UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Mecânica

DANIELA GODOY FALCO

Avaliação do desempenho ambiental do transporte coletivo urbano no estado de São Paulo: uma abordagem de ciclo de vida do

ônibus a diesel e elétrico à bateria

CAMPINAS 2017

DANIELA GODOY FALCO

Avaliação do desempenho ambiental do transporte coletivo urbano no estado de São Paulo: uma abordagem de ciclo de vida do

ônibus a diesel e elétrico à bateria

Orientadora: Profa. Dra. Carla Kazue Nakao Cavaliero

CAMPINAS

2017

Dissertação de Mestrado apresentada à Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Mestra em Planejamento de Sistemas Energéticos.

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA DANIELA GODOY FALCO, E ORIENTADA PELA PROFa. DRA. CARLA KAZUE NAKAO CAVALIERO ............................................................. ASSINATURA DA ORIENTADORA

Em memória de meu avô, Alcides Godoy.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente aos meus pais, Mario Rubens Falco e Marlene Godoy Falco,

por minha formação profissional e pessoal que com muito amor e apoio, não mediram

esforços para que eu chegasse até esta etapa de minha vida. Ao meu irmão, Luís Fernando

Godoy Falco, que além de seu apoio fraternal incondicional, soube transmitir sua experiência

sobre a vida acadêmica em uma universidade. Aos meus avós maternos, Mathilde de Freitas

Pereira Godoy e Alcides Godoy, e avós paternos, Gilberto Falco e Hilda Chediac, que

auxiliaram na formação de meu caráter e sempre me apoiaram em minhas decisões. À minha

tia Márcia Godoy, que esteve sempre presente. Aos meus familiares.

A todos os meus professores, que embora não haja espaço para citar todos aqueles que

auxiliaram na minha educação desde a Brasinha, Colégio Visconde de Porto Seguro,

Universidade Federal de São Carlos, Hochschule für Forstwirtschaft, até na Universidade

Estadual de Campinas e Pontifícia Universidade Católica de Campinas, saibam que estão

todos guardados em minhas lembranças com muito carinho.

Ao meu primeiro orientador na graduação e membro da banca avaliadora, professor

Frederico Yuri Hanai, que soube sempre extrair o meu melhor potencial para o

aproveitamento acadêmico, sendo muito compreensivo, respeitoso e gentil. À minha atual

orientadora, Carla Kazue Nakao Cavaliero, que além ser sempre solícita às minhas questões

acadêmicas, sempre soube colocar o lado humano e afetivo como prioridade.

Ao meu grupo de pesquisas Carla Cavaliero, Jorge Vargas, Arnaldo Walter e Joaquim

Seabra, à Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), ao Conselho Nacional de

Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) e à população brasileira pelo

financiamento.

Aos meus queridos amigos, Ana Luiza Silva, Anita Kurka, Débora Bessi, Débora

Castro, Flávia Ramos, Gustavo Carneiro, Gustavo Mancilha, Hiper, Ingrid Fray, Isabella

Ferreira, Juliana Busnardo, Júlia Piton, Leonardo Lima, Lilian Pedroso, Luan Guanais,

Manuella Pereira, Maria Cecília Higa, Maria José Kurka, Mariana Macca, Marie

Grimmelprez, Mathias Haverstreng, Michelle Frutuoso, Murilo Bonetto, Patrícia Barão, Paulo

Breyner, Paulo Kurka, Paulo Marchioli, Pedro Kurka, Patrícia Colombini, Rafael Capaz,

Rayssa Maryel, Sonia Martins, Tatiana Consoni e Valéria Paz família Burth, família Ferreira,

família Kurka e família Lima, que sem eles, não haveriam tantas histórias para serem

contadas. Àqueles que contribuíram para a minha vida e meu crescimento pessoal, que apesar

de não conseguir mencionar todos, fizeram significativa diferença para a formação de quem

sou hoje.

Aos meus colegas de mestrado.

Ao Engenheiro Mecânico Marcelo Gustavo Liboni, da Mercedes-Benz, pelas

informações técnicas prestadas sobre os ônibus comercializados pela empresa.

Aos membros da banca Carla Cavaliero, Joaquim Seabra, Frederico Hanai, Arnaldo

Walter e Otávio Cavalett.

Resumo

Com o intuito de reduzir os aspectos ambientais gerados pelo setor de transporte coletivo

urbano, algumas tecnologias têm sido desenvolvidas e/ou aperfeiçoadas em ônibus urbanos

para substituir e/ou complementar os combustíveis fósseis. O biodiesel, como um combustível

alternativo ao diesel fóssil, pode ser utilizado em motores a combustão interna e substituir,

total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo. A substituição total do petrodiesel por

biodiesel, principalmente em tecnologias futuras, demandaria de motores projetados

exclusivamente para esse fim, dada a susceptibilidade de peças e componentes do motor ao

desgaste prematuro. Os ônibus elétricos têm sido considerados como opções às motorizações

convencionais por diversos fatores. Os motores elétricos oferecem uma eficiência maior e

menos ruído sonoro do que os motores de combustão interna; fornecem torque mais elevado

em velocidades baixas, o que resulta em melhor aceleração na saída do repouso; e aumentam

também a eficiência energética mediante o freio regenerativo. Sendo assim, esta dissertação

objetiva realizar uma análise comparativa da avaliação dos potenciais impactos ambientais do

transporte coletivo urbano de passageiros atual, no estado de São Paulo, por meio de (i) de

ônibus convencionais à combustão interna; e (ii) ônibus elétricos à bateria, com recarga plug-

in; considerando tanto o ciclo de vida de suas fontes de energia (etapa well-to-tank, ou do

poço-ao-tanque), quanto de seus usos (etapa tank-to-wheel, ou do tanque-à-roda) e dos

processos produtivos de seus ônibus. Para isso, os sistemas considerados são: transporte

coletivo urbano de passageiros, mediante ônibus a combustão interna, com SCR+ARLA32,

utilizando diesel S-10 (B7) e biodiesel (B100); e transporte coletivo urbano de passageiros,

mediante ônibus elétrico à bateria íon-lítio, com recarga plug-in em horários de demanda

média e de maior demanda por eletricidade. Os resultados mostram que dentre os dois

subsistemas de transporte coletivo urbano elétrico, quando se considerou o perfil de geração

de eletricidade, conclusões semelhantes foram aplicáveis uma vez que ambos os perfis de

geração apresentaram variação relativamente pequena. Já dentre a mobilidade a combustão

interna, o ciclo de vida do biodiesel metílico de soja, ou diesel (B100), quando utilizado em

ônibus urbano no estado de São Paulo, apresentou pior desempenho ambiental que a mistura

diesel (B7) em cinco categorias: Depleção Abiótica; Ecotoxicidade de Água Doce;

Ecotoxicidade Terrestre; Acidificação e Eutrofização. Nas demais categorias, o diesel (B7)

possuiu maior potencial de impacto ambiental que o biodiesel (B100), sendo inclusive pior

que a motorização elétrica (em ambos horários) nas categorias de Depleção Abiótica

(combustíveis fósseis), Aquecimento Global e Depleção da Camada de Ozônio.

Abstract

In order to reduce environmental potentials impacts caused by urban collective transportation

sector some technologies have been developed and/or improved for urban buses to replace

and/or complement the use of fossil fuels. Biodiesel, as an alternative to fossil diesel, can be

used in internal combustion engines and replace totally or partially diesel oil. The total

replacement from diesel oil to biodiesel, especially in future technologies, would require

engines designed exclusively for this purpose, given the susceptibility of its parts and

components to premature wear. Electric buses have been considered as options to

conventional powertrains by several factors. Electric engines offer a bigger efficiency and less

noise than internal combustion engines; provide higher torque at low speeds, resulting in a

better acceleration out of repose; and increase energetic efficiency in front of regenerative

brake. Therefore, this dissertation aims to carry out a comparative analysis of the evaluation

of the potential environmental impacts of urban collective transport of passengers, in the state

of São Paulo, through (i) conventional internal combustion buses; and (ii) battery electric

buses, with plug-in recharge; considering the life cycle of their energy sources (well-to-tank

step), their uses (tank-to-wheel step) and their productive processes. For that, the considered

systems are: urban collective transport of passengers, by internal combustion buses, with

SCR+ARLA32, using diesel S-10 (B7) and biodiesel (B100); and urban collective transport

of passengers, by Li-ion battery electric buses, with plug-in recharge during times of average

and higher electricity demand. The results show that among the electric urban collective

transport subsystems, when the electricity generation profile was considered, similar

conclusions were applicable, since both generation profiles showed a relatively small

variation. But among the mobility with internal combustion, the biodiesel life cycle of

soybean diesel or biodiesel (B100), when used in urban buses in the state of São Paulo,

presented worse environmental performance than the diesel blend (B7) in five categories:

Abiotic Depletion; Freshwater Ecotoxicity; Terrestrial Ecotoxicity; Acidification; and

Eutrophication. In the other categories, diesel (B7) had highers environmental potential

impacts than biodiesel (B100) and was even worse than electric motorization (both recharge

profiles) in categories of Abiotic Depletion (fossil fuels), Global Warming and Ozone Layer

Depletion.

Lista de Ilustrações Figura 2.1: Emissão de poluentes locais (103t) e de CO2eq (106t) no Estado de São Paulo, no

período de 2006-2015 ..............................................................................................................30

Figura 2.2: Diagrama p-v do ciclo dual ideal e real .................................................................38

Figura 2.3: Classificação dos ônibus elétricos conforme o grau de hibridização, o tipo de

bateria, o método de recarga e a fonte de eletricidade .............................................................54

Figura 2.4: Mapa do SIN ..........................................................................................................63

Figura 2.5: As quatro fases da Avaliação do Ciclo de Vida ....................................................69

Figura 3.1: Estrutura metodológica adotada ............................................................................79

Figura 3.2: Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo

urbano convencional de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos

logísticos de transporte e distribuição das unidades de processo .............................................81

Figura 3.3: Representação gráfica dos sistemas de produto relativos ao transporte coletivo

urbano elétrico de pessoas, dentro do escopo de pesquisa, exclusos os processos logísticos de

transporte e distribuição das unidades de processo ..................................................................83

Figura 4.1: Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão

interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método CML-

IA............................................................................................................................................122

Figura 4.2: Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão

interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método ReCiPe

midpoint (H) ...........................................................................................................................124

Figura 4.3: Comparação por categoria de impacto do transporte coletivo urbano a combustão

interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km rodados, pelo método IMPACT

2002+ .....................................................................................................................................126

Figura 4.4: Análise de contribuição e comparação por categoria de impacto do transporte

coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria, na unidade funcional de 100 km

rodados ...................................................................................................................................138

Figura 4.5: Comparação da sensibilidade por categoria de impacto e por motorização e

combustível usados no transporte coletivo urbano a combustão interna e elétrico à bateria

.................................................................................................................................................145

Lista de Tabelas Tabela 2.1: Principais poluentes emitidos em meios urbanos, de acordo com suas fontes, nível

de impacto e alguns dos possíveis efeitos ambientais por eles causados ................................ 28

Tabela 2.2: Estimativa da frota circulante de ônibus urbanos no estado de São Paulo em 2015

.................................................................................................................................................. 31

Tabela 2.3: Comprimento da carroçaria de ônibus convencionais da Mercedes-Benz, em

função do motor, suspensão e tipo de operação ...................................................................... 37

Tabela 2.4: Compilação de dados disponíveis na literatura para cálculo dos fatores de emissão

do petrodiesel ...........................................................................................................................39

Tabela 2.5: Limites máximos de emissão de poluentes para os motores do ciclo Diesel

destinados a veículos automotores pesados novos, nacionais e importados, produzidos a partir

de 1° de janeiro de 2012 ...........................................................................................................40

Tabela 2.6: Inventário da produção de ônibus urbano, com sistema de redução catalítica

seletiva, de acordo com sua massa total ...................................................................................42

Tabela 2.7: Compilação de dados de autonomia de ônibus urbano a diesel disponíveis na

literatura ...................................................................................................................................43

Tabela 2.8: Compilação da produção de derivados de petróleo (m3), em nível nacional,

estadual (SP) e regional, conforme a localização das refinarias, no ano de

2015...........................................................................................................................................47

Tabela 2.9: Consumo de energia para refino de petróleo (MJ/t), alocado por produto gerado na

Refinaria de Paulínia (REPLAN) .............................................................................................48

Tabela 2.10: Características de óleos com potencial na produção de

biodiesel....................................................................................................................................52

Tabela 2.11: Aplicação e funções de baterias, conforme o grau de hibridização da motorização

...................................................................................................................................................55

Tabela 2.12: Lista não exaustiva de iniciativas referentes à mobilidade híbrida e elétrica e suas

baterias no Brasil ......................................................................................................................57

Tabela 2.13: Dados técnicos do ônibus urbano elétrico à bateria K9D da BYD

...................................................................................................................................................57

Tabela 2.14: Inventário da produção de ônibus urbano elétrico, de acordo com sua massa total

...................................................................................................................................................58

Tabela 2.15: Sensibilidade da autonomia às condições adversas sofridas pelo transporte

coletivo urbano elétrico, mediante o modelo K9D da BYD, consoante dados de Zhou et al.

(2016) .......................................................................................................................................59

Tabela 2.16: Alguns dos principais bancos de dados diponíveis para Avaliação de Ciclo de

Vida ..........................................................................................................................................71

Tabela 2.17: Alguns dos principais softwares de Avaliação de Ciclo de Vida disponíveis ....73

Tabela 3.1: Compilação dos principais dados formadores do objetivo e escopo da ACV ......86

Tabela 3.2: Compilação dos parâmetros utilizados para a produção, transporte e distribuição

do diesel (B7) ...........................................................................................................................89

Tabela 3.3: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de exploração e

produção de petróleo ................................................................................................................91

Tabela 3.4: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de transporte de

petróleo .....................................................................................................................................92

Tabela 3.5: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de

petróleo na Refinaria de Paulínia – REPLAN .........................................................................93

Tabela 3.6: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de refino de

transporte do petrodiesel ..........................................................................................................94

Tabela 3.7: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção de

óleo de soja ...............................................................................................................................95

Tabela 3.8: Compilação dos parâmetros utilizados na unidade do processo de produção e

transporte de biodiesel de soja e sebo bovino ..........................................................................96

Tabela 3.9: Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de geração

de eletricidade no horário médio de demanda e no horário de maior demanda

..........................99

Tabela 3.10: Compilação dos parâmetros utilizados nas unidades do processo de produção,

transporte e manutenção dos ônibus convencional e elétrico ................................................102

Tabela 3.11: Compilação dos parâmetros utilizados no sistema de produto de transporte

coletivo urbano convencional, com diesel (B7) e biodiesel (B100) ......................................106

Tabela 4.1: Inventário em kg da produção e transporte de um litro de petrodiesel ...............109

Tabela 4.2: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro de diesel (B7)

.................................................................................................................................................110

Tabela 4.3: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de um litro biodiesel .................................................................................................................................................112

Tabela 4.4: Inventário em kg da produção, transporte e distribuição de 1 kWh de energia

elétrica, gerada no horário de demanda média e maior demanda ..........................................113

Tabela 4.5: Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus a combustão interna com

SCR (11.800 kg) ....................................................................................................................114

Tabela 4.6: Inventário em kg da produção e transporte de um ônibus elétrico à bateria (13.800

kg)...........................................................................................................................................115

Tabela 4.7: Inventário em kg da produção e transporte de um litro de ARLA32 ..................116

Tabela 4.8: Inventário em kg da manutenção de um ônibus a combustão interna .................117

Tabela 4.9: Inventário em kg da manutenção de um ônibus elétrico à bateria ......................118

Tabela 4.10: Inventário em kg da combustão do diesel (B7) e do biodiesel (B100) a cada km

rodado .....................................................................................................................................120

Tabela 4.11: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo

urbano por modalidade ...........................................................................................................121

Tabela 4.12: Pontuação de 0 a 1 dos resultados de AICV, considerando que 1 é a maior taxa

de categorização, usada como referência para cada categoria de impacto ............................128

Tabela 4.13: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo

urbano por modalidade, nas fases do poço-ao-tanque e do tanque-à-roda, de acordo com a

unidade funcional de 100 km rodados ...................................................................................131

Tabela 4.14: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do transporte coletivo

urbano por modalidade, nas fases de produção dos ônibus e manutenção, de acordo com a

unidade funcional de 100 km rodados ...................................................................................132

Tabela 4.15: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do diesel brasileiro pelo

método ReCiPe midpoint (H), de acordo com a unidade funcional de um litro de diesel

combustível ............................................................................................................................133

Tabela 4.16: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do biodiesel brasileiro de

soja, pelo método CML, de acordo com a unidade funcional de um litro de biodiesel

.................................................................................................................................................134

Tabela 4.17: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira

(média) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

.................................................................................................................................................135

Tabela 4.18: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida da eletricidade brasileira

(maior demanda) pelo método CML-IA, de acordo com a unidade funcional de um kWh

.................................................................................................................................................136

Tabela 4.19: Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida do ônibus convencional

(OC) e do ônibus elétrico (OE) pelo método IMPACT 2002+, de acordo com a unidade

funcional de um ônibus com 12 metros produzido ................................................................137

Tabela 4.20: Parâmetros de sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de

passageiros .............................................................................................................................144

Tabela A.1: Categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV ...............159

Tabela B.1: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do biodiesel por soja e/ou sebo animal

no Brasil, disponíveis na literatura .........................................................................................165

Tabela B.2: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida do diesel no Brasil, disponíveis na

literatura .................................................................................................................................167

Tabela B.3: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da eletricidade no Brasil, disponíveis na

literatura .................................................................................................................................168

Tabela B.4: Revisão das Avaliações do Ciclo de Vida da mobilidade coletiva elétrica à bateria

e a diesel, disponíveis na literatura ........................................................................................169

Tabela C.1: Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o

Transporte Coletivo Urbano a Diesel B7 - TCUD (B7) ........................................................172

Tabela C.2: Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o

Transporte Coletivo Urbano a Diesel B100 - TCUD (B100) ................................................172

Tabela C.3: Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o

Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de demanda média de

eletricidade – TCUEB (média) ..............................................................................................173

Tabela C.4: Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros para o

Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, recarregado em horário de maior demanda por

eletricidade – TCUEB (maior demanda) ................................................................................174

Lista de Abreviaturas e Siglas

Abreviaturas:

ABIOVE – Associação Brasileira das Indústrias de Óleos Vegetais

ACV – Avaliação do Ciclo de Vida

AICV – Avaliação do potencial Impacto do Ciclo de Vida

AMD 10 – mistura de 10% de diesel de cana e 90% de óleo diesel S-50

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ANFAVEA – Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores

ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

ANTP – Associação Nacional de Transportes Públicos

APROBIO – Associação de Produtores de Biodiesel do Brasil

ARLA32 - Agente Redutor Líquido de NOx Automotivo, em solução aquosa de ureia de

32,5%

BEN – Balanço Energético Nacional

BEST - Bio Ethanol Sustainable Transport

BR – Brasil

BRS – Bus Rapid Service

BRT – Bus Rapid Transit

BYD – Build Your Dreams

CAR - Curva de Aversão ao Risco

CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

CETEA - Centro de Tecnologia de Embalagem

CNPEM – Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais

CNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente

conscam - Consumo de combustível obtido do teste em campo

CPFL – Companhia Paulista de Força e Luz

CTB – Código de Trânsito Brasileiro

CVU - Custo Variável Unitário

dcomb - Densidade do combustível

Diesel (B7) - Mistura de 7% de biodiesel ao diesel de petróleo

Diesel (B100) - Biodiesel

Diesel S-10 – Diesel com 10 ppm de enxofre

Diesel S-50 – Diesel com 50 ppm de enxofre

Diesel S-500 – Diesel com 500 ppm de enxofre

Diesel S-1800 – Diesel com 1800 ppm de enxofre

EGR - Exhaust Gases Recirculation

EPE – Empresa de Pesquisa Energética

FABUS – Associação Nacional dos Fabricantes de Ônibus

FAFEN – Fábrica de Fertilizantes Nitrogenados do Paraná

FEi - Fator de emissão do poluente estimado para a situação real

fe_dini - Fator de emissão obtido do teste em bancada dinamométrica

GANA - Grupo de Apoio à Normalização Ambiental

GEE – Gases do Efeito Estufa

GNV – Gás Natural Veicular

GWP – Global Warming Potential

GWP100 – Global Warming Potential in 100 years

IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IBICT – Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

ICV – Inventário do Ciclo de Vida

ITAL – Instituto de Tecnologia de Alimentos

INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change

ISO – International Organization for Standardization

MAPA – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

MMA – Ministério do Meio Ambiente

MRI - Midwest Research Institute

NIG – Nigéria

OBD – On Board Diagnostic

ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico

PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.

PIB – Produto Interno Bruto

PNUMA - Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente

RENAVAM – Registro Nacional de Veículos Automotores

RECAP – Refinaria Capuava

REPLAN – Refinaria de Paulínia

REVAP – Refinaria Henrique Lage

RMBS – Região Metropolitana da Baixada Santista

RMC – Região Metropolitana de Campinas

RMRP – Região Metropolitana de Ribeirão Preto

RMSO – Região Metropolitana de Sorocaba

RMSP – Região Metropolitana de São Paulo

RMVP – Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte

RPBC – Refinaria Presidente Bernardes

SETAC – Society of Environmental Toxicology and Chemestry

SCR – Selective Catalytic Reduction

SI – Sistema Isolado

SIN – Sistema Interligado Nacional

SPTRANS – São Paulo Transporte S.A.

TCUD (B7) – Transporte Coletivo Urbano a Diesel, com mistura de 7% de biodiesel ao diesel

de petróleo

TCUD (B100) – Transporte Coletivo Urbano a Biodiesel

TCUEB (media) – Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, com recarga durante o

horário de demanda média por eletricidade

TCUEB (maior demanda) - Transporte Coletivo Urbano Elétrico à Bateria, com recarga

durante o horário de maior demanda por eletricidade

UFSCar – Universidade Federal de São Carlos

UHEs – Usinas Hidrelétricas

UTEs – Usinas Termelétricas

UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas

WECC - Western Electricity Coordinating Council

Substâncias químicas:

CH4 - Metano

C2H4 eq. – Etileno equivalente

CO – Monóxido de Carbono

CO2 – Dióxido de Carbono

CO2 eq. – Dióxido de Carbono equivalente

DB eq. – Diclorobenzeno equivalente

MP – Material Particulado

MP1 - Material particulado com diâmetro menor que 1 micron

MP2,5 - Material particulado com diâmetro menor que 2,5 microns

MP10 - Material particulado com diâmetro menor que 10 microns

N - Nitrogênio

NMCH – Non-Methane Hydrocarbons

NOx – Óxidos de Nitrogênio

N2O – Monóxido de Dinitrogênio

RCHO – Aldeídos

Sb eq. – Antimônio equivalente

SOx – Óxidos de Enxofre

SO2 – Dióxido de Enxofre

SO2 eq. – Dióxido de Enxofre equivalente

Unidades de medida:

g – Grama

GW – Gigawatt

h - hora

L ou l - Litro

kg – Quilograma

km – Quilômetro

kWh – Quilowatt-hora

m – Metro

mg - Miligrama

m3 – Metro cúbico

MJ - Megajoule

Mt – Megatonelada

ppm – Partes por milhão

t – Tonelada métrica

Sumário

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 22

1.1 Objetivo geral ................................................................................................................. 25 1.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 25

1.3 Estrutura da dissertação .................................................................................................. 26 2 REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................................... 27

2.1 Estado de São Paulo e a Mobilidade Coletiva Urbana ................................................... 27 2.2 Modais de transporte coletivo urbano ............................................................................ 33

2.2.1 Transporte coletivo urbano com ônibus com a combustão interna ........................... 33 2.2.1.1 Petrodiesel ................................................................................................................ 44

2.2.1.2 Biodiesel ................................................................................................................... 49 2.2.2 Transporte coletivo urbano com ônibus elétrico ....................................................... 53

2.2.2.1 Eletricidade .............................................................................................................. 61 2.3 Avaliação do ciclo de vida ............................................................................................. 65 2.3.1 Histórico da Avaliação do Ciclo de Vida no mundo e no Brasil ................................ 66

2.3.2 Conceitos gerais da Avaliação do Ciclo de Vida ........................................................ 68 2.3.3 Estudos de ACV sobre mobilidade coletiva convencional e elétrica .......................... 74

3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 78 3.1 Definição preliminar dos objetivos e escopo ................................................................. 80

3.2 Análise de inventário da fase well-to-tank (do poço-ao-tanque) ................................... 88 3.2.1 Diesel combustível (B7) .............................................................................................. 88

3.2.1.1 Petrodiesel ................................................................................................................ 89 3.2.1.2 Biodiesel ................................................................................................................... 94

3.2.2 Biodiesel combustível (B100) ..................................................................................... 96 (ARLA32) ............................................................................................................................ 97

3.2.4 Eletricidade ................................................................................................................. 97 3.3 Análise de inventário dos ônibus à combustão interna e elétrico ................................ 100

3.4 Análise de inventário da fase tank-to-wheel (do tanque-à-roda) ................................. 103 3.4.1 Transporte Coletivo Urbano Convencional ............................................................... 104

3.4.2 Transporte Coletivo Urbano Elétrico ........................................................................ 107 3.5 Agregação de dados e processos no software SimaPro ................................................ 107

4 RESULTADOS ............................................................................................................... 109

4.1 Inventário do Ciclo de Vida ......................................................................................... 109 4.2 Avaliação dos Potenciais Impactos do Ciclo de Vida .................................................. 120

4.2.1 Análise de contribuição ............................................................................................. 131 4.2.2 Análise de sensibilidade ............................................................................................ 143

5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................... 147 REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 150

APÊNDICE A – Compilação das categorias de impacto utilizadas pelos principais métodos de AICV ............................................................................................................................. 159

APÊNDICE B – Compilação de estudos de ACV de biodiesel, diesel, eletricidade e da mobilidade coletiva por ônibus elétrico e convencional .................................................... 165

APÊNDICE C – Sensibilidade da autonomia, consoante a variação na carga de passageiros ............................................................................................................................................ 172

22

1 INTRODUÇÃO

Durante os séculos XVII e XVIII, a busca europeia pela expansão de conexões

comerciais culminou em um maior fluxo de produtos, gerando um aumento na

competitividade e forçando os comerciantes a se adaptarem à nova realidade. Tais mudanças

influenciaram diretamente na escala produtiva, transformando gradativamente as atividades

realizadas por artesãos nas oficinas, em processos semelhantes aos das indústrias atuais,

dando origem à “Primeira Fase da Revolução Industrial”.

Em decorrência dessas transformações, o homem deixou de recorrer às forças motrizes

inconstantes, de limitado potencial energético e de fácil renovabilidade da natureza, para

usufruir dos combustíveis fósseis, para a instalação de unidades de produção. O carvão, como

elemento de alto potencial energético, associado às novas tecnologias de maquinário,

proporcionou a renovação dos princípios produtivos, marcando o início da rápida aceleração

do crescimento econômico e do desenvolvimento social da Europa.

Com a expansão do processo, surgiu a chamada “Segunda Fase da Revolução

Industrial”, marcada pelo desenvolvimento dos setores petroquímico e automobilístico. Foi a

época em que o alemão Karl Benz construiu o primeiro ônibus com motor a explosão, que até

então era movido à tração animal (ANFAVEA, 2006).

Estes dois eventos – a Primeira e a Segunda Fase da Revolução Industrial –marcaram o

surgimento de uma nova realidade que, dotadas de profundas transformações (e.g.

tecnológicas, cientificas, econômicas, sociais, culturais, políticas e ambientais), tiveram

aspectos positivos e negativos, gerando impactos que se refletem até os dias atuais.

Na esfera ambiental, por exemplo, o aumento do uso energético para atividade industrial

e logística propiciou o maior uso de entradas (inputs) material e energética. Com isso, trouxe

consequências ambientais que ultrapassam o ato extrativo e são classificadas como impactos

ambientais, ao gerar saídas (outputs) materiais e energéticas que, quando emitidas exaurem a

capacidade de suporte local, regional ou global.

Assim sendo, desde a Revolução Industrial até o momento presente, o equilíbrio do

meio ambiente físico tem sido culturalmente modificado, devido a impactos constantes,

crescentes e concentrados nos ecossistemas. Tamanha é a alteração ecossistêmica, que o

23

conceito de meio ambiente já se divide em Meio Ambiente Natural, ou Físico; e Meio

Ambiente Construído, ou Artificial devido ao processo intensivo de urbanização.

Ambientes excessivamente urbanizados, como algumas cidades do estado de São Paulo,

são altamente afetados em nível local e/ou regional pelas emissões reguladas de gases (e.g.,

óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e material particulado, entre outros), geradas das

atividades industriais e de meios de transporte. Estudos epidemiológicos mostram estreitas

correlações entre a exposição de poluentes atmosféricos e os efeitos de morbidade e

mortalidade causados por problemas respiratórios e cardiovasculares, acometendo,

principalmente, crianças, idosos e pessoas que já possuem doenças respiratórias. Além dos

danos à saúde e à qualidade de vida, os efeitos da poluição atmosférica acarretam maiores

gastos do Estado com o serviço público hospitalar (em atendimentos e internações,

medicamentos, etc.), os quais poderiam ser evitados com a melhoria da qualidade do ar nas

cidades (MMA, 2017).

No âmbito global, as preocupações ambientais estão centradas nas emissões de Gases

do Efeito Estufa (GEE) associadas às mudanças climáticas. De acordo com o Balanço

Energético Nacional – BEN de 2016 –, o setor de transportes é o segundo setor que mais

demanda energia no Brasil e a principal fonte de emissões de dióxido de carbono equivalente

(CO2eq). Isso se deve ao fato de 79% de sua matriz ser derivada de combustíveis fósseis,

dentre os quais destaca-se o óleo diesel, utilizado no setor de transportes coletivo de

passageiros e de cargas. Esse combustível foi responsável pela emissão de aproximadamente

86 Mt CO2eq., cerca de 18,6% das emissões antrópicas associadas à matriz energética brasileira

em 2015 (EPE, 2016).

Nesse contexto, com a queima do diesel de origem fóssil, além dos impactos do ponto

de vista das mudanças climáticas, causados principalmente pelas emissões de CO2eq e o Black

Carbon, produz-se também um impacto potencial tóxico local, em razão da emissão de outros

poluentes. O material particulado fino, por exemplo, pode causar problemas respiratórios

graves e, eventualmente, câncer no pulmão; e os óxidos de nitrogênio são precursores do

ozônio troposférico, provocando danos à saúde por ser um gás irritante altamente radioativo 1

(ANTP, 2016).

Para reduzir algumas dessas emissões no segmento de transporte coletivo, uma

alternativa é o uso do biodiesel, já adotada no Brasil e em alguns países. Quanto às emissões

1 Por outro lado, o ozônio é benéfico quando está na estratosfera, filtrando os raios ultravioletas que chegam à superfície e que são prejudiciais à saúde humana e ao ecossistema.

24

de CO2, Black Carbon e material particulado, o biodiesel pode ser um substituto ao seu

semelhante fóssil, sendo, entretanto, limitado pela alta emissão de óxidos de nitrogênio. Outra

alternativa é a adoção do ônibus elétrico. Por não possuir emissões de escapamento na fase de

uso, o transporte coletivo urbano elétrico tem os aspectos ambientais de seu energético

concentrados às plantas de geração, as quais podem ser mais facilmente controladas e

monitoradas.

Por isso, a mobilidade elétrica vem sendo considerada uma medida importante na busca

por um meio ambiente ecologicamente equilibrado, lato sensu, um direito fundamental da

pessoa humana, que deve ser considerado no processo decisório das políticas de

desenvolvimento urbano. No Brasil, esse direito é estabelecido no artigo 225 da Constituição

Federal de 1988:

Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações (BRASIL, 1988).

Vislumbrando o potencial de adoção de veículos elétricos, tanto leves e individuais

quanto pesados e coletivos, alguns estudos foram ou vêm sendo desenvolvidos no âmbito da

academia e de empresas do setor de energia. Um deles, intitulado “Mobilidade Elétrica –

Inserção Técnica e Comercial de Veículos Elétricos em Frotas Empresariais da Região

Metropolitana de Campinas” vem sendo financiado pela Companhia Paulista de Força e Luz

(CPFL) e executado junto com a Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), institutos

de pesquisa e empresas privadas visando avaliar os aspectos técnicos, econômicos,

regulatórios, sociais e ambientais do uso do veículo leve elétrico nas grandes cidades na

atualidade e no médio prazo (cenário 2030).

Do ponto de vista ambiental, uma forma de avaliar os impactos da inserção dos veículos

elétricos é a utilização da ferramenta de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Por meio da

ACV são identificados todos os fluxos de entrada (insumos) e de saídas (efluentes) do sistema

do produto ou serviço, sendo possível verificar quais as etapas que mais contribuem para

determinada categoria de impacto ambiental. Na ACV são normalmente considerados os

impactos desde a extração de matérias-primas até o uso e a disposição final do produto (“do

berço ao túmulo”). Além disso, são também avaliadas alternativas para melhorias ou para

reduzir os impactos e melhorar seu desempenho ambiental.

25

Dessa forma, considerando os impactos ambientais decorrentes do setor de transportes,

com destaque para aqueles decorrentes da mobilidade coletiva, esta dissertação utilizou a

ACV para avaliar os impactos gerados durante o ciclo de vida de ônibus convencionais

movidos a combustão interna e dos semelhantes elétricos que operam à bateria, visando

responder ao questionamento “Qual tecnologia de mobilidade coletiva urbana é mais

conveniente ambientalmente na malha viária de São Paulo? O transporte a combustão interna

ou o elétrico?”.

Apesar de alguns estudos da ACV terem sido realizados no exterior, os resultados

encontrados não podem ser extrapolados para outros países, em virtude das peculiaridades de

cada caso. No Brasil, por exemplo, os estudos da ACV devem considerar o perfil de geração

elétrica brasileira e o uso de ônibus a diesel, entre outros parâmetros específicos.

Assim, espera-se que os resultados obtidos nessa dissertação possam contribuir com

informações ambientais relevantes para a formulação de políticas públicas de mobilidade

coletiva nas grandes cidades que resultem em menores impactos ao ser humano e ao

ecossistema.

1.1 Objetivo geral

Realizar uma avaliação comparativa dos potenciais impactos ambientais do transporte

coletivo urbano de passageiros no estado de São Paulo, por meio da Avaliação do Ciclo de

Vida de ônibus a diesel e de ônibus elétrico à bateria, considerando tanto o ciclo de vida dos

ônibus, quanto de suas fontes de energia.

1.2 Objetivos específicos

Para atingir o objetivo geral proposto foram desenvolvidos na dissertação os seguintes

objetivos específicos:

• Fazer um levantamento de dados de processos e produtos relacionados ao ciclo de

vida de ônibus elétricos e a diesel;

26

• Obter e compilar uma base de dados brasileira para formulação de inventários

ambientais do ciclo de vida de ônibus elétricos e a diesel;

• Avaliar, mediante a análise de sensibilidade, a influência da autonomia dos veículos

na estimativa dos potenciais impactos ambientais do transporte de passageiros por

meio de ônibus urbanos elétrico e a diesel.

1.3 Estrutura da dissertação

Esta dissertação está estruturada em cinco capítulos. O Capítulo 1 (Introdução)

apresenta a justificativa para a realização da pesquisa, bem como os objetivos geral e

específicos e a estrutura do trabalho. O Capítulo 2 refere-se à Revisão da Literatura sobre os

temas centrais da pesquisa: o transporte coletivo urbano; as tecnologias e fontes de energia

adotadas; e a ACV e os estudos já realizados no âmbito da mobilidade coletiva urbana. No

Capítulo 3 é mencionada a metodologia de pesquisa adotada e os pressupostos considerados

para atingir o objetivo geral da dissertação. Os resultados da aplicação da metodologia para o

caso da mobilidade coletiva no estado de São Paulo encontram-se no Capítulo 4. E, por fim,

as conclusões do trabalho e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas no Capítulo 5.

27

2 REVISÃO DA LITERATURA

Neste capítulo são apresentados os temas centrais que serviram de base para o

desenvolvimento desta dissertação: a mobilidade coletiva urbana no âmbito do estado de São

Paulo; as rotas tecnológicas usadas na mobilidade coletiva urbana; a metodologia de

Avaliação de Ciclo de Vida e os parâmetros relevantes para a sua aplicação; e os estudos de

Avaliação de Ciclo de Vida já realizados no contexto da mobilidade coletiva.

2.1 Estado de São Paulo e a Mobilidade Coletiva Urbana

Quando uma delimitação político-administrativa atinge um alto nível de

desenvolvimento econômico, as suas oportunidades tendem a atrair pessoas e a aumentar o

adensamento populacional, gerando demandas cada vez maiores por diversos serviços, dentre

eles o de transporte. É o que ocorre ao estado de São Paulo. Correspondendo à 2,9% do

território do Brasil, o Estado concentra a maior população do país e representa a maior

economia nacional, com participação de 31,9% do Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro

(CETESB, 2016). Do ponto de vista energético, segundo o Balanço Energético do Estado de

São Paulo 2015 (SÃO PAULO, 2015), o setor de transportes foi responsável por 34,7% do

consumo final de energia em 2014, dentre os quais 30,4% se referiram ao consumo do

segmento rodoviário. Dos combustíveis utilizados, o destaque foi o óleo diesel, contribuindo

com 39,6% do consumo no setor no mesmo ano, seguido pela gasolina (27,1%) e o etanol

total (21,4%), que inclui o hidratado e o anidro. Já em 2015, de acordo com a Agência

Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) foram vendidos 12.390.488 m3

de óleo diesel no estado de São Paulo, o que correspondeu a 21,7% da venda realizada em

todo o território nacional (ANP, 2016).

Como resultado do intenso consumo de energia dos veículos automotores, os ambientes

urbanizados são afetados pela emissão concentrada (em espaço e tempo) de poluentes

gerados, os quais promovem uma série de impactos locais, regionais e globais, como pode ser

28

visto no Tabela 2.1, que culminam em externalidades negativas (e.g. perdas em vidas,

produtividade, uso da rede pública e privada de saúde) (ANTP, 2016).

Tabela 2.1- Principais poluentes emitidos em meios urbanos, de acordo com suas fontes, nível de impacto e alguns dos possíveis efeitos ambientais por eles causados

Poluentes Principais fontes Impacto Efeitos

Monóxido de carbono Veículos. Local

2

• Diminui a oxigenação do sangue causando tonturas, vertigens e alterações no sistema nervoso central;

• Pode ser fatal em concentrações altas, em ambiente fechado;

• Portadores de doenças cardiorrespiratórias podem ter sintomas agravados; Transforma-se em dióxido de carbono e participa de reações fotoquímicas.

Dióxido de enxofre

Combustão de derivados de petróleo com alto teor de enxofre em veículos (principalmente diesel), fornalhas e caldeiras.

Regional3

• Provoca coriza, catarro, e danos aos pulmões; • Fatal em doses altas, especialmente combinado

com material particulado; Afeta plantas e espécies mais sensíveis e, devido à formação de chuvas ácidas, contribui para a destruição do patrimônio histórico, acidificação do solo e corpos d’água.

Ozônio

Formado através de reações fotoquímicas na baixa atmosfera pela ação da luz solar sobre hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio emitidos principalmente por veículos e processos industriais.

Regional

• Causa envelhecimento precoce da pele; • Diminui a resistência a infecções; • Provoca irritação nos olhos, nariz e garganta, e

desconforto respiratório; • Afeta plantas e espécies mais sensíveis e

provoca desgaste prematuro de materiais; Contribui para a intensificação do efeito estufa.

Material particulado

Veículos movidos a Diesel; processos industriais; desgastes dos pneus e freios em veículos em geral; ressuspensão de poeiras.

Regional

• Agrava quadros alérgicos de asma e bronquite; • Pode ser carcinogênico; • Poeiras mais grossas ficam retidas no nariz e

garganta, causam irritação e facilitam a propagação de infecções gripais;

• Poeiras mais finas (partículas inaláveis) chegam aos alvéolos, agravando casos de doenças respiratórias ou do coração; Partículas de carbono contribuem para a intensificação do efeito estufa; partículas de sulfato têm o efeito contrário.

2 Impacto local: principais efeitos ocorrem em localidades próximas da fonte de emissão. 3 Impacto regional: além do impacto local, o poluente pode ter efeitos a centenas de quilômetros de onde seus precursores foram emitidos.

29

Poluentes Principais fontes Impacto Efeitos

Hidrocarbonetos não metano

Queima incompleta e evaporação de combustíveis e de produtos voláteis.

Local

• Responsáveis pelo aumento da incidência de câncer no pulmão;

• Provocam irritação nos olhos, nariz, pele e aparelho respiratório.

Aldeídos Veículos e processos industriais. Local • Provocam irritação dos olhos, nariz e garganta; • Formaldeído é cancerígeno.

Dióxido de nitrogênio

Processos de combustão em geral; veículos.

Local • Pode provocar desconforto respiratório,

diminuição da resistência a infecções e alterações celulares.

Dióxido de carbono

Queima de combustíveis, principalmente fósseis.

Global • Aumento do efeito estufa; • Aquecimento global.

Metano

Combustão incompleta, principalmente em motores a gás; vazamento de gás natural; fermentação anaeróbia.

Global

• Aumento do efeito estufa com intensidade 25 vezes superior à do dióxido de carbono;

• Aquecimento global;

Fonte: São Paulo Transporte S.A. - SPTRANS (2011).

O mesmo estudo da CETESB considerou a limitação geográfica em três classes: as

emissões do Estado; da Macrometrópole; e das regiões metropolitanas. Do total de emissões,

em média 60% ficaram concentradas na Macrometrópole Paulista, que reúne as Regiões

Metropolitanas de São Paulo (RMSP), Campinas (RMC), Baixada Santista (RMBS), Vale do

Paraíba e Litoral Norte (RMVP), Sorocaba (RMSO) e Ribeirão Preto (RMRP), além dos

polos urbanos de Jundiaí, Bragança Paulista e Piracicaba (CETESB, 2016). No total, a

Macrometrópole dispõe de 174 municípios, concentrando cerca de 74% da população de todo

o Estado.

30

Figura 2.1 – Emissão de poluentes locais (103t) e de CO2eq (106t) no Estado de São Paulo, no período de 2006-2015

Fonte: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2016).

Do total das emissões de MP (cancerígeno) e NOx (precursores da formação do ozônio -

O3), os veículos a diesel se destacam com maior contribuição entre as fontes emissoras

móveis (ANTP, 2016), dentre os quais os ônibus têm participação relevante. Por ser um meio

de transporte barato, flexível e em muitos casos, ajustável às necessidades dos usuários tanto

tem termos de capacidade, como em tempo de percurso, o ônibus ainda é a principal

modalidade de transporte coletivo para muitas cidades (SPTRANS, 2012). Especialmente no

caso do município de São Paulo, em 2012 em média 6,5 milhões de passageiros utilizaram o

transporte público por dia, sendo que o transporte por ônibus respondeu por 2/3 das viagens

coletivas.

Quando se avalia a frota circulante de ônibus urbanos do estado de São Paulo em 2015,

verifica-se que 60% correspondeu à categoria de Ônibus Urbanos (Tabela 2.2). Desta, as

maiores frotas de ônibus urbanos estão concentradas justamente na Macrometrópole Paulista,

onde a maior parte das emissões de poluentes é verificada, como mencionado, e o perfil de

operação (tráfego e carregamento) é similar ao do município de São Paulo (CETESB, 2016).

31

Tabela 2.2 – Estimativa da frota circulante de ônibus urbanos no estado de São Paulo em 2015

Região Quantidade de ônibus urbanos (unidades)

Estado de São Paulo 64.912

Macrometrópole 50.702

Município de São Paulo 20.659

Região Metropolitana de São Paulo 34.447

Região Metropolitana de Campinas 5.492

Região Metropolitana da Baixada Santista 1.801

Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte 3.017

Região Metropolitana de Sorocaba 2.433

Região Metropolitana de Ribeirão Preto 2.105

Fonte: Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB (2016).

De maneira geral, os ônibus têm perfis tecnológicos e de uso diversos. No Estado de

São Paulo, por exemplo, a idade média dos ônibus urbanos em 2015 foi de 10,7 anos, sendo

que as frotas mais novas se concentravam principalmente nas regiões metropolitanas do

estado (Regiões Metropolitanas de São Paulo - RMSP, Campinas - RMC, Baixada Santista -

RMBS, Vale do Paraíba e Litoral Norte - RMVP, Sorocaba - RMSO e Ribeirão Preto -

RMRP) (CETESB, 2016).

A capacidade máxima de transporte de passageiros de um ônibus pode variar

drasticamente de um modelo para outro, comportando de 30 até 270 assentos. E quanto às

condições de uso, os ônibus, lato sensu, podem ser classificados de acordo com os seus tipos

de operação: (i) urbana, com linhas distribuidoras, alimentadoras, troncais e sistemas de

corredores com exclusividade constante ou variável, como o BRT (Bus Rapid Transit) e BRS

(Bus Rapid Service), respectivamente; (ii) rodoviária; (iii) mista (urbana e rodoviária); (iv)

intermunicipal; e (v) escolar (CAIO INDUSCAR; MERCEDES-BENZ; FABUS, 2016).

Guercio e Mello Filho (2016) citam que a São Paulo Transporte (SPTrans) apresenta um

levantamento realizado de março de 2013 a junho de 2015 quanto à velocidade média e

distância percorrida de ônibus em faixas exclusivas nos sentidos Centro-Bairro e Bairro-

Centro no município de São Paulo. Em horários de pico, constatou-se que o tráfego fluiu à

velocidade média de 20,6 km/h, com operação aproximada de 18 horas diárias.

32

Todos esses parâmetros (uso urbano, idade média dos ônibus, capacidade de transporte

de passageiros, velocidade média e outros) influenciam a escolha da tecnologia do veículo, a

autonomia e, principalmente, as emissões de poluentes e de gases de efeito estufa (GEE),

fazendo com que os aspectos ambientais gerados pelo uso dessa modalidade de transporte

tenham seus valores altamente flexíveis.

Além da emissão de poluentes, a geração de ruído é também outro aspecto ambiental

que impacta diretamente à saúde e à qualidade de vida urbana, ao passo que a emissão de

calor tem um potencial indireto ao contribuir com a elevação da temperatura, intensificando

possíveis ilhas de calor e potencialmente afetando o ciclo micrometeorológico local

(SPTRANS, 2011). A partir do momento em que o ciclo micrometeorológico é alterado, a

população humana, na tentativa mitigatória de diminuir seus efeitos negativos, recorre a

sistemas de climatização artificial, que também demandam de energia.

Para lidar com os aspectos ambientais gerados pelo transporte coletivo urbano, uma

medida é a introdução de regulamentação específica. O município de São Paulo, por exemplo,

possui a Lei Municipal de Mudança do Clima (n° 14.933/09), a qual estabelece que até 2018

toda a frota municipal de transporte público utilize combustível renovável. Para que essa meta

fosse alcançada, em fevereiro de 2011 foi criado o programa Ecofrota, que consiste na

introdução gradativa, na frota de ônibus do transporte público, de veículos que adotem

tecnologias menos poluentes, seja pela utilização de um combustível renovável, como o

biodiesel, ou pela utilização de veículos com tecnologias mais avançadas, como ônibus

híbridos e elétricos. Os modais de transporte coletivo urbano existentes no Ecofrota envolvem

tanto aqueles à combustão interna (e.g. biodiesel, etanol e diesel de cana-de-açúcar), quanto

àqueles elétricos (e.g. híbrido, elétrico puro, a célula a combustível e trólebus) (SPTRANS,

2011).

Outras inciativas também podem ser vistas, como por exemplo na cidade de Campinas,

que tem 10 ônibus elétricos puros em operação desde 2015 (ANTP, 2016). Ainda que no caso

de Campinas a introdução dos veículos elétricos não tenha sido promovida por uma

regulamentação municipal específica, a inserção de modelos mais eficientes e menos

poluentes indicam uma mudança no contexto do transporte público.

33

2.2 Modais de transporte coletivo urbano

Os principais meios de transporte urbano motorizado de passageiros são o ônibus, o

automóvel, o trem e o metrô. Na maioria das cidades brasileiras, o sistema de transporte

coletivo por ônibus predomina no atendimento de grandes massas por possuir, entre outros

motivos, grande flexibilidade para conexão de pontos de origem e destino e custos baixos de

implantação e oferta adaptáveis a incrementos na demanda (até o limite da densidade de

tráfego), como já mencionado (ARAÚJO et al., 2011).

Ressalta-se que para efeitos de definição, de acordo com o Código de Trânsito

Brasileiro (CTB), ônibus é um veículo automotor de transporte coletivo, com capacidade para

mais de vinte passageiros, com duas ou mais portas para embarque e desembarque, podendo

ou não ter, como opcional, ar-condicionado (FABUS, 2016). Quando com capacidade inferior

a vinte passageiros, se enquadra às categorias de Midi, Mini e Micro-ônibus.

Com o intuito de reduzir os aspectos ambientais gerados pelo setor de transporte

coletivo urbano, algumas tecnologias têm sido desenvolvidas e/ou aperfeiçoadas em ônibus

urbanos para substituir e/ou complementar os combustíveis fósseis. Diante do escopo dessa

dissertação, a seguir são apresentadas características gerais dos ônibus à combustão interna e

dos elétricos.

2.2.1 Transporte coletivo urbano com ônibus com a combustão interna

No que se refere aos ônibus à combustão interna, motores convencionais equipados de

sistemas de pós-tratamento de emissões e tecnologia veicular para uso de gás natural veicular

(GNV) e para o uso de etanol destacam-se nas possibilidades de uso de combustíveis como

petrodiesel de baixo teor de enxofre, misturas de petrodiesel e biodiesel, biodiesel, gás

natural, biometano, etanol aditivado e diesel de cana (ANTP, 2016).

O biodiesel, como um combustível alternativo ao diesel fóssil, pode ser utilizado em

motores a combustão interna e substituir, total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo.

Trata-se de um combustível essencialmente livre de compostos sulfurados e aromáticos e que

34

gera menores emissões no processo de combustão, à exceção das emissões de óxidos de

nitrogênio (ANTP, 2016).

A mistura compulsória de 7% (em volume) de biodiesel no petrodiesel foi estabelecida

pela Medida Provisória n° 647/2014, convertida na Lei n° 13.033/2014 (MAPA, 2015). Para

misturas de maiores teores, somente é autorizada pela indústria, sem restrições de manutenção

e garantia, a adição até a proporção de 20%, desde que a qualidade4 do biodiesel seja

certificada. A substituição total do petrodiesel por biodiesel, principalmente em tecnologias

futuras, demandaria de motores projetados exclusivamente para esse fim, dada a

susceptibilidade de peças e componentes do motor ao desgaste prematuro. O uso de biodiesel

em altos teores de mistura ou em substituição total ao petrodiesel pode levar: ao entupimento

precoce de filtros, principalmente em condições de operação sob baixas temperaturas, em

especial quando a gordura animal é utilizada como matéria-prima e tende a solubilizar nesses

casos; ao aumento do consumo de combustível, já que o poder calorífico do biodiesel é

inferior ao petrodiesel, entre outras consequências (ANTP, 2016).

Outras alternativas energéticas ao diesel incluem o GNV, por seu impacto ambiental

local reduzido, tanto em relação à emissão de MP fino – abundante em motores a diesel,

especialmente os mais antigos e aqueles em más condições de manutenção – quanto à redução

do ruído do ônibus. A operação de ônibus dedicados a queimar GNV pode ser menos

impactante caso esse gás seja proveniente do biometano.

O biometano pode ser produzido a partir de biogás gerado por dejetos e resíduos

orgânicos domésticos, industriais e agropecuários. O uso do biogás oriundo de resíduos para

força motriz nos transportes tem duas grandes vantagens: substitui um combustível fóssil e

evita o lançamento direto de biometano na atmosfera, bastando que o biogás seja tratado e

purificado para atingir às especificações oficiais do GNV a níveis de 90 a 99% de metano, por

meio da remoção do dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio. Esse tipo de combustível,

entretanto, demanda de uma infraestrutura para abastecimento e de tecnologia própria para

sua combustão, seja aquela dedicada à queima do gás metano em motores de quatro tempos

de ignição por centelha do ciclo Otto, ou aquela Dual Fuel adaptada ao motor a diesel para

queimar simultaneamente o gás junto ao petrodiesel, biodiesel ou diesel de cana (ANTP,

2016). 4 A contaminação microbiológica, identificada no elo final da cadeia (manuseio, transporte, recebimento e abastecimento) pode ocorrer no biodiesel, tendo como consequência a biodegradação. A contaminação pode ser veiculada por meio do ar ou pela água com perda de qualidade do combustível e consequente formação de borra (ANTP, 2016).

35

O etanol também pode ser uma alternativa ao petrodiesel. Deve ser aditivado em 5%

com uma substância (Beraid) que provoca a detonação por compressão da mistura sem

necessidade da centelha, atuando também como anticorrosivo. Sem considerar a adoção de

equipamentos de tratamento dos gases de exaustão, como filtros e catalisadores, os ônibus a

etanol apresentam níveis de emissão muito inferiores aos dos motores a diesel, especialmente

quanto ao MP. A tecnologia para uso deste combustível deve ser equipada com motor

especialmente projetado para o etanol, com alta taxa de compressão, e manufaturada com

materiais e equipamentos compatíveis com o uso do álcool (ANTP, 2016).

A exemplo da produção de etanol, o diesel de cana também é produzido a partir de

fermentação usando, entretanto, leveduras modificadas geneticamente que convertem um

concentrado rico em açúcar em diesel de cana, por meio de síntese biológica. A mistura de

diesel de cana AMD 10 (10% de diesel de cana e 90% óleo diesel S-50) não apresenta

alterações significativas no desempenho operacional e nem na durabilidade do sistema de

injeção e alimentação do combustível, tampouco no período de troca de filtros de combustível

(IZQUIERDO et al., 2014).

De acordo com a Associação Nacional de Fabricantes de Ônibus (FABUS), o Brasil é o

quarto maior produtor mundial de ônibus, atrás somente da China, Índia e Rússia. Os ônibus

de uso nacional têm suas carroçarias produzidas pela Marcopolo (Caxias do Sul - RS),

Neobus (Caxias do Sul – RS), Comil (Erechim – RS), Marcopolo Rio (Duque de Caxias - RJ),

Irizar (Botucatu – SP), Caio Induscar (Botucatu – SP) e Mascarello (Cascavel – PR), com

participações de 25,9%, 11,4%, 12,4%, 14,9%, 2,8%, 22,1%, e 10,5%, respectivamente, na

produção acumulada de carroçarias no Brasil em 2015 (FABUS, 2016).

No que se refere exclusivamente à produção de carroçarias destinadas ao uso urbano, as

maiores produtoras em 2015 foram a Caio Induscar (34,9%), Marcopolo Rio (27,4%), Comil

(12%), Neobus (9,6%), Marcopolo (8,2%) e Mascarello (7,9%). No primeiro semestre de

2016 observou-se uma redução da participação da Marcopolo Rio e da Comil, fazendo com

que as demais empresas ocupassem uma parcela maior do mercado, o qual ainda é liderado

pela Caio Induscar5 (FABUS, 2016).

A Caio Induscar produz quatro tipos de carroçarias para ônibus urbanos:

5 No primeiro semestre de 2016 a distribuição do mercado de carroçarias apresentou-se da seguinte ordem: Caio Induscar (42,1%), Marcopolo (22,8%), Neobus (12,2%), Comil (9,7%), Mascarello (8%) e Marcopolo Rio (5,2%) (FABUS, 2016).

36

(i) Apache Vip, de aplicação urbana e escolar, com 9,5 a 13,2 metros de comprimento,

comportando chassis Agrale, Mercedes-Benz, Scania, Volkswagen, Volvo, entre outros;

(ii) Millenium, de aplicação urbana, com 13,25 a 15 metros, comportando chassis

Mercedes-Benz, Scania e Volvo;

(iii) Millenium BRT, voltado a sistemas BRT, BRS, com até 13,2 metros (motor

dianteiro), até 15 metros (motor traseiro), até 18,6 metros (articulado), de 23 metros (super

articulado), e 26.61 metros (biarticulado), comportando chassis Mercedes-Benz, Scania,

Volkswagen e Volvo; e

(iv) Mondego, voltado ao mercado externo, com 12,33 a 13,2 metros de comprimento, e

suporte para chassis Agrale, Mercedes-Benz, Scania, Volkswagen, Volvo e outros.

Quanto ao chassi, baseado em dados de emplacamento do Registro Nacional de

Veículos Automotores (RENAVAM), constatou-se que a Mercedes Benz deteve 74% da

participação no mercado de ônibus urbanos em 2015, mediante 14 modelos comerciais

(MERCEDES-BENZ, 2016). As características gerais do ônibus da Mercedes-Benz são

apresentadas na Tabela 2.3.

O motor a combustão interna convencional, usado em ônibus urbanos, conta com um

sistema de ignição por compressão, no qual a combustão é iniciada pela injeção de

combustível no ar quente comprimido, sem que uma fonte externa de energia seja aplicada.

Esse motor, operando como um ciclo diesel ideal, passa pelas seguintes etapas (SANTANA,

2015):

(i) admissão: durante o qual ar puro (sem combustível) é admitido para dentro do

cilindro, com a válvula de aspiração aberta;

(ii) compressão isoentrópica: durante o qual o ar é comprimido no cilindro, elevando a

temperatura acima do ponto de ignição do combustível, com as válvulas fechadas;

(iii) combustão (adição de calor): ocorre a injeção do combustível em regime que

possibilita a combustão sob pressão constante, onde é expandido de forma isoentrópica até

Ponto Morto Inferior (PMI), com as válvulas fechadas;

(iv) escape (rejeição de calor a volume constante): durante o qual o êmbolo expulsa de

dentro dos cilindros os gases resultantes da queima, estando aberta a válvula de descarga.

37

Tabela 2.3 - Comprimento da carroçaria de ônibus convencionais da Mercedes-Benz, em função do motor, suspensão e tipo de operação

Fonte: Mercedes-Benz (2016).

No entanto, na prática o funcionamento dos motores Diesel modernos é melhor

representado pelo ciclo dual, composto por cinco processos termodinâmicos que, na condição

de análise ar-padrão, consideram a adição de calor ocorrendo em 2 passos: a volume

constante (2-3) e, depois, a pressão constante (3-4) (MORAN & SHAPIRO, 2009). As

diferenças entre o ciclo ideal e o ciclo real, vistas na Figura 2.2, são atribuídas à perda de

calor no cilindro, ao tempo de abertura e fechamento das válvulas de admissão e de escape, à

combustão não instantânea do processo, entre outras razões (BAPTISTA, 2014).

Posição  do  motor Tipo  de  suspensão Tipo  de  operação Comprimento  da  carroçaria

Motor dianteiro

Suspensão metálica

Escolar De 8 a 12 metros

Urbana De 11 a 13,2 metros

Rodoviária De 8 a 13,2 metros

Suspensão pneumática Urbana

De 11 a 13,2 metros Rodoviária

Motor traseiro

Suspensão metálica Urbana

11 metros Rodoviária

Suspensão pneumática Urbana De 9 a 23 metros

Rodoviária De 9 a 14 metros

38

Figura 2.2 – Diagrama p-v do ciclo dual ideal e real

Fonte: Baptista (2014).

Além da geração de potência, o resultado do processo de combustão é a emissão de

escapamento. Para a estimativa das emissões de escapamento do petrodiesel, Sugawara (2012)

utiliza a seguinte equação:

𝐹𝐸! = 𝑓𝑒_𝑑𝑖𝑛! ∗1

𝑐𝑜𝑛𝑠!"#∗ 𝑑!"#$ ∗ 1000 ∗ 1/𝑐𝑜𝑛𝑠!"#

Em que:

i = tipo de poluente medido;

FEi = fator de emissão do poluente estimado para a situação real (g/km)

fe_dini = fator de emissão obtido do teste em bancada dinamométrica (gi/kWh)

consdin = consumo de combustível obtido do teste em bancada dinamométrica (gdiesel/kWh)

dcomb = densidade do combustível (kg/L)

conscam = consumo de combustível obtido do teste em campo (km/L)

39

A Tabela 2.4 indica os valores disponíveis na literatura para o cálculo dos fatores de

emissão dos poluentes segundo alguns autores.

Tabela 2.4 – Compilação de dados disponíveis na literatura para cálculo dos fatores de emissão do petrodiesel

fe_dinCO

(gCO/kWh)

fe_dinCO2 (gCO2/kWh)

fe_dinNOx (gNOx/kWh)

fe_dinHC (gHC/kWh)

fe_dinMP (gMP/kWh)

consdin (gdiesel/kWh)

conscam (km/L)

Fonte

0,55333 705,54 4,53 0,17667 0,08233 217,5 2,3767 Sugawara, 2012

0,27 x 1,29 0,02 0,0125 224 2,3 MMA, 2014

0,263 730 1,442 0,01 0,013 220 2,1 CETESB, 2016

0,0285 708,2 2,41 0,1589 x x x Santana, 2016

1,5 x 2,00 0,46 0,02 x x IBAMA, 2016

FECO (gCO/km)

FECO2 (gCO2/km)

FENOx (gNOx/km)

FEHC (gHC/km)

FEMP (gMP/km)

FECH4 (gCH4/km)

FEN2O (gN2O/km)

Fonte

0,89915 1.146 1.384,458 0,28708 0,13379 x x Sugawara, 2012

0,44 1.240 2,103 0,033 0,02 0,06 0,03 MMA, 2014

0,479 1.327 2,623 0,018 0,023 0,06 0,03 CETESB, 2016

0,54 1.168 2,69 0,0147 0,0209 x x ANTP, 2016

0,54 1.643 2,69 0,0147 0,0209 x x ANTP, 2016

Fonte: Autoria própria.

Na tabela acima são expostas as emissões de MP oriundas apenas da queima de

petrodiesel. De acordo com dados europeus, fornecidos pelo Guia Europeu para Inventário de

Emissões, citado pelo MMA (2014), o fator de emissão de MP10 (material particulado com

diâmetro menor que 10 microns) por desgaste de pneus e freios corresponde a 0,59g/km e

pelo desgaste da pista, a 0,038 g/km. Vale ressaltar também que os dados da Tabela 2. tratam-

se de dados conservadores, por não refletirem o estado real da manutenção da frota em

circulação, que pode elevar as estimativas de emissão (ANTP, 2016).

40

Considerando que as emissões de escapamento contribuem significativamente para a

deterioração da qualidade ambiental, especialmente em centros urbanos, em 1986 foi

instituído o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores

(PROCONVE) pela Resolução n° 18/86 do Conselho Nacional do Meio Ambiente

(CONAMA) (apud IBAMA, 2011). Visando reduzir e controlar a contaminação atmosférica e

a emissão de ruídos por veículos automotores, o PROCONVE passou a fixar prazos, limites

máximos de emissão de escapamento e a estabelecer exigências tecnológicas para veículos

novos (IBAMA, 2016).

A fase vigente do PROCONVE, disposta na Resolução CONAMA n° 403/08 (apud

IBAMA, 2011), dispõe sobre as exigências para veículos pesados novos, nacionais e

importados, doravante denominada Fase P-7, e estabelece os limites máximos de emissões de

escapamento do óleo Diesel6 S-10 (com teor de enxofre máximo de 10 ppm), para veículos

produzidos a partir de 1° de janeiro de 2012, consoante apresentado pela Tabela 2.5.

Tabela 2.5 – Limites máximos7 de emissão de poluentes para os motores do ciclo Diesel destinados a veículos automotores pesados novos, nacionais e importados, produzidos a partir de 1° de janeiro de 2012

Poluentes Limites (Fase P-7) em ciclo de testes ESC8

Monóxido de carbono (g/kWh) 1,5

Hidrocarbonetos (g/kWh) 0,46

Óxidos de nitrogênio (g/kWh) 2

Material particulado (g/kWh) 0,02

Amônia (ppm/kWh) 25

Fonte: Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis – IBAMA (2011).

Além de dispor os limites de emissão, a fase P-7 estabelece a obrigatoriedade da

incorporação de tecnologia de controle de emissão e de dispositivos para o autodiagnostico

das funções de gerenciamento do motor que exerçam influência sobre as emissões de 6 Considerando que para as homologações dos veículos deve ser utilizado o combustível de referência, disposto na Resolução da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) n° 40/08. 7 Para efeitos de homologação, na comprovação de atendimento aos limites de emissão de escapamento, não são aplicados os Fatores de Deterioração da Emissão. Contudo, o fabricante deve manter as respectivas emissões dentro dos limites por 160.000 km rodados ou o prazo de cinco anos, o que se suceder primeiro. 8 Ciclo ESC = Ciclo de Regime Constante. Consiste de um ciclo de ensaio com 13 modos de operação em regime constante.  

41

poluentes do ar. Para atender às especificações impostas pela fase P-7, as tecnologias de

controle de emissão mais utilizadas são os sistemas de pós tratamento dos gases de

escapamento por Recirculação de Gases de Escape – Exhaust Gases Recirculation (EGR); e

por Redução Catalítica Seletiva - Seletive Catalitic Reduction (SCR), com injeção de solução

de ureia (ARLA32).

O primeiro sistema visa reduzir a formação de NOX com a recirculação de uma fração

dos gases de escapamento de volta aos cilindros de combustão, o que promove a diluição da

mistura nova e redução da temperatura e pressão máximas de combustão. No entanto, o

emprego de EGR requer cuidados especiais no motor, pois haveria uma tendência de aumento

de consumo de combustível em virtude da perda de rendimento (LASCALA, 2011).

O segundo sistema utiliza um catalisador e a solução ARLA32 (Agente Redutor Líquido

de NOx Automotivo, em solução aquosa de ureia de 32,5%9), os quais permitem a redução de

emissões de óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos (PETROBRAS,

2016). De acordo com a Petróleo Brasileiro S/A (Petrobras), no Brasil, os fabricantes de

veículos coletivos optaram, em sua maior parte, pelo uso do sistema SCR em função do

aumento da eficiência da combustão, entre outros fatores.

Os motores com SCR são monitorados pelo sistema OBD (On Board Diagnosis), que

identifica a extrapolação de limites de emissão, indicando a ausência de ARLA32. Nesses

casos, um aviso luminoso é acionado e o sistema reduz gradualmente a potência do veículo.

Após 48 horas de funcionamento do motor, se o problema não for sanado, a potência é

reduzida ao mínimo, até que ocorra o reabastecimento da solução (ANTP, 2016).

Com relação às emissões de MP, filtros cerâmicos são usados para captura do material,

incluindo o MP1 (material particulado com diâmetro menor que 1 micron), que é o mais

pernicioso para o sistema respiratório humano. Em função do acúmulo de MP, o dispositivo

precisa ser constantemente regenerado, processo esse que ocorre por aquecimento elétrico e

aumento da temperatura de escape (controle do motor) para queimar o MP absorvido.

Na Tabela 2.6 está disposto um inventário que compila as informações mássica e

energética da produção do veículo convencional com SCR pertencente à fase P-7.

9 Os gases de escapamento atravessam o sistema, onde a ureia é pulverizada em doses exatas na corrente de escape antes do SCR, e então permite que as reações químicas se processem, reduzindo o lançamento de óxidos de nitrogênio na atmosfera, transformando a sua maior parcela em nitrogênio, água e oxigênio (ANTP, 2016).

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Tabela 2.6 – Inventário da produção de ônibus urbano, com sistema de redução catalítica seletiva, de acordo com sua massa total

Material Ônibus convencional (% em massa)

Produção de peças em aço fundido 53,030%

Polipropileno 12,122%

Peça de ferro fundido 9,091%

Mistura de lingotes de alumínio 11,611%

Vidro 5,050%

Aço inoxidável 3,999%

Madeira 2,020%

Lubrificantes 0,917%

Etilenoglicol 0,154%

Água deionizada 0,459%

Ácido sulfúrico 0,060%

Borracha 0,830%

Chumbo 0,349%

Cobre 0,308%

Energia para montagem (primária) 36,137 MJ/kg

Energia para montagem (fóssil) 28,994 MJ/kg

Fonte: Sanchéz et al. (2012).

Quanto à vida útil do ônibus, o Ministério de Minas e Energia (MMA, 2014) utiliza um

valor médio nacional de 1.191.819 km de intensidade de uso de ônibus urbanos, valor esse

semelhante àquele proposto pela CETESB (2016) ao estado de São Paulo, de 1.186.968 km.

A composição dos gases de escapamento é influenciada por alguns fatores operacionais,

entre eles a autonomia e a lotação do veículo. A autonomia varia largamente pelas condições

do tráfego, modo de dirigir, condições climáticas e topográficas, da manutenção adequada,

uso de ar condicionado, número de passageiros, etc. Guercio e Mello Filho (2016) utilizaram

de dados da Bio Ethanol Sustainable Transport (BEST), coletados entre 2008 e 2009, e

43

concluíram que, para os meses mais quentes (dezembro, janeiro, fevereiro e março), a média

de consumo de diesel é de 1,4 km/l; enquanto para os meses mais frios (junho, julho, agosto e

setembro) a média é de 1,53 km/l, com uma média anual total de 1,48 km/l.

Zhou et al. (2016) demonstraram que a lotação máxima de passageiros aumenta o

consumo de energia em 20%, enquanto a metade da capacidade total ocupada aumentaria em

10%, quando comparados ao veículo vazio. O uso de ar condicionado eleva a demanda

energética em 24%. Considerando a velocidade média de 15km/h como referência, a queda

deste valor para 10km/h aumentaria em 26% o consumo energético, ao passo que a 20km/h

esse consumo cairia em 16% (ZHOU et al., 2016).

O levantamento bibliográfico realizado indicou outras referências para a autonomia dos

ônibus, cujos valores encontram-se na Tabela 2.7.

Tabela 2.7 - Compilação de dados de autonomia de ônibus urbano a diesel disponíveis na literatura

Especificações Autonomia Fonte

Ônibus urbano a diesel B5 (OM 904 LA) 42,7 L/100km Sugawara (2012)

Ônibus urbano a petrodiesel (OM 904 LA) 42,1 L/100km Sugawara (2012)

Ônibus urbano a diesel 43,5 L/100km MMA, (2013)

Ônibus urbano a diesel 47,6 L/100km CETESB (2016)

Ônibus urbano a diesel (Euro 3) 67,6 L/100km Guercio e Mello Filho (2016)

Ônibus urbano a diesel, velocidade de 15km/h, vazio, ar condicionado desligado 49,3 L/100km Zhou et al. (2016)

Fonte: Autoria própria.

Quanto às emissões de biodiesel, Sheehan et al. (1998), indicam que:

Ó𝑥𝑖𝑑𝑜𝑠  𝑑𝑒  𝑛𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑜   → 𝑦 =  0,0889𝑥  

𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙  𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 → 𝑦 = −0,6807𝑥

𝑀𝑜𝑛ó𝑥𝑖𝑑𝑜  𝑑𝑒  𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 →  𝑦 =  −0,4623𝑥

𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑒𝑡𝑜𝑠  𝑛ã𝑜  𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜 → 𝑦 =  −0,3673𝑥

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Em que:

y = a porcentagem de mudança nas emissões, relativa ao padrão do diesel combustível com

baixo teor de enxofre;

x = a mistura de biodiesel expressa em volume percentual no combustível;

Sheehan et al. (1998) assumem que não há enxofre no