Trabalho Final Leao Joao Gabriel 06

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL TERMODINÂMICA APLICADA

ESTUDO DAS EMISSÕES DE POLUENTES NA ATMOSFERA DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO POR VEÍCULOS AUTOMOTORES NOS PRÓXIMOS 20 ANOS

AUTORES: João Gabriel Coelho Marcelo Malta Marcelo Matheus

Rio de Janeiro – RJ Julho de 2006

João Gabriel Coelho Marcelo Malta Secioso de Sá Marcelo Monteiro de Barros Matheus

CONSTRUÇÃO DE CENÁRIOS PARA OS PRÓXIMOS DEZ ANOS COM PERSPECTIVAS DE ENVELHECIMENTO DA FROTA DE VEÍCULOS AUTOMOTORES E AUMENTO DA EMISSÃO DE GASES QUE AGRAVAM O EFEITO ESTUFA NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO

Rio de Janeiro, RJ – Brasil Julho de 2006

AGRADECIMENTOS

Gostaríamos de agradecer primeiramente ao professor Sílvio Carlos que esteve sempre disposto a nos ajudar e orientar quando o procuramos em busca de esclarecimentos a cerca de aspectos conceituais do trabalho. Gostaríamos de agradecer também à pesquisadora Carolina Dubeux pela solicitude e presteza ao passar informações que tornaram este estudo possível.

SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO

1

2 – AGRAVAMENTO DO EFEITO ESTUFA

2

3 – CARACTERÍSTICAS DOS COMBUSTÍVEIS ESTUDADOS

4

3.1 – Petróleo

4

3.2 – GNV

6

3.3 – Álcool

7

3.4 – Combustíveis Flex

8

4 – METODOLOGIA PARA O CÁLCULO DE EMISSÕES

10

4.1 - O SISTEMA LEAP

10

4.2 - FROTA ATUAL

11

4.3 – VENDAS

11

4.4 - CURVA DE ENVELHECIMENTO DA FROTA

12

4.5 - FROTA POR COMBUSTÍVEL

14

4.6 – QUILOMETRAGEM PERCORRIDA E CONSUMO/ COMBUSTÍVEL

17

4.8 - FATORES DE EMISSÃO

17

5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

20

6 – CONCLUSÃO

25

7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

26

1 – INTRODUÇÃO O petróleo é a fonte energética primária dominante no mundo. A gasolina e o diesel são os combustíveis da grande maioria dos veículos automotores existentes. A cada mínima perturbação que afete os principais países produtores de petróleo, o preço do barril de petróleo sobe. E quando cai, não atinge os níveis anteriores, estabiliza-se sempre em um patamar superior. Alguns fatores motivadores destas constantes altas, de acordo com Miriam Leitão em 12 de julho de 2006, são o aumento da demanda , problemas geopolíticos e a baixa dos estoques americanos. As forças que puxam para baixo o preço do barril de petróleo, segundo a autora, são o aumento da oferta de produtos alternativos e a pressão pelo uso de combustíveis limpos. O objetivo deste estudo é analisar os possíveis benefícios advindos da penetração d estas novas tecnologias no mercado de veículos leves n o Rio de Janeiro, observando de que forma será influenciada a demanda por energia, as emissões de poluentes, o agravamento do efeito estufa, e assim por diante.

2 – AGRAVAMENTO DO EFEITO ESTUFA Há algumas décadas, a indústria vem atuando no sentido de reduzir as emissões de gases pelos veículos, visando atender as crescentes exigências ambientais. E tem sido eficiente nesse propósito. Entretanto, os compromissos assumidos pelos países signatários do Protocolo de Quioto, que entrou em vigor em 2005, vêm estimulando a indústria a rever conceitos primordiais dos veículos, sobretudo no que se refere à utilização de combustíveis alternativos. O Protocolo é resultado direto de três décadas de conscientização ambiental e de uma agenda de negociações internacionais que resultaram em um compromisso formal dos países signatários em reduzir suas emissões dos chamados gases de efeito estufa. O efeito estufa ocorre por causa do acúmulo de gases na atmosfera, sobretudo o dióxido de carbono (CO2), que retêm a radiação infravermelha do sol e não permitem que o calor que incide sobre a Terra seja integralmente refletido de volta ao espaço. Graças ao efeito estufa, a temperatura na superfície da Terra manteve-se estável e propícia à vida por milhões de anos. Entretanto, nos últimos cem anos, a dinâmica econômica mundial ampliou exponencialmente o lançamento de gases na atmosfera. As perdas ocasionadas em 2005 por desastres naturais relacionados ao clima, como furacões e tempestades tropicais, chegaram a duzentos bilhões de dólares, segundo estudo da Fundação Re de Munique (dado extraído da página da web infonet.com.br). O compromisso dos países signatários do Protocolo, nessa primeira etapa, é diminuir em 5% o nível de emissões de seis gases causadores do efeito estufa entre os anos de 2008 e 2012 (tendo como base o ano de 1990) e incentivar a utilização de combustíveis alternativos provenientes de fontes renováveis. O processo de combustão dos derivados de petróleo efetuado pelos motores veiculares resulta no lançamento de gás carbônico para a atmosfera. Em resumo, retira-se uma grande quantidade de compostos de carbono estocada no subsolo, lançando-os para a atmosfera, num processo inverso àquele que o ecossistema do planeta levou cerca de cinco

milhões de anos para constituir. Se a combustão for de um elemento não-fóssil, como por exemplo o álcool, também será emitido gás carbônico para a atmosfera. Entretanto, não será promovido desequilíbrio no ecossistema, já que o gás carbônico emitido será contrabalançado por aquele consumido pela cana-de-açúcar em seu crescimento. A combustão do álcool, portanto, não contribui para o aumento do efeito estufa. O setor de transporte é, atualmente, um dos principais responsáveis pelo lançamento de gases na atmosfera, respondendo por cerca de 26% do total das emissões de gases, o que tem levado a indústria automobilística a promover grandes investimentos na pesquisa por alternativas à utilização dos derivados de petróleo. Nesse contexto, o Brasil destaca-se como o único país com a experiência histórica maciça de utilização de combustível renovável: o etanol, iniciado pelo programa PROÁLCOOL iniciado na década de 80.

3 – CARACTERÍSTICAS DOS COMBUSTÍVEIS ESTUDADOS 3.1 – PETRÓLEO: Com a assinatura do Protocolo de Quioto, a alta nos preços do petróleo e a reestruturação do padrão de concorrência do setor automotivo, as inovações (sobretudo no que diz respeito à introdução de fontes alternativas de energia) passam a ser um ponto muito forte na estratégia das empresas para a manutenção de suas posições de mercado.

Os veículos automotores emitem gases que podem ser classificados em duas categorias: os inertes (inofensivos à saúde e ao ambiente) e os poluentes ou tóxicos. Atualmente, os gases inertes representam cerca de 99% das emissões, enquanto os gases tóxicos, menos de 1%. A Tabela a seguir mostra os percentuais dos principais gases emitidos por um veículo movido à gasolina:

A indústria automotiva tem modernizado continuamente a tecnologia dos motores, buscando uma queima mais eficiente dos combustíveis e uma redução da emissão de gases, visando atender às crescentes exigências ambientais. Nos motores a gasolina, as principais inovações da última década foram a utilização dos sistemas de injeção eletrônica de combustível, em substituição aos carburadores, e a introdução dos filtros catalisadores. Com a injeção eletrônica, torna-se possível dosar a mistura ar-combustível, ponto a ponto, em todos os regimes de trabalho do motor, reduzindo o consumo e maximizando a potência do motor. Já o catalisador consegue transformar a maior parte dos gases tóxicos produzidos pelo motor em gases inertes. Com a larga utilização dessas duas tecnologias, foi possível reduzir a emissão de gases tóxicos em cerca de 90%, o que contribuiu para a significativa melhoria na qualidade do ar ocorrida nos últimos anos em grandes metrópoles, como São Paulo e Cidade do México. Nessas cidades, há alguns anos não são relatados alertas de poluição – algo freqüente na década de 1980. Atualmente, a grande questão que se coloca não diz respeito aos gases tóxicos, e sim ao dióxido de carbono, que representa 18,1% das emissões veiculares. A liberação desse gás é inerente ao processo de combustão, e o CO2 lançado à atmosfera é um dos principais gases de efeito estufa.

As evoluções tecnológicas nos motores permitem que se obtenha um bom torque mesmo em motores de menor cilindrada. Essa foi a principal linha adotada pelas indústrias japonesas, que têm ganhado maiores percentuais de participação no mercado mundial, sobretudo pelo avanço no mercado americano. Na Europa, onde o uso de motores a diesel em veículos de passeio é bem mais acentuado, essa tendência também pode ser percebida. Novas tecnologias, como o turbo diesel com injeção direta, permitem bom torque, apesar do reduzido volume dos cilindros. Dentre as fontes de energia alternativas, as inovações podem ser divididas em dois grandes grupos: veículos movidos por motores elétricos (bateria, solar, híbrido, células de combustível) e utilização de combustíveis alternativos (gás natural, biodiesel, álcool), visando à substituição total ou parcial dos derivados do petróleo.

3.2 – GÁS NATURAL VEICULAR (GNV): O Gás Natural Veicular é um combustível fóssil – basicamente uma mistura de hidrocarbonetos leves – encontrado em regiões porosas no subsolo, podendo estar associado ou não ao petróleo. É composto por gases inorgânicos e hidrocarbonetos saturados, predominando o metano e, em menores quantidades, o propano e o butano, entre outros. Dentre as vantagens do uso do gás em relação aos demais combustíveis fósseis estão: a segurança, uma vez que o gás só inflama a 620°C, temperatura mais alta que a do álcool (200°C) e a da gasolina (300°C); uma queima mais limpa, com menor emissão de poluentes e de gás carbônico que a gasolina; maior vida útil dos equipamentos automotivos por causa da ausência de material particulado. A utilização do GNV no Brasil foi impulsionada pela construção do gasoduto Brasil–Bolívia e a conseqüente abundância do produto no país. Visando diversificar a matriz energética e escoar a quantidade excedente de gás, o Governo federal incentivou o seu uso em veículos automotores, subsidiando seu preço e concedendo considerável desconto no IPVA dos veículos adaptados. Esses incentivos tornaram a utilização do GNV especialmente proveitosa para os veículos de transporte urbano, como táxis e vans. Apesar do menor custo para o consumidor final, a utilização do kit de GNV acarreta alguns inconvenientes, como perda de potência e rendimento, baixa autonomia, dificuldade

de abastecimento, sobretudo fora dos centros urbanos, e perda de espaço para carga no porta-malas. Um avanço que pode impulsionar o consumo de GNV é a implantação dos modelos bicombustíveis com kit GNV de fábrica, que permitirá que o consumidor escolha qual combustível utilizar entre álcool, gasolina e GNV. Nesses veículos, que devem ser lançados já em 2006, uma central eletrônica gerencia a alimentação do motor entre o combustível gasoso e o líquido, com preferência pelo GNV (mais barato). Se houver necessidade de maior potência, a central alterna automaticamente para o combustível líquido, retornando em seguida para o GNV. Os incentivos governamentais à utilização do GNV acarretaram aumento no seu consumo em detrimento não só da gasolina como também do álcool. Os produtores de álcool freqüentemente criticam esses subsídios, com alegações ambientais (“governo estimula uso de combustível fóssil – GNV e não do renovável – álcool”) e sociais (“a produção de álcool é geradora de empregos, ao contrário da de GNV”). O GNV, apesar de fóssil, é uma alternativa aos derivados de petróleo do ponto de vista ambiental, apresenta algumas vantagens, como a menor emissão de poluentes como gás carbônico, além de viabilizar uma diversificação da matriz energética. Entretanto, por ser um combustível fóssil, sua utilização pressupõe a retirada de carbono do subsolo, e, assim, contribui com o aumento do efeito estufa. Resta a dúvida acerca da viabilidade comercial do GNV numa eventual redução dos subsídios governamentais.

3.3 – ÁLCOOL (ETANOL): O álcool foi o primeiro combustível renovável a ser utilizado em larga escala e já provou sua viabilidade técnica e econômica. Ao contrário dos derivados do petróleo, é uma fonte inesgotável de energia, não prescinde da descoberta de novas reservas e possui imenso potencial de aumento da produção, seja via ampliação da área plantada, seja por meio de aumentos na produtividade agrícola. Pode ser produzido a partir de diversas matérias-primas, como a cana-de-açúcar, a beterraba, o milho e o trigo, o que permite a obtenção do produto nas mais diferentes regiões geográficas. Ao contrário do petróleo, os principais países produtores de álcool não estão sujeitos a graves tensões geopolíticas.

A tecnologia dos motores a álcool já está plenamente dominada, tratando-se de um motor ciclo Otto bastante semelhante ao motor a gasolina. A principal diferença é a necessidade de maior taxa de compressão do motor, além do tratamento especial para evitar os problemas de corrosão. Do ponto de vista das emissões de gases poluentes e de CO2, a combustão do álcool apresenta comportamento semelhante ao da gasolina. A maior relevância atual do uso do álcool relaciona-se ao efeito estufa e ao balanço final de dióxido de carbono no meio ambiente. Pode-se afirmar que uma quantidade equivalente ao CO2 emitido pelos motores a álcool para a atmosfera é capturada pela cana-de-açúcar (ou outras matérias-primas) em seu processo de crescimento, que o utiliza para criar novas cadeias carbônicas, no processo de fotossíntese. Assim, a utilização do álcool não contribui com o efeito estufa. Por suas características de combustível limpo e renovável, o álcool passou a ser atrativo para diversos países, como EUA, Suécia, Canadá, México, Índia e Japão, que estudam e investem em sua utilização. O interesse é ainda maior por causa da manutenção das cotações do petróleo em patamares elevados.

3.4 – SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL FLEX: Os primeiros veículos equipados com a tecnologia de combustível flex foram lançados em 1992, nos EUA. A tecnologia baseava-se no reconhecimento, por meio de sensores físicos, do teor de álcool em mistura com a gasolina para, em seguida, ajustar a operação do motor às condições mais favoráveis ao uso da mistura em questão. A tecnologia norte-americana foi desenvolvida a partir de motores a gasolina e permite a utilização de uma mistura com até 85% de álcool. As pesquisas realizadas no Brasil resultaram em uma concepção tecnológica mais avançada que a norte-americana. Partiu-se da experiência com os veículos a álcool, equipados com motores de taxa de compressão mais elevada, o que viabilizou a utilização de até 100% de álcool. Mas a inovação tecnológica mais relevante foi a utilização de um sistema computadorizado de reconhecimento do combustível, mais eficiente e, sobretudo, bem mais barato do que os sensores físicos utilizados pelos americanos. Um software, instalado no

chip de comando da injeção eletrônica, calcula o percentual da mistura e ajusta automaticamente os parâmetros de funcionamento do motor. O cálculo é feito a partir das informações recebidas pelo sensor do escapamento, que mede a quantidade de oxigênio emitido. Não houve necessidade de instalação de equipamentos adicionais, pois o sensor do escapamento já era obrigatório nos veículos, em virtude das normas de controle de poluentes. A tecnologia de combustível flex transformou o motor convencional em um motor “inteligente”, permitindo que o usuário do veículo escolha qual combustível utilizar, em qualquer proporção. Seu lançamento foi um grande sucesso no Brasil, e a tecnologia já começa ser exportada para outros países. A nova tecnologia contribuiu para o aquecimento do mercado interno de veículos em 2005,17 com os carros bicombustíveis respondendo por 54% dos automóveis vendidos no país, e lançou as bases para a retomada da utilização do álcool combustível no país. Os sistemas computadorizados de reconhecimento da mistura ainda são capazes de viabilizar novos ganhos para o Brasil. Os veículos bicombustíveis podem manter o registro histórico de todo o álcool utilizado. Por meio de equipamentos específicos, é diagnosticada a quantidade de litros de álcool consumidos em substituição à gasolina e calculada a quantidade de CO2 evitado para a atmosfera. Com isso, é possível demonstrar o atendimento aos limites do Protocolo de Quioto ou mesmo acessar o mercado internacional de créditos de carbono.

4 – METODOLOGIA PARA O CÁLCULO DE EMISSÕES Em nossa simulação, criaremos um cenário simulando as emissões dos gases monóxido de carbono(CO), dióxido de carbono não biogênico(CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos totais (HC) e Aldeídos (CHO) dos escapamentos de automóveis leves da frota do estado do Rio de Janeiro, movidos a gás natural veicular, gasolina, álcool ou ambos. A simulação foi feita com auxílio de um software específico, que será apresentado mais adiante. O estado do Rio de Janeiro foi escolhido como foco deste trabalho por apresentar uma das maiores atividades econômicas do país e conseqüentemente, possuir também uma das maiores frotas. Outro fator determinante para essa escolha foi o fato de que todo os combustíveis estudados neste trabalho têm participação expressiva na frota do estado, o que nos permite observar consistentemente os efeitos do desenvolvimento destas novas tecnologias. As emissões serão simuladas até o ano de 2015, tendo como base o ano de 2005. Para tal, consideraremos dois cenários. No primeiro, suporemos que as tecnologias Flex e GNV terão uma penetração limitada no mercado e não ameaçarão o domínio dos carros movidos apenas a gasolina. A esse cenário daremos o nome de penetração limitada. No segundo cenário, assumiremos que a proporção dos veículos flex e dos movidos a GNV comporão, no futuro, a maioria da frota de veículos leves do estado do Rio de Janeiro. Esse cenário será denominado novas tecnologias.

4.1 – O SISTEMA LEAP O sistema escolhido para simulações das emissões de gases poluentes neste estudo foi o LEAP, uma ferramenta de modelagem de energia e meio ambiente baseada em cenários. Estes cenários são baseados na quantificação de como a energia é consumida, convertida e produzida em uma região, sob uma quantificação da população, desenvolvimento econômico, tecnologia, preço e assim por diante. O software foi criado originalmente em 1980, para o projeto de aproveitamento de madeira como combustível, do Beijer Institute. O objetivo era criar uma ferramenta flexível para planejamento energético de longo prazo. Tal ferramenta foi construída por Paul Raskin, presidente do Energy Systems Research Group (Grupo de pesquisa de Sistemas

Energéticos). Em 1990, tal grupo teve seu nome mudado para Tellus Institute e passou a hospedar o Stockholm Environment Center de Boston, que é o responsável pelo desenvolvimento da ferramenta desde então. O que motivou o uso do sistema LEAP neste estudo de emissões foi a possibilidade de construção de múltiplos cenários, com diferentes particularidades e a simples e eficiente comparação entre os mesmos.

4.2 - FROTA ATUAL Como exposto, a frota selecionada para o estudo é a de automóveis do estado do Rio de Janeiro e os dados foram obtidos pelo site do Detran-RJ (Departamento Estadual de Trânsito do Rio de Janeiro). Os dados são referentes aos citados veículos então licenciados no órgão Detran-RJ até Abril de 2006, data de última atualização dos dados do site antes das consultas. Até então, a frota de automóveis licenciados correspondiam a 76% da frota total, chegando a pouco menos de três milhões em abril de 2006, de uma frota total de aproximadamente dois milhões e oitocentos mil veículos. Abaixo é mostrada a evolução do número de automóveis desde o ano de 2001 a abril de 2006. Ano

Automóvel

2001

2393890

2002

2541550

2003

2654453

2004

2733598

2005

2814369

2006* Proporção sobre a frota total em 2006*

2903659 76,03%

*Até o mês de Abril

Fonte: os autores

4.3 – VENDAS Para projeção das vendas de automóveis, foi calculado o aumento médio de veículos licenciados, chegando a um valor de incremento de 3,93% ao ano. Este cálculo não contempla apenas os veículos vendidos no Rio de Janeiro, mas sim os licenciados. Isso não prejudica nossa simulação, já que desejamos conhecer, de fato, as emissões que ocorrem

em território fluminense, e não dos veículos vendidos no esta do. Estamos supondo que os veículos licenciados no estado se locomovam, primordialmente, dentro do próprio estado. Manteremos o crescimento observado entre 2001 e 2006 em nossas projeções para ambos os cenários simulados, lembrando que o ano base de nosso estudo é o ano de 2005. Desta forma, o total de veículos leves no Rio de Janeiro deve chegar a aproximadamente 4,1 milhões no ano de 2005.

Total de veículos leves 4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Fonte: os autores

4.4 – CURVA DE ENVELHECIMENTO DA FROTA A curva obtida também foi baseada em dados do Detran-RJ, e objetiva retratar a quantidade de veículos de um determinado ano que sai de circulação. Os dados consultados mostravam os veículos licenciados até o ano de 2006 de acordo com seu ano de fabricação. A idade do veículo influencia em na quantidade de poluentes emitidas pelo mesmo, já que, com a depreciação do motor, as emissões tendem a aumentar. Não foi possível encontrar dados do tipo que se referissem apenas às quantidades de automóveis, mas sim da soma de todos os tipos de veículos a cada ano. Mesmo assim, estes dados aproximam-se bastante do desejado, já que a frota de automóveis correponde a 76% do total como exposto anteriormente. Consideramos também os veículos com data de fabricação maior ou igual a 1970, o que corresponde a mais de 97% do total e chegando a uma idade máxima de 35 anos para os veículos, já que o ano base deste estudo é 2005. Assim, construímos uma curva correspondente à idade da frota, mostrada abaixo.

Idade x Participação na Frota 6,00% 5,00% 4,00% 3,00% 2,00% 1,00% 0,00% 0

5

10

15

20

25

30

35 Fonte: os autores

Como se pode observar, a variação é muito irregular, havendo diversas mudanças de tendência durante a série. Usar uma curva como essa em nossos cálculo representava uma imensa dificuldade na simulação da renovação da frota. A solução encontrada foi fazer como a maioria dos autores da bibliografia consultada, que aproximam esta curva para uma curva logística, mantendo o ponto de inflexão da mesma com a idade média da frota. Tal curva é mostrada abaixo. Idade x Participação na Frota(Curva Logística) 6,000% 5,000% 4,000% 3,000% 2,000% 1,000% 0,000% 0

5

10

15

20

25

30

35 Fonte: os autores

Equação da curva: Y(t) = _____C____ 1+ A.exp(-Bt) Onde: Y(t) = Participação percentual dos veículos com t anos Com os seguintes valores: A = 0,5385 B = -0,0689 C = 0,0773 Os valores expostos foram obtidos a partir de uma regressão logística utilizando os dados obtidos do Detran-RJ. A idade média calculada foi de 14,63 anos.

4.5 – FROTA POR COMBUSTÍVEL Para estimar a participação dos quatro tipos de veículos estudados na frota, utilizamos também os dados do DETRAN-RJ que, assim como apontado anteriormente no item referente à curva de envelhecimento da frota, referem-se a todos os tipos de veículos, não só aos leves. Assumiremos que esta proporção seja conservada também entre os veículos leves. Observando estes dados, percebemos que os veículos movidos apenas a gasolina ou álcool vêm apresentando uma queda constante na participação. No caso do álcool, podemos observar esta queda desde de 2001 e no caso da gasolina, desde 2004. Os veículos com tecnologia Flex, lançados em 2004, vêm apresentando grandes crescimentos. Chegando a quase triplicar entre janeiro de 2005 e abril de 2006. Os veículos usando gás natural veicular também vêm aumentando constantemente, atingindo quase 11% da frota total no ano de 2006. Ano 2001 2002 2003 2004 2005 2006*

% Gasolina 81,82% 82,60% 82,12% 79,81% 77,57% 73,58%

Fonte: os autores

% Álcool 16,84% 15,85% 14,95% 14,05% 13,37% 12,58%

%FLEX 0,00% 0,00% 0,00% 0,18% 1,01% 2,95%

% GNV 1,34% 1,55% 2,93% 5,96% 8,05% 10,88%

*Até o mês de Abril

Os dados apresentados acima representam a situação apenas em seis anos, apresentando tendências que não podemos afirmar com certeza se continuarão existindo nos próximos anos. Assim, consideraremos dois cenários em nossa simulação, como explicado anteriormente. No primeiro, chamado Penetração Limitada(PL), consideraremos que veículos movidos a gasolina continuarão a lenta queda na participação apresentada desde 2003. Enquanto isso, os veículos Flex e movidos a GNV continuarão a aumentar lentamente a participação na frota de veículos leves no estado do Rio de Janeiro, atingindo, somadas, um limite de aproximadamente 30% no ano de 2015, enquanto os veículos movidos a gasolina têm sua participação diminuída de 74% para 65% em dez anos, continuando a representar a maioria absoluta. Este cenário surgiu da interpretação dos dados onde consideramos que as limitações das novas tecnologias não permitirão a continuidade do aumento expressivo apresentado nos primeiros anos de introdução das mesmas. Estas atingirão um patamar limitado e não conseguirão desbancar a maioria absoluta dos tradicionais veículos movidos a gasolina. 2005

9%

2015

2010

5%

13%

10% 13%

12%

16% 9% 68%

6%

74%

Gasolina

Álcool

GNV

65%

Flex

Fonte: os autores

No segundo cenário, chamado Novas Tecnologias (NT), assumiremos que a participação das novas tecnologias (flex e GNV) continuarão o rápido aumento de sua participação na frota, atingindo, somadas, 51% no ano de 2015, atingindo a maioria absoluta. Os veículos movidos a gasolina apresentam um decréscimo de 31% na participação, chegando a 43% em 2015. Este cenário surgiu da interpretação de que as condições favoráveis a essas novas tecnologias, como o alto valor do barril de petróleo apresentado atualmente, aliadas a um desenvolvimento contínuo de tais tecnologias possibilitem que a participação das novas tecnologias continue a aumentar expressivamente.

9%

2015

2010

2005

5%

15%

23%

12%

43% 20%

74%

56%

28%

9%

6%

Gasolina

Álcool

GNV

Flex

Fonte: os autores

Em ambos os cenários consideramos que os carros movidos apenas a álcool continuem a perder participação no mercado continuamente, atingindo 6% do total em 2015 nos dois casos, já que esta tecnologia, provavelmente, será substituída pelos carros flex. Isso porque consideramos que os usuários preferirão ter um maior poder de barganha e não sujeitos apenas às variações do preço do álcool, podendo fazer a escolha pelo uso da gasolina. Outro fator que é importante considerar é a proporção de uso de cada combustível pelos usuários das novas tecnologias. No caso dos carros com kit para gás natural veicular, a maioria das fornecedoras recomenda que os usuários utilizem o combustível original do veículo em 20% das vezes. Consideraremos também que todos os carros movidos a GNV são originalmente movidos a gasolina, que, de acordo com dados do DETRAN-RJ, correspondem a 93% do total, o restante sendo dividido entre os carros flex e os movidos a álcool. No caso dos carros flex, de acordo com entrevista com Carolina Debeux, pesquisadora de planejamento energético da COPPE-UFRJ e especialista no assunto, vimos que, devido à relação entre o consumo de gasolina e álcool, sempre que o preço do segundo for menos de 70% do primeiro, é mais econômico usar 100% de álcool. Caso contrário, é melhor usar gasolina. Essa condição acontece durante as safras de cana de açúcar, matéria prima do álcool, que ocorre durante sete meses por ano. Desta forma, considerando que todos os proprietários de combustíveis são 100% conscientes e coerentes, o álcool será utilizado durante sete meses por ano, e a gasolina nos outros cinco, chegando a uma proporção de 58,3% para uso do álcool e 41,7% para gasolina.

4.6 – QUILOMETRAGEM PERCORRIDA E CONSUMO POR COMBUSTÍVEL Assumimos uma quilometragem média de vinte e cinco mil quilômetros por ano para todos os veículos da frota estudada. Os valores de consumo foram retirados de revistas online especializadas que fazem diversos testes de comparação entre veículos. Foram obtidos os dados abaixo:

Combustível GNV Álcool Gasolina C Álcool flex Gasolina flex

Valor 16,5 8 13 9,6 13,8

Unidade km/m3 km/l km/l km/l km/l

Fonte: adaptado de testes da revista 4 rodas (quatrorodas.abril.uol.com.br) e Carro online - Terra (carroonline.terra.com.br)

Podemos perceber que os veículos flex são mais econômicos que os movidos apenas a gasolina ou a álcool. Isto se deve ao sistema de sensoriamento usado em veículos com tal tecnologia, que ajustam o motor para um melhor aproveitamento para qualquer mistura colocada no tanque.

4. 7 – FATORES DE EMISSÃO Os valores de emissão para os gases monóxido de carbono, hidrocarbonetos totais, óxidos de nitrogênio e aldeídos para os veículos flex ou movidos apenas a gasolina ou a álcool foram retirados da página online dos PROCONVE - Programas de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores-, criado pelo IBAMA, disponível no endereço http://www.ibama.gov.br/proconve. Para o gás natural veicular, utilizamos os limites definidos por tais programas para tal combustível. Gasolina C, de acordo com o PROCONVE, refere-se à mistura média disponível nas bombas de combustível para gasolina, sendo a proporção de 22% de álcool e 78% de gasolina.

ANO

COMBUSTÍVEL

CO (g/km)

(g/km)

(g/km)

(g/km)

Gasolina C

0,73 (-97%)

0,13 (-95%)

0,21 (-87%)

0,004 (-92%)

Álcool

0,63 (-96%)

0,18 (-89%)

0,21 (-83%)

0,014 (-92%)

Gasolina C

0,48 (-98%)

0,11 (-95%)

0,14 (-91%)

0,004 (-92%)

Álcool

0,66 (-96%)

0,15 (-91%)

0,08 (-93%)

0,017 (-91%)

Gasolina C

0,43 (-98%)

0,11 (-95%)

0,12 (-95%)

0,004 (-92%)

Álcool

0,74 (-96%)

0,16 (-90%)

0,08 (-93%)

0,017 (-91%)

Gasolina C

0,40 (-98%)

0,11 (-95%)

0,12 (-93%)

0,004 (-92%)

Álcool

0,77 (-95%)

0,16 (-90%)

0,09 (-93%)

0,019 (-89%)

Flex-Gasol.C

0,50 (-98%)

0,05 (-98%)

0,04 (-98%)

0,004 (-92%)

Flex-Álcool

0,51 (-88%)

0,15 (-90%)

0,14 (-93%)

0,020 (-89%)

Gasolina C

0,35 (-99%)

0,11 (-95%)

0,09 (-94%)

0,004 (-92%)

Álcool

0,82 (-95%)

0,17 (-89%)

0,08 (-93%)

0,016 (-91%)

Flex-Gasol.C

0,39 (-99%)

0,08 (-97%)

0,05 (-97%)

0,003 (-94%)

Flex-Álcool

0,46 (-97%)

0,14 (-91%)

0,14 (-91%)

0,014 (-92%)

MODELO 2000

2001

2002

2003

2004

HC

NOx

CHO

Fonte: PROCONVE (http://www.ibama.gov.br/proconve/login.php)

POLUENTES

LIMITES

a partir de 01/01/2009 monóxido de carbono (CO em g/km) 2,00 2,00 2,00 hidrocarbonetos (HC em g/km) 0,30 0,30(2) 0,30(2) hidrocarbonetos não metano (NMHC em g/km) NE 0,16 0,05 óxidos de nitrogênio (NOx em g/km) 0,60 0,25(3) ou 0,60(4) 0,12(3) ou 0,25(4) material particulado (MP em g/km) 0,05 0,05 0,05 Aldeídos (CHO g/km) 0,03 0,03 0,02 emissão evaporativa (g/ensaio) 2,00 2,0 2,0 emissão de gás no cárter nula nula nula (1) em 2005 -> para 40% dos veículos comercializados; em 2006 -> para 70% dos veículos comercializados; a partir de 2007 -> para 100% dos veículos comercializados. (2) Aplicável somente a veículos movidos a GNV; (3) Aplicável somente a veículos movidos a gasolina ou etanol; (4) Aplicável somente a veículos movidos a óleo diesel; (NE) não exigível. até 31/12/2006

desde 01/01/2005 (1)

Fonte: PROCONVE (http://www.ibama.gov.br/proconve/login.php)

Os PROCONVE não restringem a emissão se dióxido de carbono não biogênico, ou seja, que não seja proveniente da fixação da substância pelos vegetais, principal causador

do efeito estufa. Os dados referentes a essas emissões foram retirados e calculados a partir de dados da Agência Americana de Proteção ao Meio Ambiente(Environmental Protection Agency) e da página online da Gás Brasil (www.gasbrasil.com.br/ Boletimsemanal.html), consultados em 12/06/ 2006. Os valores finais obtidos encontram-se abaixo: Combustível

Valor

Unidade

GNV

51,3

kg/GJ

Álcool

0

kg/GJ

Gasolina C

68,7

kg/GJ

Álcool flex

0

kg/GJ

68,7

kg/GJ

Gasolina flex

Fonte: adaptado da Gás Brasil (www.gasbrasil.com.br/ Boletimsemanal.html) e da Agência Americana de Proteção ao Meio Ambiente

Consideramos que qualquer veículo utilizando gasolina C emita a mesma quantidade de dióxido de carbono. O uso do álcool não acarreta em emissões de CO2, já que toda a quantidade da substância emitida foi retirada previamente da atmosfera pelas plantas de cana de açúcar.

5 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Após as simulações, obtivemos alguns resultados mostrando a evolução do quadro proposto para os dois cenários descritos. Quanto à demanda por energia, obtivemos os seguintes dados para o cenário Participação Limitada: Demanda de Energia - PL (milhares de BOE) 1.200.000 1.000.000 600.000

Derivados de Petróleo Gás Natural

400.000

Álcool

800.000

200.000

15 20

20

13

11 20

09 20

20

20

05

07

0

Fonte: os autores

Para o cenário Participação Limitada, percebe-se que a demanda de energia proveniente de derivados de petróleo (em nosso caso, gasolina) mantém-se constante, em cerca de um bilhão de barris de óleo equivalente, enquanto as de álcool e gás natural apresentam crescimento constante, beirando a marca de quatrocentos milhões de barris de óleo equivalente no ano de 2015. Demanda de Energia - NT (milhares de BOE)

Derivados de Petróleo Gás Natural

15 20

13 20

11 20

09 20

07

Álcool 20

20

05

1.200.000,00 1.000.000,00 800.000,00 600.000,00 400.000,00 200.000,00 0,00

Fonte: os autores

No cenário Novas Tecnologias, a demanda de energia proveniente do combustível gasolina decresce cerca de trinta por cento, enquanto a demanda por álcool no ano de 2015 mais do que dobra em relação ao ano de 2005 e a demanda por gás natural mais que triplica no mesmo período. Outra variável medida foi o potencial de aquecimento global em dióxido de carbono equivalente, que vem a ser uma medida do efeito estufa causado por todos os gases emitidos, sendo estes convertidos para a quantidade equivalente de dióxido de carbono. Os resultados obtidos foram: Efeito estufa - CO2 Equivalente (Bilhões de Kg de CO2)

15 20

13 20

11 20

20

09

07

Participação Limitada Novas tecnologias

20

20

05

560.000 540.000 520.000 500.000 480.000 460.000 440.000 420.000

Fonte: os autores

Os valores encontrados são muito semelhantes para os dois cenários, mostrando que o futuro das denominadas novas tecnologias pouco amenizam o efeito estufa equivalente. Como mencionado, simulamos a emissão de quatro gases para a frota estudada, os resultados obtidos foram:

Nox (milhões de Kg) 60.000 50.000 40.000

Participação Limitada

30.000

Novas tecnologias

20.000 10.000

15 20

13 20

11 20

09 20

07 20

20

05

0

Fonte: os autores

HC (milhões de Kg) 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000

Participação Limitada Novas tecnologias

20 05 20 07 20 09 20 11 20 13 20 15

2.000 0

Fonte: os autores

CO (milhões de Kg)

Participação Limitada Novas tecnologias

20 05 20 07 20 09 20 11 20 13 20 15

140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0

Fonte: os autores

CHO (milhares de Kg) 1.200.000 1.000.000 800.000

20 05 20 07 20 09 20 11 20 13 20 15

600.000 400.000 200.000 0

Participação Limitada Novas tecnologias

Fonte: os autores

Para os óxidos de nitrogênio (NOx), vemos que os valores são semelhantes para ambos os casos, sendo um pouco maiores para o cenário Novas Tecnologias, chegando a pouco mais de cinqüenta e cinco bilhões de quilogramas no ano de 2015. As emissões de monóxido de carbono também são bem parecidas nos dois cenários, sendo os valores do PL um pouco maiores e atingindo quase cento e trinta bilhões de quilogramas no último ano simulado. A única diferença significativa encontrada entre os gases estudados foi para os aldeídos, para os quais o cenário Novas Tecnologias apresentou valores vinte por cento maiores do que o cenário Participação Limitada. Para finalizar, apresentaremos também a demanda final por energia para cada cenário:

Demanda de energia (milhares de BOE) 2500 2000 1500

Participação Limitada

1000

Novas tecnologias

500

15 20

13 20

11 20

09 20

07 20

20

05

0

Fonte: os autores

O cenário Novas tecnologias apresenta valores ligeiramente maiores, chegando a quase dois milhões de barris de óleo equivalente no ano de 2015, enquanto o cenário participação limitada apresentas uma demanda de aproximadamente um milhão e oitocentos mil barris de óleo equivalente para o mesmo ano.

6 – CONCLUSÃO Esperávamos que o cenário Novas Tecnologias apresentasse valores menores para as emissões dos poluentes, porém, os valores foram muito parecidos com o cenário Participação Limitada. A principal vantagem obtida com uma maior penetração das Novas Tecnologias no mercado estudado, de acordo com nossas simulações, foi a redução de trinta por cento na demanda de energia proveniente de derivados de petróleo. Esta queda é compensada pelo aumento na demanda por energia dos combustíveis alternativos (gás natural e gasolina). Outro fato importante a ressaltar é que, caso as vendas de veículo mantenham-se até o ano de 2015, haverá um aumento expressivo do efeito estufa, já que as emissões de CO2 equivalentes continuarão aumentando. O aumento identificado foi de vinte por cento para o período de dez anos. Por fim, concluímos que, para enriquecimento deste estudo, poderiam ser estudados outros cenários, visando soluções para amenizar o aumento constante do e feito estufa, como identificado. Por exemplo, cenários envolvendo renovação acelerada da frota, inovações tecnológicas que diminuam as emissões, que aumentem o rendimento dos carros, e assim por diante.

7 – BIBLIOGRAFIA •

SZWARCFITER, Lila, Opções para o aprimoramento do controle de emissões veiculares de poluentes atmosféricos no Brasil

uma avaliação do potencial de

programas de inspeção e manutenção e de renovação acelerada da frota [Rio de Janeiro] 2004 XIV, 261 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,D.Sc.,Planejamento Energético, 2004). •

MILLET, William, Biodiesel: O Novo Combustível, extraído do website Vox Scientiae

Produto do Núcleo José Reis de Divulgação Científica da

ECA/USP - São Paulo - Julho/Agosto de 2003 - Ano 3 - Nº14 (http://www.eca.usp.br/nucleos/njr/voxscientiae/william15.html) •

PELLI, Edmir, Meio Ambiente - publicado em 27/03/2006 no Website da Infonet (http://www.infonet.com.br/edmirpelli/ler.asp?id=45174& titulo=Edmir_Pelli)

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BNDES Setorial

Complexo automotivo - COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS E

INOVAÇÕES NO SETOR AUTOMOTIVO: SERÁ O FIM DA

ERA DO

PETRÓLEO? . •

Website da Gás Brasil (www.gasbrasil.com.br/) consultado em julho de 2006

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Website do PROCONVE - Programas de Controle da Poluição do Ar por Veículos

Automotores

(http://www.ibama.gov.br/proconve/login.php)

consultado em julho de 2006 •

Website da revista 4 rodas (quatrorodas.abril.uol.com.br)

consultado em julho

de 2006. •

Carro online - Terra (carroonline.terra.com.br)

•

DETRAN-RJ

consultado em julho de 2006.

Departamento de Trânsito do Estado do Rio de Janeiro

estatísticos extraídos do website (http://www.detran.rj.gov.br/) julho de 2006

dados

consultado em