Questões relacionadas com biocombustíveis

Existem várias questões sociais, econômicas, ambientais e técnicas com a produção e uso de biocombustíveis, que foram discutidas na mídia popular e em revistas científicas. Estes incluem: o efeito da moderação do preço do petróleo, o debate “alimento versus combustível”, potencial de redução da pobreza, níveis de emissão de carbono, produção sustentável de biocombustível, desmatamento e erosão do solo, perda de biodiversidade, efeito sobre os recursos hídricos, possíveis modificações necessárias o motor do biocombustível, bem como o balanço energético e a eficiência. O Painel de Recursos Internacionais, que fornece avaliações científicas independentes e consultoria especializada sobre uma variedade de temas relacionados a recursos, avaliou as questões relativas ao uso de biocombustíveis em seu primeiro relatório Rumo à produção sustentável e uso de recursos: Avaliação de biocombustíveis. Nele, foram delineados os fatores mais amplos e inter-relacionados que precisam ser considerados ao decidir sobre os méritos relativos de buscar um biocombustível em detrimento de outro. Concluiu que nem todos os biocombustíveis têm desempenho igual em termos de seus efeitos no clima, segurança energética e ecossistemas, e sugeriu que os efeitos ambientais e sociais precisam ser avaliados ao longo de todo o ciclo de vida.

Efeitos sociais e econômicos

Moderação do preço do petróleo
O World Energy Outlook de 2006 da Agência Internacional de Energia conclui que a crescente demanda por petróleo, se não for controlada, acentuaria a vulnerabilidade dos países consumidores a uma severa interrupção do fornecimento e consequente choque de preços. O relatório sugeriu que os biocombustíveis podem um dia oferecer uma alternativa viável, mas também que “as implicações do uso de biocombustíveis para a segurança global, bem como para a saúde pública, econômica e ambiental, precisam ser melhor avaliadas”.

Segundo Francisco Blanch, estrategista de commodities da Merrill Lynch, o petróleo estaria sendo negociado 15% a mais e a gasolina seria 25% mais cara, se não fosse pelos biocombustíveis.Gordon Quaiattini, presidente da Associação Canadense de Combustíveis Renováveis, argumentou que uma oferta saudável de fontes alternativas de energia ajudará a combater os aumentos dos preços da gasolina.

Debate “Food vs. Fuel”
Alimento versus combustível é o debate sobre o risco de desviar terras agrícolas ou culturas para a produção de biocombustíveis em detrimento do suprimento de alimentos em escala global.Essencialmente, o debate refere-se à possibilidade de os agricultores aumentarem a sua produção destas culturas, muitas vezes através de incentivos de subsídio do governo, o seu tempo e terra são deslocados de outros tipos de culturas não biocombustíveis para aumentar o preço das culturas não biocombustíveis diminuição na produção. Portanto, não é apenas o aumento da demanda por alimentos básicos, como milho e mandioca, que sustentam a maioria dos pobres do mundo, mas também tem o potencial de aumentar o preço das culturas remanescentes que esses indivíduos teriam de outra forma. precisa utilizar para complementar suas dietas. Um estudo recente do Centro Internacional de Comércio e Desenvolvimento Sustentável mostra que a expansão do etanol nos Estados Unidos aumentou os preços do milho em 21% em 2009, em comparação com os preços que a produção de etanol teria congelado nos níveis de 2004. Um estudo de novembro de 2011 afirma que os biocombustíveis, sua produção e seus subsídios são as principais causas de choques nos preços agrícolas. O contra-argumento inclui considerações sobre o tipo de milho que é utilizado em biocombustíveis, muitas vezes milho de campo não adequado para consumo humano; a porção do milho que é usada em etanol, a porção de amido; e o efeito negativo que os preços mais altos de milho e grãos têm no bem-estar do governo para esses produtos. O debate “comida versus combustível” ou “comida ou combustível” é internacionalmente controverso, com discordância sobre o quanto isso é significativo, o que está causando isso, qual é o efeito e o que pode ou deve ser feito a respeito.

Redução da pobreza
Pesquisadores do Overseas Development Institute argumentam que os biocombustíveis poderiam ajudar a reduzir a pobreza no mundo em desenvolvimento, através do aumento do emprego, multiplicadores do crescimento econômico mais amplo e da estabilização dos preços do petróleo (muitos países em desenvolvimento são importadores líquidos de petróleo). No entanto, esse potencial é descrito como “frágil” e é reduzido onde a produção de matérias-primas tende a ser de grande escala ou causa pressão sobre recursos agrícolas limitados: investimento de capital, terra, água e custo líquido de alimentos para os pobres.

Com relação ao potencial de redução ou exacerbação da pobreza, os biocombustíveis contam com muitas das mesmas deficiências políticas, regulatórias ou de investimento que impedem a agricultura como um caminho para a redução da pobreza. Uma vez que muitas dessas deficiências exigem melhorias políticas em nível nacional e não globais, elas defendem uma análise país por país dos efeitos potenciais da pobreza dos biocombustíveis. Isso consideraria, entre outras coisas, sistemas de administração de terras, coordenação de mercado e priorização de investimentos em biodiesel, já que isso “gera mais mão-de-obra, reduz os custos de transporte e usa tecnologia mais simples”. Também são necessárias reduções nas tarifas sobre as importações de biocombustível, independentemente do país de origem, especialmente devido ao aumento da eficiência da produção de biocombustível em países como o Brasil.

Produção sustentável de biocombustíveis
Políticas responsáveis ​​e instrumentos econômicos ajudariam a garantir que a comercialização de biocombustíveis, incluindo o desenvolvimento de novas tecnologias celulósicas, seja sustentável. A comercialização responsável de biocombustíveis representa uma oportunidade para melhorar as perspectivas econômicas sustentáveis ​​na África, na América Latina e na Ásia empobrecida.

Efeitos ambientais

Erosão do solo e desmatamento
Desmatamento em larga escala de árvores maduras (que ajudam a remover o CO2 através da fotossíntese – muito melhor do que a cana de açúcar ou a maioria das outras culturas de biocombustível) contribui para a erosão do solo, aquecimento global não sustentável, perda de habitat e redução de valiosa biodiversidade (tanto na terra quanto nos oceanos). A demanda por biocombustível levou à remoção de terras para plantações de óleo de palma. Somente na Indonésia, mais de 9.400.000 acres (38.000 km2) de floresta foram convertidos em plantações desde 1996.

Uma parte da biomassa deve ser retida no local para suportar o recurso do solo. Normalmente, isso será na forma de biomassa bruta, mas a biomassa processada também é uma opção. Se a biomassa exportada é usada para produzir syngas, o processo pode ser usado para co-produzir biochar, um carvão de baixa temperatura usado como uma alteração do solo para aumentar a matéria orgânica do solo a um grau não prático com formas menos recalcitrantes de carbono orgânico. Para que a co-produção de biochar seja amplamente adotada, a alteração do solo e o valor de seqüestro de carbono do carvão co-produzido devem exceder seu valor líquido como fonte de energia.

Alguns comentaristas afirmam que a remoção de biomassa celulósica adicional para a produção de biocombustível irá esgotar ainda mais os solos.

Efeito nos recursos hídricos
O aumento do uso de biocombustíveis aumenta a pressão sobre os recursos hídricos de pelo menos duas maneiras: uso de água para a irrigação de culturas usadas como matéria-prima para a produção de biodiesel; e uso de água na produção de biocombustíveis em refinarias, principalmente para ebulição e resfriamento.

Em muitas partes do mundo, a irrigação suplementar ou total é necessária para o cultivo de matérias-primas. Por exemplo, se na produção de milho (milho) metade das necessidades de água das culturas forem satisfeitas através da irrigação e a outra metade através de chuvas, são necessários cerca de 860 litros de água para produzir um litro de etanol. No entanto, nos Estados Unidos, apenas 5-15% da água necessária para o milho vem da irrigação, enquanto os outros 85-95% são provenientes de chuvas naturais.

Nos Estados Unidos, o número de fábricas de etanol quase triplicou, de 50 em 2000 para cerca de 140 em 2008. Outros 60 ou mais estão em construção, e muitos outros estão sendo planejados.Projetos estão sendo desafiados por residentes em tribunais no Missouri (onde a água é extraída do Aquífero Ozark), Iowa, Nebraska, Kansas (todos os quais extraem água do Aquífero Ogallala não renovável), no centro de Illinois (onde a água é extraída do Mahomet Aquifer) e Minnesota.

Por exemplo, as quatro culturas de etanol: milho, cana-de-açúcar, sorgo doce e pinheiro produzem energia líquida. No entanto, aumentar a produção a fim de atender às exigências da Lei de Segurança e Independência de Energia dos EUA até 2022 exigiria um alto custo nos estados da Flórida e da Geórgia. O sorgo sacarino, que apresentou o melhor dos quatro, aumentaria a quantidade de água doce retirada dos dois estados em quase 25%.

Poluição
O formaldeído, o acetaldeído e outros aldeídos são produzidos quando os álcoois são oxidados.Quando apenas uma mistura de 10% de etanol é adicionada à gasolina (como é comum no gasóleo americano E10 e noutros locais), as emissões de aldeídos aumentam 40%. Alguns resultados do estudo são conflitantes sobre este fato, no entanto, e reduzir o teor de enxofre de misturas de biocombustíveis reduz os níveis de acetaldeído. O biodiesel em combustão também emite aldeídos e outros compostos aromáticos potencialmente perigosos que não estão regulamentados nas leis de emissões.

Muitos aldeídos são tóxicos para as células vivas. O formaldeído liga-se irreversivelmente aos aminoácidos proteicos, o que produz a carne dura dos corpos embalsamados. Em altas concentrações em um espaço fechado, o formaldeído pode ser um importante irritante respiratório, causando hemorragias nasais, desconforto respiratório, doença pulmonar e dores de cabeça persistentes. O acetaldeído, que é produzido no organismo por pessoas que bebem álcool e é encontrado na boca de fumantes e naqueles com higiene bucal deficiente, é carcinogênico e mutagênico.

A União Europeia proibiu produtos que contenham formaldeído, devido às suas características cancerígenas documentadas. A Agência de Proteção Ambiental dos EUA rotulou o formaldeído como uma provável causa de câncer em humanos.

O Brasil queima quantidades significativas de etanol biocombustível. Estudos de cromatografia gasosa foram realizados em ar ambiente em São Paulo, Brasil, e comparados a Osaka, no Japão, que não queima combustível de etanol. O formaldeído atmosférico foi 160% maior no Brasil e o acetaldeído foi 260% maior.

Problemas técnicos

Eficiência energética e balanço energético
Apesar de sua proclamação ocasional como um combustível “verde”, os biocombustíveis de primeira geração, principalmente o etanol, não estão isentos de suas próprias emissões de GEE.Embora o etanol produza menos emissões globais de GEE do que a gasolina, sua produção ainda é um processo intensivo em energia, com efeitos secundários. A gasolina geralmente produz 8,91 kg de CO2 por galão, em comparação com 8,02 kg de CO2 por galão para o etanol E10 e 1,34 kg de CO2 por galão para o etanol E85. Baseado em um estudo de Dias de Oliveira et al. (2005), o etanol à base de milho requer 65,02 gigajoules (GJ) de energia por hectare (ha) e produz aproximadamente 1236,72 kg por ha de dióxido de carbono (CO2), enquanto o etanol à base de cana-de-açúcar requer 42,43 GJ / ha e produz 2268,26 kg / ha de CO2 sob o pressuposto de produção de energia não neutra em carbono. Essas emissões são provenientes da produção agrícola, cultivo de culturas e processamento de etanol. Uma vez que o etanol é misturado com gasolina, resulta em uma economia de carbono de aproximadamente 0,89 kg de CO2 por galão consumido (USDOE, 2011a).

Viabilidade econômica
Do ponto de vista da produção, miscanthus pode produzir 742 galões de etanol por acre de terra, que é quase o dobro do milho (399 gal / acre, assumindo rendimento médio de 145 bushels por acre sob rotação normal de milho e soja) e quase três vezes tanto quanto palha de milho (165 gal / acre) e switchgrass (214 gal / acre). Os custos de produção são um grande impedimento para a implementação em larga escala de biocombustíveis de 2ª Geração, e sua demanda de mercado dependerá principalmente de sua competitividade de preço em relação ao etanol de milho e à gasolina. Neste momento, os custos de conversão de combustíveis celulósicos, em US $ 1,46 por galão, foram aproximadamente o dobro do etanol à base de milho, a US $ 0,78 por galão.Biocombustíveis celulósicos de palha de milho e miscanthus foram 24% e 29% mais caros que o etanol de milho, respectivamente, e biocombustível switchgrass é mais que duas vezes mais caro que o etanol de milho.

Descrição (CASE) (‘000 US $) Nação Desenvolvida (2G) CASO A Nação em desenvolvimento (2G) CASE B Nação Desenvolvida (1G) CASO C Nação em desenvolvimento (1G) CASE D
Lucro operacional 209,313 -1,176,017 166,952 -91.300
Valor Presente Líquido 100,690 -1,011,217 40,982 39.224
Retorno sobre o investimento 1,41 0,32 1,17 0,73

Emissões de carbono
Os biocombustíveis e outras formas de energia renovável visam ser neutros em carbono ou mesmo negativos em carbono. Carbono neutro significa que o carbono liberado durante o uso do combustível, por exemplo, através da queima para transportar energia ou gerar eletricidade, é reabsorvido e balanceado pelo carbono absorvido pelo novo crescimento da planta. Essas plantas são então colhidas para produzir o próximo lote de combustível. Combustíveis neutros em carbono levam a um aumento líquido nas contribuições humanas para os níveis de dióxido de carbono atmosférico, reduzindo as contribuições humanas para o aquecimento global. Uma meta negativa de carbono é alcançada quando uma porção da biomassa é usada para seqüestro de carbono. Calcular exatamente quanto gás de efeito estufa (GEE) é produzido na queima de biocombustíveis é um processo complexo e inexato, que depende muito do método pelo qual o combustível é produzido e de outras suposições feitas no cálculo.

As emissões de carbono (pegada de carbono) produzidas pelos biocombustíveis são calculadas usando uma técnica chamada Life Cycle Analysis (LCA). Isso usa uma abordagem “do berço ao túmulo” ou do “poço às rodas” para calcular a quantidade total de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa emitidos durante a produção de biocombustível, desde colocar sementes no solo até usar o combustível em carros e caminhões. Muitas ACVs diferentes foram feitas para diferentes biocombustíveis, com resultados amplamente diferentes. Várias análises de poço a roda para biocombustíveis mostraram que os biocombustíveis de primeira geração podem reduzir as emissões de carbono, com a economia dependendo da matéria-prima utilizada, e os biocombustíveis de segunda geração podem produzir economias ainda maiores quando comparados ao uso de combustíveis fósseis. No entanto, esses estudos não levaram em conta as emissões da fixação de nitrogênio ou emissões adicionais de carbono devido a mudanças indiretas no uso da terra. Além disso, muitos estudos de ACV não analisam o efeito de substitutos que podem entrar no mercado para substituir os atuais produtos à base de biomassa. No caso do petróleo bruto, uma matéria-prima usada na produção de produtos químicos de pinus e agora sendo desviada para uso em biocombustível, um estudo da ACV descobriu que a pegada de carbono global de produtos químicos de pinho produzidos pela CTO é 50% menor do que produtos substitutos usados. na mesma situação, compensando quaisquer ganhos da utilização de um biocombustível para substituir os combustíveis fósseis. Além disso, o estudo mostrou que os combustíveis fósseis não são reduzidos quando o CTO é desviado para o uso de biocombustíveis e os produtos substitutos consomem desproporcionalmente mais energia. Esse desvio afetará negativamente uma indústria que contribui significativamente para a economia mundial, produzindo globalmente mais de 3 bilhões de libras de produtos químicos de pinus anualmente em refinarias complexas de alta tecnologia e fornecendo empregos diretos e indiretos para dezenas de milhares de trabalhadores.

Um artigo publicado em fevereiro de 2008 na Sciencexpress por uma equipe liderada por Searchinger da Princeton University concluiu que uma vez considerado o uso indireto do solo altera os efeitos na avaliação do ciclo de vida de biocombustíveis usados ​​para substituir a gasolina, em vez de poupanças de milho e etanol celulósico aumentou as emissões de carbono em comparação com a gasolina em 93 e 50 por cento, respectivamente. Um segundo artigo publicado na mesma edição da Sciencexpress, por uma equipe liderada por Fargione da The Nature Conservancy, descobriu que uma dívida de carbono é criada quando terras naturais são desmatadas e convertidas em produção de biocombustível e produção agrícola quando a terra agrícola é desviada para produção de biocombustível, portanto esta dívida de carbono se aplica tanto às mudanças diretas quanto indiretas de uso da terra.

Os estudos de Searchinger e Fargione ganharam uma atenção proeminente tanto na mídia popular quanto em periódicos científicos. A metodologia, no entanto, atraiu algumas críticas, com Wang e Haq, do Argonne National Laboratory, publicaram uma carta pública e enviaram suas críticas sobre o artigo da Searchinger para Letters to Science. Outra crítica de Kline e Dale, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, foi publicada em Letters to Science. Eles argumentaram que Searchinger et al. e Fargione et al. “… não fornecem suporte adequado para sua alegação de que os biocombustíveis causam altas emissões devido a mudanças no uso da terra. A indústria de biocombustíveis dos EUA também reagiu, alegando em uma carta pública que o” estudo da Searchinger é claramente um “pior cenário”. “análise …” e que este estudo “depende de uma longa série de suposições altamente subjetivas …”.

Projeto do motor
As modificações necessárias para operar os motores de combustão interna no biocombustível dependem do tipo de biocombustível usado, bem como do tipo de motor usado. Por exemplo, os motores a gasolina podem funcionar sem qualquer modificação no biobutanol. Pequenas modificações são necessárias para funcionar com bioetanol ou biometanol. Os motores a diesel podem funcionar com os últimos combustíveis, bem como com óleos vegetais (que são mais baratos). No entanto, este último só é possível quando o motor foi previsto com injeção indireta. Se não houver injeção indireta, o motor precisa ser equipado com isso.

Campanhas
Várias ONGs ambientais fazem campanha contra a produção de biocombustíveis como uma alternativa em grande escala aos combustíveis fósseis. Por exemplo, Friends of the Earth afirma que “a atual corrida para o desenvolvimento de agrocombustíveis (ou biocombustíveis) em larga escala é mal concebida e contribuirá para um comércio já insustentável, sem resolver os problemas da mudança climática ou da segurança energética”. Alguns grupos ambientais tradicionais apoiam os biocombustíveis como um passo significativo no sentido de abrandar ou parar as alterações climáticas globais. No entanto, os grupos ambientais de apoio geralmente sustentam a opinião de que a produção de biocombustíveis pode ameaçar o meio ambiente se não for feita de forma sustentável. Essa descoberta foi apoiada por relatórios da ONU, do IPCC e de alguns outros grupos ambientais e sociais menores, como o EEB e o Banco Sarasin, que geralmente permanecem negativos em relação aos biocombustíveis.

Como resultado, as organizações governamentais e ambientais estão se voltando contra os biocombustíveis produzidos de forma não sustentável (por meio da preferência de certas fontes de petróleo, como jatrofa e lignocelulose com óleo de palma) e estão pedindo apoio global para isso.Além disso, além de apoiar esses biocombustíveis mais sustentáveis, as organizações ambientais estão redirecionando para novas tecnologias que não usam motores de combustão interna, como hidrogênio e ar comprimido.

Diversas iniciativas de padronização e certificação foram estabelecidas sobre o tema dos biocombustíveis. A “Mesa Redonda sobre Biocombustíveis Sustentáveis” é uma iniciativa internacional que reúne agricultores, empresas, governos, organizações não-governamentais e cientistas interessados ​​na sustentabilidade da produção e distribuição de biocombustíveis. Durante 2008, a Mesa Redonda está desenvolvendo uma série de princípios e critérios para a produção sustentável de biocombustíveis por meio de reuniões, teleconferências e discussões on-line. Na mesma linha, o padrão Bonsucro foi desenvolvido como um certificado baseado em métrica para produtos e cadeias de suprimento, como resultado de uma iniciativa contínua de múltiplos interessados ​​focada nos produtos da cana-de-açúcar, incluindo o combustível etanol.

O aumento da fabricação de biocombustíveis exigirá o aumento das áreas de terra a serem utilizadas para a agricultura. Processos de biocombustíveis de segunda e terceira geração podem aliviar a pressão sobre a terra, porque eles podem usar a biomassa residual e fontes de biomassa existentes (inexploradas), como resíduos de colheitas e até mesmo algas marinhas.

Em algumas regiões do mundo, uma combinação de demanda crescente por alimentos e aumento da demanda por biocombustível está causando desmatamento e ameaças à biodiversidade. O melhor exemplo relatado disso é a expansão das plantações de dendezeiros na Malásia e na Indonésia, onde a floresta tropical está sendo destruída para estabelecer novas plantações de dendezeiros. É um fato importante que 90% do óleo de palma produzido na Malásia é usado pela indústria de alimentos; portanto, os biocombustíveis não podem ser responsabilizados exclusivamente por esse desmatamento. Existe uma necessidade urgente de produção sustentável de óleo de palma para as indústrias de alimentos e combustíveis; O óleo de palma é utilizado em uma ampla variedade de produtos alimentícios. A Mesa Redonda sobre Biocombustíveis Sustentáveis ​​está trabalhando para definir critérios, padrões e processos para promover biocombustíveis produzidos de forma sustentável. O óleo de palma também é usado na fabricação de detergentes e na geração de eletricidade e calor, tanto na Ásia quanto no mundo (o Reino Unido queima óleo de palma em usinas termoelétricas a carvão para gerar eletricidade).

É provável que uma área significativa seja dedicada à cana-de-açúcar nos próximos anos, à medida que a demanda por etanol aumenta em todo o mundo. A expansão das plantações de cana-de-açúcar colocará pressão nos ecossistemas nativos ambientalmente sensíveis, incluindo a floresta tropical na América do Sul. Nos ecossistemas florestais, esses efeitos irão minar os benefícios climáticos dos combustíveis alternativos, além de representar uma grande ameaça à biodiversidade global.

Embora os biocombustíveis sejam geralmente considerados para melhorar a produção líquida de carbono, o biodiesel e outros combustíveis produzem poluição atmosférica local, incluindo óxidos de nitrogênio, a principal causa do smog.