Economia & Energia |
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Texto para Discussão: O Balanço de Carbono na Produção, Transformação e Uso de Energia no Brasil– Metodologia e Resultados no Processo “Top-Bottom” para 1970 a 2002. SUMÁRIO1. O Projeto Balanço de Carbono 3. O Conteúdo de Carbono nos Energéticos. Resultados para o Carbono Contido Avaliação das Emissões entre 1970 e 2002 ou o Uso do Processo “Top-Bottom”
1. O Projeto Balanço de CarbonoO Projeto Balanço de Carbono da ONG “Economia e Energia” – mantenedora desta Revista - tem como objeto fornecer um instrumento para elaborar o balanço de carbono na produção, transformação e uso de energia no Brasil e para o cálculo do carbono contido nas emissões de gases causadoras de efeito estufa e sua divulgação na forma eletrônica e em relatório escrito. O objetivo é detectar – através aplicação simultânea das técnicas denominadas “Top-Down” e “Bottom-Up” – as possíveis omissões em um dos dois enfoques que podem advir de incoerências entre os coeficientes usados ou imperfeições na apuração das emissões. O princípio usado é que os átomos de carbono não desaparecem no processo do uso energético dos combustíveis e, em cada fase do processo, a quantidade de carbono (massa contida) original deve ser encontrada sob a forma de emissões ou capturada por algum processo. O trabalho atual, realizado em convênio com o Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), se concentrou na elaboração da metodologia e no diagnóstico dos desvios encontrados. Na conclusão deste relatório, serão apresentadas sugestões para tratar os problemas identificados e estabelecer um balanço coerente. Deste modo, as correções necessárias ficarão para uma fase posterior. A comparação realizada com os dados do Inventário mostra que essas correções – principalmente no processo “Top-Down” – não são quantitativamente relevantes. Como conseqüência, é possível obter as emissões entre 1970 a 2002 com precisão equivalente à do Inventário Brasileiro. O Relatório Final foi entregue ao Ministério de Ciência e Tecnologia – MCT e encontram-se à disposição dos leitores da e&e no seu endereço eletrônico http://ecen.com. Este artigo expõe de uma forma resumida.alguns resultados alcançados Outros resultados serão apresentados em outros números desta revista. O período abordado é de 1970 a 2002, correspondendo ao dos dados disponíveis no período de execução do projeto no Balanço Energético Nacional (BEN), editado pelo Ministério de Minas e Energia[1], e que servem de base para o presente relatório. 2. MetodologiaO Balanço de Carbono vai tratar de estabelecer uma contabilidade entre as entradas e saídas líquidas de carbono nas atividades energéticas. O Esquema é análogo ao adotado no BEN e mostrado na Figura 1.
Figura 1: Esquema do Balanço Energético Nacional. Fonte:BEN/MME A rigor, em cada uma das etapas do esquema acima, poder-se-ia realizar um balanço de carbono. Este trabalho se concentra nos centros de transformação e consumo. O tratamento das etapas anteriores é, certamente, de interesse na apuração do balanço, mas teria que envolver dados que não constam do BEN. Seria, por exemplo, importante saber as características do petróleo importado e do produzido internamente para checar o conteúdo de carbono do produto de entrada nas refinarias, Os valores usados naquele balanço são fornecidos, originalmente, em unidades naturais que correspondem àquelas usadas na origem das informações (massa em t e volume em m3). Em alguns casos, onde há agrupamento de fontes, as unidades estão em toneladas equivalentes de petróleo (tep) e um critério especial deve ser estabelecido para apurar as emissões. Para os dados de saída, é necessário avaliar a massa (ou volume) dos gases emitidos, seu teor de carbono e a massa desse elemento eventualmente retida. Quando disponível, também devem ser contabilizadas as perdas, desde que elas constituam em uma avaliação real; no caso de serem um simples registro das diferenças contábeis deve-se deixar que o balanço de carbono apure as suas. A metodologia para compilar os resultados foi objeto de convênio anterior e&e-MCT (ONG Nº 01.0077.00/2003), e está descrita nos relatórios apresentados, cujo resumo foi publicado na Revista e&e[2]. Na metodologia adotada, calculam-se as emissões pela multiplicação dos valores, expressos em energia, relativos ao uso final dos energéticos e a algumas transformações, por coeficientes apurados no levantamento do inventário das emissões causadoras de efeito estufa para o Brasil[3]. Para anos anteriores aos do período da apuração do inventário de emissões foram usados os coeficientes do primeiro ano para o qual ele foi calculado (1990). Os coeficientes para os anos posteriores ao de 1999 foram tomados iguais aos desse ano (o último do levantamento para o inventário). Para os hidrocarbonetos, uma aproximação para o teor de carbono por energia contida pode ser obtida a partir da diferença entre os poderes caloríficos superior e inferior fornecidos pelo BEN. A metodologia e sua verificação para a gasolina foi mostrada no No 43 desta revista (http://ecen.com/eee43/eee43p/ecen_43p.htm) e a de gás natural na presente edição. A diferença entre os poderes caloríficos corresponde fundamentalmente ao calor (latente) liberado na condensação do vapor d’água formado na combustão de uma unidade de massa do combustível e ao calor (sensível) retirado da água de condensação para levá-la à temperatura ambiente, considerada a 25º (540+75 cal/gágua). A diferença entre os poderes caloríficos permite deduzir a quantidade de água formada e, por conseqüência, do hidrogênio contido por unidade de massa do combustível. A participação do carbono (no caso dos hidrocarbonetos) é o complemento dessa participação. 3. O Conteúdo de Carbono nos Energéticos.A elaboração de um balanço de carbono exige, em primeiro lugar, a conversão dos dados do Balanço Energético em massa de carbono. A segunda etapa é apurar as emissões que contêm carbono. Tanto na apuração do conteúdo de carbono quanto na avaliação das emissões, é conveniente e às vezes necessário dispor de dados mais detalhados que os publicados nas páginas anexas do BEN. É bastante conveniente, por exemplo, dispor dos dados de gás natural abertos em gás úmido e seco, dos dados do álcool hidratado e anidro e dos relativos aos compostos da cana de açúcar (caldo de cana, bagaço e melaço). O Ministério das Minas e Energia disponibilizou, até 2002, dados do balanço na abertura 49 energéticos e 46 “contas”[iii]. A Economia e Energia – ONG elaborou programa (em Visual Basic e Excel), denominado ben_ee, onde esses dados podem ser obtidos em energia final ou equivalente, em tabelas completas e parciais. Os dados energéticos podem ser representados em tonelada equivalente de petróleo (tep) no conceito anteriormente adotado pelo BEN e no atual[iv], em poder calorífico inferior (PCI) e superior (PCS) e em “unidades naturais” (de massa e volume). Como parte do presente convênio, o programa de computador foi atualizado para os dados disponíveis (1970 a 2002) que passaram a ser expressos também em conteúdo de carbono, mediante a utilização de coeficientes (massa C / energia) para cada energético. Os dados anuais (em energia) são assim convertidos em carbono contido e podem agora também ser compilados para o conjunto de anos de maneira a gerar séries temporais. Em um outro enfoque, que incorpora resultados da aproximação (Bottom-Up), os dados do balanço consolidado de energia (24 energéticos) e os valores apurados pela equipe do MCT que elaborou o inventário nacional de emissões, que consta da “Comunicação Nacional do Brasil à Convenção-Quadro das Nações Unidas”[v], foram usados para deduzir coeficientes de emissão por energético em cada um dos setores da economia constantes do balanço (consumo) e os centros de transformação onde existem emissões diretas. Com o auxílio do programa acima mencionado, denominado ben_eec (balanço de energia equivalente e carbono na presente versão), também foram geradas tabelas de conteúdo em carbono por “conta” e por energético dentro da abertura normal do BEN. A comparação dos resultados segundo as duas metodologias pode ser reveladora sobre a validade dos coeficientes massa de carbono / energia utilizados e sobre eventuais erros ou omissões na apuração do inventário. O balanço de carbono propiciará ainda a oportunidade de fazer, com maior segurança, a extrapolação de valores de emissão para anos anteriores e posteriores aos do Inventário (1990 a 1994). Espera-se que o primeiro conjunto de resultados seja muito semelhante ao correspondente à apuração “Top-Down” recomendada pelo IPCC. A diferença deveria resultar apenas da quantidade de carbono retida (nos usos não energéticos) e no carbono não oxidado. Facilmente é possível obter os valores de emissão correspondentes a esta metodologia dos resultados gerados nesse programa. O programa e o manual estão disponíveis em http://ecen.com Apuração do Teor de CarbonoO programa ben_eec apresenta os valores fornecidos pelo MME para os poderes caloríficos inferior e superior. Estes valores poderiam ser utilizados para a obtenção do teor de carbono conforme exposto no Anexo 1 do Relatório Final. Embora os resultados para o ano de 2002 tenham sido promissores, algumas diferenças importantes foram constatadas. Além disto, sendo o objetivo deste trabalho o desenvolvimento de metodologia e a formulação de diagnóstico, optou-se por usar nesta etapa os mesmos valores de coeficientes já utilizados anteriormente nos trabalhos para a apuração do inventário de emissões. Por essas razões, foram tomados os coeficientes do relatório da COPPE à Coordenação Geral de mudanças do Clima do MCT[4] que são, em sua maioria, valores recomendados pelo IPCC[5]. Deve-se assinalar que os valores de emissões encontrados nessa referência foram adotados oficialmente na Comunicação Nacional do Brasil, também já mencionado. Na Tabela 1 apresentam-se os resultados da aplicação da metodologia baseada nos poderes caloríficos e os coeficientes utilizados nesse trabalho (em princípio os mesmos do trabalho da COPPE para o MCT acima mencionado). Tabela 1: Teor de Carbono a partir de poderes caloríficos superior e inferior comparado valores baseados no IPCC
Resultados para o Carbono ContidoO programa ben_eec fornece os dados do carbono contido por “conta” e por energético. Na Tabela 2 estão indicados os valores de carbono contido nos energéticos constantes do Balanço Energético para o petróleo e derivados (incluindo os líquidos de gás natural), para o gás natural e para o carvão mineral e seus derivados. Também é apresentada a soma das massas de carbono dos combustíveis fósseis com as massas dos combustíveis derivados da biomassa. Os valores obtidos são comparados com os do inventário nacional e apresentam boa concordância. Tabela 2: Conteúdo de Carbono em Energéticos Usados no Brasil de 1970 a 2002
Na Tabela 3 os resultados aqui obtidos são comparados com o do inventário nacional. Tabela 3: Comparação entre o Conteúdo de Carbono Obtido e os do Inventário Brasileiro
A Figura 2 representa a evolução do carbono contido nos energéticos usados no Brasil comparados com os valores do inventário nacional.
Figura 2: Conteúdo de carbono nos energéticos usados no Brasil obtidos neste trabalho comparados com dados do Inventário Nacional. A Figura 3 mostra a evolução do conteúdo de carbono nos energéticos usados no Brasil por energia primária fóssil de origem e da biomassa
Figura 3: Carbono contido nos energéticos para os principais combustíveis fósseis e biomassa A Tabela 4 mostra os dados para 1994 usando a discriminação dos anexos do BEN (Balanço Consolidado). O Anexo 3 do Relatório Final contém tabelas adicionais para anos selecionados. Tabelas neste e em outro formato para anos adicionais podem ser geradas pelo programa que acompanha este relatório. Vale a pena assinalar que da maneira como foi montado o programa, ele fornece como produto quase imediato uma avaliação do tipo “Top-Down” das emissões que contêm carbono. O resultado de uma avaliação deste tipo está muito próximo aos dados correspondentes à linha “Oferta Interna Bruta” na planilha (49 energéticos) que gerou a Tabela 4 (24 energéticos). O programa avalia a quantidade de carbono retido no uso não energético dos combustíveis, com o uso dos fatores sugeridos pelo IPCC, e desconta essa quantidade no item correspondente. Mais precisamente seria necessário utilizar mais duas linhas da planilha para subsidiar os cálculos: A partir da linha Consumo Final não Energético, avalia-se o carbono retido nos usos não energéticos. A linha “Total Transformação” pode ser usada para avaliar um coeficiente de oxidação nos casos em que, na “abertura” de dados utilizados (49X46), há mais de um coeficiente do IPCC. Isto ocorre apenas nos casos do gás natural (líquidos de gás natural e gás seco) e da lenha (produção de carvão e outros usos). Na Tabela 5 comparam-se os resultados gerados pelo processo “Top-Down” (COPPE / MCT) com os aqui calculados a partir da tabela do conteúdo de carbono. Deve-se notar que este trabalho usou a mesma fonte de dados usada pela COPPE para o MCT, mas as datas em que os mesmos foram fornecidos pelo MME são diferentes. Em particular, já foi possível usar aqui os valores do poder calorífico inferior (PCI) adotados pelo BEN para a definição de tonelada equivalente de petróleo (tep) que não eram disponíveis na avaliação anterior. Como o objetivo do presente trabalho não é fazer uma avaliação das emissões, não foram inteiramente esclarecidas algumas pequenas divergências que podem ser tanto dos dados energéticos como da interpretação de como agrupar frações menores do fluxo energético[vi]. Os resultados da comparação foram bastante animadores, com desvios médios inferiores a 1% que são, sem dúvida, muito inferiores aos implícitos na metodologia adotada. Resulta, portanto, ser possível realizar uma avaliação das emissões ao longo do período 1970 a 2002, que é apresentada a seguir. Tabela 4: Carbono Contido por Tipo de Combustível e “Conta” –
Avaliação das Emissões entre 1970 e 2002 ou o Uso do Processo “Top-Bottom”A metodologia do IPCC foi adaptada para extrair as emissões diretamente dos dados gerados pelo programa ben_eec. Foram utilizadas 3 linhas da planilha mostrada na Tabela 5, a saber: · Oferta Interna Bruta · Total Transformação · Consumo Final Não Energético Vale a pena mencionar que a metodologia “Top-Down” parte justamente da conservação do número de átomos de carbono ao longo das diversas interações que vão resultar, enfim, na emissão de CO2 ou outro gás contendo carbono. A metodologia do IPCC é direcionada, no caso, para avaliar a produção do dióxido de carbono. Essa metodologia consiste em contabilizar os combustíveis primários e secundários que entram no sistema econômico de um país no atendimento de necessidades geradas pelas atividades humanas (mesmo que não comerciais) e a que sai do sistema (retenção em materiais, exportações líquidas e não oxidação). Para evitar dupla contagem, são contabilizadas as matérias primas produzidas ou importadas bem como os derivados exportados ou importados; as transformações (de energia primária em secundária) realizadas no país não devem ser levadas em conta, já que o carbono foi computado na matéria prima. O conceito de oferta interna bruta corresponde justamente ao adotado na metodologia do IPCC, sendo, inclusive, contabilizadas da mesma forma as variações de estoque e a reinjeção. Também ela exclui as perdas na produção que, todavia, podem ser avaliadas a partir da planilha gerada pelo programa ben_ee. O carbono retido, contabilizado na metodologia “Top Down”, é o correspondente ao uso não energético. Nesse tipo de uso nem sempre há retenção do carbono e a metodologia do IPCC recomenda o emprego de alguns coeficientes (percentuais em massa) para levar em conta a emissão que pode verificar-se por evaporação natural (e posterior conversão em CO2 na atmosfera) ou pela queima ou degradação de rejeitos. Quando eles não são fornecidos, pode-se usar um coeficiente avaliado com base nas informações disponíveis . No caso presente, optou-se por repetir, quando possível, os valores considerados no trabalho da COPPE/MCT já mencionado. Os valores usados no trabalho de referência foram: 0,8 para nafta, 0,5 para lubrificantes, 0,75 para o alcatrão e 0,33 para o gás natural seco. Para outros compostos foi adotado o valor 1 (todo carbono retido). Na Tabela 5, o processo de cálculo é ilustrado para o ano de 1994. [vii] Tabela 5: Cálculo das Emissões usando Método “Top-Down” do IPCC
Tabela 6: Exemplo de Cálculo das Emissões de CO2 usando Linhas de Saída do Programa
Na Tabela 6, as emissões líquidas (conteúdo de carbono – carbono retido) são mostradas para os demais anos, discriminadas entre combustíveis fósseis e a biomassa. Os valores calculados para o inventário nacional são também mostrados na Tabela 8. 7: Emissões Líquidas em Gg de Carbono
Tabela 8: Comparação de Resultados de Emissões Líquidas de C (Gg/ano)
A fração do carbono oxidado (que gera o CO2 diretamente ou por degradação de outros compostos na atmosfera) varia segundo o combustível. Na metodologia adotada (“Top-Down”) esta correção é feita pela multiplicação de um fator sugerido pelo IPCC. Em dois casos (lenha na fabricação de carvão x lenha na queima direta e gás natural seco x líquidos de gás natural) existem coeficientes específicos. A partir da massa de carbono envolvida na transformação pode-se deduzir a participação da lenha de carvoejamento e do gás natural seco no consumo. A fração oxidada para a lenha e o carvão mineral pode ser obtida, sendo o complemento lançado para a outra aplicação de cada energético. Usando a participação do consumo do gás natural úmido (matéria prima) como gás seco (no exemplo com participação de 71,1% e 99,5% de oxidação) e o complemento do consumo como líquido de gás natural (28,9% com 99% de oxidação), estima-se um coeficiente médio para a lenha e o gás natural úmido, que é a média proporcional entre os dois coeficientes originais. Este coeficiente é recalculado a cada ano com auxílio das participações.[viii] A Tabela 9 reúne os resultados anuais obtidos aqui por fonte primária e para a biomassa. Os resultados também são comparados com os valores do inventário nacional. Tabela 9: Emissões de CO2 em Gg/ano para o Brasil
Tabela 8: Comparação de Resultados de Emissões Líquidas de C (Gg/ano) Tabela 10: comparação das Emissões de CO2 em Gg/ano para o Brasil deste trabalho com as do inventário
A concordância entre os dados aqui obtidos e os do inventário (para os anos disponíveis) é muito boa. Deve-se assinalar que a rotina de cálculo do programa é inteiramente equivalente à do IPCC, como foi demonstrado na Tabela 5. As pequenas diferenças observadas devem ser atribuídas aos valores do poder calorífico inferior que, nesta aproximação, são os adotados pelo BEN e que não estavam disponíveis na elaboração do inventário; também existem pequenas dúvidas quanto à alocação de energias em relação à metodologia do IPCC. O programa desenvolvido é, pois, um poderoso instrumento para avaliação de balanços passados e de projeção. Também pode ser de grande utilidade na apuração de inventários de países que ainda não o fizeram. Em trabalhos futuros, um programa que apresente gráficos e tabelas do inventário pode ser construído. [i] Não Metano e Outros Compostos Voláteis.
[ii] International Panel on Climate Change. [iii] O conceito de “contas” corresponde, no Balanço Energético Nacional, a pontos de contabilidade que podem ser tanto centros de consumo ou transformação como movimentações referentes à colocação em disponibilidade (oferta bruta) dos energéticos (produção, exportação, importação, etc.) [iv] No programa adotam-se os termos “tep velho” (10,8 Gcal) e “tep novo” (10,0Gcal) para distinguir os dois tipos de valores. [v] No que se segue, os termos Inventário Nacional (ou brasileiro) e Comunicação Nacional se referem a este documento e ao inventário nele contido. [vi] As incertezas associadas ao gás natural e ao álcool devem ser apuradas, já que podem existir problemas com os valores dos poderes caloríficos utilizados. [vii] No entender dos autores deste trabalho, o uso de valores unitários usados (retenção de 100%) merece revisão, principalmente para produtos voláteis como álcool e solventes. [viii] Dentro das margens de erro de uma avaliação como a das emissões, seria aceitável o uso do mesmo coeficiente para todos os anos. Na montagem da metodologia adotada aqui procurou-se, no entanto, que ela fosse completamente equivalente à do IPCC e um coeficiente anual foi calculado para cada ano para os dois energéticos. [1] __________ MME, Balanço Energético Nacional 2003 [2] Carlos Feu Alvim et al. (relatório do projeto) [3] _________ Coordenação-Geral de Mudanças Globais de Clima – MCT “Comunicação Nacional Inicial do Brasil à Convenção das Nações Unidas, Brasília Novembro de 2004 [4] _________ COPPE – UFRJ e MCT Primeiro Inventário de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa – Relatório de Referência – Emissões de Carbono Darivadas do Sistema Energético – Abordagem TopDown MCT 2002 [5] IPCC, 1996. Greenhouse Gas Inventory Reporting Instructions - Revised IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Vol 1, 2 , 3, IPCC, IEA, OECD.
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Revised/Revisado:
Sunday, 28 August 2005. |