Environmental sustainability assessment of soybean and palm biodiesel systems : a life-cycle approach

Abstract

Tese de doutoramento em Sistemas Sustentáveis de Energia apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra Em Portugal mais de 50% do biodiesel é produzido a partir de óleo de palma e soja importados. O crescimento mundial do consumo destes óleos vegetais para a produção de biocombustíveis, tem vindo a ser acompanhado por uma crescente preocupação relativa aos seus potenciais impactes ambientais, nomeadamente os impactes associados às práticas agrícolas e aos efeitos da expansão das áreas de cultivo. Esta tese tem como objetivo avaliar a sustentabilidade ambiental do biodiesel produzido a partir de soja e palma cultivados na América do Sul. A investigação é desenvolvida e implementada para várias cadeias de produção de biodiesel contribuindo assim para a modelação de ciclo de vida (CV) de cadeias multifuncionais de sistemas de bioenergia. Os aspetos críticos relacionados com a modelação de CV são avaliados através de uma análise de cenários. O modelo e inventário de CV são desenvolvidos para três cadeias de produção: A) biodiesel produzido em Portugal a partir de óleo de palma importado da Colômbia, B) biodiesel produzido em Portugal a partir de soja importada do Brasil e Argentina e C) biodiesel produzido no Brasil e em Portugal a partir de soja cultivada em quatro estados brasileiros (Mato Grosso, Goiás, Paraná e Rio Grande do Sul). A influência do local onde ocorre a extração do óleo e a produção do biodiesel de soja é também analisada. As fases de CV do biodiesel incluídas nesta investigação são: as alterações do uso do solo (AUS), o cultivo, a extração e tratamento do óleo, a produção do biodiesel e o transporte de produtos. É realizada uma análise de sensibilidade a diferentes abordagens para lidar com a multifuncionalidade na cadeia de produção de biodiesel. Dois métodos (ReCiPe e CML) foram adotados na avaliação de impactes de CV do biodiesel, sendo que os impactes relacionados com a toxicidade são avaliados através da utilização dos métodos ReCiPe e USEtox. Os efeitos da utilização de diferentes cenários de produção de biodiesel ao longo do seu CV são avaliados: AUS definidas com base na conversão de diferentes usos do solo em plantações de soja ou palma, utilização de vários fertilizantes azotados no cultivo de palma, diferentes sistemas de cultivo de soja (mobilização completa, mobilização nula e sementeira direta), gestão do biogás produzido no tratamento dos efluentes na unidade de extração de óleo de palma (libertado para a atmosfera ou capturado) e transporte de soja (diferentes distancias e tipos de veículos). As emissões relacionadas com as AUS são também calculadas com base em dados históricos da expansão da área cultivada com palma na Colômbia (1990-2010) e com soja nos quatro estados brasileiros analisados (1985-2006). As emissões de azoto (N2O, NH3 e NO3-) decorrentes do cultivo são calculadas através de duas abordagens (IPCC Tier 1 e modelos baseados em dados específicos dos locais). Os resultados demonstram a importância das AUS na intensidade de GEE do biodiesel, verificando-se porém uma grande variabilidade nos resultados: a intensidade de GEE é elevada quando florestas são convertidas em plantações de soja ou palma e é bastante baixa ou negativa quando culturas anuais são convertidas em plantações de palma e pastagens/savanas degradadas são convertidas em plantações de soja. Diferentes resultados são obtidos quando se utilizam dados históricos relativos à expansão das áreas de soja e palma, sendo que neste caso a intensidade de GEE calculada para o biodiesel de palma é mais baixa do que para o biodiesel de soja (a palma é uma cultura perene, com elevado potencial para armazenar carbono). Os impactes ambientais do biodiesel são altamente influenciados pelas práticas agrícolas e de produção adotadas ao longo do seu CV. O método adotado na avaliação dos impactes ambientais também influencia significativamente os resultados. Relativamente ao cultivo da soja, os mais impactes baixos foram obtidos para os sistemas de cultivo com mobilização reduzida ou sementeira direta, sendo que no cultivo da palma os resultados variam para os diferentes fertilizantes utilizados dependendo das categorias de impacte. Diferentes resultados foram obtidos com as duas abordagens de cálculo das emissões de azoto decorrentes do cultivo. A intensidade de GEE do cultivo da palma e soja é altamente influenciada pelas emissões de N2O, que por sua vez variam significativamente dependendo dos parâmetros utilizados no seu cálculo. Os impactes ambientais da extração de óleo de palma variam bastante e dependem da gestão do biogás produzido no tratamento dos efluentes. Verificou-se que os impactes ambientais do biodiesel de soja são altamente influenciados pelas emissões decorrentes do transporte. Relativamente ao efeito da multifuncionalidade nos resultados, verificou-se que este é consideravelmente maior para o biodiesel de soja do que para o biodiesel de palma. Os impactes ambientais calculados com alocação baseada no teor energético e nos preços dos coprodutos são similares, sendo ambos superiores aos resultados calculados com base em alocação mássica. O método da substituição é também adotado e demonstra que os resultados dependem muito do cenário considerado (qual o produto evitado). A redução das emissões de GEE do biodiesel de soja e palma relativamente ao combustível fóssil de referência é avaliada de forma a apoiar as empresas portuguesas no cálculo e cumprimento dos critérios de sustentabilidade estabelecidos na Directiva Europeia das Energias Renováveis (RED). Os resultados variam significativamente e na maioria dos cenários analisados são diferentes das emissões de GEE apresentadas na RED. A grande variabilidade de resultados apresentada nesta tese demonstra que a avaliação dos impactes ambientais do biodiesel é problemática e que cada caso deve ser analisado individualmente. FCT SFRH/BD/60328/2009

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