Análise do Ciclo de Vida da Soja

Análise do Ciclo de Vida da Soja

Otávio CavalettOrientador: Prof. Dr. Enrique Ortega

Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada

Nos últimos trinta anos a soja tornou-se Nos últimos trinta anos a soja tornou-se um dos um dos principais produtos agrícolasprincipais produtos agrícolas do país. do país.

O Brasil é o O Brasil é o segundo maior produtorsegundo maior produtor mundial de soja mundial de soja e segundo maior e segundo maior exportador de soja e fareloexportador de soja e farelo..

Enquanto a área plantada com feijão, arroz e milho Enquanto a área plantada com feijão, arroz e milho reduziu-se e reduziu-se e a área com soja a área com soja mais que triplicou.mais que triplicou.

O crescimento exponencial da produção, O crescimento exponencial da produção, processamento e exportação de soja tornou-se processamento e exportação de soja tornou-se motivo motivo de preocupação sócio-ambientalde preocupação sócio-ambiental..

Introdução

Causas da expansão da soja

Aumento da demanda de farelo de soja na Aumento da demanda de farelo de soja na Europa;Europa;

Variedades adaptadas para o cultivo na região Variedades adaptadas para o cultivo na região norte do país;norte do país;

Apoio governamental;Apoio governamental;

Incentivo por parte de empresas multinacionais Incentivo por parte de empresas multinacionais de insumos agrícolas;de insumos agrícolas;

Produção de biodiesel.Produção de biodiesel.

Erosão do solo;Erosão do solo;

Perda de fertilidade do solo;Perda de fertilidade do solo;

Poluição da água por pesticidas e fertilizantes;Poluição da água por pesticidas e fertilizantes;

Intoxicação de pessoas e animais;Intoxicação de pessoas e animais;

Redução da biodiversidade;Redução da biodiversidade;

Modificações no clima regional;Modificações no clima regional;

Expulsão de pequenos agricultores de suas terras;Expulsão de pequenos agricultores de suas terras;

Destruição de grandes áreas de Cerrado e floresta Destruição de grandes áreas de Cerrado e floresta Amazônica. Amazônica.

Conseqüências: externalidades

A produção de A produção de biocombustíveisbiocombustíveis tem se tornado um tem se tornado um tópico extremamente importante na discussão mundial tópico extremamente importante na discussão mundial em recursos energéticos. em recursos energéticos.

O O biodiesel de sojabiodiesel de soja ocupa um papel central na ocupa um papel central na discussão sobre biocombustíveis no Brasil.discussão sobre biocombustíveis no Brasil.

É apresentado como uma opção adequada para É apresentado como uma opção adequada para substituir uma parte da demanda de petróleosubstituir uma parte da demanda de petróleo. .

Produção de biodiesel

Com uma Com uma visão mais criteriosa de todas as etapas visão mais criteriosa de todas as etapas do ciclo de vida da soja do ciclo de vida da soja os benefícios não parecem os benefícios não parecem ser tão claros. ser tão claros.

Necessita de uma grande quantidade de Necessita de uma grande quantidade de materiais materiais e energia fóssile energia fóssil nas etapas agrícola, industrial e de nas etapas agrícola, industrial e de transporte. transporte.

Os benefícios econômicos, sociais e ambientais da Os benefícios econômicos, sociais e ambientais da produção vão depender da produção vão depender da escala e do modoescala e do modo de de produção adotados.produção adotados.

Avaliação do impacto ambiental

Objetivo

Calcular e discutir indicadores Calcular e discutir indicadores quantitativos do desempenho quantitativos do desempenho ambiental, social e econômico ambiental, social e econômico de cada etapa do ciclo de vida de cada etapa do ciclo de vida

da soja.da soja.

Análise de Intensidade de MateriaisAnálise de Intensidade de MateriaisMassa indireta degradada no processoMassa indireta degradada no processo (“Ecological (“Ecological back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998)back-pack” Hinterberger and Schiller, 1998)

Análise EAnálise EmmergéticaergéticaContribuições diretas e indiretas em energia Contribuições diretas e indiretas em energia

solar equivalentesolar equivalente (Odum, 1983; 1996)(Odum, 1983; 1996)

Análise de EAnálise de Ennergia Incorporadaergia IncorporadaEnergia comercial usadaEnergia comercial usada (Slesser, 1974 (Slesser, 1974 Herendeen, 1998)Herendeen, 1998)

Nutrients

Rain

Wind

Sun

Soil

MaterialsServices

Soybean

Corn

Loses

$

$

$

Legal reserve

Farmer

Corn

Soybean

Biodiversity

loses

Environmentalservices

Metodologias usadas

Análise de energia incorporadaFlu

xos d

e E

ntr

ad

a

Petr

óle

o e

qu

ivale

nte

(kg

petr

óle

o/k

g in

pu

t)

X =D

em

an

da G

lob

al d

e

petr

óle

o

418

60

000

J/k

g p

etr

óle

o3

,18

kg

CO

2/kg

pet

róle

o

X =

Dem

an

da G

lob

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nerg

ia

(J/k

g p

rod

uto

)

=

Em

issões g

lob

ais

de C

O2

(kg

CO

2/kg

pro

du

to)

Análise de intensidade de materiais

Fluxos de Entrada

X

=

MIF biótico(kg biótico/kg input)

MIF abiótico(kg abiótico/kg input)

MIF água(kg água/kg input)

MIF ar(kg ar/kg input)

X X X

= = =

IF biótico(kg biótico/kg prod.)

IF abiótico(kg abiótico/kg prod.)

IF água(kg água/kg prod.)

IF ar(kg ar/kg prod.)

Análise de emergia

Transformidade ou Emergia específica(SeJ/unidade input)

X

=

Emergia Total (seJ/kg ou J de produto)

Fluxos de Entrada

Produção agrícola de soja

Transporte

Esmagamento

Farelo Óleo

Refino EsterificaçãoTransporte Ferroviário

TrannporteNaval

Transporte rodoviário

Mercado



Farelo de soja exportadoÓleo de soja refinado

Biodiesel

Ciclo de vida da soja

Diagrama sistêmico

Figura 2: Diagrama sistêmico resumido do ciclo de vida da soja

Transp.SojaSol

MateriaisServiços

Recursosnaturais

Chuva

MateriaisServiços

Processo de esmagamento

MateriaisServiços

Farelo de soja

Óleo de soja

Transp.Trem

MateriaisServiços

Transp.Navio

MateriaisServiços

Transp.Rod.

MateriaisServiços

Biodiesel

Refino

Farelo de soja exportado

Biodiesel de soja

Óleo de soja refinado

Transp.Rod.

Transp.Rod.

Entrada Combustível Água Aço Eletricidade Fertilizante Pesticidas Trabalho Serviços …..

Saída Produto

principal Co-produtos CO2

Efluentes industriais

Solo Resíduos …..

Contabilizar entradas e saídas

Produção agrícola de soja

Transporte

Esmagamento

Farelo Óleo

Refino EsterificaçãoTransporte Ferroviário

TrannporteNaval


Mercado



Requer: 4,6 kg material abiótico 6,1 ton de água 0,14 kg fertilizante 3,5 m2 superfície cultivada 0,07 kg petróleo equivalente

Libera: 238 g CO2

6,0 kg solo

Emergia Tr = 1,01E+05 seJ/J

EYR = 1,80

%R = 35,6%

Produzir 1 kg de soja:

Energia Output/Input = 7,24


Libera: 864 g CO2

8,9 kg solo 1,26 kg efluentes


Produzir 1 litro de biodiesel:


EYR = 1,62

%R = 30,7%

Relação de energia

Figura 3: Comparação da produção de biodiesel de soja com o uso de combustíveis fosseis no processo (a) e sem o uso de combustíveis fosseis no processo (b).

Produção de soja

Conversão

Solo

(b)

Produção de soja

Nutrientes

TransporteEsmagamento

ExtraçãoConversão

Solo

Comb.fósseis

Produção do biodiesel de soja usando-se combustíveis fósseis no processo(a)

Produção do biodiesel de soja sem o uso de combustíveis fósseis no processo

Chuva

Sol

Chuva

Sol

Nutrientes

1 litro de biodiesel

0,40 litros combustível fóssil

1 litro de biodiesel

0,68 litro de biodiesel

1,68 litro de biodiesel

TransporteEsmagamento

Extração

Ciclo de vida do biodiesel

Fluxo de materiais

0,00E+002,00E+034,00E+036,00E+038,00E+031,00E+041,20E+041,40E+04

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento eExtração

Transesterificação Transp. Rod. II

kg/h

a/an

o

Abiótico

Água

Ar

Energia

0,00E+00

2,00E+094,00E+09

6,00E+098,00E+09

1,00E+10



J/h

a/an

o

Emergia

0,00E+001,00E+152,00E+153,00E+154,00E+155,00E+156,00E+157,00E+15



seJ/

ha/

an

o

CO2 liberado

0,00E+00

2,00E+02

4,00E+02

6,00E+02

8,00E+02



kg C

O2/

ha/

ano

Análise emergética

0,00E+005,00E+141,00E+151,50E+152,00E+152,50E+153,00E+153,50E+15

Ambientais Combustíveis Eletricidade Maquinário Bens M.O. e Serviços

seJ/

ha/

ano

Análise de fluxo de materiais

0,00E+00

1,00E+03

2,00E+03

3,00E+03

4,00E+03

5,00E+03

6,00E+03


kg/h

a/an

o

Abiótico

Água

Ar

Análise de Energia Incorporada

0,00E+001,00E+092,00E+093,00E+094,00E+095,00E+096,00E+097,00E+09


J/h

a/an

oImportância da emergia

Cenário futuro

B2:B2: 777 milhões litros777 milhões litros

+1,1 milhões de ha de soja+1,1 milhões de ha de soja+7 bilhões de m+7 bilhões de m33 de água de água+160 milhões de kg de NKP +160 milhões de kg de NKP +3,2 milhões de kg de pesticidas +3,2 milhões de kg de pesticidas -1,41 milhões de toneladas de CO-1,41 milhões de toneladas de CO22

B5:B5: 1,94 bilhões litros1,94 bilhões litros

+2,85 milhões de ha de soja+2,85 milhões de ha de soja+17,4 bilhões de m+17,4 bilhões de m33 de água de água+400 milhões de kg de NPK+400 milhões de kg de NPK +8,1 milhões de kg de pesticidas+8,1 milhões de kg de pesticidas-3,52 milhões de toneladas de CO-3,52 milhões de toneladas de CO22

Lei 11097 de 14 jan 2005Lei 11097 de 14 jan 2005

O Diesel é vendido no Brasil a 0,87 USD/l. O Diesel é vendido no Brasil a 0,87 USD/l.

Cerca de 70% desta valor são custos de transporte, Cerca de 70% desta valor são custos de transporte, margem de lucro e impostos, restando margem de lucro e impostos, restando 0,26 USD/l0,26 USD/l que que é o custo de produção do diesel.é o custo de produção do diesel.

O custo de produção do biodiesel foi de O custo de produção do biodiesel foi de 0,45 USD/l0,45 USD/l..

Custo Custo 73%73% maior que o diesel. maior que o diesel.

Aspectos econômicos

Diagrama sistêmico ampliado do biodiesel

R

Extração e refino

MS

Produção de soja

R

S M Aquecimento global e outros impactos ambientais

Conversão

Externalidades negativas

Danos a saúde humana e a

biodiversidade

S M

EnergiaProcesso industrial

CO2

Biodiesel

Petróleo

MComb.

AgroquímicosOutros

Combusti-veis

Agricultura

FlorestaR

Madeira

Área de floresta necessária para absorver os impactos devido ao uso

de recursos não renováveis

R = Recursos renováveis da naturezaS = Serviços e mão-de-obraM = Materiais da economia (suportados pelos combustíveis fósseis)

Produção de combustíveis fósseis

Área de floresta

Figura 4: Diagrama sistêmico da produção de biodiesel de soja.

Pode ser expressa como área necessária para Pode ser expressa como área necessária para sustentar uma atividade econômica somente com sustentar uma atividade econômica somente com base em base em recursos renováveis. recursos renováveis.

Este valor pode ser obtido:Este valor pode ser obtido:

Total de recursos não renováveisTotal de recursos não renováveis

Densidade de potencia emergética de uma Densidade de potencia emergética de uma floresta da região onde o sistema floresta da região onde o sistema

está está localizadolocalizado

Estimativa da capacidade de suporte

SASANPPNPP = =

(a) (b)

71%

Área agrícola

Área de floresta

35%

Área para absorver o impacto

2,5 ha2,5 ha de floresta de floresta

para cada para cada 1 ha de 1 ha de sojasoja para biodiesel. para biodiesel.

Figura 5: Esquema do modelo convencional de monocultura agrícola no Cerrado (a) e do modelo de produção de soja para biodiesel considerando uma área de suporte para absorver os impactos ambientais devido ao uso de recursos não renováveis no processo (b).

Requer: 4,4 kg material abiótico 5,5 t de água 0,13 kg fertilizante 0,11 kg óleo equivalente 3,18 m2 superfície cultivada


Libera: 337 g CO2


Produzir 1 litro de óleo de soja


EYR = 1,71

%R = 33,1%

Requer: 6,1 kg material abiótico 6,1 t de água 0,14 kg fertilizante 0,24 kg óleo equivalente 3,53 m2 superfície cultivada

Libera: 755 g CO2



Produzir 1 kg de farelo de soja


EYR = 1,49

%R = 26,1%

Análise de fluxos de materiais

0,00E+00

5,00E+03

1,00E+04

1,50E+04

2,00E+04

2,50E+04

Agricultura Transp. Rod. I Esmagamento Transp. Trem Transp. Naval Transp. Rod. II

kg/h

a/an

o

Abiótico

Água

Ar

Energia

0,00E+002,00E+094,00E+096,00E+098,00E+091,00E+101,20E+10


J/h

a/an

o

Emergia

0,00E+00

2,00E+15

4,00E+15

6,00E+15

8,00E+15


seJ/

ha/

ano

CO2 liberado

0,00E+00

2,00E+02

4,00E+02

6,00E+02

8,00E+02

1,00E+03


kg C

O2/

ha/

ano

Ciclo de vida farelo

Impactos do fluxo internacional de soja

Soja

Custo energético:Custo energético: 1,43 E+17 J/ano 1,43 E+17 J/ano 14,2 dias de extração de 14,2 dias de extração de petróleopetróleoErosão:Erosão: 143 milhões de t 143 milhões de t Área:Área: 8,4 milhões de ha (2x 8,4 milhões de ha (2x a Holanda)a Holanda)Agrotóxicos:Agrotóxicos: 67232 t 67232 tNutrientes:Nutrientes: 1,49 milhões 1,49 milhões de t de N e 0,16 milhões de de t de N e 0,16 milhões de t de Pt de P

13,7 13,7 milhões de tmilhões de t de soja e 10,2 de soja e 10,2 milhões de tmilhões de t de de farelo de sojafarelo de soja

Custo emergético:Custo emergético: É equivalente a É equivalente a 3,43,4 vezes toda vezes toda a emergia usada pelo setor a emergia usada pelo setor agragríícola da Sucola da Suéécia ou cia ou 3,23,2 a a emergia usada pela agricultura emergia usada pela agricultura da Dinamarcada Dinamarca


Libera: 924 g CO2


Produzir 1 kg de carne necessita em média 1,6 kg soja mais 6,4 kg de forragem

Esta soja utilizada:

Os indicadores da a produção e processamento da Os indicadores da a produção e processamento da soja convencionalsoja convencional apresentados indicam que: apresentados indicam que:

Alternativas mais sustentáveis

A soja pode ser produzida em A soja pode ser produzida em sistemas alternativos sistemas alternativos mais sustentáveismais sustentáveis de forma a reduzir estes impactos de forma a reduzir estes impactos negativos no meio ambiente e na sociedade.negativos no meio ambiente e na sociedade.

Não é sustentávelNão é sustentável

Produz grandes impactos Produz grandes impactos ambientais ambientais

Sistema CooperbioFluxo

natural de nutrientes

Chuva

Sol

Solo

MateriaisServiços

Óleo/Milho

Etanol

Perdas

$

$

$

Reserva florestal

Produtor rural

Biodiversi-dade

Serviços ambientais

Info

LeiteVacas

Pasto

Leite

Cana-de-açúcar

Soja/Milho

Óleo/Farelo

$

Micro destilaria

Uréia

Figura 6: Diagrama sistêmico do sistema proposto pela Cooperbio.

Indicadores emergéticos

Indices de emergia Convencional CooperbioTransformidade (Tr) 66701 99007

Razão de rendimento líquido de emergia (EYR) 1,43 1,59

Razão de carga ambiental (ELR) 3,74 1,85Renovabilidade (%R) 21,1% 35,1%Concentração de potência emergética (ED) 1,14E+12 6,82E+11Razão de investimento de emergia (EIR) 2,31 1,70Índice de troca de emergia (EER) 1,90 0,19Indicador de sustentabilidade de emergia (EIS) 0,38 0,86

Maior rendimento Maior rendimento líquido de emergialíquido de emergia

Menor impacto Menor impacto ambientalambiental

Mais sustentávelMais sustentável

Os métodos de avaliação foram eficientes para Os métodos de avaliação foram eficientes para descrever o desempenho descrever o desempenho econômico, social e econômico, social e principalmente ambientalprincipalmente ambiental do ciclo de vida da soja. do ciclo de vida da soja.

Os resultados mostram que a produção de biodiesel Os resultados mostram que a produção de biodiesel de soja de soja convencional convencional é uma alternativa pouco é uma alternativa pouco viávelviável levando-se em consideração os resultados levando-se em consideração os resultados obtidos nas avaliações econômicas, de materiais, obtidos nas avaliações econômicas, de materiais, energéticas, emergéticas e de emissões de COenergéticas, emergéticas e de emissões de CO22..

Conclusões 1/5

A fração da A fração da emergia renovávelemergia renovável no biodiesel no biodiesel é baixaé baixa..

A diminuição das A diminuição das emissões de COemissões de CO22 com o emprego com o emprego das misturas B2 e B5 das misturas B2 e B5 são inexpressivassão inexpressivas quando quando comparadas com comparadas com as queimadasas queimadas..

Se uma fração do biodiesel produzido é usada para Se uma fração do biodiesel produzido é usada para realimentar realimentar o processo, os impactos aumentam o processo, os impactos aumentam correspondentemente em correspondentemente em mais de 68%.mais de 68%.

O uso de biodiesel O uso de biodiesel irá competir com a produção de irá competir com a produção de alimentosalimentos e ampliará a demanda de terra e água. e ampliará a demanda de terra e água.

Conclusões 2/5

O biodieselO biodiesel pode ser uma opção pode ser uma opção para um futuro de para um futuro de diminuição na disponibilidade de combustíveis diminuição na disponibilidade de combustíveis fosseis.fosseis.

A futura viabilidade do biodiesel está ligada a A futura viabilidade do biodiesel está ligada a integração integração da produção de biocombustíveis com a da produção de biocombustíveis com a produção diversificada de alimentosprodução diversificada de alimentos, tirando-se , tirando-se proveito dos co-produtos e aumentando-se a proveito dos co-produtos e aumentando-se a reciclagem interna de materiais e energia.reciclagem interna de materiais e energia.

Conclusões 3/5

A avaliação de um A avaliação de um sistema alternativo mais sistema alternativo mais sustentávelsustentável mostra a possibilidade de se produzir mostra a possibilidade de se produzir agroenergia baseado em uma lógica mais racional e agroenergia baseado em uma lógica mais racional e sustentável.sustentável.

Permite a Permite a descentralização da produçãodescentralização da produção, a inserção e , a inserção e autonomia do autonomia do agricultor familiaragricultor familiar, a implantação de , a implantação de práticas práticas agroecológicasagroecológicas e a e a redução de redução de deslocamentosdeslocamentos entre as áreas produtoras e centros entre as áreas produtoras e centros consumidores.consumidores.

Conclusões 4/5

A avaliação quantitativa da A avaliação quantitativa da produção, processamento produção, processamento e exportaçãoe exportação de soja do Brasil para a Europa mostrou de soja do Brasil para a Europa mostrou que os que os impactos ambientais são muito grandesimpactos ambientais são muito grandes. .

A A produção agrícolaprodução agrícola foi a etapa mais importante no foi a etapa mais importante no ciclo de vida da soja. ciclo de vida da soja.

Os resultados mostraram quantitativamente a relação Os resultados mostraram quantitativamente a relação entre a entre a produção de soja no Brasil e o consumo de produção de soja no Brasil e o consumo de carne na Europacarne na Europa. .

Estas informação são importantes para visualizar o Estas informação são importantes para visualizar o impacto global do mercado de impacto global do mercado de commoditiescommodities e ajudar e ajudar na na discussão de sistemas de mercado de produtos discussão de sistemas de mercado de produtos agrícolas mais sustentáveisagrícolas mais sustentáveis. .

Conclusões 5/5

Obrigado!

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