Avaliação do ciclo de vida do etanol combustível

25 e 26 de setembro de 2014
METODOLOGIA DA APLICAÇÃO DA AVALIAÇÃO DO CICLO
DE VIDA (ACV) NO ETANOL COMBUSTÍVEL POR MEIO DO
SOFTWARE SIMAPRO
M. W. da SILVA1*
, N. C. PEREIRA2
e I. D. ZAPPAROLI3
1
Universidade Estadual de Maringá, Mestrado em Bioenergia
2
Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Engenharia de Química
3
Universidade Estadual de Londrina, Departamento de Ciências Econômicas
*Autor correspondente E-mail para contato: weihmayr.m@gmail.com
RESUMO: O objetivo deste trabalho é apresentar uma ferramenta metodológica que permite
avaliar o ciclo de vida de um produto, neste caso, o biocombustível etanol. Sabe-se que o etanol
está inserido no mercado brasileiro, com maior rigor desde a crise mundial do petróleo. O
governo desde então, buscando alternativas, promoveu em um primeiro momento o
PROALCOOL (Programa Nacional do Álcool) e também tem promovido iniciativas tecnológicas
e intensificado a indústria sucroalcooleira. Embora o etanol seja um biocombustível extraído de
recursos renováveis, como a cana-de-açúcar, tem-se a necessidade de se observar qual é o
impacto causado pelo processo de produção, logo o estudo da ACV – Avaliação do Ciclo de Vida
– permite que tais questões possam ser respondidas. O software SimaPro possibilita, por meio de
uma coleta de dados, apresentar informações para que se possa avaliar o clico de vida de um
produto e seu impacto no meio ambiente.
PALAVRAS-CHAVE: etanol; avaliação do ciclo de vida; meio ambiente; simapro.
ABSTRACT: The objective of this paper is to present a methodological tool to assess the life
cycle of a product, in this case the biofuel ethanol. It is known that ethanol is inserted in the
Brazilian market, with greater accuracy since the global oil crisis. The government since then,
seeking alternatives, promoted at first PROALCOOL (National Alcohol Program) and has also
promoted technology initiatives and intensified the sugar industry. Although ethanol is an
extracted biofuel from renewable resources such as sugar cane, has the need to observe what is
the impact caused by the production process, so the study of LCA - Life Cycle Assessment -
allows that such questions can be answered. The SimaPro software enables, through a data
collection provide information so you can evaluate the cyclic life of a product and its impact on
the environment.
KEYWORDS: ethanol; assessment of the life cycle; environment; simapro.
1. INTRODUÇÃO
A poluição atmosférica é uma realidade desde a antiguidade, no entanto, foi na Revolução Industrial no
século XVIII que a poluição de origem antropogênica se intensificou com o uso das máquinas movidas por
combustível fóssil. Autilização de recursos energéticos como o petróleo e carvão, favoreceu o crescimento da
indústria, aumentando a produção e transformando a economia. Contudo, com o avanço tecnológico e
mudanças significativas nos processos de produção que dispõem de bens e serviços para a humanidade, o

meio ambiente passou a sofrer consequências danosas, como por exemplo, o efeito estufa. Os gases de efeito
estufa (GEE) como o dióxido de carbono (CO2) e enxofre (SO2) são liberados na combustão de combustível
fóssil (ARBEX et. al., 2012; POMPELLI et. al., 2012; PEREIRA, 2009).
A partir do século XX, o petróleo se consolidou como principal fonte energética em todo o mundo.
Outro agravante é que a utilização do petróleo não se limita em apenas um meio de recurso com fins de
produção de energia, mas também o uso dos seus derivados sustenta um mercado que permite a produção de
bens de consumo, acarretando assim uma dependência na sua utilização (CORREA et. al., 2011).
Uma realidade para todo o mundo é que apenas uma pequena parte do território mundial possui
petróleo em certa abundância, como é o caso do Oriente Médio que possui 65% de reserva. A Europa e a
Eurásia concentram 11,7%, a África com 9,5%, a América do Sul e Central com cerca de 8,6%, a Ásia com
3,4% e a América do Norte com 5%. AFigura 1 ilustra o percentual das regiões (ESCOBAR et. al., 2009).
Porém, apesar desse índices, as pesquisas apontam que além dos problemas ambientais, a escassez das
reservas mundiais também é preocupante. Diante desta situação, uma medida econômico-ambiental é eminente
para suprir as urgências da sociedade quanto à geração de energia e à produção de bens e serviços. É,
portanto, nesta necessidade que se apoia o uso das fontes energéticas adquiridas por meio de recursos
renováveis (ESCOBAR et. al., 2009).
Mesmo diante de conflitos entre meio ambiente e geração de energia, seria imaturo assegurar uma
economia sem que se possam utilizar os recursos naturais para garantir os meios de produção. Entretanto, a
Comissão Mundial do Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMD) estabelece uma relação entre os impactos
ambientais e o sistema econômico, definindo assim o conceito de desenvolvimento sustentável. Este conceito
prevê a garantia de meios para atender as necessidades atuais sem que se prejudique as gerações futuras.
Segundo Mueller (2005), em sintonia com o conceito de sustentabilidade está a consciência de preservar a
capacidade produtiva por meio de um compromisso ético de toda a humanidade.
Considerando esta conjuntura histórica, criou-se o Plano Nacional de Agroenergia (PNA) que tem por
meta ampliar o uso do biocombustível na matriz energética nacional por meio de recursos renováveis. O PNA
se fundamenta nessa visão, pois o Brasil apresenta um vasto recurso disponível na biodiversidade, como água,
clima e solo favorável (FARIA; FRANTA, 2008).
A produção de etanol, como recurso energético, aparece como um meio de mitigar os problemas
ambientais por meio das emissões de gases de efeito estufa e uma perspectiva economicamente viável. O
incentivo para a produção deste biocombustível ocorreu na década de 70 com o aumento do preço do petróleo
na tentativa de diminuir sua dependência. O governo, portanto, lançou o PROALCOOL (Programa Nacional
Figura 1 - Reservas mundiais do petróleo. Adaptação de Escobar (2009)

do Álcool) e desde então, com a utilização do etanol, o Brasil veem passando grandes transformações nos
aspectos econômicos e ambientais (KOHLHEPP, 2010).
A principal matéria-prima para produção de açúcar e etanol, no Brasil, é a cana. As primeiras mudas de
cana-de-açúcar chegaram ao Brasil vindas da Ilha da Madeira em Portugal, em meados do ano de 1515. Foi
na capitania de São Vicente, que hoje pertence ao município de Santos, que o primeiro engenho de açúcar foi
construído. No entanto, as regiões de Pernambuco e Bahia foram palcos da proliferação dos engenhos. O
Brasil sempre se destacou como fornecedor mundial de açúcar (UDOP, 2014; KOHLHEPP, 2010;
LERAYER, 2009).
O setor sucroalcooleiro do Brasil é um dos poucos que garante um avanço, além de tecnológico,
econômico e social, permitindo uma expressiva geração de emprego. Essa dinâmica própria do cenário
brasileiro permite que seja atendido o mercado interno e a demanda de exportação, explicam Silva e Zapparoli
(2011).
Estima-se que em até 2017 a demanda do etanol deva aumentar em até 150%. Aprodução do etanol foi
de 24 bilhões de litros no ano de 2012 e tem uma previsão de 54 bilhões de litros até o ano 2022. Embora
possa haver uma pequena queda na produtividade em curto prazo, esse breve declínio tende a ser minimizado
através de investimentos, da redução dos custos de produção e do tratamento das áreas cultivadas (BRASIL,
2013).
O incentivo para a produção do etanol foi e ainda é muito marcante, o mercado consumidor se
fortaleceu ainda mais com o fomento dos carros flex. Em março de 2003 um modelo de carro com motor flex-
fuel foi produzido no Brasil. Os veículos novos produzidos no ano de 2004 ocupavam uma margem de 16%
dos motores flex. Em 2007, os motores flex produzidos ultrapassaram a margem de 86% e hoje, mais de 92%
dos veículos são bicombustíveis (KOHLHEPP, 2010).
Existe uma perspectiva, conforme a Tabela 1, de que o aumento da frota de veículos flex-fuel venha a
crescer, com relação ao mercado dos veículos exclusivamente a gasolina ou a álcool (BRASIL, 2008).
Descrição 2008 2017
Gasolina 63,4% 24,8%
Álcool 7,0% 1,6%
Flex-fuel 29,6% 73,6%
Total 100% 100%
Conforme dados da Única (2014), o consumo do etanol anidro obteve um crescimento significativo no
ano de 2013, somando um total de 9.686.035,997 litros. Embora os fatores econômicos sejam favoravelmente
atraentes, o Brasil se comprometeu, na conferência de Copenhague, em adotar uma política ambiental com a
finalidade de reduzir até 2020 1Gt de CO2 eq em emissões (ABRAMOVAY, 2010).
O etanol anidro é utilizado como mistura para produzir a gasolina tipo C. Conforme a Resolução de n.º
1 de 28 de fevereiro de 2013 da CIMA (Conselho Interministerial do Açúcar e do Álcool), que a partir de maio
do mesmo ano o percentual da mistura passou a ser de 25% na gasolina. E foi em 2009, por meio da
resolução da ANP de n.º 9 em abril de 2009, estabelecendo que todos os postos alterassem nas bombas o
nome de “Álcool” para “Etanol”, conforme o estabelecido no padrão internacional (NOVACANA, 2013).
A iniciativa da mistura do etanol na composição da gasolina permitiu evitar a emissão de 110 milhões
de toneladas de gás carbônico e ainda que se importasse uma quantidade significativa de 550 milhões de
barris de petróleo, o que seria correspondente a mais de US$ 11,5 bilhões. (MASIERO; LOPES, 2008).
Diante dessas circunstâncias, o biocombustível se apresenta como uma alternativa relevante na redução
de GEE, podendo ser gerado por meio da biomassa favorecendo o meio ambiente por ser um recurso
renovável. Este biocombustível pode ser produzido de praticamente qualquer matéria orgânica. Mesmo o
etanol possuindo aspectos positivos e proporcionando um menor impacto no meio ambiente, seu processo
Tabela 1 - Perfil da frota de veículos por combustível. Adaptado de EPE, (2008)

produtivo pode causar impactos negativos como, por exemplo, o desgaste do solo e a utilização de água em
abundância. Para que se possa então avaliar qual seria o impacto ambiental, na produção do etanol, a
Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) pode ser uma ferramenta para mensurar e avaliar os impactos da produção
deste biocombustível (POMPELLI et. all, 2011).
O principal objetivo deste trabalho é avaliar os impactos decorrentes da produção do etanol,
desconsiderando a etapa do plantio e transporte até a usina. Basicamente o processo de produção de açúcar e
álcool passa por etapas como o tratamento do caldo, a fermentação e a de desidratação do álcool hidratado
para a produção do etanol anidro. A etapa de tratamento do caldo se destina a sua clarificação, que pode ser
feito por meio da caleação (CaO) com a finalidade de clarear o caldo e a sulfitação (SO2) tem por finalidade
diminuir microrganismos e amarelamento do caldo. A adição de ureia é utilizada como suplemento para as
leveduras. A fermentação por meio das leveduras também resulta na liberação de CO2. No processo de
desidratação do etanol hidratado pode ser realizada de várias formas, entre elas a utilização do hexano ou
benzeno. Todavia, cada uma destas entradas no processo são contaminantes, são poluentes para o meio
ambiente e para as pessoas (SILVAe CAMPOS, 2013; ANDRADE e CASTRO (2006) apud GROFF et al.,
2010).
Além dos insumos químicos que entram no processo de fabricação do açúcar/etanol, outro resultante,
agora como saída da destilação do vinho para a fabricação do etanol, é a vinhaça. Dependendo do processo e
de outros fatores, para cada litro de etanol, são gerados de onze a treze litros de vinhaça. A vinhaça é
altamente poluente, um contaminante de recursos hídricos e do solo (CRUZ et al., 2008).
Os fatores ambientais, sociais e econômicos passaram a tomar uma maior força em nossos tempos, pois
se percebeu o problema eminente da escassez dos recursos que podem inviabilizar a situação econômica
mundial, além das consequências ambientais que podem tornar a natureza inadequada para os seres vivos. Foi
por meio das pesquisas do matemático Georgescu-Roegen que se introduziu o conceito de economia ecológica.
A economia convencional considera o sistema econômico como um ciclo onde os meios econômicos giram em
torno de si. Georgescu-Roegen (1976) propõe uma visão de maneira mais sistêmica ao analisar a economia
como um sistema aberto, onde há entrada de matéria e energia e saída de resíduos, que voltam à natureza de
alguma forma. Considerando, desta sorte, os feitos de entrada (input) e de saída (output) têm-se uma reação
econômica e ecológica. O princípio da economia ecológica de Georgescu-Roegen se fundamenta na segunda
lei da termodinâmica, a entropia. Esta lei considera que toda a energia empregada em um trabalho tende a se
dissipar em calor que não será aproveitado (GEORGESCU-ROEGEN, 1976 apud SILVA e ZAPPAROLI,
2011; MAY, 2010).
Por meio de uma Avaliação do Ciclo de Vida do produto, pode entender em qual das etapas do processo
há mais impacto no meio ambiente, permitindo tomadas de decisões para garantir uma produção com menor
impacto e otimização dos processos. A Figura 2 representa as entradas e saídas, por meio de um balaço de
massa para um estudo de (ACV).
Figura 2 - Representação de um balanço de massa para estudo de ACV (COLTRO, 2007)

Um dos primeiros a considerar um estudo de avaliação do ciclo de vida de um produto foi a Coca-Cola
em 1965 com a intenção de descobrir qual tipo de embalagem seria de menor impacto para o meio ambiente
(SILVAe ZAPPAROLI, 2011).
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Tendo em vista o que foi exposto neste trabalho, busca-se apresentar um modelo metodológico que
permite avaliar por meio de um balanço de massa, a avaliação do ciclo de vida, considerando as entrada e
saídas do sistema da produção de etanol de uma usina. Ametodologia a ser aplicada está prevista na norma da
ABNT NBR ISO 14040:2009.
A aplicação da metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida é dividida em fases, sendo a Definição do
Escopo, a Análise do Inventário e a Avaliação de Impacto e por fim a Interpretação dos dados. A Figura 3
representa o modelo metodológico proposta pela ISO 14040:2009.
Na etapa do escopo serão elencados todos os itens a ser estudado como a unidade funcional, e
a fronteira do sistema. Para a etapa de análise de inventário, conforme os objetivos do escopo, se
estabelecem a coleta de dados e o entendimento do fluxo do processo definido. A etapa de avaliação
de impacto se destina na categorização das variáveis de impacto de questões ambientais. (NBR ISO,
14040:2009).
Os dados primários a serem analisados serão coletados in loco para se obter as entradas e
saídas no processo de industrialização do etanol. Os dados secundários serão balizados por meio de
um software o SimaPro 7. Este software permite caracterizar, analisar e monitorar os dados de
forma metodológica. O SimaPro possui uma biblioteca com metodologias que são aceitas
mundialmente para que se possa avaliar o impacto de um produto em seu ciclo de vida. Estas
bibliotecas distinguem-se em: o Ecoindicator 95; o Ecoindicator 99; o EDIP; o TRACI e o CML
2000 (SILVAe ZAPPAROLI, 2011).
A metodologia que será aplicada neste trabalho será o Centre for Environmental Science of
Leiden University (CML 2000) que caracteriza e avalia o impacto das seguintes categorias: a)
Acidificação; b) Eutrofização; c) Aquecimento Global; d) Depleção da Camada de Azônio; e)
toxicidade humana e f) ecotoxidade de águas doces.
Para definição da unidade funcional será considerado 1.000 litros de etanol com relação à
safra de 2013.
2.1. Limite de Abrangência da Aplicação Metodológica
Figura 3 - Fases do estudo da ACV. (ISO, 2009)

Os dados coletados foram adquiridos em uma usina de açúcar e etanol na região do noroeste
do Paraná. A cobertura tecnológica do estudo desta ACV está limitada a partir do início da moagem,
o processamento, resultado no produto final, o etanol. A Figura 4 representa a abrangência e a
fronteira do sistema.
De acordo com a norma NBR ISO 14040 (2009) é necessário que seja estabelecido um
parâmetro de referência para quantificar os dados que serão coletados, este parâmetro é chamado de
unidade funcional, que para a elaboração deste trabalho será de 1m3
. Sendo assim, cada entrada de
matéria ou energia será quantificada para equivaler ao resultado de 1m3
de etanol.
Neste trabalho foi desconsiderado as saídas, da vinhaça, torta de filtro e bagaço. Uma parte da
vinhaça é vendida juntamente com a torta de filtro para uma empresa que servirá como insumo na
produção de biogás. A outra parte da vinhaça será utilizada na fertirrigação da lavoura juntamente
como restante da torta de filtro. O bagaço é utilizado para a cogeração de energia em uma UTE
(Usina Termelétrica) com capacidade para gerar 50 MW/h, o bagaço também é destinado à alimentar
as caldeiras. Dos 50 MW gerados pela UTE cerca de 13 MW/h é consumido pela planta da usina, o
restante é transmitido para a rede elétrica da COPEL.
2.2 Coleta de Dados
De acordo com o limite da fronteira do sistema estabelecido para este trabalho, foram
levantado os dados primários que estão apresentados na Tabela 2, observado a unidade funcional
estabelecida de 1m3
de etanol produzido.
Insumos Qtd Unidade
Cana processada 11,2 T
Água 30,2 M3
Energia Elétrica Consumida 1.000 Kw
Fermento 2,6 Kg
Uréia 10 Kg
Cal 0,280 Kg
Os dados coletados estão relacionados aos processos de moagem, lavagem da cana,
embebição e de mais processos que utilizam água, clarificação do caldo e a fermentação. Os dados
Figura 4 – Fronteira do Sistema
Tabela 2 - Dados com base na produção

secundários são obtidos pela biblioteca ecoinvent do software SimPro.
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1. Apresentação dos Resultados
A Figura 5 apresenta o resultado da caracterização do ciclo de vida do etanol, gerado pelo
software SimaPro, do início da moagem até sua destilação. Os dados coletados foram aferidos
conforme a fronteira do sistema estabelecida e a unidade funcional de 1m3
.
As categorias do impacto para a avaliação do ciclo de vida foram estabelecidas na
metodologia de acordo com o resultado apresentado na figura 5. Destaca-se de maneira notória que
a cana-de-açúcar se apresenta em quase todas as categorias como principal fonte de impacto
ambiental.
Este trabalho não abordou na fronteira do sistema as etapas do preparo da terra, plantação,
colheita e transporte da cana-de-açúcar, no entanto o software SimaPro utiliza-se da biblioteca
ecoinvent que traça por meio da sua matriz de dados uma estimativa para estes e outros elementos
que não foram abordados. A cana-de-açúcar, como insumo principal para a produção do etanol está
entre os níveis mais altos de impacto ambiental com exceção da caracterização do Aquecimento
Global.
Conforme Ometto (2005) a cana-de-açúcar implica em grande parte do impacto ambiental,
embora este seja um recurso renovável os processos que se iniciam no plantio e colheita até a
chegada na usina se valem de recursos não renováveis, como por exemplo o óleo diesel, nos
tratores, caminhões, colhedeiras. A acidificação se justifica, ainda pelo uso das queimadas, que
facilitam o corte da cana, porém libera um grande volume de óxido de nitrogênio. Já eutrofização
provém da utilização dos resíduos, como vinhaça, torta de filtro e água residual que são utilizados
Figura 5: Caracterização do impacto do ciclo de vida da produção do etanol
kg SO2 eq kg PO4--- eq kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg 1,4-DB eq kg 1,4-DB eq
Acidificação Eutrofização Aquecimento Global
(GWP100)
Depleção da Camada
de Ozônio
Toxicidade Humana Ecotoxicidade em
Águas Doce
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Energia com Bagaço Urea como insumo p/ o fermento Clarificação Fermentação Cana-de-Açúcar Etanol Hidratado
Figura 5 – Caracterização do impacto da industrialização do etanol

na fertirrigação da lavoura. Na figura 5 a categoria de aquecimento global apresenta o etanol como
sendo o de maior impacto, isso porque na coleta de dados primários foi constatado que para cada
1m3
de etanol, no processo de fermentação é liberado 450 kg de CO2. Também conforme Ometto
(2005) a depleção da camada de ozônio, conforme apresentado na figura 5, devido ao consumo e
uso de recursos não renováveis como o já mencionado óleo diesel e a liberação de CO2 pelas
máquinas de transporte e trato da área agrária. Acana-de-açúcar apresenta ainda um grande impacto
na toxicidade humana e ecotoxicidade de água doce, devido a utilização de defensivos agrícolas,
queimadas, que emitem grande quantidade de gases e particulados, além da lixiviação que possibilita
a contaminação das águas.
4. CONCLUSÃO
O etanol pode ser um meio pelo qual se pode favorecer a economia e a mitigação de gases de
efeito estufa. Embora haja grande fomento para sua produção e utilização como recurso renovável
este trabalho buscou apresentar uma metodologia que permite avaliar o ciclo de vida da produção
do etanol em uma usina no noroeste do estado do Paraná. O etanol e sua cadeia produtiva favorece
em grande proporção a economia gerando emprego o desenvolvimento tecnológico. No entanto os
resultados mostram, por meio da metodologia da ACV e a utilização do software SimaPro, que a
industrialização da cana-de-açúcar para a obtenção do etanol apresenta desafios a serem superados
quanto a questão de impacto ambiental.
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