretanto, que somente uma parcela foi convertida, ou seja, não devemos ter volumes muito
representativos.
Espera-se, entretanto, que um percentual maior se encontre sucateado, em função dos
materiais que foram utilizados no carro a gasolina, sabidamente não apropriados para o álcool
combustível. Por este motivo, consideramos que um cálculo do número de veículos convertidos
na frota atual estaria fatalmente superestimado.
No segundo período houve um grande volume de conversão de etanol para gasolina.
Considerando a frota atual a álcool, se todos os veículos tivessem sido convertidos hoje eles
representariam apenas 0,9% do total.
O volume de carros a álcool convertidos para gasolina ou vice-versa não constitui um
número tão expressivo a ponto de afetar a precisão dos resultados, que em si já contêm uma
incerteza.
O processo de conversão para gás natural começou efetivamente com a autorização
para o uso de GNV, concedida pela Portaria MME nº553, em 25/09/92, nas frotas de ônibus e
veículos leves, especialmente aqueles de frotas cativas, transporte alternativo e táxis. O governo
brasileiro, em 1996, por meio do Decreto Federal 1.787/96, de 15 de janeiro, autorizou o uso de
GNV para veículos particulares com o objetivo de estimular as conversões, tendo em vista a
necessidade de consumir o gás contratado que vem da Bolívia (ANP, 2003).
A frota a GNV no Brasil passou dos 43 mil veículos, em 1999, para 1.128.000
veículos em 2006, traduzindo uma taxa de crescimento de 205% ao ano. Porém, a crise de
fornecimento de gás, devido à situação na Bolívia, reduziu o número de conversões de 216 mil
em 2005 para 145 mil em 2006, ou seja, uma queda 67%, o que desacelerou o crescimento da
frota.
49
A localização de mais da metade da frota brasileira está nos estados do Rio de
Janeiro e São Paulo, sendo que a paulista é composta por um número expressivo de ônibus,
enquanto que a carioca é engloba principalmente táxis e veículos de transporte alternativos
(“vans”, por exemplo).
O expressivo número de ônibus da frota paulista deve-se à homologação da Lei nº
10.950, de 24 de janeiro de 1991, da prefeitura de São Paulo, que determinou a conversão ou
substituição até o final de 2001.
Segundo os dados apurados, os proprietários que mais convertem seus carros são
aqueles que utilizam intensivamente os veículos, especialmente os que têm uso comercial, como
os táxis e as “vans” para o transporte alternativo etc. O que ocorre é que nesses casos existe
retorno financeiro com a conversão.
4.3.5 FROTA NACIONAL DE VEÍCULOS EM CIRCULAÇÃO.
A partir da aplicação da função Gompertz foram encontrados em circulação para a
frota de 2006 cerca de 21.286.130 automóveis, 2.521.682
comerciais leves e cerca de 1.128.837
que utilizam GNV (sem uma estatística que discrimine as categorias a que pertencem), num total
de 23,8 milhões de veículos, sem contar com comerciais leves a diesel, ônibus e caminhões que
TABELA 9 - EVOLUÇÃO DA FROTA À GNV NO BRASIL.
Consumo de GNV
Conversão
Frota
1993
25
1.792
1.792
1994 46 1.892
3.684
1995 39 307
3.991
1996 32 892
4.883
1997 45 4.458
9.341
1998 85 9.400
18.741
1999 145 24.410
43.151
2000 337 44.073
87.224
2001 641 197.527
284.751
2002 983 95.764
380.515
2003 1.329 194.072
574.587
2004 1.580 192.452
767.039
2005 1.934 216336
983.375
2006 145462
1.128.837
Fonte: Folha do GNV (Abr/2003)
Atualizado com dados do Instituto Brasileiro de Petróleo (2007)
50
não são objetos deste estudo. Deve ser observado que os movidos a GNV foram convertidos da
frota existente.
Os resultados encontrados neste trabalho não diferem muito dos valores do Sindicato
Nacional da Indústria de Componentes para Veículos Automotores (Sindipeças 2005) que
estimou a frota de veículos totais ciclo Otto em aproximadamente 21 milhões unidades no final
de 2004, sendo 17,9 milhões de automóveis, 3,087 milhões de comerciais leves, contra uma
estimativa de 21,4 milhões de veículos neste trabalho. A ANFAVEA, em 2005, estimou a frota
em 21.282.000 sendo 18.370.000 de automóveis e 2.912.000 outros veículos. Neste ano a
estimativa deste trabalho é de 22,5 milhões aproximadamente.
Na análise das emissões por faixa etária dos veículos levou-se em consideração que
as emissões veiculares dependem significativamente do ano de fabricação, devido ao uso, ao
desgaste de peças e componentes e da legislação ambiental vigente, que vai influir nas alterações
tecnológicas. Levando-se em conta essas diferenças de idade e tecnologias é que foram adotadas
as faixas etárias.
FIGURA 6 – EVOLUÇÃO DA FROTA DE VEÍCULOS POR CATEGORIA NO
BRASIL.
51
A classificação por faixa etária para a frota nacional circulante (FNC) foi feita a
partir dos dados da ANFAVEA. Para a comercialização a partir das vendas de veículos usados
(VVU), vide figuras 7 e 8.
3.2
FIGURA 8 – CURVA DA FROTA NACIONAL CIRCULANTE 2006
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
65-70 71-80 81-90 91-95 96-00 01-02 03-04 05
Faixa Etária
nº veículos
FIGURA 7 – CURVA DE VENDA DE VEÍCULOS USADOS
52
As conclusões que podem ser tiradas a partir dos dados e das curvas são:
•
Existe uma semelhança nas curvas FNC e VVU.
•
A curva VVU sugere uma frota mais nova do que aquela calculada pela curva da FNC.
Essa semelhança levanta a possibilidade do cálculo da frota nacional circulante
através de uma pesquisa de vendas de veículos usados, entretanto faz-se necessário um estudo
sobre a metodologia de cálculo.
4.4 DISTÂNCIA
ANUAL
PECORRIDA.
A distância média veicular é um parâmetro básico na determinação das emissões de
gases de efeito estufa. Entretanto, não existem, para a frota nacional, séries temporais oficiais
para essa variável e não existem pesquisas a respeito do assunto que proporcionem uma base
para confirmar e melhorar os cálculos existentes
,
devendo-se adotar um método para a sua
estimação.
Os fatores que mais influenciam na distância média anual percorrida são o tamanho
da área urbana e a forma como está organizada. Nas regiões metropolitanas como São Paulo e
Rio de Janeiro, com várias cidades interligadas e as zonas (norte, sul, leste e oeste) são tanto
residenciais quanto comerciais, é de se esperar que os fluxos de deslocamento não sejam
ordenados. O número de pessoas que não trabalha na própria região na qual mora é grande,
determinando uma distância média maior do que a de outras regiões metropolitanas.
Quando se compara a distância média anual das regiões metropolitanas com cidades
de médio e pequeno portes, estima-se que a distância média anual é bem maior nas primeiras. O
mesmo pode-se constatar em relação às cidades de grande atividade agrícola com aquelas de
pequena movimentação.
Os veículos mais velhos se localizam nas periferias das grandes cidades ou naquelas
de pequeno porte. Este fato ocorre por causa da baixa renda de seus moradores. É de esperar,
portanto, um consumo menor e, conseqüentemente, os veículos percorrem uma quilometragem
mais baixa. Essa diversidade de situações dificulta os cálculos da distância média anual no
Brasil.
53
Neste trabalho a distância média foi estimada em função da idade do veículo, do
preço e do consumo de combustível. O cálculo da distância média será feito pela equação:
)ombustível preço_do_c(idade,*
0
fDD
=
(9)
Onde:
D – distância média percorrida (em km /ano) anualmente por um veículo.
D
0
– distância média percorrida (em km /ano) para um automóvel novo.
O valor para a distância D
0
foi obtido pelo método de tentativa e erro utilizando a
equação 6.
Para o consumo (Cc,i,t) foram empregados os dados de 2006 publicados pela
Empresa de Pesquisas Energéticas no Balanço Nacional de Energia (BEN) em 2007. A frota foi
calculada (Fi,m,t) com base nos dados da ANFAVEA e o consumo médio (CMc,i,m,t) calculado
com base nos dados das revistas Autoesporte e Quatro Rodas, publicados entre 1965 e 2006. Os
valores encontrados são 25.000 km para os automóveis e 37.500 km para os comerciais leves (o
valor de 22.000 km é utilizado atualmente para os veículos em geral).
Esses valores podem estar superestimados devido o cálculo da frota (F,i,m,t) ter sido
feito com parâmetros que não refletem a realidade atual. Os dados disponíveis do consumo
médio (CMc,i,m,t) são obtidos em condições de teste, quando deveriam ser obtidos nas
condições de trânsito, não levando em conta o percentual dos veículos de 1.000 cilindradas na
composição da frota e exclusão das motocicletas, por falta de dados.
Deve ser observado que o valor calculado de Do para o álcool hidratado é maior do
que os veículos a gasolina. Isto pode ser explicado pelo incentivo dado pelo governo aos táxis a
etanol, que têm uma intensidade de uso maior.
No período de 1998-2006 estes passaram a ter um percentual maior na frota de álcool
do que o percentual de táxi na frota de gasolina.
Cumpre notar que o valor de Do é maior nos veículos comerciais leves, pois a
intensidade de uso deles é maior que nos automóveis.
54
FIGURA 12 – DISTÂNCIA MÉDIA ANUAL DA FROTA.
4.5 CONSUMO
MÉDIO
ANUAL.
4.5.1 CONSUMO ESPECÍFICO MÉDIO DE COMBUSTÍVEL.
O consumo de veículos varia segundo as condições de tráfego das cidades,
composição da frota e a tecnologia empregada em sua construção e a idade do veículo.
Veículos antigos têm um consumo específico maior do que os mais recentes, pois a
medida que ficam mais velhos o consumo aumenta em função de problemas no motor.
Não existem dados oficiais a respeito do consumo específico dos automóveis. Os
valores utilizados são aqueles medidos em condições de teste. Sabe-se que o consumo nas
condições de tráfego são maiores que nas condições de teste.
Os valores do consumo (em km/
ℓ
), inverso do consumo específico, utilizados pela
Petrobrás, revistas especializadas, Quatro Rodas e Autoesporte, variam para os automóveis a
gasolina entre 7,3 a 12,5. Para os veículos comerciais leves gasolina, entre 5,2 a 10,3;
automóveis a álcool, entre 8,5 e 9,2; e comerciais leves a álcool entre 5,4 e 8,3. Os veículos
“flex” utilizando gasolina ou álcool têm o valor máximo das citadas categorias.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
1980-
90
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
FROTA 2006
DISTANCIA MÉDIA PERCORRIDA
Auto Gasolina Com. Lev es Gasolina Auto Álcool Com. Leves Álcool
55
Os valores entre 2002 e 2007 da Autoesporte estão disponíveis no site em edições
anteriores e, o restante, nas revistas. A Quatro Rodas só disponibiliza os valores atuais em
comparativos entre carros.
O consumo (em km/
ℓ
) varia conforme a composição da frota de veículos. As mais
antigas, do começo da década de 90, eram constituídas basicamente de veículos de 1.300 e 1.600
cilindradas, portanto, um consumo maior do que as frotas posteriores, nas quais predominam
veículos de 1.000 cilindradas, mais econômicos.
Porém, pode-se observar que, a partir de 2001, houve uma queda no percentual de
veículos de 1.000 cilindradas na frota brasileira, de 78% em 2001 para 56% em 2005 (vide tabela
10), devido ao aumento das vendas de carros com motores mais potentes. Essa queda deve ter
influenciado o consumo para cima, mas não existem dados mais precisos para avaliar essa
influência.
TABELA 10 – PARTICIPAÇÃO DOS VEÍCULOS DE 1000 CC NO
MERCADO DE VEÍCULOS.
Nacional Importado
Total Veículos %
1990 23013
- 23013
532.791
4,32
1991 67292
7
67299
583.072
11,54
1992 92573
386
92959
577.305
16,10
1993 241964
1547
243511
850.562
28,63
1994 447867
3058
450925
975.697
46,22
1995 595845
6253
602098
1.106.591
54,41
1996 701440
1678
703118
1.245.972
56,43
1997 871873
8246
880119
1.361.106
64,66
1998 702927
45547
748474
967.055
77,40
1999 605635
19810
625445
898.584
69,60
2000 754419
23185
777604
1.075.832
72,28
2001 878260
42129
920389
1.176.557
78,23
2002 801869
18266
820135
1.163.717
70,48
2003 699930
7500
707430
1.082.332
65,36
2004 741562
443
742005
1.263.447
58,73
2005 752203
32
752235
1.325.333
56,76
Fonte: Anfavea (2006)
56
4.5.2 CONSUMO MÉDIO DE COMBUSTÍVEL.
O equacionamento utilizado para calcular o consumo médio específico (CM) em
ℓ
/km é o recomendado por La Rovere et al (2006), conforme descrito:
tmtgctmmggcttmflexaa
CECM
,,,,,,,,
γαµθ
= (10)
tmtahtmmaahtmflexah
CECM
,,,,,,,,
)1(
γµα
−=
(11)
tmtmmggcttmmgaa
CECM
,,,,,,,
γθ
=
(12)
tmtmmggcttmmggc
CECM
,,,,,,,
)1(
γθ
−=
(13)
tmtmmaahtmmaah
CECM
,,,,,,,
γ
=
(14)
tmtgcttmgcttmflexgc
CECM
,,,,,,,
*)1(
γµαθ
−=
(15)
Onde:
m é o modelo do veículo.
t é o ano de fabricação do veículo.
µ
gc,t
é a perda de eficiência devido a diferença da taxa de compressão da
gasolina C no motor flex em relação à taxa exigida.
µ
ah,t
é a perda de eficiência devido a diferença da taxa de compressão do
etanol no motor flex em relação à taxa exigida.
α
é o percentual de etanol na gasolina C.
Ө é a percentagem de etanol na gasolina.
γ é o fator de perda de eficiência acumulado do veículo.
CM
aa,flex
é o consumo médio de etanol anidro no motor flex.
CM
ah,flex
é o consumo médio de etanol hidratado no motor flex.
CM
aa,mg
é o consumo médio de etanol anidro no motor a gasolina.
CM
gc,mg
é o consumo médio de gasolina C no motor a gasolina.
CM
ah,ma
é o consumo médio de etanol hidratado no motor a etanol.
CE
gc,mg
é o consumo médio específico de gasolina C no motor a gasolina.
CE
ah,ma
é o consumo específico médio de etanol hidratado no motor a etanol.
O consumo médio anual (
ℓ/km) dos veículos individuais é calculado a partir dos
específicos e corrigido pelo fator de perda de eficiência devido ao envelhecimento.
57
Para os motores “flex”, a eficiência deve ser corrigida em relação aos motores a
gasolina ou a álcool devido às diferentes taxas de compressão. Essas variáveis são denominadas
de µ
gasool,t
e µ
alcool,t.
Esses valores são dados na tabela 11.
TABELA 11 – VALORES DE
µ
PARA GASOLINA E O ETANOL.
COMBUSTÍVEL ANO
2003 2004 2005
Gasolina 1,08 1,05 1,05
Etanol 1,05 1,15 1,15
Fonte: Cetesb (2004) apud La Rovere e al (2006)
A equação que calcula o fator acumulado é:
)1( +−
=
mt
σγ
(16)
Onde:
γ – fator de perda de eficiência acumulado do veículo.
σ – fator igual a 1,003, representando uma perda anual de eficiência de 0,3% em
função do envelhecimento do veículo.
t-m+1 é a idade do veículo.
4.6 CONSUMO
TOTAL
DE
COMBUSTÍVEL
O volume total de combustível consumido pela área de transporte rodoviário no
Brasil está apresentado na figura 10. Foram feitos os cálculos do consumo de gasolina e álcool
hidratado das frotas entre 2001 e 2006 e comparados com os valores de consumo desses
combustíveis publicados pelo Balanço Nacional de Energia (BEN), da Empresa de Pesquisas
Energéticas (EPE).
Uma análise comparativa feita pela EPE (2006), em conjunto com Petrobrás, ANP e
Ministério da Agricultura (MAPA), mostra que a oferta de combustíveis baseada nos dados de
importações e exportações e o consumo de combustíveis das referidas entidades demonstrava
que havia uma diferença muito grande que só seria explicável dentro de um quadro de
adulteração de combustíveis com a finalidade de burlar a cobrança de impostos.
58
A maioria dos valores históricos do consumo total estimado varia em torno de 3% do
consumo publicado pela EPE, vide figura 10, portanto, as previsões da gasolina C podem ser
consideradas boas, levando-se em conta as limitações da qualidade dos dados estatísticos.
Os dados do etanol deixam a desejar, pois os valores variam em sua maioria em
torno 8% e outros em torno de 13% do consumo publicado pela Empresa de Pesquisas
Energéticas (EPE).
As diferenças existentes entre os dados calculados e os dados observados pela EPE
são devidas ao aumento da intensidade do consumo da frota a etanol. A partir de 1998 o governo
concedeu incentivos para os taxistas adquirirem este tipo de veículo e, desde então, o percentual
de veículos de uso intensivo (táxi) predominou na frota a álcool.
A pesquisa realizada pelo IBOPE Solution, em setembro de 2006, encomendada pela
União da Agroindústria Canavieira de São Paulo (UNICA) indica que a frota de táxi tem o dobro
da quilometragem de veículo de passageiros normal.
Estima-se que essa intensidade pode durar até o ano de 2009, pois neste ano a frota
de táxi terá sido convertida para veículos “flex”. O valor do aumento dessa intensidade situa-se
entre o valor da frota normal e o utilizado pela Petrobrás para os Comerciais Leves.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
F 1997 F 1998 F 1999 F 2000 F 2001 F 2002 F 2003 F 2004 F 2005
FROTA
CONSUMO TOTAL (m3 x 1000)
Gas Total EPE Gasolina. Alc Total EPE Álcool
FIGURA 10 – CONSUMO DE COMBUSTÍVEIS.
Observação: Gasolina C, é a soma de álcool anidro mais a gasolina A.
59
Para o cálculo correto do consumo de gasolina C foi levado em consideração que
parte da frota foi convertida para GNV. Na ausência de estatísticas a respeito das conversões
realizadas, tanto em relação ao combustível, gasolina ou álcool, quanto em relação à categoria do
veículo, automóvel e comercial leve, o consumo de GNV foi subtraído do total de gasolina
consumida.
A base para essa decisão foram as estatísticas do Departamento de Trânsito do Rio
de Janeiro (DETRAN-RJ) que indica que a quase totalidade das conversões (93%) é da gasolina
para o GNV. Uma explicação para esse fato seria que o diferencial entre o preço do GNV e o
álcool não propicia um retorno para o valor aplicado na conversão. Deve-se ser observado que a
pesquisa IBOPE Solution indica que o estado do Rio de Janeiro é onde apresenta maior
incidência de consumo de GNV.
As vendas de carros “flex” são um fenômeno recente, não existem indicativos
seguros de quais são os percentuais de gasolina e etanol hidratado utilizados nesses carros. O
valor da relação energética etanol/gasolina, publicado pela Volkswagen, vide figura 11, mostra
que se o preço do etanol hidratado for menor que 70% do preço da gasolina se deve abastecer
com o etanol.
FIGURA 11 – MELHOR RELAÇÃO DE PREÇO ÁLCOOL/GASOLINA NO
ABASTECIMENTO DO CARRO.
Fonte: Volkswagen (2007).
É importante lembrar que esses valores são médios. Quando o preço médio nacional
do etanol for 70% da gasolina, nos estados produtores, São Paulo, por exemplo, esse valor estará
bem abaixo de 70%, viabilizando assim a venda do etanol.
60
5 EMISSÕES DA FROTA DE VEÍCULOS LEVES.
Estimam-se neste capítulo as emissões de gases de efeito estufa para a frota de
veículos leves, entre os anos 2001 e 2006, pelos métodos “Top Down” e “Bottom Up”,
utilizando o consumo médio ou distância média anual por tipo de combustível, respectivamente.
A outra variável importante utilizada no cálculo são os fatores de emissão médios de
cada combustível que são obtidos via testes laboratoriais e no campo.
5.1 ADAPTAÇÕES
DOS
MÉTODOS
A
REALIDADE
NACIONAL.
Em ambos os métodos existem problemas para o cálculo das variáveis que devem ser
solucionados: o primeiro é a inexistência de dados dos fatores de emissão e o outro é que da frota
de motores a gasolina, que é utilizada para o cálculo do consumo médio ou distância média
anual, deve ser descontada os veículos que foram convertidos para GNV.
A Cetesb/Proconve não disponibiliza oficialmente os fatores médios de emissão para
CO
2
, CH
4
e N
2
O
de veículos leves novos de cada categoria veicular. Serão utilizados fatores
publicados por órgãos de pesquisa do Brasil e exterior, ou calculados por fórmulas
recomendadas pelo IPCC.
Os fatores de emissão de um veículo aumentam com a idade, faz-se então necessário
corrigi-lo aplicando um fator de deterioração.
Segundo Murgel et al.(1987), o Fator de Deterioração corresponde ao desgaste de
peças e componentes que afeta as características do motor, aumentando especialmente as
emissões de CO e VOC's. O mesmo não ocorre com o NOx visto que nos motores sem sistemas
de controle existe uma tendência à diminuição na quantidade emitida desse gás porque com os
danos nos anéis dos pistões há uma redução nos picos de temperatura
10
dentro dos cilindros.
Para os gases CO
2
, CH
4
e N
2
O não existem equações para o cálculo dos Fatores de
Deterioração para veículos nacionais, portanto não serão feita essas correções.
10
A temperatura é uma variável fundamental para formação do NO e por extensão o NOx, (vide Zeldovich apud
Kilpinen)
61
Não existe uma estatística nacional da percentagem quantitativa de cada categoria de
veículo e nem o tipo de combustível que foi convertido para GNV. A conclusão que se pode tirar
é que todo e qualquer cálculo de emissões pelo método “bottom up” será limitado pela
indisponibilidade de dados para a desagregação nos níveis exigidos pelo IPCC.
No método“Top-Down”, que utiliza o consumo médio anual, o desconto é mais
simples, admite-se que a frota convertida para etanol hidratado é desprezível, ou seja, toda
transformação foi feita para gasolina C. A referência para essa afirmação é a frota do estado do
Rio de Janeiro, pois trata-se do maior produtor de GNV e um produtor de etanol de pouca
importância. O Departamento de Trânsito, entretanto, registra apenas a conversão de 7% dos
veículos entre essas modalidades.
Para o calculo da gasolina total consumida, faz-se o desconto do GNV equivalente
estimado pela equação:
GNV
gasolina
GNV
gasolinaeq
xV
PCS
PCS
V =
(17)
Onde:
V
GASOLINA EQ
é o volume de GNV transformado em gasolina.
V
GNV
é o volume de GNV.
PCS
GNV
é o poder calorífico do GNV.
PCS
GASOLINA
é o poder calorífico da gasolina.
No capitulo 3 viu-se a importância de calcular a emissões pelo método“bottom-up”.
Para tanto utiliza-se uma frota equivalente que é a soma das frotas de automóvel e comercial leve
e subtraída da frota de GNV multiplicada pela relação entre os fatores de emissão da gasolina e
GNV. Matematicamente:
GNVCLATF
EQ
*63,1
−+=
(
18
)
Onde:
F
EQ
é a frota equivalente.
AT é a frota de automóveis.
CL é a frota de comerciais leves.
O valor 1,63*GNV é a correção das emissões frota de GNV que é menor do
que a gasolina.
62
5.2 EMISSÕES
DE
DIÓXIDO
DE
CARBONO.
5.2.1 E
MISSÕES DE CO
2
PELA GASOLINA C - MÉTODO “TOP-DOWN”.
O cálculo das emissões de CO
2
é feito a partir das seguintes fórmulas:
12/44*
2 CCO
EE
=
(19)
3
10**
−
=
EEC
FCE
(20)
Onde:
E
CO2
são as emissões de CO
2
.
E
C
são as emissões de carbono.
C
E
é o consumo de energia em terajoule.
F
E
é o fator de emissão de carbono (ton C/TJ).
10
-3
é o fator de conversão de toneladas de carbono para gigagramas.
A tabela 12 mostra as emissões provenientes da gasolina C no Brasil. Para o cálculo
de gasolina C em terajoules utilizou-se o fator do Balanço Energético Nacional (2007) (BEN)
onde 1 m
3
gera 32,22 gigajoules ou 0,03222 terajoules.
Para efeito de comparação foram calculadas as emissões a partir da composição
centesimal da gasolina C produzidas pela Refinaria Gabriel Passos (REGAP) da Petrobrás. A
tabela 13 mostra suas características, que não estão disponíveis oficialmente.
Tomando como base o percentual de carbono na gasolina pode-se fazer a seguinte
estimativa das emissões de CO
2
.
TABELA 12 – EMISSÕES DE CO
2
DA GASOLINA C PARTIR DOS FATORES DE
EMISSÃO.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Gasolina C (m^3/ano*1000) 23.344
24.091
23.806
24.498
23.934
23.076
Gasolina (TJ) 752.144
776.212
767.029
789.326
771.153
743.509
Fator emissão (ton C/TJ) 18,9
18,9
18,9
18,9
18,9
18,9
Emissões (Ton C/ano*1000) 14216
14670
14497
14918
14575
14052
Emis Totais CO2 (Ton C/ano*1000) 52124
53791
53155
54700
53441
51525
Fonte do fator de emissão: IPCC(2006)
63
Sabe-se que 12 kg (peso molecular) de carbono reagem com 32 kg de oxigênio
gerando 44 kg de dióxido de carbono.
Assim 1 kg de gasolina C, contendo 0,767 kg de carbono (vide tabela 13), gera
44/12*0,767 kg de dióxido de carbono, ou seja, 2,81 kg.
Deve-se alertar que estão incluídos nos cálculos o carbono na forma de monóxido de
carbono, metano e compostos voláteis de carbono.
Fazendo os mesmos cálculos para Gasolina A adotando a densidade 0,7495 (vide
tabela 13) para conversão de m
3
/ano para ton/ano, obtém-se 44/12*0,843 que são
aproximadamente 3,1 kg.
TABELA 14 – CÁLCULO DAS EMISSÕES A PARTIR DA COMPOSIÇÃO CENTESIMAL
DA GASOLINA C.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Gas C ( m3/ano x 1000)
23344
24091
23806
24498
23934
23076
Gas C ( ton/ano x 1000)
17496
18056
17843
18361
17939
17295
Emissões Totais (Ton CO2/ano x 1000)
49165
50738
50138
51595
50407
48600
Diferença entre as tabelas 12 e 14 (%).
6,0 6,0 6,0 6,0 6 6,0
22
COOC
→
+
TABELA 13 - CARACTERISTICAS DA GASOLINA PRODUZIDA NA
PETROBRAS/REGAP
CARACTERÍSTICAS
Gasolina A
Gasolina A
Gasolina
Gasolina C Gasolina C
Comum
Premium
Padrão
Comum Premium
Álcool Etílico, %vol Zero Zero Zero 20-25 20-25
Densidade, 20/4
o
C
0,741 0,7657 0,7473 0,7495 0,7686
Hidrogênio, % massa 13,7 12,3 --- 13,6 12,8
Carbono, % massa 84,3 86,3 --- 76,7 78,2
Tolueno, % volume 3,31 8,5 2 3,31 7,38
Benzeno, % volume 0,6 1,5 0,98 0,6 1,55
Saturados, % volume --- 46,5 37,8 --- ---
Olefinas, % volume --- 16,1 32,7 --- ---
Aromáticos,%volume --- 37,4 29,5 --- ---
Fonte: Dupin e al. (1998)
64
Comparando-se os métodos, observa-se que o cálculo a partir da composição
centésimal é 6% mais baixo do que o valor obtido pelo cálculo a partir dos fatores de emissão do
IPCC.
A diferença é esperada na medida em que as emissões calculadas a partir dos valores
locais diferem daqueles calculados a partir de valores mais gerais.
A tabela 15 mostra as emissões provenientes do etanol hidratado. Para o cálculo da
sua energia em terajoules utilizou-se o fator do BEN (2007) de 1 m
3
gerando 21,34 gigajoules ou
0,02134 terajoules. O fator de emissão é de 14,81, conforme IPCC (2006). Para o etanol anidro
utilizou-se o fator do BEN (2007) onde 1 m
3
gera 22,35 gigajoules ou 0,0223 terajoules.
Observação: essas emissões são devidas somente à queima de etanol em motores, não abrangendo toda a cadeia
de carbono
Deve-se observar que as emissões são compensadas pela absorção de CO
2
da
atmosfera pela cana-de-açúcar, matéria prima para produção de etanol, não serão, portanto,
contabilizadas no balanço dos gases de efeito estufa.
5.2.2 E
MISSÕES EVITADAS DE CO
2
PELA GASOLINA C - MÉTODO “TOP-DOWN”.
O consumo de etanol pela frota nacional faz com que as emissões de gases de efeito
estufa do setor de transporte sejam substancialmente inferiores às que poderiam ser alcançadas se
o único combustível utilizado fosse a gasolina pura.
TABELA 15 – EMISSÕES DE CO
2
PROVENIENTE DO ETANOL HIDRATADO
MÉTODO TOP-DOWN.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Etanol anidro ( m3/ano x 1000) 4949
6143
5832
6125
5984
4615
Etanol anidro (TJ) 110609
137301
130356
136883
133731
103150
Etanol anidro ( Ton C/ano*1000)
1638
2033
1931
2027
1981
1528
Emis. Totais CO
2
((Ton C/ano*1000) 6006
7456
7079
7433
7262
5601
Etanol hidratado (m^3/ano*1000) 5247
5533
5358
5993
6827
8316
Etanol hidratado (TJ) 111971
118074
114340
127891
145688
177463
Emissões ((Ton C/ano*1000) 1658
1749
1693
1894
2158
2628
Emis. Totais CO
2
((Ton C/ano*1000) 6080
6412
6209
6945
7911
9637
Total
12087
13868
13288
14378
15173
15238
65
Partindo da observação de que a substituição de carbono de origem fóssil por
carbono de biocombustíveis reduz as emissões de CO
2
, pode-se estimar a diferença entre aquelas
provenientes de uma situação hipotética, onde a frota de veículos consumisse exclusivamente
gasolina pura e as correspondentes à situação real, onde a frota é composta de veículos que
consomem uma mistura de gasolina/etanol anidro e veículos que demandam álcool hidratado.
Para o cálculo da energia da Gasolina C em terajoules utilizou-se o fator do BEN
(2007) de 1 m
3
que gera 32,22 gigajoules ou 0,0322 terajoules. O fator de emissão é de 18,9,
conforme IPCC (2006).
5.2.3 E
MISSÕES DE CO
2
PELA GASOLINA C – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Utiliza-se a equação 18, ou seja, admite-se uma frota equivalente, que é a soma da
frota de automóveis com a comercial leve e subtraída da frota de GNV, multiplicada pela relação
entre os fatores de emissão da gasolina e GNV.
TABELA 16 – EMISSÕES EVITADAS DE CO
2
A PARTIR DOS FATORES DE
EMISSÃO.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Consumo Gasolina A pura (m^3*1000) 23.344
24.091
23.806
24.498
23.934
23.076
Gasolina (TJ) 822.176
848.485
838.447
862.820
842.955
812.737
Emissões Fósseis (Ton C/ano*1000) 15539
16036
15847
16307
15932
15361
Emissões Fósseis CO2 (Ton CO2/ano*1000) 56977
58800
58104
59793
58417
56323
Consumo Gasolina A/ etanol ( m3/ano x 1000)
18395
17948
17974
18374
17951
18461
Gasolina A
/ etanol
(TJ) 647874
632121
633028
647115
632217
650189
Emissões Fósseis (Ton C/ano*1000) 12245
11947
11964
12230
11949
12289
Emissões CO2 (Ton CO2/ano*1000) 44898
43806
43869
44845
43813
45058
Emissões Evitadas (Ton CO2/ano x 1000)
12079
14994
14236
14948
14604
11265
Fonte do fat
or de emissão
:
IPCC(2006)
TABELA 17 – EMISSÕES EVITADAS DE CO
2
A PARTIR DA COMPOSIÇÃO
CENTESIMAL DA GASOLINA C.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Consumo Gasolina A pura ( m3/ano x 1000) 23344
24091
23806
24498
23934
23076
Consumo Gasolina A pura ( ton/ano x 1000) 17298
17851
17640
18153
17735
17099
Emissões Fósseis (Ton CO2/ano*10^6)
53624
55339
54685
56274
54979
53008
Consumo Gasolina A/ etanol
( m3/ano x 1000) 18395
17948
17974
18374
17951
18461
Consumo Gasolina A/ etanol
( ton/ano x 1000) 13631
13299
13318
13615
13301
13679
Emissões Fósseis reais (Ton CO2/ano*10^6) 42255
41228
41287
42206
41234
42406
Emissões Evitadas (Ton CO2/ano x 1000) 11368
14112
13398
14069
13745
10602
Diferença entre as tabelas 16 e 17 (%).
6,2 6,2 6,2 6,2 6,2 6,2
Nota: A densidade da gasolina A foi considerada como o valor 0,741 vide tabela 13.
66
Foram empregados os fatores de emissão de CO
2
(tabela 18) proposto por Álvares (2007)
em veículos leves a gasolina C. Na inexistência desses fatores entre os anos 2002-2006, foi utilizado
o mesmo do ano de 2001.
TABELA 19 – EMISSÕES DE CO
2
DA GASOLINA C METODO “BOTTOM UP”
(gigagramas de CO
2
)
.
2001 2002 2003 2004 2005 2006
1980-90 3596
2643
14651
11897
9871
8641
1991 5109
1282
1122
1012
878
754
1992 1569
1443
1272
1155
1008
871
1993 2648
2453
2180
1995
1753
1525
1994 4263
3980
3564
3287
2910
2549
1995 6835
6429
5801
5390
4806
4240
1996 7906
7487
6805
6369
5722
5085
1997 9436
8992
8229
7759
7022
6285
1998 7709
7388
6804
6461
5774
5314
1999 6428
6188
5730
5474
4864
4564
2000 7755
7490
6966
6692
4860
5652
2001 2519
6944
6474
6235
6693
5292
2002 3252
7078
6854
5465
5916
2003 1706
5351
5021
4643
2004 1509
4582
4502
2005 2320
2134
2006
65.774 65.973 78.380 77.441 73.548 67.442
Diferença entre as
tabelas 12 e 19 (%)
20,8 22,6 47,4 41,6 37,6 30,9
TABELA 18 – FATORES DE EMISSÃO DE CO
2
PARA GASOLINA C.
Ano –Modelo. Fatores de Emissão Total.
(kg CO
2
/ km)
Fatores de Emissão
(kg CO
2
/ km)
Anterior a 1992 0,175 0,147
92 0,193 0,163
93 0,193 0,163
94 0,193 0,163
95 0,207 0,174
96 0,214 0,180
97 0,217 0,183
98 0,217 0,183
99 0,217 0,183
00 0,217 0,183
01 0,217 0,183
Fonte: Álvares (2007)
67
5.2.4 E
MISSÕES DE CO
2
PELA PELO ETANOL HIDRATADO – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Utiliza-se a equação 18, ou seja, admite-se uma frota equivalente que é a soma-se a
frota de automóveis com a comercial leve e subtraída da frota de GNV multiplicada pela relação
entre os fatores de emissão da gasolina e GNV.
Foram utilizados os fatores de emissão de CO
2
(tabelas 20) proposto por Álvares (2007)
em veículos leves a etanol hidratado. Na inexistência desses fatores entre os anos 2002-2006, foi
utilizado o mesmo do ano de 2001.
TABELA 20 – FATORES DE EMISSÃO DE CO
2
PARA O ETANOL HIDRATADO
Ano –Modelo. Fatores de Emissão Total.
(kg CO
2
/ km)
Anterior a 1992 0,174
92 0,166
93 0,166
94 0,166
95 0,165
96 0,173
97 0,175
98 0,175
99 0,175
00 0,175
01 0,175
Fonte: Álvares (2007)
TABELA 21 – EMISSÕES DE CO
2
DO ETANOL HIDRATADO MÉTODO “BOTTOM
UP”.
Emissões (Gigagramas)
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Automóvel 6.245
6.748
6.522
6.813
6069
4632
Comercial Leve 1127
1067
968
853
772
629
Automóvel Flex 0
0
35
359
1.133
3.582
Comercial Leve Flex 0
0
12
101
247
1466
Total 7372
7814
7536
8126
8221
10310
Diferença entre as tabelas 15 e 21 (%).
63
77
76
77
84
48
68
5.3 EMISSÕES
DE
METANO
E
ÓXIDO
NITROSO
Utiliza-se a equação 18, ou seja, admite-se uma frota equivalente que é a soma da a
frota de automóveis com a comercial leve e subtraída da frota de GNV multiplicada pela relação
entre os fatores de emissão da gasolina e GNV.
5.3.1 E
MISSÕES DE CH
4
PELA GASOLINA C – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Não existem, também, fatores de emissão CH
4
para a frota nacional. Aqui se adotou
o mesmo método que foi aplicado no Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões de Gases de
Efeito Estufa.
Parte-se do princípio que os hidrocarbonetos totais (HC) constituem-se da soma de
metano (CH
4
) e de compostos orgânicos voláteis não metânicos (COVNM).
As emissões evaporativas também são constituídas de COVNM, que é obtida pela
seguinte equação:
._.
4
EvapEmisCHHCCOVNM +−=
(21)
Para o CH
4
foi estimado um fator de emissão que mantivesse a relação entre o CH
4
e
o NMVOC que consta do IPCC (1997) no volume 3 pg.1.81, tabela 1-36.
0132,0/
4
=NMCOVCH
(22)
5.3.2 E
MISSÕES DE CH
4
PELO ETANOL HIDRATADO – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Para as emissões de CH
4
do etanol hidratado existem fatores de emissão para a frota
nacional para método “bottom-up”, tabela 23, publicado pelos Revised Guidelines (2006) do
IPCC. Para veículos mais novos foram atribuídos os valores menores da faixa, enquanto que para
os mais antigos, os valores mais altos da faixa.
69
TABELA 24 - EMISSÕES CH
4
PELO ETANOL HIDRATADO
Emissões (ton)
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Automóvel 1.594 1.707 1.629 1.676 1.466 1.107
Comercial Leve 285 267 239 209 188 152
Automóvel Flex - - 6 60 185 569
Comercial Leve Flex - - 2 17 40 105
Total
1.879 1.974 1.876 1.961 1.879 1.933
TABELA 23 - FATORES EMISSÃO PARA CH
4
DO ETANOL HIDRATADO.
CH
4
(
em mg/km)
Carros* Caminhões **
Default 18 260
Minimo 13 77
Máximo 84 880
Default
1
27 - 45
FONTE: * Cestesb (2004&2005) e **Usepa (2004b) apud 2006, Revised Guidelines IPCC.
.
TABELA 22 - EMISSÕES DE CH
4
PROVENIENTE DA GASOLINA C
NO BRASIL - METODO “BOTTOM UP” (gigagramas de CO
2
)
ANO
2001 2002 2003 2004 2005 2006
1961-80 4287
3665
2933
2346
1922
1665
1980-90 6248
5458
4448
3612
2997
2623
1991 286
261
228
206
179
154
1992 215
197
174
158
138
119
1993 308
285
253
232
204
177
1994 466
436
390
360
318
279
1995 697
656
592
550
490
433
1996 585
554
504
471
424
376
1997 574
547
501
472
427
382
1998 380
364
335
318
284
262
1999 309
297
275
263
234
219
2000 344
333
309
297
216
251
2001 104
287
268
258
277
219
2002 135
293
284
226
245
2003 71
221
208
192
2004 62
190
186
2005 96
88
2006
14.804
13.476
11.574
10.111
8.829
7.849
70
5.3.3 E
MISSÕES DE N
2
O
PELA GASOLINA C – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Na maioria dos países não são feitas análises para detectar as emissões de N
2
O em
veículos leves, em contraste com o número de medidas que são executadas para análise de gases
poluentes (por exemplo, CO, NO
X
e HC). As emissões de N
2
O não são reguladas na maioria de
países, observa-se também que o pequeno número de medidas executadas em sistemas onde
existe conversão catalítica.
A frota nacional não possui fatores de emissão para o N
2
O. Para a estimativa dessas
emissões foram utilizados os fatores de emissão do modelo Copert IV, publicado no Revised
Guidelines (2006) do IPCC para veículos europeus a gasolina, já que os mesmos são constantes
em mg/km para diferentes tecnologias. As mesmas considerações foram feitas no Primeiro
Inventário Brasileiro de Gases de Efeito Estufa.
Para o cálculo das emissões dos modelos mais antigos podem ser utilizados os
fatores de emissão do pré-Euro (antes de 1990) e Euro I (1991-1993), para os modelos mais
recentes os fatores de emissão Euro 2 (1994-2000) e Euro 3 (2001-2006).
Os avanços tecnológicos aplicados no motor dos veículos propiciam um menor
tempo de residência dos gases, possibilitando a queda nos valores de NO formado, por extensão
de N
2
O e NO
2
.
TABELA 25 – FATORES DE EMISSÃO DO N
2
O PARA GASOLINA EUROPÉIA
- (Modelo Copert IV) em mg/km
Classe Urbano Rural Rodovia
Tecnológica
P. Frio F. Normal
Pré - Euro 10 10 6,5 6,5
Automóveis Euro 1 38 22 17 8,0
Euro 2 24 11 4,5 2,5
Euro 3 12 3 2,0 1,5
Euro 4 6 2 0,8 0,7
Pré - Euro 10 10 6,5 6,5
Comerciais Euro 1 122 52 52 52
Leves Euro 2 62 22 22 22
Euro 3 36 5,0 5,0 5,0
Euro 4 16 2,0 2,0 2,0
Fonte: IPCC (2006)
71
TABELA 26 - EMISSÕES N
2
O PELA GASOLINA C.
- em gigagramas (Gg)
2001 2002 2003 2004 2005 2006
1961-80 141
121
97
77
63
55
1980-90 206
180
147
119
99
86
1991 297
271
237
214
186
159
1992 301
277
244
221
193
167
1993 508
470
418
382
336
292
1994 364
340
305
281
249
218
1995 545
512
462
430
383
338
1996 610
577
525
491
441
392
1997 717
684
626
590
534
478
1998 586
562
517
491
439
404
1999 489
471
436
416
370
347
2000 590
570
530
509
370
430
2001 46
128
119
115
123
98
2002 60
130
126
101
109
2003 31
99
93
86
2004 28
84
83
2005 43
39
2006
5.400
5.222
4. 283
4.590
4.106
3.771
5.3.4 EMISSÕES DE N
2
O
PELO ETANOL HIDRATADO – MÉTODO “BOTTOM-UP”.
Para as emissões de N
2
O do etanol hidratado existem fatores de emissão para a frota
nacional para método “bottom-up”, publicado pelos “Revised Guidelines” (2006) do IPCC,
tabela 27.
As emissões de N
2
O dependem da temperatura adiabática de chama e do tempo de
residência. Os modelos mais recentes, os veículos fabricados entre 2001 e 2006, são menos
poluentes porque a tecnologia reduziu o tempo de residência. Para os modelos anteriores ao ano
2001, à medida que vão envelhecendo existe menos formação de NO, por extensão NO
2
e N
2
O,
porque a existência de folgas nos cilindros reduz a temperatura.
TABELA 27 - FATORES EMISSÃO PARA N
2
O DO ETANOL HIDRATADO.
N
2
O (
em mg/km)
Carros* Caminhões**
Default Nd 41
Minimo Nd 13
Máximo Nd 123
Default
1
12 – 47
Fonte: * Cestesb (2004&2005) e **Usepa (2004b) apud 2006, Revised Guidelines IPCC.
72
Foi adotado o valor “default” da tabela, distribuindo a faixa de valores da seguinte
forma: para os modelos entre 2001 e 2006 foram aplicados os valores altos da tabela e para os
veículos mais antigos foram aplicados os valores mais baixos da tabela.
5.4 RESUMO DAS EMISSÕES de CO
2
, CH
4
e N
2
O.
A análise do período que vai de 2001 a 2006 mostra que as emissões de CO
2
e N
2
O
da gasolina C acompanham o consumo, enquanto que as emissões de CH
4
caem ano a ano.
Embora partindo de um mesmo consumo nacional, pode-se constatar que os valores
encontrados pelo método “Bottom-up” são superiores ao encontrado pelo “Top- down” os
valores variam entre 20,8% a 47,4%, (tabela 29). Teoricamente eles deveriam ser inferiores,
TABELA 29 – RESUMO DAS EMISSÕES (em gigagramas de CO
2
Equivalente)
Emissões (Gg CO
2
eq.)
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Emissões CO
2
da Gasolina C
Método “Top down”
52.124
53.791
53.155
54.700
53.441
51.525
Emissões CO
2
da Gasolina C
Método “Bottom up”
65.774
65.973
78.380
77.441
73.548
67.442
Emissões CH
4
Gasolina C
Método “Bottom up”
340
310
266
233
203
181
Emissões N
2
O Gasolina C
Método “Bottom up”
1.674
1.619
1.495
1.423
1.273
1.169
Emissões CO
2
do Etanol Hidratado
Método “Top down”
12087
13868
13288
14378
15173
15238
Emissões CO
2
do Etanol Hidratado
Método “Bottom up”
7372
7814
7536
8126
8221
10310
Emissões CH
4
do Etanol Hidratado
Método “Bottom up”
43
45
43
45
43
44
Emissões N
2
O do Etanol Hidratado
Método “Bottom up”
615
641
602
618
580
581
TABELA 28 - EMISSÕES N
2
O PELO ETANOL HIDRATADO
Emissões (ton)
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Automóvel
1.685
1.791
1.690
1.713
1.474
1.101
Comercial Leve
299
276
244
212
189
152
Automóvel Flex
- - 6
60
185
569
Comercial Leve Flex
- - 1
10
22
54
Total
1.984
2.068
1.942
1.995
1.870
1.876
73
tendo em conta que no último método (“top down”) as emissões de CH
4
, CO e o carbono
particulado são contabilizados como CO
2
.
Para o etanol hidratado, a comparação entre os valores encontrados para as emissões
pelos dois métodos, (vide tabela 29), permite constatar também que os valores encontrados pelo
método “Bottom-Up” variam entre 48% e 84% a mais que os encontrados pelo método “Top
Down”.
Em ambos os casos, as diferenças de valores entre os métodos “Bottom-up” e “Top-
down” se situam principalmente nos níveis de desagregação obtidos; não possível separar o
consumo de GNV, gasolina, etanol por categorias de veículos. Deve-se considerar, também, que
os dados estatísticos nacionais, frota de veículos e o consumo específico médio têm
provavelmente erros razoáveis com relação aos valores reais.
O CO
2
teve incremento nas suas emissões entre 2001 e 2002, reflexos, ainda, da crise
do abastecimento de etanol que reduziu o volume de produção dos veículos da categoria para
aproximadamente 500 unidades. Os aumentos não foram maiores devido às dificuldades
econômicas pela qual o país passou no período.
Com a redução da frota de etanol hidratado, podia-se esperar maiores aumentos das
emissões de CO
2
fóssil, porém isso não ocorreu devido à mudança na estrutura da frota (ver
Tabela 5), a conversão de motores a gasolina para GNV incentivada pelo governo atingiu
volumes consideráveis, especialmente entre os veículos que são utilizados intensamente, taxis e
comerciais leves.
Embora tenha havido uma redução drástica na produção de motor a etanol hidratado,
os valores das emissões de CO
2
continuam com um pequeno incremento. São dois os motivos
para a ocorrência desse aumento: o envelhecimento da frota e os incentivos dados pelo governo
os donos de taxis para adquirir veículos da categoria. Estes são utilizados intensivamente
aumentando o consumo de combustível.
A introdução do motor “flex” em 2003 mudou o perfil da frota brasileira. A partir de
2004 observa-se uma queda das emissões, devido a um maior consumo de etanol hidratado e
uma redução do consumo de gasolina C.
74
Os valores das emissões de CH
4
para a gasolina C estão consistentes com a evolução
dos motores, embora o consumo tenha aumentado no período, há uma pequena redução nas
emissões. Os resultados obtidos estão de acordo com a queda observada pela Cetesb nos valores
dos fatores de emissão de hidrocarbonetos, vide figura 12, da qual o metano faz parte.
Observa-se, também, que a queda nos fatores e por extensão no montante de
emissões de CH
4
e CO, contribuem para um pequeno aumento de CO
2
.
Os valores das emissões de CH
4
para o etanol hidratado mantém-se praticamente
constante embora o consumo tenha sofrido variações no período. A evolução dos motores
contribuiu para uma redução, os resultados obtidos estão de acordo com a queda observada pela
Cetesb nos valores dos fatores de emissão de hidrocarbonetos, vide figura 12, da qual o metano
faz parte.
Os valores das emissões de N
2
O da gasolina C (tabela 29) para período entre 2001 e
2006 diminuem de maneira significativa, enquanto que para o etanol hidratado têm um pequeno
incremento no período entre 2001 e 2002, porém a partir de 2004 sofre uma redução
significativa.
Uma explicação para esse fato é o envelhecimento das frotas de gasolina C e etanol
hidratado, cuja fabricação foi reduzida ou descontinuada com a entrada do veículo “flex”. Este
tem menor emissão devida à evolução dos motores. Observa-se que os valores a partir de 2004
acompanham a queda dos fatores de emissão do NOx, figura 14.
Os motivos para queda das emissões são uma legislação mais exigente que para ser
cumprida necessitou de avanços tecnológicos aplicados nos motores e combustíveis.
Ressaltam-se, também, as incertezas associadas ao processo de cálculo das emissões
de CH
4
e N
2
O que são muito altas.
75
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
PRÉ - 1980
80 - 83
84 - 85
8
6
-
87
8
8
89
90
91
9
2
93
94
9
5
96
97
98
9
9
0
0
01
A n o
Emissões de HC (g/km)
G a s olina Álc ool
FIGURA 12 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DOS HC.
Fonte: Proconve/Cetesb (2007)
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
P
R
É
- 198
0
8
0
-
83
84 -
85
8
6
-
87
88
89
9
0
91
92
93
94
95
96
9
7
98
9
9
00
0
1
A n o
Emissões de CO (g/km)
G a s olin a Á lc o o l
FIGURA 13 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DO CO.
Fonte: Proconve/Cetesb (2007)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
P
R
É-1980
80 - 83
84 - 85
86
-
8
7
88
89
90
9
1
9
2
93
94
95
96
97
98
99
0
0
01
A n o
Emissões de NOx (g/km)
Gasolina Álcool
FIGURA 14 – VARIAÇÃO DOS FATORES DE EMISSÃO DO NOx.
Fonte: Proconve/Cetesb (2007)
76
5.5 COMPARAÇÃO
COM
OS
RESULTADOS
OBTIDOS
PELO
PRIMEIRO
INVENTÁRIO
BRASILEIRO
POR
FONTES
MÓVEIS.
A comparação entre as emissões calculadas por esta dissertação e as do Primeiro
inventário Brasileiro é apresentada na tabela 30.
No período entre 1994 e 2001, o consumo médio de Gasolina C teve um aumento de
53,4% enquanto que o etanol hidratado uma redução de 96,5%, BEN (2007).
Considerando-se o período de 1994 a 2001 pode-se observar que o incremento das
emissões de CO
2
, CH
4
e N
2
O pela queima de gasolina C foram respectivamente 137,6%, 159,6%
e 440% enquanto que o etanol hidratado de 9,4%, 3,5 e 488,2.
Os valores de emissões de CO
2
e CH
4
tanto para gasolina como para o etanol estão
consistentes com os acontecimentos registrados no período quando houve uma queda nas vendas
TABELA 30 – COMPARAÇÃO COM AS EMISSÕES CALCULADAS PELO PRIMEIRO
INVENTÁRIO BRASILEIRO POR FONTES MÓVEIS (EM GIGAGRAMAS).
Emissões Calculadas pelo Primeiro Inventário
ANO GASOLINA C ETANOL EMISSÕES
EVITADAS
CO
2
CH
4
N
2
O CO
2
CH
4
N
2
O CO
2
1990 15258 6,8 0,82 11213 1,6 0,34 13248
1991 16907 6,9 0,88 11495 1,7 0,35 14063
1992 17590 6,3 0,89 10537 1,5 0,32 13843
1993 19235 5,9 0,95 10870 1,5 0,33 14643
1994 21940 5,7 1,04 11048 1,4 0,34 15905
Emissões Calculadas por esta Dissertação
2001 52124 14,8
5,4
12087 1,9 2,0 11368
2002 53791 13,5
5,2
13868 2,0 2.1 14112
2003 53155 11,6
4,8
13288 1,9 1.9 13398
2004 54700 10,1
4,6
14378 2,0 2,0 14069
2005 53441 8,8
4,1
15173 1,9 1,9 13745
2006 51525 7,8
3,8
15238 1,9 1,9 10602
Aumento Verificado no Período 1994-2001
(%) 137,6 159,6 419,2 9,4 35,7 488,2 -28,5
77
veículos a etanol hidratado, por conta da crise de abastecimento, permanecendo a frota
praticamente estacionada; e um aumento dos veículos a gasolina.
Quanto ao N
2
O os valores das emissões para a gasolina estão consistentes, porém
para o etanol deveriam ter sofrido uma redução no período para estar de acordo com o modelo
teórico.
As emissões evitadas caíram no período de 1994 a 2001 de 15.905 Gg/ano para
11.318 Gg/ano, uma redução de 28,5%. Essa redução está de acordo com a redução do consumo
de etanol hidratado.
78
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.
Os objetivos estabelecidos para este trabalho foram fazer uma avaliação das emissões
de gases de efeito estufa (CO
2
, N
2
O e CH
4
), proveniente dos veículos automotores leves, quando
se adiciona etanol no combustível e analisar criticamente a adaptação da metodologia
estabelecida pelo IPCC para as condições nacionais. Não foi analisada, portanto, a metodologia e
o equacionamento publicado pelo IPCC.
A seguir são apresentados os principais resultados.
Para calcular a soma total das emissões dos gases de efeito estufa multiplica-se o
potencial de aquecimento global (vide capítulo 2.1.2) pela quantidade de gás emitida. As
emissões por veículos leves no Brasil estão totalizadas na figura 15.
As emissões de gases de efeito estufa tiveram uma oscilação no período de 2001 a
2006. Essa oscilação se deve aos seguintes fatores:
•
A mudança na estrutura da frota, que se constitui cada vez menos de carros movidos a
etanol, passando de 37% em 2001 para 35% em 2004, seguido do lançamento do veículo
“flex”, que consome etanol e que em 2006 representou em 20% da frota.
•
O crescimento da frota de veículos.
•
A melhoria na eficiência do veículo nacional, que ao aumentar a eficiência reduz as
emissões relacionadas à queima incompleta, ou seja, redução das emissões de CH
4
.
•
Redução das emissões de N
2
O pelas melhorias tecnológicas do motor.
•
Dificuldades na economia brasileira entre 2001 e 2002, seguida de aumento na atividade
produtiva a partir de 2003.
Entre 2001 e 2002 houve uma redução na venda de veículos, os movidos a gasolina,
por exemplo, caíram de 1.412.420 para 1.283.963, Anfavea (2007) devido a uma queda na
atividade econômica.
O consumo dos combustíveis teve um pequeno incremento, BEN (2007). O aumento
de etanol ocorreu devido à mudança no percentual da mistura.
79
A partir de 2003 com entrada do veículo “flex” o cenário muda com a retomada do
consumo de etanol hidratado, que manteve a preferência do consumidor devido aos seus preços
mais baixos.
Observa-se que no período houve, também, um aumento da frota devido a aumento
da atividade econômica e por extensão da demanda de combustíveis, porém houve um aumento
relativamente pequeno nas emissões.
As emissões totais no período de 2003 a 2006 expressas em gigagramas de CO
2
equivalente, mostram uma tendência de queda, vide figura 15, estando em concordância com o
consumo de gasolina que no período teve uma queda de 1,0%, enquanto que o etanol hidratado
um aumento de 55,2%.
As emissões evitadas aumentaram no período 2001 e 2002 de aproximadamente
12.100 para 15.000 Gg/ano um incremento de 24%. Ele é o resultado do aumento dos
percentuais de etanol anidro na gasolina de 20% para 25 (vide figura 2).
Entre 2003 e 2005 elas oscilaram, para cair em 2006, nesse período ela acompanham
as reduções e aumentos dos percentuais de etanol anidro na gasolina.
Na metodologia para determinação da frota nacional de veículos e na qualidade dos
dados estatísticos existentes foram observadas as seguintes deficiências.
57,5
55,5
59,0
57,6
58,4
56,8
11,3
14,6
14,2
15,0
12,1
14,9
53,0
54,0
55,0
56,0
57,0
58,0
59,0
60,0
2001 2002 2003 2004 2005 2006
Ano
Emissões x 1000 (gigagramas de
CO2 eq)
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
Emissões Totais Emissões Evitadas
FIGURA 15 – EMISSÕES EVITADAS E TOTAIS DE GASES DE EFEITO ESTUFA
80
A equação de Gompertz é empregada na determinação do sucateamento da frota
nacional baseada na idade do veículo. Não existem, porém, estudos que demonstrem sintonia
entre os dados de sucateamento e aqueles referentes a acidentes com perda total. Observa-se, por
exemplo, que um veículo que tenha menos de um ano de idade não deve ser sucateado, a não ser
por um acidente por perda total, entretanto a utilização prevê um certo número de veículos deve
ser retirado da frota nessa idade.
Deve-se considerar, também, que os valores dos coeficientes a e b para calculo da
frota de veículos (equação 8) estão defasados, pois foram calculados com base no PNAD de
1988, portanto há 20 anos atrás. Esses valores não puderam ser atualizados porque da citada
data até 2007 não houve outra pesquisa do IBGE.
A solução para esses problemas seria retomar a metodologia do antigo Grupo de
Estudos para a Integração da Política de Transportes -
Geipot e numa ação coordenada entre o
Departamento Nacional de Transito e Departamentos Estaduais recadastrar a frota nacional.
Quando for feito devem-se anotar os dados da quilometragem percorrida pelos veículos e com
essa base de dados será possível calcular a distância média percorrida após uma análise.
Os dados estatísticos existentes no que diz respeito às vendas de gasolina publicada
pela ANP não são confiáveis, para a o etanol são um pouco piores, haja vista que o mercado está
mais sujeito a adulteração. Foram utilizados os dados do Balanço Energético Nacional da EPE
(2007).
Com entrada do motor “flex” será necessário uma estatística mais rigorosa a respeito
do consumo, pois somente dessa maneira é possível determinar as emissões através do método
“Top Down”. A determinação pelo método “Bottom Up” necessita de desenvolvimento, haja
visto que não é possível desagregar a frota por tipo de combustível.
A distância média anual é um dado incerto, pois não existem pesquisas a respeito
dessa variável que proporcione uma base para confirmar e melhorar os nossos cálculos. Estudos
devem ser feitos a respeito do assunto, entre eles à distância percorrida por veículos novos, por
veículos de uso intensivo, a influência do preço do combustível e da renda da população na
distância percorrida.
81
Deve ser observado que a distância média percorrida pelos veículos leves,
anualmente, foi calculada por tentativa e erro de forma que o consumo observado fosse bastante
próximo ao calculado. O valor obtido não leva em conta as motocicletas.
Os consumos específicos obtidos em condições de teste e de trafego são diferentes.
Existe, portanto, necessidade de ensaios para fazer uma determinação mais precisa dessa variável
nos veículos no Brasil.
As estatísticas a respeito das motocicletas no Brasil ainda são precárias em todos os
aspectos acima citados, mas sabe-se que a frota destas cresceu muito nestes últimos anos e deve
contribuir de maneira significativa para o consumo de gasolina C e emissões de gases de efeito
estufa.
Não existe uma base de dados estatísticos confiáveis dos fatores de emissões do CO
2
,
CH
4
e N
2
O para gasolina C e etanol hidratado, tanto para o cálculo das emissões pela
metodologia “top-down” quanto pela “bottom up”.
Existe, portanto, a necessidade de muitos estudos para obtenção de dados
estatísticos e do desenvolvimento de métodos apropriados a fim de aperfeiçoar o atual modelo de
cálculo das emissões brasileiras.
Embora com as limitações discutidas nos parágrafos anteriores, as análises das
emissões totais, apresentadas nos capítulos 5.4, 5.5 e 5.6, demonstram que a introdução do etanol
na matriz energética influiu decisivamente nas emissões dos gases de efeito estufa.
82
BIBLIOGRAFIA
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Engª de Powertrain.
90
ANEXOS
91
ANEXO 1 - FATORES MÉDIOS DE EMISSÃO DE VEÍCULOS LEVES NOVOS.
Ano
Modelo
Combustível
CO
(g/km)
HC
(g/km)
NOx
(g/km)
RCHO
(g/km)
Emissão
Evaporativa de
Combustível (g/teste)
PRÉ - 1980 Gasolina 54,0 4,7 1,2 0,05 nd
1980 - 1983 Gasolina C 33,0 3,0 1,4 0,05 nd
Álcool 18,0 1,6 1,0 0,16 nd
1984 - 1985 Gasolina C 28,0 2,4 1,6 0,05 23
Álcool 16,9 1,6 1,2 0,18 10
1986 - 1987 Gasolina C 22,0 2,0 1,9 0,04 23
Álcool 16,0 1,6 1,8 0,11 10
1988 Gasolina C 18,5 1,7 1,8 0,04 23
Álcool 13,3 1,7 1,4 0,11 10
1989 Gasolina C 15,2 (-46%) 1,6 (-33%) 1,6 (0%) 0,040 (-20%) 23,0 (0%)
Álcool 12,8 (-24%) 1,6 (0%) 1,1 (-8%) 0,110 (-39%) 10,0 (0%)
1990 Gasolina C 13,3 (-53%) 1,4 (-42%) 1,4 (-13%) 0,040 (-20%) 2,7 (-88%)
Álcool 10,8 (-36%) 1,3 (-19%) 1,2 (0%) 0,110 (-39%) 1,8 (-82%)
1991 Gasolina C 11,5 (-59%) 1,3 (-46%) 1,3 (-19%) 0,040 (-20%) 2,7 (-88%)
Álcool 8,4 (-50%) 1,1 (-31%) 1,0 (-17%) 0,110 (-39%) 1,8 (-82%)
1992 Gasolina C 6,2 (-78%) 0,6 (-75%) 0,6 (-63%) 0,013 (-74%) 2,0 (-91%)
Álcool 3,6 (-79%) 0,6 (-63%) 0,5 (-58%) 0,035 (-81%) 0,9 (-91%)
1993 Gasolina C 6,3 (-77%) 0,6 (-75%) 0,8 (-50%) 0,022 (-56%) 1,7 (-93%)
Álcool 4,2 (-75%) 0,7 (-56%) 0,6 (-50%) 0,040(-78%) 1,1 (-89%)
1994 Gasolina C 6,0 (-79%) 0,6 (-75%) 0,7 (-56%) 0,036 (-28%) 1,6 (-93%)
Álcool 4,6 (-73%) 0,7 (-56%) 0,7 (-42%) 0,042 (-77%) 0,9(-91%)
1995 Gasolina C 4,7 (-83%) 0,6 (-75%) 0,6 (-62%) 0,025 (-50%) 1,6 (-93%)
Álcool 4,6 (-73%) 0,7 (-56%) 0,7 (-42%) 0,042 (-77%) 0,9 (-91%)
1996 Gasolina C 3,8 (-86%) 0,4 (-83%) 0,5 (-69%) 0,019 (-62%) 1,2 (-95%)
Álcool 3,9 (-77%) 0,6 (-63%) 0,7 (-42%) 0,040 (-78%) 0,8 (-92%)
1997 Gasolina C 1,2 (-96%) 0,2 (-92%) 0,3 (-81%) 0,007 (-86%) 1,0 (-96%)
Álcool 0,9 (-95%) 0,3 (-84%) 0,3 (-75%) 0,012 (-93%) 1,1(-82%)
1998 Gasolina C 0,79 (-97%) 0,14 (-94%) 0,23 (-86%) 0,004 (-92%) 0,81 (-96%)
Álcool 0,67 (-96%) 0,19 (-88%) 0,24 (-80%) 0,014 (-92%) 1,33 (-87%)
1999 Gasolina C 0,74 (-97%) 0,14 (-94%) 0,23 (-86%) 0,004 (-92%) 0,79 (-96%)
Álcool 0,60 (-96%) 0,17 (-88%) 0,22 (-80%) 0,013 (-92%) 1,64 (-84%)
2000 Gasolina C 0,73 (-97%) 0,13 (-95%) 0,21 (-87%) 0,004 (-92%) 0,73 (-97%)
Álcool 0,63 (-96%) 0,18 (-89%) 0,21 (-83%) 0,014 (-92%) 1,35 (-87%)
2001 Gasolina C 0,48 (-98%) 0,11 (-95%) 0,14 (-91%) 0,004 (-92%) 0,68 (-97%)
Álcool 0,66 (-96%) 0,15 (-91%) 0,08 (-93%) 0,017 (-91%) 1,31 (-87%)
Fonte: Proconve/Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (2007)
1 - médias ponderadas de cada ano-modelo pelo volume de produção.
nd - não disponível.
% - refere-se à variação verificada em relação aos veículos 1985, antes da atuação do PROCONVE.
Gasolina C - 78% gasolina + 22% álcool anidro (v/v).
RCHO - formaldeído + acetaldeído.
92
ANEXO 2 - ALGUNS MÉTODOS PARA DETERMINAÇÃO DAS CARACTERISTICAS DA
GASOLINA.
MÉTODO
TÍTULO
MB 457
ASTM D 2699 Combustível - Determinação das características
antidetonantes - Índice de Octano - Método Motor
ABNT NBR
9619
ASTM D 86
Produtos de Petróleo - Determinação das propriedades
de destilação
ABNT NBR
13992
Gasolina Automotiva - Determinação do teor de álcool
etílico anidro combustível AEAC
ABNT NBR
14149
ASTM D 4953
Gasolina e misturas de gasolina com produtos
oxigenados - Determinação da pressão de vapor -
Método seco
ABNT NBR
14156
ASTM D 5191
Produtos de Petróleo - Determinação da pressão de
vapor - Mini Método
ABNT NBR
14932
ASTM D 1319 Produtos líquidos de petróleo - Determinação dos tipos
de hidrocarbonetos pelo indicador de absorção por
fluorescência
Fonte. Agencia Nacional de Petróleo (ANP), janeiro de 2005
93
ANEXO 3 - ALGUMAS ESPECIFICAÇÕES DA GASOLINA PADRÃO PARA ENSAIOS DE
CONSUMO E EMISSÕES
CARACTERÍSTICAS
UNIDADES
LIMITES
MÉTODOS
Gasolina A
Gasolina C
ABNT
ASTM D
Teor de Álcool Etílico Anidro
Combustível
-
AEAC (1)
% volume
zero
22 (1)
NBR 13992
Destilação
°C
NBR 9619
86
PIE (Ponto Inicial de Ebulição)
- 30,0 a 40,0°C
-
10% vol., evaporados
- 45,0 a 60,0°C
-
50% vol., evaporados
- 90,0 a 110,0°C
-
90 % vol., evaporados
- 160,0 a 190,0°C
-
PFE (Ponto Final de Ebulição)
- 195,0 a 215,0°C
-
Nº de Octano Motor
- MON
-
-
82,0 a 85,0
MB 457
2700
Nº de Octano Pesquisa
- RON
-
-
93,0 a 98,0
2699
Pressão de vapor a 37,8°C,
kPa
-
54,0 a 64,0
NBR 14149
4953
-
5190
NBR 14156
5191
-
5482
Goma atual lavada, máx.
mg/100 mL
5,0
5,0
NBR 14525
381
Período de indução a 100ºC, mín.
min
-
1000
NBR 14478
525
Hidrocarbonetos:
NBR 14932
1319
Aromáticos, máx. (2)
% vol.
51,3
40,0
Olefínicos, máx. (2)
% vol.
25,7
20,0
Fonte: Agencia Nacional de Petróleo (ANP) janeiro de 2005
(1) AEAC deverá estar em conformidade com a especificação do Álcool Padrão para ensaios de
consumo e emissões estabelecido pela legislação em vigor.
(2) Alternativamente é permitida a determinação dos hidrocarbonetos aromáticos e olefínicos por
cromatografia gasosa. Em caso de desacordo entre resultados prevalecerão os valores determinados pelos ensaios
NBR 14932 e D 1319.
94
ANEXO 4 – REAÇÕES CHAVES DE COMBUSTÃO.
Reações Chaves de Combustão a Altas Temperaturas.
Reações Chaves Equações
Decomposição unimolecular alcanos RH → R• + R• RH → R• + H•
Extração do átomo H do alcanos. RH + X → R● + XH
Onde X representa radicais ativos H, O, OH, HO
2
e
CH
3
.
Decomposição do radical alquila R● (radical alquila pesado)→ R′ (alceno) + H
R● → R′ (alcenos leves) + R●. (radical alquila leve)
Isomerização do radical alquila R1● → R2●.
Oxidação do radical alquila para alceno R● + O2 → R′ (alceno) + radical peróxido de alquila
HO2.
Decomposição do alcenos R′ (alceno) → R″ (alilico) + R● (radical alquila leve)
R′ (alceno) + X → R″ (alilico) + XH
Extração do átomo H vinílico R′ (alceno) + X → R″ (vinilico) + XH
Extração do átomo H alkylic R′ (alceno) + X → alkenyl R″ + XH
Adição do átomo H a dupla ligação R′ (alceno) + H → R● (radical alquila)
Adição do radical CH
3
a dupla ligação R′ (alceno) + CH3 → R● (radical alquila)
Adição do átomo O a dupla ligação R′(alceno) + O → Cetil radical + R●(radical alquila
leve).
Adição do radical OH a dupla ligação R′ (alceno) + O → aldeido or cetona + R●(radical
alquila).
Adição do radical HO
2
a dupla ligação R′ (alceno) + HO2 →R′OOH (radical hidroperoxido
alquila).
Reação de deslocamento do H e
dissociação
R′ (alceno) → R′ (alcenos leves) + R′ (alcenos leves).
Isomerização do radical alkenyl alkenyl R″ → allylic R″.
Decomposição do radical alilico allylic R″ → dieno.
Decomposição do radical vinílico Composto vinilico R″ → dieno or alcino.
Decomposição do radical alkenyl Alkenyl R″ → dieno + R● (radical alquila leve)
Alkenyl R″ → R′ alceno leve + smaller alkenyl R″.
Fonte: Muharam (2005)
95
Reações Chaves de Combustão a Baixas Temperaturas.
Reações Chaves Equações
Adição do radical alquila ao oxigênio
molecular
R● + O
2
↔ RO
2
●. (peróxido de alquila)
Isomerização do radical peróxido de alquila RO
2
● ↔ R′OOH●.
Extração do átomo H do alcanos pelo radical
peróxido de alquila
RO
2
● + RH →ROOH + R′.
Reação do radical peróxido de alquila com
HO
2
RO
2
● + HO
2
→ROOH + O
2
.
Reação do radical peróxido de alquila com
H
2
O
2
RO
2
● + H
2
O
2
→ROOH + HO
2
.
Cisão Homolitica O-O do hidroperoxidos ROOH →RO● + OH.
Decomposição do radical alcóxi RO● → aldeido ou cetona + radical leve R●.
Adição do radical hidroperóxido de alquila
ao oxigênio molecular
R′OOH● + O
2
↔ OOR′OOH●.
Cisão β do radical hidroperoxido aquila
formado pela isomerização (1,4)
R′OOH● → alceno + HO
2
,
R′OOH● → hidroperoxialceno + R● alceno
leve
Cisão homolitica C-C do radical
hidroperoxido alquila formado pela
isomerização (1,5)
R′OOH● → alceno leve + R′OOH● leve
R′OOH● → hidroperoxialceno + R●.leve
Cisão homolitica C-C do radical
hidroperoxido alquila formada pela
isomerização (1,6) e (1,7)
R′OOH● → alceno leve + R′OOH● leve
R′OOH● → hidroperoxialceno + R● leve.
Cisão homolitica O-O do radical
hidroperoxido alquila com o radical site at a
carbon atom linked to oxygen atom
R′OOH● → aldeido ou cetona + OH.
Oxidação do radical hidroperoxido alquila R′OOH● + O
2
→ hidroperoxialceno + HO
2
.
Formação do eter ciclico do radical
hydroperoxido alquila
R′OOH● → éter cíclico + OH.
Isomerização do radical peróxido
hidroperoxido alquila
OOR′OOH● ↔ HOOR″OOH
Cisão homolitica O-O do radical
dihidroperoxido alquila
HOOR″OOH →O=R″OOH + OH.
Formação do radical hidroperoxido éter
cíclico a partir do dihidroperoxido.
HOOR″OOH → hidroperoxi éter cíclico + OH.
Decomposição do cetohidroperoxido O=R″OOH →O=R″O● + OH.
Decomposição do O=R″O● O=R″O● → aldeído + radical ketyl
Extração do átomo H do éter cíclico eter ciclico + X → radical. ketyl + XH,
Onde X é um radical ativo.
Decomposição do hidroperoxido éter cíclico.
hp cyclic ether → adeído ou cetona + ketyl
radical + OH.
Extração do átomo H do aldeído ou cetona Aldeído ou cetona + X → ketyl radical + XH.
Decomposição do radical cetil Radical cetil → alcenal ou alcenona + R● leve.
Radical cetil → radical cetil leve + R′ leve.
Fonte: Muharam (2005)
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