AQUECIMENTO GLOBAL Seqüestro de Carbono

UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PÓS-GRADUAÇÃO ―LATU SENSU‖
AQUECIMENTO GLOBAL
Seqüestro de Carbono
Marcilene Alves Lombardo Pereira
Rio de Janeiro
2009.
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PÓS-GRADUAÇÃO ―LATU SENSU‖
AQUECIMENTO GLOBAL
Seqüestro de Carbono
Por
Marcilene Alves Lombardo Pereira
OBJETIVOS: O presente trabalho tem como
objetivo apresentar alguns mecanismos de
mitigação do aquecimento global, que estão
sendo propostos, estudados e discutidos pela
comunidade científica. A tecnologia de
captura e armazenamento geológico de
carbono, dentre alternativas, é uma das
principais para a diminuição da temperatura
do planeta.
Rio de Janeiro
2009.
RESUMO
O aquecimento global está ligado à poluição do ar e além do desmatamento,
o uso do combustível fóssil, que impulsionou o crescimento da indústria, do
transporte, do comércio e da agricultura, torna-se hoje o grande vilão da história,
além de ser inviável. Primeiramente pela sua condição de finito e iminente escassez,
em segundo plano, pelo seu caráter altamente poluente. Hoje ele não é mais visto
como a fonte de energia que moverá o mundo, mas sim, com um dos maiores
emissores de gás poluente e responsável pelo aquecimento global, com isso tornase necessário pensar nas conseqüências do uso de combustíveis fósseis e levantar
as questões da mudança do clima, do aumento da temperatura da Terra, o aumento
do nível do mar e dos gases do efeito estufa. Daí a importância das fontes limpas,
renováveis, do desenvolvimento com gás natural, com o álcool, o biodiesel e o
etanol, a energia solar e a eólica, o seqüestro, transporte e armazenamento de
carbono podem e devem ser a solução para um problema que existe e que
necessita de mitigação de todas as formas, mesmo que para isso seja necessário
deixar o carro em casa e fazer uso do transporte coletivo ou bicicleta, regular
constantemente o automóvel para evitar a queima de combustível de forma
desregulada além é claro, do uso obrigatório de catalisador em escapamento de
automóveis, motos e caminhões, além de um sistema de controle de emissão de
gases poluentes nas indústrias.
Palavras-Chave: Aquecimento global, combustível fóssil, energia renovável,
poluição, gases poluentes.
METODOLOGIA
Trata-se de uma pesquisa com abordagem qualitativa teórica e tipologia
bibliográfica, pois através dele, é possível avançar no conhecimento já existente
ampliando-se o conhecimento sobre a questão ambiental, suas mudanças climáticas
e as formas de mitigação do problema, apresentadas pela comunidade científica.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO................................................................................................................................... 1
OBJETIVO PRINCIPAL...................................................................................................................... 1
OBJETIVO SECUNDÁRIO ................................................................................................................. 1
RELEVÂNCIA CIENTÍFICA E SOCIAL ............................................................................................... 1
ESTRUTURA DO TRABALHO................................................................................................................2
CAPÍTULO I
1. – AQUECIMENTO GLOBAL................................................................................................................3
1.1 - MUDANÇA GLOBAL DO CLIMA.............................................................................................4
1.2. – DIFERENÇA ENTRE TEMPO E CLIMA ............................................................................ 4
1.3 – TEMPERATURA DA TERRRA........................................................................................... 5
1.4. – AUMENTO DO NÍVEL DO MAR........................................................................................ 6
1.5 – EFEITO ESTUFA............................................................................................................... 7
1.5.1 - Gases do Efeito Estufa .......................................................................................... 8
1.6 - DESMATAMENTO ............................................................................................................12
CAPÍTULO II
2. – TÉCNICAS DE MITIGAÇÃO DA MUDANÇA CLIMÁTICA .........................................................14
2.1 - ESTRATÉGIAS DE ENTENDIMENTO - CONFERÊNCIAS NO BRASIL E NO MUNDO......14
2.1.1 - Protocolo de Kioto.................................................................................................17
2.2 - MEDIDAS DE MITIGAÇÃO DE GASES DO EFEITO ESTUFA...........................................18
2.3 - OUTRAS FONTES DE ENERGIA ......................................................................................20
2.3.1 - Energia Eólica.......................................................................................................20
2.3.2 - Energia Solar ........................................................................................................23
2.3.2.1 - Energia Solar Fotovoltaica ..............................................................................24
2.3.2.2 - Energia Solar Fototérmica ...............................................................................26
2.3.3 - Biomassa ..............................................................................................................29
2.3.3.1 - Cana de açúcar...............................................................................................31
2.3.3.1.1 - Etanol........................................................................................................33
2.3.3.2 - Mamona, algodão, amendoim, dendê e girassol ..............................................34
2.3.3.2.1 - Biodiesel ...................................................................................................35
2.4 – GERENCIAMENTO DE CO²..............................................................................................37
CAPÍTULO III
3. – SEQUESTRO DE CARBONO........................................................................................................38
3.1 – CAPTURA E/OU SEQÜESTRO DE CARBONO .............................................................. ..39
3.1.1 - Seqüestro de Carbono Geológico .........................................................................41
3.1.1.1 - Seqüestro de Carbono em Aqüífero ................................................................43
3.1.2 - Transporte de Carbono .........................................................................................45
CONCLUSÃO ...................................................................................................................................47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................................49
ÍNDICE DE FIGURAS...........................................................................................................................53
AQUECIMENTO GLOBAL
INTRODUÇÃO
O planeta se aproxima do fim da primeira década do século XXI diante de
um dilema energético. O uso do combustível fóssil, que ao longo do século passado
definiu o mundo como conhecemos hoje, impulsionando o crescimento da indústria,
do transporte, do comércio, criando uma dependência enorme do petróleo e seus
derivados.
A elevação da temperatura média do planeta tem sido um problema
agravante e devemos buscar soluções que mitiguem tal situação. Hoje a poluição
tomou proporções tão grandes que as nações resolveram se unir para tentar conter
o problema do Aquecimento Global. Os gases do efeito estufa são os principais
responsáveis pela mudança climática que o mundo vem atravessando, com isso,
vários estudos têm sido lançados e servem como base para a pesquisa.
OBJETIVO PRINCIPAL
O presente trabalho tem por objetivo apontar os principais impactos
ambientais, especificamente os impactos sobre o meio físico, gerados pela poluição
do ar e demonstrar como a tecnologia de captura e armazenamento geológico de
carbono, dentre alternativas, é uma das principais para a diminuição da temperatura
do planeta.
OBJETIVOS SECUNDÁRIOS
Relacionar a injeção de CO² com a extração de petróleo
RELEVÂNCIA CIENTÍFICA E SOCIAL
O petróleo além de sua importância como fornecedor de energia e matériaprima para a manufatura de inúmeros bens de consumo ainda é uma das principais
fontes de energia utilizada pela humanidade.
1
AQUECIMENTO GLOBAL
A tecnologia de armazenamento geológico de CO² é apresentada no
presente trabalho como uma solução de maior retorno social, político e econômico
para a nação.
ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho procura de uma forma resumida mostrar um pouco da
evolução do CO², nas alterações do clima, na temperatura da terra e aumento do
nível do mar, nos gases do efeito estufa e no desmatamento (capítulo 1), as técnicas
de mitigação utilizadas e outras fontes de energia (capítulo 2). Por fim no capítulo 3,
é abordado o seqüestro e transporte de carbono
2
AQUECIMENTO GLOBAL
CAPÍTULO I
Aquecimento Global
"O mundo é um lugar perigoso de se viver, não por
causa daqueles que fazem o mal, mas sim por causa
daqueles que observam e deixam o mal acontecer."
[Albert Einstein]
Há milhares de anos, a Terra tem passado por eras glaciais pontuadas por
períodos de breve aquecimento. Agora o período é de aquecimento global.
Durante esses anos, tem havido uma relação entre os níveis de CO ²
atmosférico e a temperatura global média, e tem sido observado nos últimos 200
anos um relativo aumento nos níveis de CO².
Vários esforços de mitigação e adaptação à mudança do clima vêm sendo
desenvolvidos no país, mas ainda não existe uma política nacional para mudança do
clima e um plano nacional para implementá-la. Há, entretanto, alguns elementos
básicos, tanto da política quanto do plano de ação, que deverão ser inevitavelmente
considerados. Esses elementos incluem: Mitigação da mudança do clima, adaptação
aos efeitos da mudança do clima e pesquisas e desenvolvimento de tecnologias que
minimizem os efeitos da mudança do clima, do efeito estufa ou mesmo do
aquecimento global.
Desde a Revolução Industrial, é maior a queima de combustíveis fósseis,
como carvão, petróleo e gás e isso é um dos principais fatores que aumentam a
concentração de gases de efeito estufa na atmosfera. Cerca de 85% do enxofre
(principal responsável pela poluição urbana e pela chuva ácida) lançado na
atmosfera origina-se na queima de carvão e petróleo, assim com 75% das emissões
de carbono (responsável pelo efeito estufa), a temperatura global tem crescido
continuadamente, em torno de 0,2 graus Celsius por década.
De acordo com o economista britânico Nicholas Stern, só no ano de 2000,
as emissões energéticas foram responsáveis por 65% do total de emissões
3
AQUECIMENTO GLOBAL
causadoras do fenômeno. Ele publicou um Relatório a pedido do ministro das
Finanças da Inglaterra, onde aponta alguns dados sobre o aquecimento global e
suas conseqüências (BARROS, 2007, p.83).
O Brasil não é um grande emissor de gás carbônico, mas em razão do
desmatamento de suas florestas, está entre os dez países que mais emitem gás
carbônico na atmosfera.
De acordo com o Balanço Energético Nacional de 2007, no Brasil, 45% da
oferta interna de energia é resultado de fontes renováveis de energia. Uma
participação muito acima do restante do mundo.
1.1
Mudança Global do Clima
Aquecimento global e mudança global do clima não são sinônimos, mas
estão inter-relacionados. À medida que o mundo vai ficando mais quente, isto
provoca uma mudança global do clima entendido como uma mudança no estado do
clima que pode ser identificada, por exemplo, por alterações na média de
parâmetros tais como temperatura, precipitação e vento e, que persistem por um
longo período de tempo.
Quando existe um balanço entre a energia solar incidente e a
energia refletida na forma de calor pela superfície terrestre, o clima se
mantém praticamente inalterado. Entretanto, o balanço de energia pode ser
alterado de várias formas: (1) pela mudança na quantidade de energia que
chega à superfície terrestre; (2) pela mudança na órbita da Terra ou do
próprio Sol; (3) pela mudança na quantidade de energia que chega à
superfície terrestre e é refletida de volta ao espaço, devido à presença de
nuvens onde partículas na atmosfera (também chamada de aerossóis, que
resultam de queimadas, por exemplo) e finalmente (4) à alteração na
quantidade de energia de maiores comprimentos de onda refletida de volta
ao espaço, devido a mudanças na concentração de gases de efeito estufa
na atmosfera (Ministério do Meio Ambiente, 2008, p.13).
1.2
Diferença entre Tempo e Clima
Esses dois elementos estão inter-relacionados, uma vez que o clima pode
ser descrito como a média da temperatura, da precipitação e do vento observada ao
4
AQUECIMENTO GLOBAL
longo de um dado período de tempo, que varia de meses a milhões de anos. O
tempo está mudando constantemente, de forma que um dia pode estar quente e
ensolarado e no outro dia, pode ser frio e chuvoso com muito vento.
O clima é diferente, pois não muda tão freqüentemente como o tempo. Para
defini-lo, é necessário considerar a média das variáveis climáticas em um longo
período, para evitar anomalias sazonais. É um erro pensar que qualquer evento
atípico ou extremo é resultado da mudança do clima, como por exemplo, a
ocorrência de um inverno muito frio. É somente quando a média das variáveis
climáticas, num período de tempo e numa determinada região, é calculada, que fica
claro que o Planeta está aquecendo.
Conforme o clima muda, há vários fatores que alteram a
quantidade, intensidade, freqüência e tipo de precipitação. Durante o século
XX, baseado nas mudanças da temperatura de superfície do mar, estima-se
que o vapor d’água na atmosfera aumentou cerca de 5% acima dos
oceanos. Devido ao fato de que a precipitação ocorre principalmente de
sistemas que se ―alimentam‖ do vapor d’água armazenado na atmosfera,
isto, de forma geral, aumentou a intensidade da precipitação e o risco de
fortes chuvas. Tanto a teoria básica quanto as simulações de modelos
climáticos e a evidência empírica indicam que climas mais quentes, devido
ao aumento do vapor d’água na atmosfera, provocam chuvas mais intensas,
mesmo quando o total anual de precipitação é levemente reduzido; há
chance de eventos ainda mais intensos quando a quantidade total de
precipitação aumenta. O clima mais quente, então aumenta tanto o risco de
secas - onde não chove – e inundações – onde chove – mas em distintos
períodos de tempo e/ou localização. Por exemplo, no verão de 2002, na
Europa, houve inundações generalizadas, sendo seguidas, no ano seguinte,
por um recorde de ondas de calor e seca. A distribuição e a ocorrência de
inundações e secas são também profundamente afetadas pelos eventos El
Niño, particularmente na região tropical da America do Sul (Ministério do
Meio Ambiente, 2008, p.17).
1.3
A Temperatura da Terra
A temperatura média global de superfície aumentou cerca de 0,74ºC nos
últimos 100 anos, entretanto o aquecimento não foi contínuo nem uniforme em todas
as partes do Planeta. O aquecimento global, particularmente desde 1970, foi maior
na superfície terrestre do que nos oceanos.
5
AQUECIMENTO GLOBAL
O Planeta está aquecendo em resposta às emissões acumuladas de gases
de efeito estufa, crescentes desde a era industrial. As emissões dos últimos anos
não são as causadoras da mudança do clima atual. Isto explica a importância que os
países em desenvolvimento dão à consideração das emissões históricas na análise
da atribuição das responsabilidades de cada país na mudança do clima,
particularmente os países desenvolvidos.
Segundo o Relatório Stern, nos países tropicais, a produção de
alimentos tende a diminuir, já que o calor e a escassez de água prejudicarão
a agricultura de maneira geral. A agropecuária, setor da economia
altamente vulnerável a variações climáticas, também será afetada. Assim,
caso nada seja feito e as previsões do caos ambiental e concretize, a
economia sofrerá uma enorme mutação: enquanto países em
desenvolvimento terão problemas com o cultivo de alimentos, as regiões
mais temperadas poderão tornar-se as melhores regiões para o plantio de
culturas (BARROS, 2007, p.94).
Quando o aumento da temperatura chega a 2 graus, o nível de pessoas em
risco de fome aumenta e conforme as estimativas do economista britânico Nicolas
Stern, a fome poderá atingir cerca de 50% da população da África e Ásia Ocidental
em 2080 e caso o aumento da temperatura chegar a 4 graus e, se manter constante,
mesmo regiões desenvolvidas com forte fertilização carbônica serão atingidas pela
falta de alimentos.
1.4
Aumento do Nível do Mar
As duas maiores causas do aumento do nível do mar estão relacionadas ao
fato de que a água se expande quando aquecida e ao descongelamento provocado
pelo aquecimento global.
No século XX a elevação do nível global do mar foi lenta, mas projeta-se que
neste século, a taxa de mudança será maior.
Satélites estão disponíveis desde 1990 com cobertura global, indicam que o
nível do mar tem elevado a uma taxa de cerca de 3 mm por ano, significativamente
maior que a média durante a última metade do século passado. O nível do mar não
está elevando uniformemente no mundo, afirma-se que em algumas regiões, estão
diminuindo.
6
AQUECIMENTO GLOBAL
A projeção de aumento do nível do mar e da velocidade com que este
aumento vai ocorrer depende de vários fatores, mas a projeção da elevação média
do nível do mar até 2100 chega a quase 60 cm, podendo ser muito maior,
dependendo do que ocorrerá com as calotas de gelo na Antártica e Groenlândia.
As regiões que sofrem com as secas vão expandir seus territórios
de 1% a 30% até o final do século XXI. Em outras regiões, o ar e os
oceanos mais quentes irão produzir tempestades mais intensas,
particularmente furacões e tufões. A Groenlândia e o oeste da Antártida, por
exemplo, podem começar a sofrer derretimentos irreversíveis. O nível
máximo do mar também pode chegar ao dobro do que é hoje, num aumento
de 5 a 12 metros em diversos países (BARROS, 2007, p. 88).
1.5
Efeito Estufa
Conforme o Relatório Stern, como ficou conhecido o trabalho do economista
britânico Nicolas Stern, as mudanças climáticas têm como causa a concentração de
gases do efeito estufa na atmosfera.
O aquecimento traz também uma grande probabilidade de intensificação do
ciclo da água, reforçando padrões existentes da escassez e crescimento do risco de
secas e inundações.
―Se o aquecimento atingir a marca de 4 a 5 graus Celsius, a elevação dos
mares se concretizará: cidades como Londres, Xangai, Nova York, Tóquio e Hong
Kong poderão sumir do mapa, de acordo com as previsões‖ (BARROS, 2007, p.89).
Em junho de 2007 ocorreu a morte de centenas de pessoas na Índia,
Paquistão e Afeganistão. Na Grécia, as temperaturas já chegaram a 46 graus
Celsius; na cidade texana de Austin vive o ano mais úmido, enquanto no Norte da
Inglaterra e em parte do Texas, chuvas torrenciais.
Além da temperatura mais alta, outras conseqüências do efeito
estufa também contribuem para o aparecimento e disseminação de
doenças. As enchentes, por exemplo, ao misturarem esgoto e outras fontes
patogênicos aos suprimentos de água potável, estimula a contaminação por
doenças graves, como o cólera. As secas forçam as populações pobres a
coletar água em poças contaminadas. Na década de 1990 a variabilidade do
7
AQUECIMENTO GLOBAL
clima contribuiu para o aparecimento de uma doença nova, uma infecção
freqüentemente letal dos pulmões causada pelo antivírus, cujos vetores são
roedores. O vírus passa aos humanos através da inalação de partículas
oriundas das fezes e secreções dos roedores (PINOTTI, 2007, p. 56).
Para Rafael Pinotti (2007, p. 53), o aumento da temperatura média da
superfície da Terra em pelo menos 0,6ºC nos últimos 120 anos atua diretamente na
sobrevivência de sistemas biológicos.
As barreiras de coral são os ambientes marinhos mais ricos em
biodiversidade, abrigando 65% das espécies de peixes. A floresta
amazônica, que vem sofrendo com as secas dos fenômenos El Niño cada
vez mais freqüente, pode num futuro próximo receber um golpe mortal com
queimadas fora de controle num evento particularmente forte. A Taiga, a
gigantesca floresta de coníferas da Sibéria, está desaparecendo devido às
nevascas intensas que danificam as árvores e aos verões quentes e secos
que prejudicam o seu crescimento. (PINOTTI, 2007, p. 54)
O efeito estufa, por si só, não é um problema, é essencial para a vida na
Terra, mas desde o final do século XIX, tem havido um aumento dos níveis de CO²
atmosférico e da temperatura média global.
A atmosfera da Terra é feita, principalmente, de nitrogênio (78%)
e de oxigênio (21%). A maior parte do 1% remanescente é argônio. Esses
gases são transparentes à luz do sol, que passa por eles e aquece a
superfície da Terra. A terra e os oceanos aquecidos, por sua vez, aquecem
a atmosfera inferior. Um pouco desse calor é radiado de volta para o
espaço. Se essa fosse a história completa, a temperatura média da Terra
seria -18° C, em vez dos 15° C que é. O motivo para o aquecimento extra é
que há gases na atmosfera que absorvem energia antes que ela seja
perdida no espaço e, em seguida, a libera de volta para a atmosfera. Os
gases que são responsáveis por esse "efeito estufa" são chamados gases
de efeito estufa (http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=3768 acesso
em 21/04/2009).
1.5.1
Gases do Efeito Estufa
A atmosfera é composta por 99,9% de nitrogênio, oxigênio e argônio, o
pouco de que restou é formado pelos gases dióxido de carbono – CO², metano –
CH4, óxido nitroso – N² O e clorofluorcarbonos – CFCs (gases do efeito estufa).
8
AQUECIMENTO GLOBAL
Dióxido de carbono -
CO² é o gás mais abundante e que resulta de inúmeras
atividades humanas, como o uso de combustíveis fósseis
no transporte e o desmatamento.
Metano - CH4 ,
resulta de atividades humanas relacionadas a agricultura,
distribuição de gás natural e aterros sanitários.
Oxido nitroso - N² O,
cujas emissões resultam do tratamento de dejetos animais
e do uso de fertilizantes.
Halocarbonos – CFCs, os principais regulados pelo Protocolo de Montreal, são os
clorofluorcarbonos, que foram utilizados na produção de
geladeiras, como agentes de refrigeração.
Emissões de gases do efeito estufa ocorrem praticamente em todas as
atividades humanas e setores da economia, por exemplo; na agricultura, através da
preparação da terra para plantio e aplicação de fertilizantes; na pecuária, através do
tratamento de dejetos animais e pela fermentação do gado; transporte, pelo uso de
combustíveis fósseis, como gasolina e gás natural; tratamento dos resíduos sólidos,
pela forma como o lixo é tratado e disposto; florestal, pelo desmatamento e
degradação de florestas; e industrial, pelos processos de produção, como cimento,
alumínio, ferro e aço.
Quando respiramos, pegamos oxigênio do ar e liberamos CO ². O CO²
também é liberado em incêndios em florestas e em vulcões. Os humanos liberam
CO² na atmosfera queimando carvão e petróleo, produção de cimento, usinas de
energia que queimam combustíveis fósseis e automóveis. A imagem abaixo mostra
uma situação hipotética na qual o fluxo líquido de CO² para dentro e para fora da
atmosfera é zero. Isto é, os fluxos estão em equilíbrio e não há aumento ou redução
líquida no CO² atmosférico.
9
AQUECIMENTO GLOBAL
FIGURA 1 – Ciclo de Carbono
http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=3788 acessado em 21/04/2009)
Conforme Pinotti (2007, p. 51), estima-se que a quantidade total de carbono
estocado na atmosfera, oceano e continentes esteja na ordem de 42 trilhões de
toneladas.
O metano é produzido naturalmente por bactérias chamadas
metanogenos, que se alimentam de material de plantas e de animais em
ambientes sem oxigênio. Os metanogenos vivem em água parada em
pântanos, onde produzem bolhas de metano chamadas "gás dos pântanos".
Os metanogenos também vivem em sistemas digestivos de animais, em que
ajudam a transformar grama e outras matérias orgânicas em nutrientes. Os
cupins produzem muito metano. Cada cupim produz apenas cerca de meio
micrograma por dia, mas há tantos deles no mundo, que juntos, eles
produzem
cerca
de
20
milhões
de
toneladas
por
ano
(http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=3768 acesso em 21/04/2009).
Algumas atividades agrícolas também produzem metano. O arroz é
normalmente plantado em campos inundados. A água parada que cobre o solo
estimula a metanogênese como em um pântano.
O gado doméstico produz mais metano que animais selvagens. As vacas
produzem cerca de 50 litros de metano por dia e o gado comercial mundial e as
ovelhas produzem cerca de 100 milhões de toneladas por ano.
10
AQUECIMENTO GLOBAL
O N²O é um gás liberado pelo nitrato de amônia, que é amplamente usado
como fertilizante para aumentar o rendimento de uma plantação.
CFCs são compostos de cloro, flúor, hidrogênio e carbono. Eles
não ocorrem naturalmente. Os CFCs foram sintetizados pela primeira vez
em 1892, mas não havia nenhum uso conhecido para eles na época. Mais
tarde eles se provaram úteis como propelentes em latas de aerosol e como
refrigerante. Mas isso passou a ser um problema. Quando liberados na
atmosfera, os CFCs migram para a estratosfera, onde eles quebram
moléculas de ozônio que estão presentes lá. Ozônio é uma forma de
oxigênio nas quais três átomos de oxigênio são combinados em uma
molécula de O³. Normalmente, o oxigênio livre forma moléculas de O ²
(http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=3768 acesso em 21/04/2009).
A camada de ozônio reduz a penetração da radiação ultravioleta. Essa
radiação é perigosa para os humanos, provocando câncer de pele e cataratas e
também pode interferir no crescimento e na reprodução de outros organismos. Por
causa disso, o uso da CFCs foi proibido por um tratado internacional de 1987.
Embora os CFCs sejam gases de efeito estufa, eles existem apenas em quantidades
muito pequenas na atmosfera. E agora que foi proibida, essa presença será ainda
mais reduzida.
Os gases de efeito estufa (GEE) diferem na sua capacidade de aquecer a
Terra e no seu tempo de permanência na atmosfera. O Painel Intergovernamental
sobre Mudança do Clima, em 1990, no seu primeiro relatório propôs uma forma para
comparar os diferentes gases de efeito estufa ao dióxido de carbono. Esta medida
foi denominada potencial de aquecimento global (GWP – Global Warming Potencial)
e reflete a contribuição de cada gás de efeito estufa (GEE) para a mudança do clima
ao longo de certo período de tempo.
O Brasil, no contexto internacional é um país especial. De um
lado, sua matriz energética é das mais avançadas pela forte participação –
de quarenta e quatro por cento – das fontes renováveis no suprimento de
eletricidade e combustíveis líquidos. Quase noventa por cento da
eletricidade consumida é produzida em hidroelétrica e quase metade do
combustível dos automóveis é etanol da cana de açúcar. O programa
nacional do biodiesel, iniciado no Governo do Presidente Lula, também
reproduz o sucesso do etanol, tendo já consolidado a meta de dois por
cento de óleos vegetais no diesel automotivo.
De outro lado, a maior fonte brasileira de emissão de gases de
efeito estufa ainda é o desmatamento. Esse desmatamento, que repete a
forma de ocupação territorial milenar e importada principalmente da Europa
11
AQUECIMENTO GLOBAL
– onde as sociedades atuais foram formadas na derrubada das florestas
originais para dar lugar às terras de agricultura – esgotou suas
possibilidades na conversão das matas nativa atlântica e de cerrado em
cafezais ou canaviais. Atualmente, na Amazônia, o que predomina na
seqüência do desmatamento predatório de latifúndios para atividades
econômicas de baixo retorno social (Marina Silva, Ministério do Meio
Ambiente, 2008, p. 6)
1.6
Desmatamento
Há séculos os seres humanos queimam florestas para preparar a terra para
a agricultura. Aqui no Brasil, essa cultura vem desde o descobrimento e isso afeta o
equilíbrio de CO² na atmosfera, pois com o desmatamento além da redução do
número de árvores capazes de realizar a fotossíntese e reduzir a emissão de CO ², a
queimada aumenta a emissão do próprio CO ²..
O processo de fotossíntese, por exemplo, retira CO ² da atmosfera
com a ajuda da luz solar, estocando carbono na forma de material orgânico
e produzindo oxigênio (O²). A respiração de plantas e animais segue o
caminho inverso, oxidando material orgânico e produzindo CO² e calor. O
CO² também é retirado da atmosfera para formar bicarbonato (dissolvido na
água do mar) e depósitos de carbonatos, que eventualmente são retornados
à atmosfera pela ação vulcânica (PINOTTI, 2007, p. 51).
Quanto desmatamento precisa ocorrer na Amazônia para que o clima local
mude? Pelo menos para uma região da floresta, cientistas brasileiros acreditam já
ter uma resposta: 40%.
Substituir esse total de mata nativa por soja ou pasto pode causar aumentos
de temperatura de até 4ºC e uma redução de até 24% nas chuvas durante a estação
seca na porção leste do território amazônico, ou seja, a área em questão são os
estados do Pará, Amapá, Roraima, Maranhão, Tocantins e um pedaço do
Amazonas. Trata-se da metade naturalmente mais seca dos 5 milhões de
quilômetros quadrados da Amazônia Legal. E também uma das mais desmatadas:
de 18% a 20% das florestas ali já cederam lugar à agropecuária, contra 15% da
média amazônica total.
12
AQUECIMENTO GLOBAL
Um estudo feito pelo Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), com
participação de pesquisadores das universidades federais de Minas Gerais e de
Viçosa aponta que, além do aquecimento global, a destruição da floresta também
pode levar à chamada savanização, processo no qual o clima quente e úmido típico
da Amazônia dá lugar a um clima quente e seco característico do cerrado. Nesse
clima, a vegetação densa da floresta tropical não sobrevive e cede lugar à savana.
13
AQUECIMENTO GLOBAL
CAPÍTULO II
Técnicas de Mitigação da Mudança Climática
"Tendo em conta as condições de que dispõe e na
medida do possível, é a natureza que faz sempre as
coisas mais belas e melhores." [Aristóteles]
Para o Brasil, a contribuição mais efetiva para a mitigação da mudança do
clima está relacionada à redução de emissões por desmatamento. Um Plano de
ação para a Prevenção e Controle do Desmatamento na Amazônia Legal foi criado
em 2003 e vem sendo implementado, apresentando resultados importantes nos
últimos 3 anos. Conforme informações do Ministério do Meio Ambiente (2008, p. 41),
a taxa de desmatamento na Amazônia Legal foi reduzida em 59% e é de
fundamental importância entender os vetores do desmatamento, para que ações
diretas sobre eles sejam implementadas, pois nem sempre essas ações são simples
e requerem investimentos contínuos e crescentes a cada ano.
A estratégia mais efetiva para se preparar para os efeitos previstos da
mudança do clima é por meio da adaptação. É necessário reduzir a emissão dos
gases de efeito estufa e incrementar os sumidouros desses gases para reduzir os
impactos da mudança do clima e, conseqüentemente, reduzir a necessidade de
ações de adaptação e seus custos associados.
Do modo como o aquecimento global avança, os estudiosos e especialistas
do clima alertam que dentro de algumas décadas a Terra passará por mudanças
severas.
2.1
Estratégias de entendimento – Conferências no Brasil e no Mundo
Em 1972, surge a primeira convenção mundial sobre meio ambiente, na
Suécia – Conferência de Estocolmo. Essa conferência resultou na criação do
Programa de Meio Ambiente das Nações Unidas (conhecido por Pnuma), sediado
em Nairóbi, no Quênia. Pela Declaração de Estocolmo, um meio ambiente sadio e
14
AQUECIMENTO GLOBAL
equilibrado passou a ser reconhecido como um direito fundamental dos indivíduos,
tanto para as gerações presentes quanto para as futuras.
No Brasil, em 1981, é criada a Política Nacional do Meio Ambiente (Lei nº
6.938/81), que estabelece instrumentos de proteção, como o Estudo de Impacto
Ambiental.
Em 1986, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) torna
obrigatória a análise de Impactos Ambientais para atividades específicas.
Já em 1988, é aprovado o capítulo do Meio Ambiente na Constituição
Federal.
Ainda em 1988, a Organização Meteorológica Mundial (WMO) e o Programa
das
Nações
Unidas
para
o
Meio
Ambiente
(Pnuma)
criam
o
Painel
Intergovernamental sobre Mudanças Climática (IPCC - Intergovernmental Pannel on
Climate Change) para melhorar o entendimento científico sobre o tema através da
cooperação dos países membros da ONU. Foi a principal referência para as
negociações da Convenção Quadro sobre Mudanças Climáticas, aberta para
assinatura em 1992
Em 1990 a II Conferência Mundial do Clima patrocinada pela OMM e pelo
PNUMA, entre outras organizações internacionais, concluiu pela necessidade de se
estabelecer um tratado internacional sobre o tema. Em de zembro do mesmo ano a
Assembléia Geral da ONU aprova o início das negociações para o tratado, onde
ficou estabelecido o comitê I Intergovernmental Negotiating Committee for a
Fraamework Convention on Climate3 Change (INC/FCCC) – responsável por
produzir o tratado.
O IPCC publica seu primeiro Relatório de Avaliação. Esse relatório concluiu
que as mudanças climáticas representam uma ameaça à humanidade e que as
negociações para a adoção de um tratado deveriam começar o mais rápido possível.
15
AQUECIMENTO GLOBAL
Foi então, que em 1992 foi realizada a uma Convenção na Conferência das
Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, conhecido com o
nome de Cúpula da Terra, realizada no Rio de Janeiro em junho de 1992. A Rio-92
(ou Eco-92) foi responsável pela criação da Convenção-Quadro das Nações Unidas
sobre a Mudança do Clima (cuja sigla em inglês é UNFCCC, de United Nations
Frame Convention for Climate Change), em vigor desde março de 1994.
A meta da UNFCCC é de acordo com seu artigo 2º, ―a
estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera em
um nível que impeça uma interferência antrópica perigosa no sistema
climático‖. Desde então, a Convenção vem sendo firmada por outros
Estados e ratificada por um crescente número de países (BARROS, 2007,
p. 90).
A Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas foi
aberta para assinaturas e assinada por 154 nações (mais a União Européia) no Rio
de Janeiro em 04 de junho de 1992. Foi a maior reunião de chefes de estado, onde
outros acordos internacionais foram adotados, tais como a Declaração do Rio, a
Agenda 21, a Convenção da Biodiversidade e o Princípio das Florestas.
A UNFCCC entrou em vigor em 21 de março de 1994, quando foi ratificada
por 50 signatários e em fevereiro de 1995 a Conferência das Partes, a COP
substituiu o INC como órgão soberano da Convenção. Os signatários da UNFCCC,
tanto países desenvolvidos quanto países em desenvolvimento assumiram uma
série de responsabilidades.
A primeira sessão da Conferência das Partes, a COP 1, realizou-se em
Berlim, Alemanha (1995), onde delegados de 117 países lançaram o Mandato de
Berlim, que propõe a constituição de um protocolo e decisões sobre o
acompanhamento das obrigações da Convenção Quadro das Nações Climáticas,
batizado em 1997 de Protocolo de Kyoto.
De 8 a 19 de junho de 1996 aconteceu a segunda sessão da Conferência
das Partes em Genebra, onde o segundo relatório do IPCC DE 1995 foi publicado
16
AQUECIMENTO GLOBAL
em tempo para a apresentação durante a COP 2 e tornou-se a principal referência
nas negociações que culminaram no Protocolo de Kyoto.
2.1.1
Protocolo de Kyoto
O Protocolo de Kyoto é um tratado com compromissos mais rígidos para a
redução da emissão dos gases que provocam o efeito estufa, complementar à
Convenção Quadro. Ele estabelece que os países do Anexo I terão a obrigação
reduzir a quantidade de seis gases do efeito estufa (CO ², CH4, N² O, FHCs, PFCs,
SF6) em pelo menos 5%, em relação aos níveis de 1990, no período de 2008 a
2012.
O Protocolo de Kyoto, resultado da Convenção das Nações
Unidas sobre Mudanças Climáticas, realizado no ano de 1997 em Kyoto, no
Japão, era o primeiro plano de metas internacional de redução da emissão
de gás carbônico e fixava para cada um dos 84 países industrializados
signatários (incluindo os países do Leste Europeu) um percentual de
redução a ser alcançado até 2012 variando de 0% a 8%, sendo que alguns
países, devido a circunstâncias especiais, poderiam até aumentar sua
emissão de um dado percentual. O Protocolo entraria em vigor 90 dias após
a ratificação de pelo menos 55 países que representassem pelo menos 55%
das emissões dos países industrializados em 1990 (PINOTTI,2007, p. 61)
O Protocolo estimula os países a cooperarem entre si através de algumas
ações básicas, tas como:
Reformar os setores de energia e transportes;
Promover o uso de fontes energéticas renováveis; limitar as emissões de
metano no gerenciamento de resíduos e dos sistemas energéticos;
Proteger florestas e outros sumidouros de carbono.
Um conceito importante contido no Protocolo de Kyoto é o MDL –
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, que foi incorporado ao Protocolo a partir de
uma proposta brasileira de criação de uma espécie de fundo de compensação. Ele
funciona como um mecanismo de cooperação internacional, estimulando o apoio dos
países desenvolvidos – os que mais poluem - a projetos que reduzam as emissões
nos países mais pobres, de modo a contribuir para o desenvolvimento sustentável
17
AQUECIMENTO GLOBAL
dos mesmos. Com isto, os países desenvolvidos podem abater os resultados das
metas de redução de suas próprias emissões. Assim, por exemplo, um país rico
poderia investir no reflorestamento de um país pobre em troca de continuar emitindo
gases do efeito estufa.
Para atingir os parâmetros propostos, O Protocolo criou o
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), que permite que os países
do Anexo I utilizem as reduções de emissões realizadas em países em
desenvolvimento. Assim, os países não incumbidos de atender metas
ambientais (Partes Não-Anexo I) ganham com o desenvolvimento
sustentável, reduzindo suas emissões; e os países do Anexo I ajudam
financeiramente os primeiros a cumprirem seus compromissos de limitação
e redução de emissões.
Todos saem ganhando: ao prever um modelo de compensação,
MDL contempla, ao mesmo tempo, os interesses de países poluidores e os
das nações em desenvolvimento, caso do Brasil. Segundo o MDL, nós em
desenvolvimento, investimos na recuperação das áreas naturais
degradadas e no melhoramento tecnológico de nossos parques produtivos,
realizando projetos que resultem na redução de emissões quantificadas e
certificadas, e comercializamos essas certificações para países do Anexo I.
Esse volume será correspondente ao abatimento na quantidade de
emissões a serem reduzidas (BARROS, 2007, P.90).
A Convenção criou um mecanismo financeiro para fornecer recursos a fundo
perdidos para os países em desenvolvimento, para auxiliar na implementação da
Convenção e tratar da mudança do clima. A operação do mecanismo ficou sob
responsabilidade do Fundo Global para o Meio Ambiente – GEF (Global
Environmental fund), e é sujeita a revisão a cada quatro anos.
O GEF foi estabelecido pelo Banco Mundial, pelo Programa das Nações
Unidas para o Desenvolvimento – PNUD e pelo Programa das Nações Unidas para
o Meio Ambiente – PNUMA, para prover recursos para projetos em países em
desenvolvimento que gerem benefícios ambientais, não apenas na área da mudança
do clima, mas também na biodiversidade, proteção da camada de ozônio e recursos
hídricos transfronteiriços.
2.2
Medidas de Mitigação de gases do efeito estufa
O governo tem apoiado programas de pesquisa e desenvolvimento com
incentivos financeiros ou investimentos diretos para estimular o desenvolvimento e a
18
AQUECIMENTO GLOBAL
utilização de tecnologias inovadoras para a conversão de energia e criação de
mercado para as mesmas.
No setor de transportes, a mitigação de gases de efeito estufa está
relacionada além de combustíveis alternativos, também a processos de manufatura,
como o etanol, que é um combustível renovável e com um ciclo sustentável de
produção.
Automóveis movidos a eletricidade e hidrogênio podem oferecer uma
oportunidade interessante para descarbonizar o sistema de energia no transporte,
mas a sua contribuição depende de todo o ciclo para a geração da eletricidade e do
hidrogênio.
O Ministério do Meio Ambiente destaca algumas propostas como
alternativas para os transportes:
Apoiar a substituição gradual de frota de transporte público e veículo
do governo por outros movidos a biocombustíveis e que apresentem
maior eficiência energética;
Fomentar formas de transportes não motorizados, como o estímulo
ao uso da bicicleta e correspondente implantação de ciclovias em
cidades brasileiras;
Promover maior interação com o setor automobilístico no sentido de
incentivar uma maior eficiência energética de veículos automotores;
Promover a disseminação das vantagens do uso de transporte
público;
Promover incentivos fiscais para a fabricação e uso de veículos
híbridos, que apresentem menores emissões de gases poluentes;
Promover incentivos econômicos para a compra de veículos
automotivos e equipamentos que tenham menor consumo de
combustível e de energia, inclusive de frotas cativas, transporte
coletivo e veículos oficiais;
Acompanhar a elaboração e implementação dos Planos Diretores de
Transporte e Mobilidade Urbana Junto às médias e grandes cidades
brasileiras entre outras (Ministério do Meio Ambiente, 2008, p. 67).
19
AQUECIMENTO GLOBAL
2.3
Outras Fontes de Energia
2.3.1
Energia Eólica
A energia produzida pelo vento é um recurso energético natural que pode
ser aproveitado com um investimento reduzido, é especialmente rentável em locais
com muito vento. É considerada a energia mais limpa, disponível em diversos
lugares e em diferentes intensidades e é uma boa alternativa às energias nãorenováveis. É uma abundante fonte de energia renovável, não emite gases, nem é
poluente.
As diferenças de pressão atmosférica causadas pelo aquecimento
diferencial terrestre provocam deslocamento de massas de ar (vento), o vento é
influenciado pelas condições atmosféricas (intensidade e direção) por obstáculos e
condições do solo. O aproveitamento da energia cinética do vento é efetuado
através de turbinas eólicas acopladas a geradores. A este conjunto turbina-gerador é
habitualmente chamado Aero gerador. Existem vários tipos de turbinas eólicas cujas
diferenças incidem essencialmente na direção do eixo de rotação (vertical e
horizontal), forma e número de pás que constituem o rotor.
FIGURA 2 – Desenho esquemático de uma turbina eólica moderna
Fonte: CENTRO BRASILEIRO DE ENERGIA EÓLICA – CBEE / UFPE. 2000. Disponível em: www.eolica.com.br. (adaptado)
20
AQUECIMENTO GLOBAL
As fazendas eólicas apesar de não queimarem combustíveis fósseis e não
emitirem poluentes, não é totalmente desprovida de impactos ambientais, pois elas
além de alteram as paisagens naturais com suas torres e hélices, podem ameaçar
pássaros se forem instaladas em rotas de migração. Outro impacto negativo das
centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem
causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados (rádio,
televisão etc.)
Apesar de efeitos negativos, como alterações na paisagem natural, esses
impactos tendem a atrair turistas, gerando renda, emprego, arrecadações e
promovendo o desenvolvimento regional.
Tal como a energia solar a energia eólica é uma energia limpa, a sua
inclusão em áreas ventiladas e em ambientes domésticos pode rapidamente trazer o
retorno do investimento efetuado. Pode funcionar em simultâneo com módulos
energéticos solares. O seu funcionamento não difere substancialmente, a energia
captada por um aero gerador carrega um conjunto de baterias.
FIGURA 3 – As hélices de uma turbina de vento
(http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./ener
gia/index.html&conteudo=./energia/artigos/eolicahtml
acesso em 19/05/09)
―A energia eólica pode garantir 10% das necessidades mundiais de
eletricidade até 2020, pode criar 1,7 milhão de novos empregos e reduzir a emissão
21
AQUECIMENTO GLOBAL
global de dióxido de carbono na atmosfera em mais de 10 bilhões de
toneladas‖.(http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/index.
html&conteudo=./energia/artigos/eolica.html acesso em 19/05/09)
A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi
instalada em 1976, na Dinamarca. Atualmente, existem mais de 30 mil turbinas
eólicas em operação no mundo. Em 1991, a Associação Européia de Energia
Eólica estabeleceu como metas a instalação de 4.000 MW de energia eólica na
Europa até o ano 2000 e 11.500 MW até o ano 2005. Essas e outras metas
estão sendo cumpridas muito antes do esperado (4.000 MW em 1996, 11.500
MW em 2001). As metas atuais são de 40.000 MW na Europa até 2010. Nos
Estados Unidos, o parque eólico existente é da ordem de 4.600 MW instalados
e com um crescimento anual em torno de 10%. Estima-se que em 2020 o
mundo terá 12% da energia gerada pelo vento, com uma capacidade instalada
de mais de 1.200GW (http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06Energia_Eolica(3).pdf acesso em 19/05/09).
Em 1990, Ceará e em Fernando de Noronha (PE), foram instalados os
primeiros anemógrafos computadorizados e sensores especiais para energia eólica.
Os resultados dessas medições possibilitaram a determinação do potencial eólico
local e a instalação das primeiras turbinas eólicas do Brasil.
Turbinas Eólicas do Arquipélago de Fernando de Noronha-PE: a
primeira turbina foi instalada em junho de 1992, a partir do projeto realizado
pelo Grupo de Energia Eólica da Universidade Federal de Pernambuco –
UFPE, com financiamento do Folkecenter (um instituto de pesquisas
dinamarquês), em parceria com a Companhia Energética de Pernambuco –
CELPE. A turbina possui um gerador assíncrono de 75 kW, rotor de 17 m de
diâmetro e torre de 23 m de altura Na época em que foi instalada, a geração
de eletricidade dessa turbina correspondia a cerca de 10% da energia
gerada na Ilha, proporcionando uma economia de aproximadamente 70.000
litros de óleo diesel por ano. A segunda turbina foi instalada em maio de
2000 e entrou em operação em 2001. O projeto foi realizado pelo CBEE,
com a colaboração do RISØ National Laboratory da Dinamarca, e financiado
pela ANEEL. Juntas, as duas turbinas geram até 25% da eletricidade
consumida na ilha. Esses projetos tornaram Fernando de Noronha o maior
sistema híbrido eólico-diesel do Brasil
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-Energia_Eolica(3).pdf
acesso em 20/05/2009)
A capacidade instalada no Brasil é de 20,3 MW, com turbinas eólicas de
médio e grande porte conectadas à rede elétrica. Outras medições foram feitas
também no Paraná, Santa Catarina, Minas Gerais, litoral do Rio de Janeiro e de
Pernambuco e na ilha de Marajó. Entretanto destacam-se na energia eólica a
Alemanha, a Dinamarca e os Estados Unidos, seguidos pela Índia e a Espanha.
22
AQUECIMENTO GLOBAL
Foi possível perceber, que a geração de energia elétrica por meio de
turbinas eólicas é uma alternativa para diversos níveis de demanda, contribuindo
seguramente para a redução do aquecimento global.
Em 2004, a Petrobras inaugurou e realizou seu primeiro projeto em MDL.
Instalou o Parque Eólico Piloto, no município do litoral potiguar, com potência de 1,8
megawatts (MW), equivalente ao consumo de uma cidade de dez mil habitantes.
O investimento, de R$ 6,8 milhões, permitiu a substituição dos
geradores a diesel que alimentavam a elevação e o bombeamento, até o
município vizinho de Guamaré, do petróleo dos campos terrestres de
Conceição, Salina Cristal, Macau, Serra, e do campo marítimo de Aratum.
Por ano, o uso da energia eólica está evitando a emissão de 1.300
toneladas de dióxido de Carbono (CO²) na atmosfera.
O empreendimento, que gera economia anual de R$ 1,4 milhão
em energia elétrica e diesel, é o primeiro projeto de Mecanismo de
Desenvolvimento Limpo (MDL) da Petrobras, registrado em março na
Organização das Nações Unidas. Pelo CO² que o parque não emite, a
companhia vai ter créditos de carbono para vender a países que não
cumprem as metas do Protocolo de Kyoto para a redução dos gases do
efeito estufa, que provocam o aquecimento global (CADERNOS
PETROBRAS, 2007, p.45).
2.3.2
Energia Solar
Foi em 1839 quando surgiram os primeiro estudos sobre como transformar
energia solar em elétrica. Depende fundamentalmente de uma unidade chamada de
célula fotovoltaica, que converte diretamente a radiação solar em eletricidade
As células fotovoltaicas são constituídas basicamente de materiais
semicondutores. O silício é o material mais empregado e está entre os oito
elementos químicos mais abundantes do planeta ao lado do ferro, do oxigênio,
magnésio, níquel, enxofre, cálcio e alumínio e têm sido explorados para diversas
utilizações. Em busca de um maior equilíbrio ambiental, a ciência vem buscando
materiais alternativos e com maior eficiência energética.
Apesar disso, a geração de energia solar é ainda pequena e um dos
principais motivos é a falta de investimentos em pesquisas para desenvolver
sistemas mais eficientes, que poderiam assegurar o uso eficiente da energia solar.
23
AQUECIMENTO GLOBAL
O sol além de ser fonte de energia, é abundante, permanente e renovável a
cada dia, não polui e nem prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal
para áreas distantes e sem rede elétrica, num país extenso como o Brasil e situado
em área tropical. É uma das alternativas mais promissoras para os desafios do novo
milênio.
O Sol irradia anualmente o equivalente a 10.000 vezes a energia
consumida pela população mundial neste mesmo período. Para medir a
potência é usada uma unidade chamada quilowatt. O Sol produz
continuamente 390 sextilhões (390x1021) de quilowatts de potência. Como
o Sol emite energia em todas as direções, um pouco desta energia é
desprendida, mas mesmo assim, a Terra recebe mais de 1.500 quatrilhões
(1,5x1018)
de
quilowatts-hora
de
potência
por
ano
(http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/index.ht
ml&conteudo=./energia/solar.html acesso em 21/05/2009).
A energia solar já é utilizada de forma passiva na arquitetura. Técnicas
sofisticadas de construção buscam o aproveitamento da iluminação natural e do
calor para aquecimento de ambientes, denominado aquecimento solar passivo
decorrente da penetração ou absorção da radiação solar nas edificações, reduzindose, com isso, as necessidades de iluminação e aquecimento.
Quase todas as fontes de energia – hidráulica, biomassa, eólica,
combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formas indiretas de
energia solar. Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente
como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e
para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida
diretamente em energia elétrica, por meio de efeitos sobre determinados
materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf
Acesso em 21/05/2009).
2.3.2.1
Energia Solar Fotovoltaica
A Energia Solar Fotovoltaica é a energia da conversão direta da luz em
eletricidade. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de
conversão. Os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por
meio do uso de células solares.
24
AQUECIMENTO GLOBAL
Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais
usados atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia
elétrica, e mais utilizada, nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas da
rede de energia elétrica.
Entre os materiais mais adequados para a conversão da radiação
solar em energia elétrica, os quais são usualmente chamados de células
solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício. A eficiência de conversão das
células solares é medida pela proporção da radiação solar incidente sobre a
superfície da célula que é convertida em energia elétrica. Atualmente, as
melhores células apresentam um índice de eficiência de 25%. Para a
geração de eletricidade em escala comercial, o principal obstáculo tem sido
o custo das células solares. Atualmente os custos de capital variam entre 5
e 15 vezes os custos unitários de uma usina a gás natural que opera com
ciclo combinado. Contudo, nos últimos anos tem-se observado redução nos
custos de capital. Os valores estão situados na faixa de US$ 200 a US$ 300
por megawatt-hora e entre US$ 3 e US$ 7 mil por quilowatt instalado. A
Figura 3.7 ilustra um sistema completo de geração fotovoltaica de energia
elétrica
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03Energia_Solar(3).pdf acesso em 21/05/2009).
FIGURA 4 – Ilustração de um sistema de geração fotovoltaica de energia elétrica
O Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP e o Centro de Pesquisas
em Energia Elétrica (Cepel), da Eletrobrás, no Rio de Janeiro, estão viabilizando
projetos pilotos que utilizam os sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica do
Instituto para pesquisas que estuda a viabilidade econômica do sistema.
Muitos outros projetos de geração fotovoltaica de energia elétrica existem
principalmente voltados para o suprimento de eletricidade em comunidades rurais,
atuando basicamente no sistema de bombeamento de água para o abastecimento
doméstico, iluminação pública, postos de saúde, escolas, e centros comunitários.
25
AQUECIMENTO GLOBAL
2.3.2.2
Energia Solar Fototérmica
É a quantidade de energia que um determinado corpo é capaz de absorver,
sob a forma de calor, a partir da radiação solar incidente no mesmo.
Os coletores solares são equipamentos que tem como objetivo específico
captar, armazenar e utilizar a energia solar fototérmica.
Os coletores solares são aquecedores de fluídos (líquidos ou gasosos) e são
classificados em coletores concentradores e coletores planos em função da
existência ou não de dispositivos de concentração da radiação solar.
Os coletores solares planos são utilizados para aquecimento de água em
residências, hospitais, hotéis etc. devido ao conforto proporcionado e à redução do
consumo de energia elétrica.
Coletor solar: A radiação solar pode ser absorvida por coletores
solares, principalmente para aquecimento de água, a temperaturas
relativamente baixas (inferiores a 100ºC). O uso dessa tecnologia ocorre
predominantemente no setor residencial, mas há demanda significativa e
aplicações em outros setores, como edifícios públicos e comerciais,
hospitais, restaurantes, hotéis e similares. Esse sistema de aproveitamento
térmico da energia solar, também denominado aquecimento solar ativo,
envolve o uso de um coletor solar discreto. O coletor é instalado
normalmente no teto das residências e edificações. Devido à baixa
densidade da energia solar que incide sobre a superfície terrestre, o
atendimento de uma única residência pode requerer a instalação de vários
metros quadrados de coletores. Para o suprimento de água quente de uma
residência típica (três ou quatro moradores), são necessários cerca de 4 m2
de coletor. Um exemplo de coletor solar plano é apresentado na Figura 3.3
(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf
acesso em 21/05/2009).
26
AQUECIMENTO GLOBAL
FIGURA 5 – lustração de um sistema solar de aquecimento de água
Concentrador solar: O aproveitamento da energia solar aplicado
a sistemas que requerem temperaturas mais elevadas ocorre por meio de
concentradores solares, cuja finalidade é captar a energia solar incidente
numa área relativamente grande e concentrá-la numa área muito menor, de
modo que a temperatura desta última aumente substancialmente. A
superfície refletora (espelho) dos concentradores tem forma parabólica ou
esférica, de modo que os raios solares que nela incidem sejam refletidos
para uma superfície bem menor, denominada foco, onde se localiza o
material a ser aquecido. Os sistemas parabólicos de alta concentração
atingem temperaturas bastante elevadas e índices de eficiência que variam
de 14% a 22% de aproveitamento da energia solar incidente, podendo ser
utilizada para a geração de vapor e, conseqüentemente, de energia elétrica.
Contudo, a necessidade de focalizar a luz solar sobre uma pequena área
exige algum dispositivo de orientação, acarretando custos adicionais ao
sistema, os quais tendem a ser minimizados em sistemas de grande porte.
Entre meados e final dos anos 1980, foram instalados nove sistemas
parabólicos no sul da Califórnia, EUA, com tamanhos que variam entre 14
MW e 80 MW, totalizando 354 MW de potência instalada (Figura 3.6). Tratase de sistemas híbridos, que operam com auxílio de gás natural, de modo a
atender a demanda em horários de baixa incidência solar. Os custos da
eletricidade gerada têm variado entre US$ 90 e US$ 280 por megawatt
hora.
Recentes melhoramentos têm sido feitos, visando a reduzir custos
e aumentar a eficiência de conversão. Em lugar de pesados espelhos de
vidro, têm-se empregado folhas circulares de filme plástico
aluminizado(http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03Energia_Solar(3).pdf Acesso em 21/05/2009).
27
AQUECIMENTO GLOBAL
FIGURA 6 – Sistema térmico de geração solar de energia elétrica
Na década de 70 com a crise do petróleo o mercado brasileiro de
aquecimento solar teve seu crescimento
Em 1994, com o Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e
Municípios (Prodeem) começava uma das principais políticas de incentivo ao
desenvolvimento de fontes alternativas, foi criado para atender localidades isoladas
da rede elétrica convencional.
Mas só em 1995, através do Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES),
foram estabelecidas, dentro do contexto solarimetria, duas propostas de trabalho
que se seguiram com o apoio da instituição: O Atlas Solarimétrico do Brasil
publicado em agosto de 1997 pelo Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas
(FAE/UFPE) e o Atlas de Irradiação Solar do Brasil publicado em outubro de 1998
pelo Laboratório de Energia Solar (Lab Solar/UFSC) e Instituto de Pesquisas
Espaciais (INPE).
Hoje o Brasil utiliza imagens de satélites e está representado por mapas
mensais contendo valores pontuais da radiação global.
28
AQUECIMENTO GLOBAL
Além disso, existe apoio técnico, científico e financeiro recebido de diversos
órgãos e instituições brasileiras (MME, Eletrobrás/CEPEL e universidades, entre
outros), a isenção de impostos que o setor obteve; financiamentos, como o da Caixa
Econômica Federal e outro elemento propulsor dessa tecnologia é a Lei n° 10.295,
de 17 de outubro de 2001, que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e
Uso Racional de Energia e a promoção da eficiência nas edificações construídas no
País.
A Petrobras utiliza cada vez mais a energiaL fotovoltaica e já tem potência
instalada de 100 KW em painéis fotovoltaicos, mas também trabalha para
desenvolver sistemas híbridos de propulsão automotora à base de fontes renováveis
com o objetivo de reduzir o uso de combustíveis e aumentar a proteção ambiental.
Outro caminho das pesquisas passa pelo transporte. Durante os
Jogos Pan-Americanos Rio 2007, a Petrobras transportou convidados num
ônibus elétrico em que a geração fotovoltaica foi um dos energéticos. O
protótipo do chamado ônibus híbrido solar faz parte de projeto do Centro de
Pesquisas (Cenpes) em parceria com a empresa paulista Eletra Industrial
(CADERNOS PETROBRAS, p. 39).
2.3.3
Biomassa
O termo biomassa refere-se a toda matéria orgânica proveniente dos reinos
animal e vegetal.
Conforme afirma Bezerra (2003, p. 51), outra maneira de se obter energia de
forma ecologicamente correta seria a utilização da energia de biomas, também
conhecida como conversão bioenergética, onde se pode obter o biogás com o
emprego da biomassa vegetal ou animal, além do lixo urbano.
Considerando-se a utilização da biomassa para fins energéticos, a
classificação desses recursos pode ser feita da seguinte forma:
Recursos florestais naturais ou reflorestamento;
29
AQUECIMENTO GLOBAL
Culturas energéticas envolvendo espécies sacarídeas (cana de açúcar e
beterraba), amiláceas (mandioca, babaçu e milho) e oleaginosas (soja,
girassol, mamona, amendoim);
Fito massa aquática;
Resíduos agropastoris;
Resíduos orgânicos industriais, resíduos urbanos sólidos e líquidos;
E outros tipos de biomassa.
Os recursos florestais constituem a forma mais abundante de biomassa e na
natureza podemos destacar o que classificamos de fontes de energias renováveis e
não renováveis, conforme é demonstrado na próxima figura:
FIGURA 7 – Classificação geral das fontes de energia
http://www.comciencia.br/reportagens/2004/12/15.shtml
A utilização da biomassa para fins energéticos (lenha, resíduos agrícolas e
florestais) é tão antiga quanto à própria história da civilização, mas a maioria da
população dos países em desenvolvimento continua utilizando a biomassa como
fonte primária de energia.
30
AQUECIMENTO GLOBAL
2.3.3.1
Cana de açúcar
A cultura da cana de açúcar tem se construído uma das mais tradicionais e
importantes atividades agrícolas do país, com grandes reflexos na economia. Além
do açúcar, a cana vem sendo utilizada como matéria prima para a produção de
álcool para fins energéticos e químicos.
O processo tecnológico compreendia a transformação do álcool
hidratado, produto normal das destilarias anexas as usinas de açúcar, em
álcool anidro (graduação mínima de 99%), de forma a possibilitar a sua
mistura com a gasolina automotiva comum. A intervenção do Estado
ocorreu, então, de modo direto. O Instituto do Açúcar e do Álcool foi criado
como órgão regulador de atividades econômicas privadas e com agente
econômico. Construiu três destilarias centrais, respectivamente no Cabo,
PE, Campo, RJ e Rio Branco, MG. A cultura da cana não tinha ainda grande
expressão em São Paulo. A adição do álcool na gasolina foi compulsória.
(LEITE, 2007, p. 89)
No Brasil, o uso do álcool proveniente da cana como combustível, teve
origem antes da Segunda Guerra Mundial, em três fases:
De 1934 a 1975 – álcool anidro adicionado à gasolina;
De 1976 a 1980 – na primeira fase do Proálcool, quando o álcool hidratado foi
utilizado como substituto da gasolina, modestamente;
De 1981 a 1986 – quando o Proálcool foi intensificado
Em 1985, foi fundada a União dos Produtores de Bioenergia (Udop),
entidade que representa as usinas de açúcar, de álcool e os produtores de biodiesel
e que teve um papel importante firmando convênios com instituições de ensino para
estimular as pesquisas em torno do biodiesel.
Nessa última fase, o álcool hidratado era para ser usado como substituto e
não como aditivo à gasolina. Para isso, o Governo lançou mão de uma série de
incentivos e medidas fiscais, como redução de impostos (IPI), como faz hoje, e
31
AQUECIMENTO GLOBAL
redução de alíquotas da Taxa Rodoviária Única (TRU), depois substituída pelo
Imposto sobre Veículos Automotores (IPVA).
Em 1989, o Proálcool foi desativado como programa de benefícios e
incentivos fiscais.
O programa de álcool hidratado resultou em substituição,
temporária de veículos a gasolina por veículos a álcool. Nos dez anos da
década de 1980 foram vendidos no País 4.523 mil veículos a álcool (70%)
contra 1.907 mil a gasolina. Na frota em circulação, a presença dos carros a
álcool continua, no entanto, significativa e demandará vários anos para que
desapareça ou se torne insignificante, se a política energética apontar no
sentido de minimizar a presença de álcool hidratado, apesar de suas
vantagens ambientais (LEITE, 2007, p. 272).
Dez anos após a instituição do programa, continuava a controvérsia sobre a
competitividade entre o álcool como combustível automotivo e as oscilações
mundiais do petróleo e da economia nacional, comparando em ordem de grandeza,
entre preços e custos do petróleo e do álcool durante o Proálcool. Foi então, ao
contrário do que se esperava, o preço do petróleo caiu, com isso, em 1996, para os
usineiros, o preço vigente não deixou margem para prosseguir os investimentos em
novas instalações e pesquisas, tanto na área agrícola, quanto industrial, pois para o
país, o equilíbrio econômico só se daria se o barril de petróleo subisse
substancialmente, o que na época não se podia prever.
O Programa começou a ruir e o preço do açúcar começou a aumentar no
mercado internacional, fazendo com que fosse muito mais vantajoso para os
usineiros produzir açúcar no lugar do álcool.
A falta do álcool combustível nos postos se tornou regular e deixou os donos
dos carros movidos a combustível vegetal sem opções. Essas sucessivas crises de
desabastecimento, aliadas ao maior consumo do carro a álcool e o menor preço da
gasolina, levaram o pró-álcool a descrença geral por parte dos consumidores e das
montadoras de automóveis, chegando ao ponto das montadoras não oferecerem
mais modelos novos movidos a álcool.
32
AQUECIMENTO GLOBAL
Trinta anos após o início do Proálcool, o Brasil vive agora uma nova
expansão dos canaviais com o objetivo de oferecer, em grande escala, o
combustível alternativo. O plantio avança além das áreas tradicionais, do interior
paulista e do Nordeste, e espalha-se pelos cerrados. A nova escalada não é um
movimento comandado pelo governo, como a ocorrida no final da década de 70,
quando o Brasil encontrou no álcool a solução para enfrentar o aumento abrupto dos
preços do petróleo que importava. A corrida para ampliar unidades e construir novas
usinas é movida por decisões da iniciativa privada, convicta de que o álcool terá, a
partir de agora, um papel cada vez mais importante como combustível, no Brasil e
no mundo.
2.3.3.1.1
Etanol
É o ―combustível verde‖, matriz energética mais barata e que a cada dia
conquista mais adeptos. O Brasil está apto a exportar biocombustível e,
principalmente tecnologia para que outros países descubram os benefícios da
energia limpa.
Graças ao efeito aditivo do etanol, o Brasil foi um dos primeiros países a
retirar o chumbo da gasolina, livrando desse poluente o ar das cidades.
Desde o início do Proálcool, o Brasil economizou 1,09 bilhão de barris de
petróleo. De acordo com o Ministério de Minas e Energia, em mais de três décadas,
a utilização do álcool na frota automotiva de passeio evitou a emissão de 644
milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO²) na atmosfera – uma contribuição
notável para a redução dos gases do efeito estufa, que aumentam a temperatura da
Terra.
A produção de cana nos últimos anos passou de 255 milhões de toneladas
colhidas em 4,82 milhões de hectares no ano 2000, para 483 milhões de toneladas
colhidas em sete milhões de hectares no ano de 2007, sem, contudo, impactar as
questões ambientais ou mesmo diminuir a produção de outros produtos. Mesmo
33
AQUECIMENTO GLOBAL
após 500 anos de introdução desta cultura no país, ainda temos um dos solos mais
ricos. Ocupamos apenas 1,69% das áreas agricultáveis do nosso país com cana de
açúcar, sendo que metade dessa área está voltada para a produção de açúcar e a
outra metade para a produção de etanol. Se utilizássemos 10% da área agricultável,
conseguiríamos multiplicar por cinco nossa produção atual, sem desmatamento.
Há um desafio de tornar o etanol uma commodity, abrindo mercado em
vários países e ainda permitindo que outros tantos possam produzi-lo, ou seja, um
produto que tem seu preço determinado em bolsa de mercadorias.
O ranking mundial da produção de biocombustíveis vai se alterar muito
devido às novas formas de geração de biocombustíveis. Estão sendo feitos grandes
investimentos para aprimorar as tecnologias, através da quebra da celulose, o que
possibilita a produção de biocombustíveis a partir de folhas. Hoje os Estados Unidos
são os maiores os maiores produtores de etanol, seguidos pelo Brasil.
O Brasil e Estados Unidos estão no mesmo patamar produtivo,
respondendo, juntos por mais de 70% do álcool combustível do planeta.
Mas ao contrário do norte-americano, o etanol brasileiro tem um número a
conquistar. O país conta com domínio tecnológico da produção à base de
cana, climas favoráveis, farturas de terras, solos férteis e muita água. Os
Estados Unidos tiram o álcool do milho, com custo maior e, já quase não
dispõem de áreas para expandir os milharais (CADERNOS PETROBRAS,
2007, p. 28).
Hoje, somente 1/3 do potencial da cana é utilizado para a fabricação de
açúcar ou etanol e, na maioria das usinas, o outro terço é muito mal utilizado, em
caldeiras ultrapassadas, para geração de energia. Vários institutos de pesquisas
estão estudando o aumento energético da cana. O próximo passo será a produção
do etanol celulósico, através das fibras, o que permitiria multiplicarmos a produção
várias vezes, sem, contudo precisar plantar mais cana.
2.3.3.2
Mamona, algodão, amendoim, dendê e girassol
34
AQUECIMENTO GLOBAL
2.3.3.2.1
Biodiesel
Em 2005, o governo federal criou o Programa Nacional de Produção e Uso
do Biodiesel. Uma das iniciativas do programa é o Selo Combustível Social, criado
pelo Ministério do Desenvolvimento Agrário, onde prevê a isenção de impostos para
empresas de biocombustíveis.
A primeira medida legislativa estabelece que ―fica introduzido o biodiesel na
Matriz Energética Brasileira, sendo fixado em 5% em volume, o percentual mínimo
obrigatório de adição de biodiesel ao óleo diesel comercializado ao consumidor final
em qualquer parte do território nacional‖. (LEITE, 2007, p. 426)
O valor de aquisição da matéria prima proveniente da agricultura familiar na
região nordeste e no semi-árido está em torno de 50%, sendo no sudeste e sul, um
percentual mínimo de 30% e no norte e no centro-oeste, cerca de 10%.
Com a criação do registro especial de produtores para efeito fiscal,
regulamentou-se a incidência das contribuições para o PIS-PASEP e COFINS, na
venda do produto. Instituiu-se o Selo Social para os produtores que atendam tanto à
localização como ao tipo de agricultura priorizada (Lei nº 11.116/05)
Para o Diretor do Departamento de Agronegócios da Federação das
Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP), Roberto Rodrigues, o biocombustível é
uma das melhores alternativas que temos; afinal vêm da agricultura. O
biocombustível seqüestra o gás carbônico e é renovável.
Em 2006 a Petrobras construiu usinas para a preparação do biodiesel.
Também nessa época divulgou-se uma nova tecnologia desenvolvida no Centro de
Pesquisas da Petrobras (Cenpes), visando à obtenção de óleo diesel que utilize
biomassa como uma das matérias–primas em unidades de hidrotratamento das
refinarias de petróleo, baseada na hidrogenação de mistura diesel mineral com óleo
vegetal, sendo denominado H-BIO.
35
AQUECIMENTO GLOBAL
Com a inauguração das usinas de biodiesel de Candeias (BA),
Quixadá (CE) e Montes Claros (MG), a Petrobras definitivamente finca sua
bandeira no semi-árido brasileiro, contribuindo pra o país com energia
renovável e inclusão social. A produção total de 150.000 toneladas de
biodiesel/ano e previsão inicial de 70.000 famílias de agricultores
beneficiadas com os novos empreendimentos são o primeiro passo de um
futuro promissor para a companhia e para o Brasil (REVISTA PETROBRAS,
2008, 12).
Para a produção do H-BIO, basta um pouco de óleo de soja, de mamona ou
outro vegetal oleaginoso, mais o diesel de petróleo e a mistura é bombardeada por
moléculas de hidrogênio e a alta pressão e temperatura elevada, com isso, o
processo químico separa a água e os gases queimados para fornecer energia à
continuidade do refino e com mais algumas reações controladas, pronto, o H-BIO
está feito. A tecnologia é 100% Petrobras.
Ao passar pelo reator das Unidades de Hidrotratamento (HDTs),
as moléculas do óleo vegetal e do diesel mineral são quebradas pela
hidrogenação, a 300 graus de temperatura, sob pressão de 50 atmosferas.
Desse processamento resultam compostos químicos que melhoram a
qualidade do produto final, com vantagem para a ignição dos motores. Além
de ter maior número de cetano e teor mais baixo de enxofre, o H-BIO tem
densidade menor e não gera resíduos a serem mais tarde
descartados(CADERNOS PETROBRAS, 2007, p. 32).
A produção do biodiesel H-BIO, ao mesmo tempo em que separa os gases
carbono, monóxido de carbono, metano e propano, que vão para um forno e viram
energia para a realimentação do processo, a hidrogenação reduz o nitrogênio e o
enxofre, principal poluente do diesel, elevando as propriedades parafínicas e
naftênicas do produto, melhorando a sua qualidade energética.
―O H-BIO veio para complementar à fabricação do diesel convencional e,
seguindo o exemplo do biodiesel, para diminuir as exportações (CADERNOS
PETROBRAS, 2007, p. 33).
A tecnologia H-BIO veio para ficar nas refinarias da Petrobras e isso abre
mercado para os pequenos agricultores, sinalizando mais empregos e renda de
norte a sul. O aumento de demanda de óleo de soja e de outros vegetais impulsiona
36
AQUECIMENTO GLOBAL
a ampliação da lavoura e do agronegócio com perspectiva de contratos de
fornecimento em longo prazo.
2.4
Gerenciamento de Carbono
Para atender aos compromissos do Protocolo de Kyoto, os países têm o
desafio de adotar políticas e ações que levem a diminuição da emissão dos gases
do efeito estufa (GEE), principalmente do CO², sem impedir seu crescimento
econômico. Neste contexto surge o conceito de gerenciamento de carbono, que
consiste na adoção de diferentes estratégias para a diminuição das emissões
antropogênicas de CO²,quais sejam:
Uso mais eficiente da energia, de forma a reduzir a queima de
combustíveis fósseis;
Implementação
de
soluções energéticas que
façam uso
de
combustíveis limpos e energias renováveis, tais como as que já foram
vistas neste capítulo (biomassa, eólica, solar);
Captura e estocagem de CO² emitido (seqüestro de carbono).
A segunda opção parece ser a mais eficaz, porém, em virtude da forte
dependência dos combustíveis fósseis na economia mundial é também a mais difícil
de ser aplicada em curto prazo sem alterar significativamente o desenvolvimento dos
países. A redução do CO² atmosférico pelo seqüestro de carbono surge como uma
opção para permitir a continuidade do uso de combustíveis fósseis durante o
provável longo período de transição para outras fontes de energia.
37
AQUECIMENTO GLOBAL
CAPÍTULO III
Seqüestro de Carbono
"Não existe nada absoluto, tudo é relativo. Por isso
devemos julgar de acordo com as circunstâncias." [Dalai
Lama]
Para a elaboração do 3º capítulo, foi utilizado como material para o estudo, o
que foi apresentado no I Seminário Brasileiro sobre Seqüestro de Carbono e
Mudanças Climáticas, em Natal-RN, e no VI Seminário de Combustíveis da Bahia,
em Salvador, onde algumas empresas e organizações, tais como, Instituto Ecoplan,
Ambiente Brasil, Ecowood, Centro de Pesquisa da Petrobras – CENPES, Pontifícia
Universidade Católica - RS, Pontifícia Universidade Católica - RJ e a Universidade
de Aveiro em Portugal, participaram, sendo possível destacar alguns temas que
serão abordados a seguir:
O seqüestro de carbono pode ser definido como a captura e estocagem
segura de CO² que de outro modo seria emitido para a atmosfera ou permaneceria
nela. Todo o processo (captura, transporte e armazenamento) é conhecido pela sigla
CCS, abreviatura do inglês ―CO² Capture and Storage‖, Captura e Armazenamento
de CO².
As opções utilizadas nos diferentes processos de seqüestro de carbono são
agrupadas em dois tipos de mecanismos principais, denominados ―seqüestro de
carbono indireto‖ e ―seqüestro de carbono direto‖.
No seqüestro de carbono indireto (biológico), o CO² atmosférico é capturado
e fixado estimulando-se a habilidade dos ecossistemas terrestres e marinhos em
absorvê-lo naturalmente e estocá-lo na biomassa, por exemplo, através de
atividades de reflorestamento e de fertilização dos oceanos.
O mecanismo de seqüestro de carbono direto envolve a captura do CO²
oriundo da queima de combustíveis fósseis antes que ele alcance a atmosfera. É
ainda considerada de alto custo, mas é sem dúvida a mais eficiente. Por exemplo: o
38
AQUECIMENTO GLOBAL
CO² pode ser separado dos efluentes gasosos gerados nas termoelétricas, nos
processos industriais, tais como refinarias de petróleo e siderúrgicas, ou durante a
produção de combustíveis descarbonizados (ex.: H 2 produzido a partir de gás natural
ou de carvão). O CO² concentrado numa corrente líquida ou gasosa pode ser
transportado e injetado no oceano ou em formações geológicas subterrâneas, tais
como reservatórios de petróleo e gás, aqüíferos salinos e minas de carvão
profundas. Para que o transporte e seqüestro de CO² no processo direto seja
economicamente viável, a captura do carbono precisa ser realizada a partir de uma
corrente relativamente pura deste gás. Os processos mais utilizados para a
separação e enriquecimento de CO² incluem:
Absorção física e química;
Adsorção física e química;
Destilação a baixas temperaturas e
Membranas para separação do gás.
O CCS envolve basicamente as seguintes etapas:
Captura do gás diretamente em usinas de energia elétrica de grande
porte e compressão do mesmo (a alta pressão);
Transporte para o local de armazenamento e
Injeção
em um sumidouro geológico
adequado,
onde deverá
permanecer isolado por muito tempo da atmosfera terrestre.
3.1
Captura e/ou Seqüestro de Carbono
A primeira etapa do processo de seqüestro de carbono é a captura do
dióxido de carbono gerado em fontes estacionárias, tais como indústrias, refinarias e
termoelétricas a carvão.
39
AQUECIMENTO GLOBAL
A captura pode ser feita por diferentes processos, cada um deles
relacionado a tecnologias distintas: pós-combustão, pré-combustão, oxi-combustão e
em processos industriais.
Na pós-combustão e nos processos industriais o CO ² é extraído dos gases
de exaustão através de técnicas de adsorção, absorção, criogenia ou membrana de
separação.
No processo de pré-combustão o carbono é extraído do combustível antes
de sua queima, sendo produzido um gás composto por monóxido de carbono e
hidrogênio (combustível) e depois reagindo com água para transformação do CO
(monóxido de carbono) em CO² (dióxido de carbono). A oxi-combustão consiste na
queima do combustível com alto teor de oxigênio ao invés de ar, obtendo CO²
praticamente puro como gás de exaustão.
O primeiro projeto comercial de armazenamento de CO ² em um
aqüífero salino profundo é o de Sleipner, localizado no Mar do Norte, na
Noruega. Em linhas gerais, o objetivo é recuperar o gás metano (CH4) que
está associado ao CO² . Ambos os gases são captados e, na superfície,
separados em um processo físico-químico. O metano segue para geração
de energia elétrica e o CO² é reinjetado. Há grande interesse nos dados
obtidos dessa experiência captura transporte, armazenagem e
monitoramento. Especificamente, é preciso saber como o CO ² se move
dentro do aqüífero e qual o risco de o CO² escapar do confinamento e voltar
à superfície. Outro projeto semelhante está localizado em Weyborn, no
Canadá. Este tem especificamente o objetivo de aumentar a recuperação de
uma reserva de petróleo na província de Saskatchewan, descoberta em
1954. (http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=4182 acessado em
25/06/09)
O geólogo José Marcelo Ketzer, coordenador do Centro de Excelência em
Pesquisa sobre Armazenamento de Carbono da PUCRS (Cepac), afirma que os
reservatórios geológicos são altamente eficazes para aprisionar fluidos em
profundidade. Do contrário, o forte terremoto que causou o tsumami na Ásia teria
rompido diversos depósitos geológicos naturais.
40
AQUECIMENTO GLOBAL
3.1.1
Seqüestro de Carbono Geológico
O CO² pode ser seqüestrado em formações geológicas subterrâneas por
quatro mecanismos principais:
1. Trapeamento hidrodinamico – consiste no aprisionamento do CO² como gás
supercrítico sob uma camada rochosa de baixa permeabilidade, similarmente ao
modo como o gás natural é aprisionado em reservatórios de gás ou
armazenamento em aqüíferos.
2. Trapeamento por solubilização – consiste na dissolução do CO² em um líquido,
tal como petróleo ou água. Em reservatórios de petróleo o CO ² dissolvido diminui
a viscosidade do óleo residual tornando-o mais fluido, sendo este o mecanismo
básico de uma das técnicas, mas comumente empregada na recuperação
avançada de petróleo.
3. Reação química – envolve a reação do CO² com minerais presentes nas
formações geológicas para formar compostos sólidos estáveis, tais como
carbonatos de cálcio, magnésio e ferro.
4. Adsorção física em formações de carvão – O CO² se difunde através dos poros
da estrutura do carvão e é fisicamente adsorvido nele. Este processo é similar
àquele pelo qual o carvão ativado remove impurezas do ar e da água
A opção inicial mais viável de seqüestro de CO ² geológico é se valer da
enorme experiência da indústria petrolífera nas técnicas de recuperação avançada
de petróleo conhecida em inglês, como EOR (Enhanced Oil Recovery), ou
Recuperação Aprimorada de Petróleo. Atualmente, cerca de 80% do CO ² usado
comercialmente é aplicado em EOR. A tecnologia de injeção de CO ² está
comercialmente comprovada e pode ser implementada sem grandes dificuldades.
EOR tem o benefício de seqüestrar CO ² enquanto aumenta a produção de campos
petrolíferos ativos. Pode ser que em longo prazo, o volume de CO² seqüestrado
como parte dos projetos de EOR não seja comparativamente grande, mas a valiosa
41
AQUECIMENTO GLOBAL
experiência operacional já adquirida pode beneficiar o seqüestro de carbono em
outros tipos de formação geológica.
O CO² aumenta a produção de petróleo por meio de dois mecanismos
principal. Primeiro o CO² desloca o óleo e a salmoura, que são subseqüentemente
bombeados dos poços de produção. Segundo, o CO ² injetado leva a redução de
viscosidade do óleo, fazendo com que ele flutua mais facilmente, o que leva ao
aumento da produção. Normalmente, parte do CO ² infetado é extraído junto com
petróleo, mas, na superfície, ele é separado e novamente injetado no reservatório.
Apesar de ser uma idéia relativamente nova no contexto da mitigação do
aquecimento global, a injeção de CO² em reservatórios de petróleo e gás, já vem
sendo praticada há vários anos. O principal propósito dessas injeções é o descarte
de gás ácido – uma mistura de CO², H²S (ácido sulfídrico) e outros subprodutos
gasosos dos processos de exploração e refino de petróleo. A injeção de gás ácido
se tornou uma alternativa à recuperação de enxofre e queima de gás ácido em flare,
particularmente no oeste do Canadá. Segundo os proponentes deste esquema, a
injeção de gás ácido resulta em menor impacto ambiental que as alternativas de
processamento e descarte dos gases de rejeito. Na maioria dos casos, o CO ² é o
maior componente do gás ácido, tipicamente até 90% do volume total injetado para
descarte. Para que a injeção de gás ácido tenha sucesso, é necessário dispor de um
reservatório com porosidade adequada, amplamente isolada das zonas de água e
do reservatório produtor, mas não muito distante deste (HERZOG, 2001, p.31).
Dois tipos de campos de gás natural podem ser utilizados para o seqüestro
de CO²: campos desativados e campos com baixa pressão de gás, mas ainda ativos.
Neste segundo tipo, a recuperação de gás pode ser aumentada pela injeção de CO ²,
a qual prolonga a vida produtiva do campo por manter a pressão no reservatório por
um tempo mais longo do que, caso contrário, seria possível.
A Figura a seguir, ilustra este procedimento.
42
AQUECIMENTO GLOBAL
FIGURA 8 – Recuperação Avançada de Petróleo
Recuperação aprimorada de petróleo. O CO² é bombeado para o reservatório por
meio de um ―poço de injeção‖ e se mistura com o petróleo perfurado, formando
uma "zona miscível". Um efeito colateral da recuperação de petróleo aprimorada
é que o CO² que foi usado para forçar a extração do petróleo da formação está
agora seqüestrado (http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=4148 acesso
em 30/06/2009)
3.1.1.1
Seqüestro de Carbono em Aqüífero
As formações salinas profundas (aqüíferos salinos), tanto as subterrâneas
quanto aquelas localizadas abaixo do fundo do mar, podem se constituir no maior
potencial para a estocagem de CO ².
Os aqüíferos salinos, bastante distintos
daqueles reservatórios mais familiares utilizados para o suprimento de água doce,
são os reservatórios fluídos do subsolo mais comuns e disponíveis em grandes
volumes, praticamente, em todos os lugares. Pesquisas estão atualmente em curso
visando conhecer que percentagem dessas formações salinas poderiam ser sítios
adequados para a estocagem de CO ². A injeção de CO² em aqüíferos salinos de ser
feita em profundidade superior a 800 m, para que o gás fique numa fase densa
(líquida). Quando injetado nesta profundidade, a densidade do CO ² varia de 0,5 a
0,9, sendo menor do que aquela da água salina ambiente. Deste modo, o CO ²
injetado em um aqüífero se dissolve neste meio, sendo este processo influenciado
pela pressão, temperatura e salinidade. A solubilidade do CO ² em água decresce por
um fator de 6 quando a temperatura aumenta de 10 para 150 ºC e diminui com o
aumento da salinidade do aqüífero (“salting out”). A taxa de dissolução do CO² na
43
AQUECIMENTO GLOBAL
água depende do tamanho e forma de interface gás-água. A absorção de CO² pela
água pode ser aumentada, além do que pode ser atribuído à solubilidade física, pela
reação do CO² com os minerais presentes na formação hospedeira, formando
compostos sólidos estáveis, tais como carbonatos. Deste modo, o CO ² pode vir a
ficar permanentemente aprisionado no reservatório.
FIGURA 9 – Sleipner—Um Projeto de Captura e Armazenamento de Dióxido de Carbono
Para incentivar as empresas a reduzir suas emissões de carbono, o governo norueguês fixou
um imposto sobre o carbono equivalente a cerca de US$ 50 por tonelada de CO2 liberada na
atmosfera. Para evitar pagar esse imposto, e como um teste de tecnologias alternativas, todo o
CO2 extraído desde 1996, quando a produção de gás em Sleipner teve início, tem sido
bombeado de volta às profundezas subterrâneas. Ele não é colocado de volta ao lugar de onde
veio, pois isso poderia contaminar ainda mais o gás natural. Em vez disso, ele é colocado em
uma camada de arenito com 200 metros de espessura chamada de formação de Utsira, cerca
de 800 m abaixo do leito do Mar do Norte. A formação de Utsira não contém petróleo ou gás
comercial; como a maioria das rochas nas profundezas subterrâneas, ela é preenchida por
água salgada. A formação de Utsira tem alta porosidade e permeabilidade, então o CO 2 se
move rapidamente para as laterais e para cima através da camada rochosa, substituindo a
água entre os grãos de areia.( http://www.seed.slb.com/subcontent.aspx?id=4190 acesso em
04/07/09)
No seqüestro geológico, a segurança operacional é um fator mais
preocupante do que os impactos ambientais. Embora as formações geológicas sob
consideração não estejam, geralmente, localizadas em ecossistemas sensíveis,
algumas se situam próximas à áreas populosas. O CO ² não é tóxico nem inflamável,
44
AQUECIMENTO GLOBAL
mas é mais pesado que o ar e pode causar asfixia se presente em altas
concentrações. Todavia, esse gás é manuseado rotineiramente em largas
quantidades de forma segura pelas indústrias. Os longos anos de experiência e de
inovação tecnológica nas operações de separação, transporte e injeção de CO ²
suprem as ferramentas e capacitação para o manuseio e controle seguros do CO ²
nesta parte do processo> Porém, a partir do momento em que o CO ² entra nos
reservatórios e fica sujeito às forças da natureza, não se dispõe ainda do mesmo
nível de experiência. Para que a tecnologia de seqüestro de carbono em formações
geológicas possa ser aceitável, práticas de segurança devem ser desenvolvidas
para esta segunda etapa do processo.
3.1.2 Transporte de Carbono
Tanto a captura quanto o armazenamento tem merecido mais pesquisa e
desenvolvimento do que a etapa de transporte. Alguns itens relevantes desta etapa
são a limitação da umidade do gás com o objetivo de evitar a corrosão, avaliação da
gravidade de uma entrada acidental de gás úmido no duto, potencial corrosivo do
CO² reprocessado a partir da recuperação avançada de óleo (EOR) e especificação
das linhas de óleo e gás já existentes para poderem transportar CO ²
As usinas geradoras de energia elétrica produzem CO ² com variadas
combinações de impurezas, dependendo da tecnologia usada. A presença de
impurezas tem impacto sobre as propriedades físicas do CO ² transportado, afetando,
portanto, itens como desenho da linha de transporte, capacidade dos compressores,
distância para recompressão, além de implicações relacionadas à propagação de
fraturas. Observe-se que a presença de impurezas pode não ser totalmente
indesejável, já que o CO² se dissolve mais prontamente no petróleo quando algumas
impurezas estão presentes. Sulfeto de Hidrogênio (H ²S), por exemplo, pode ser
benéfico para ajudar o CO² a se misturar ao petróleo.
Estimativas de custos para construção de rede de tubulação para transporte
de CO² não são abundantes. Por essa razão, os dados geralmente utilizados para
estimar estes custos estão relacionados a linhas de transporte de gás natural, pois
45
AQUECIMENTO GLOBAL
há semelhanças nos dois casos. Ambos os gases são transportados em uma
pressão similar (10 mPa ou superior) e estão supostamente livres de umidade, razão
pela qual o material empregado na tubulação é semelhante
Um modelo para estimar o custo total de construção de uma linha de tubos
propõe a análise em quatro categorias:
1.Materiais: inclui o custo dos tubos, pintura e proteção catódica;
2.Mão de obra: custo de instalação;
3.Direito de posso da terra: valores pagos aos donos das terras através
das quais a linha está sendo instalada;
4.Vários: custo de vigilância, projetos de engenharia, continências,
equipamentos
de
telecomunicação,
transporte,
taxas
de
licenciamento, custo administrativo e taxas diversas.
Muitos fatores devem ser considerados no projeto de linhas de dutos de
longa distancia, incluindo as características do fluido, a quantidade, o comprimento
da linha, o tipo de terreno através do qual a tubulação será instalada, condições
geológicas do solo, isolamento e proteção catódica.
46
AQUECIMENTO GLOBAL
CONCLUSÃO
Os combustíveis fósseis ainda são os responsáveis pelo fornecimento de
mais da metade da energia consumida no mundo. No entanto, além do futuro
esgotamento das fontes naturais do petróleo, o planeta não tem mais capacidade de
absorver os gases provenientes de sua combustão, sem falar nas queimadas e nos
outros gases que formam os gases do efeito estufa, que se formam na atmosfera,
como o metano que é o resultado de atividades humanas relacionadas à agricultura
e distribuição de gás natural e aterros sanitários, ou mesmo, do óxido nitroso, cujas
emissões resultam do tratamento de dejetos de animais
Daí a importância da substituição desses combustíveis, para fontes limpas,
renováveis e que não coloquem em risco a segurança das pessoas.
Com o aumento das pressões ambientais, os governos e organismos
internacionais resolveram aumentar o empenho na solução do problema e criaram
vários compromissos rígidos para a redução da emissão dos gases que provocam o
efeito estufa, estabelecendo que os países tenham a obrigação de reduzir a
quantidade da emissão desses gases em pelo menos 5%, em relação aos níveis de
1990, no período de 2008 a 2012. Há ainda a obrigação de aumentar a geração de
energia solar, eólica e hidroelétrica.
Com o fim da era do petróleo, as grandes empresas petrolíferas buscam
como estratégias, o desenvolvimento de combustíveis alternativos, como o gás
natural, o álcool, o biodiesel, e a célula de hidrogênio.
No Brasil, antes mesmo do efeito estufa e o aquecimento global se
transformarem numa das principais preocupações dos grandes líderes mundiais, o
governo federal e a Petrobras começaram a investir maciçamente em energia limpa,
com os produtos da cana-de-açúcar - o álcool e o bagaço de cana. Com o etanol e
mais recentemente o biodiesel, o Brasil desenvolveu duas das mais bem-sucedidas
alternativas ao combustível fóssil.
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AQUECIMENTO GLOBAL
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Em face ao grave problema do aquecimento global e suas conseqüências
nas mudanças climáticas, o seqüestro de carbono surge como uma estratégia para a
diminuição da concentração do CO ² atmosférico visando abrandar o efeito estufa na
Terra. No entanto, por se tratar de uma estratégia mitigatória, não deve ser utilizada
em detrimento das outras mais preventivas e primordiais para a diminuição da
emissão dos gases do efeito estufa.
O seqüestro de carbono se destaca pela amplitude e de seus benefícios
adicionais ao meio ambiente, que vão além da mitigação do CO ² atmosférico, bem
como os sociais. Esta opção parece ser a que mais de coaduna com o conceito
amplo de desenvolvimento sustentável.
Percebe-se que os mecanismos de seqüestro de carbono, abordados neste
trabalho,
ainda
demandam
de
um
grande
investimento
em
pesquisa
e
desenvolvimento de novas tecnologias que possam acelerar e aumentar a eficiência
e segurança dos processos, tornando seus custos mais viáveis, bem como prevendo
e apontando soluções para os possíveis impactos ambientais associados.
Tendo em vista a grande extensão territorial do Brasil, é provável que a
opção mais viável e adequada para a contribuição brasileira com a redução global
dos gases do efeito estufa seja o seqüestro de carbono terrestre. Para isto, os
investimentos e incentivos deveriam ser direcionados principalmente para a
recuperação e manutenção das áreas florestais existentes, criação de novas
reservas e estímulo ao desenvolvimento agroflorestal.
Enfocando-se a Petrobras, uma estratégia de seqüestro de carbono que
parece ser bastante atraente é a injeção de CO² em reservatórios de petróleo off
shore, em função da larga experiência da empresa na operação em águas
profundas, da tecnologia disponível e do número de poços existentes. Esta opção
tem a vantagem de ser a mais segura do que a injeção em formações geológicas
terrestres, pois, na eventualidade de vazamentos, a camada oceânica impediria ou
retardaria a fuga do CO² para a atmosfera.
AQUECIMENTO GLOBAL
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AQUECIMENTO GLOBAL
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 – Ciclo de Carbono..................................................................................10
FIGURA 2 - Desenho esquemático de uma turbina eólica moderna ........................20
FIGURA 3 - As hélices de uma turbina de vento.......................................................21
FIGURA 4 - Ilustração de um sistema de geração fotovoltaica de energia
Elétrica.......................................................................................................................25
FIGURA 5 - lustração de um sistema solar de aquecimento de água.......................27
FIGURA 6 - Sistema térmico de geração solar de energia elétrica...........................28
FIGURA 7 - Classificação geral das fontes de energia..............................................30
FIGURA 8 - Recuperação Avançada de Petróleo......................................................43
FIGURA 9 - Sleipner—Um Projeto de Captura e Armazenamento de Dióxido de
Carbono......................................................................................................................44
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