Carbono: Bons e Maus Caminhos Tiago Domingos Instituto Superior Técnico tdomingos@ist.utl.pt

1. Conferências Dolce Vita: Carbono Dolce Vita Porto, 15 de Novembro de 2007 Carbono: Bons e Maus Caminhos Tiago Domingos Instituto Superior Técnico tdomingos@ist.utl.pt

2. Visão Geral • Alterações Climáticas e Efeitos de Estufa • A importância do carbono (dióxido de carbono), mas também do vapor de água, do metano e do óxido de azoto • Os Principais Produtores de Gases de Efeito de Estufa • Combustíveis fósseis, agricultura e floresta ou • Alimentação, transportes e habitação • Soluções? • Exemplo 1 – Biocombustíveis • Exemplo 2 – Sumidouros agrícolas e florestais

3. TERRA Balanço de Energia da Terra RADIAÇÃO SOLAR RADIAÇÃO TÉRMICA proporcional à temperatura da Terra Quando a radiação solar é superior à radiação térmica, a Terra aquece e estabelece-se um novo equilíbrio.

4. Efeito de Estufa ATMOSFERA RADIAÇÃO SOLAR RADIAÇÃO TÉRMICA TERRA proporcional à temperatura da Terra A atmosfera retorna parte da radiação térmica à Terra, aumentando a temperatura da Terra. – EFEITO DE ESTUFA Os componentes principais da atmosfera que causam este efeito são: Vapor de água, H2O Dióxido de carbono, CO2 Metano, CH4 Óxido de Azoto, N2O

5. Temperatura Global IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

6. Forçamento Radiativo

7. Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaDióxido de Carbono IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

8. Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaMetano IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

9. Dinâmica dos Gases de Efeito de EstufaÓxido de Azoto IPCC, 2007: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

10. Gases de Efeito de Estufa e Energia • Dióxido de carbono (CO2) • Combustíveis fósseis • Alterações do uso do solo • Metano (CH4) • Animais • Combustíveis fósseis • Óxido de Azoto (N2O) • Agricultura • O contributo maioritário para a emissão de gases de efeito de estufa é a utilização de combustíveis fósseis, associado ao processo de desenvolvimento económico iniciado com a Revolução Industrial. • O problema dos gases de efeito de estufa não pode assim ser dissociado do problema da gestão de energia. • A agricultura e floresta são o segundo componente mais significativo

11. Emissões de Gases de Efeito de Estufa por Produto na Europa Automóvel privado, Transporte aéreo CarneLacticínios AquecimentoCozinhaÁgua quente, Electrodomésticos, Construção Huppes, G., A. de Koning, S. Suh, R. Heijungs, L. van Oers, P. Nielsen, and J. B. Guinée (2006). Environmental Impacts of Consumption in the European Union: High-Resolution Input-Output Tables with Detailed Environmental Extensions. Journal of Industrial Ecology 10(3): 129–146.

12. Bioetanol vs. Gasolina Ciclo do Bioetanol CO2 Bioetanol DDG Ciclo da Gasolina CO2 Gasolina

13. Comparação das Emissões de CO2e Maiores emissões CO, NOx e CH4. Não consideração CO2 para bioetanol Cultivo intensivo de milho ton CO2e/ton bioetanol Impacte evitado • Cenário de bioetanol favorável • Diferença igual a 1,9 ton CO2e/ton bioetanol Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

14. Comparação Energética Uso combustível para operações e transportes Maior uso de energia primária GJ LHV/ton bioetanol Uso combustível para operações e transportes • Cenário de bioetanol favorável • Diferença igual a 11 GJLHV/ton bioetanol Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

15. Outras Categorias Ambientais Cenário de bioetanol favorável para: Justificação Camada de ozono Elevado impacte da produção de gasolina Acidificação Impacte evitado pela substituição de bagaço de soja pelo DDG Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias Análise Económica • Diferença de ISP entre cenários: 344 a 386€/ton bioetanol • Diferença de emissão entre cenários: 1,9 ton CO2e 180 a 200€/ton CO2e representa o custo para o Estado Valada, T. (2007). Avaliação ambiental, energética e económica da afectação de área agrícola à produção de milho para bioetanol. Tese de Mestrado em Engenharia do Ambiente, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

16. Análise com Afectação de Área Agrícola Bioetanol Gasolina FASE Ocupação do solo (0,25 ha) Produção animal (5,5 CN/ha) Produção industrial Bioetanol 1 ton Gasolina0,72 ton Sub-produto Não existe 14 mil km Uso final

17. Emissões de Gases de Efeito de EstufaAnálise Completa Maior emissão de metano e azoto ton CO2e/ton bioetanol Maiores emissões automóveis Impacte evitado Sequestro de carbono • Cenário de gasolina favorável • Diferença entre cenários igual a8 ton CO2e/ton bioetanol

18. Recursos EnergéticosAnálise Completa Maior uso combustível para operações e transportes Alimentação apenas por ração Maior uso de energia primária GJ LHV/ton bioetanol • Cenário de bioetanol favorável • Diferença igual a 9 GJLHV/ton bioetanol Nota: Cenário base corresponde ao cultivo de milho com sementeira convencional e sequestro de carbono nas pastagens

19. Análise AmbientalCenário Completo Outras categorias Cenário bioetanol favorável para: Justificação Camada de ozono: Elevado impacte da produção de gasolina Acidificação Impacte evitado pela substituição de bagaço de soja pelo DDG Cenário bioetanol desfavorável para as restantes categorias Análise de sensibilidade Parâmetro variado Resultados observados Sementeira directa Diminuição de impacte do cenário de bioetanol, mantendo resultado Sem sequestro Aumento de impacte do cenário de gasolina, mantendo resultado Variação de taxa de substituição DDG Aumento da taxa de substituição leva a diminuição de impacte de bioetanol, invertendo resultado da acidificação

20. Quociente Energético Pimentel (2003): 35 GJ/ ton bioetanol Energia para produção de bioetanol Os valores obtidos são concordantes com a bibliografia Valor obtido: 34 a 36 GJ/ ton bioetanol É necessária mais energia para produzir bioetanol do que aquela que ele contém Energia para contida no bioetanol Pimentel (2003): 27 GJ/ ton bioetanol De modo similar ao obtido para o bioetanol, também a energia contida na gasolina é inferior à necessária para a sua produção/formação

21. Síntese da Análise do Bioetanol Parâmetro de avaliação Favorável a bioetanol? Análise de sensibilidade  Gases de efeito de estufa Resultado alterado pela não consideração de implicação da área produtiva  Politica energética Sempre  Ecotoxicidade, carcinogénicos, resíduos sólidos, smog de Inverno, smog de Verão, uso do solo, minerais, respiráveis, metais pesados Sempre  Camada de ozono Sempre ? Taxa de substituição de DDG altera o resultado Acidificação  Economia Sempre

22. Sumidouros Naturais • Portugal assumiu uma posição de liderança mundial na utilização de sumidouros naturais para o cumprimento do Protocolo de Quioto: • Floresta • Agricultura: sementeira directa • Pastagens: pastagens permanentes biodiversas

23. Pastagens Permanentes Semeadas Biodiversas e Ricas em Leguminosas Biodiversidade selvagem Aumento sustentável de encabeçamento Aumento de produtividade Aumento de matéria orgânica no solo Diminuição da erosão Aumento na retenção de água Pastagens permanentes semeadas biodiversas e ricas em leguminosas Aumento da regulação de cheias Aumento na viabi-lidade económica Redução no consumo de fertilizantes azotados Diminuição dos gases de efeito de estufa Aumento do sequestro de carbono

24. Protocolo de Quioto • De acordo com o PNALE (2006), o défice previsto para Portugal no âmbito do Protocolo de Quioto é 3,73 milhões ton CO2/ano • Parte deste défice será suportado pelo Fundo de Carbono, em projectos externos ou internos, com um orçamento proposto de 110 milhões de euros • Pastagens permanentes biodiversas • Aumento estimado de matéria orgânica de 0,2%/ano • Nível estimado de fixação de 5 ton CO2/ha/ano. • Sementeira directa • Aumento estimado de matéria orgânica de 0,03%/ano • Nível estimado de fixação de 3 ton CO2/ano • Uma oportunidade para a agricultura portuguesa!

25. Cenários de Fixação de Carbono • CENÁRIO: Sementeira adicional de até 200 000 ha de pastagens permanentes biodiversas • Área inferior à prevista nas propostas dos Planos Regionais de Ordenamento Florestal do Alto Alentejo, Alentejo Central e Alentejo Litoral • A Medida Agro-Ambiental de Sistemas Forrageiros Extensivos atingiu cerca de 260 000 ha • A área actual de pastagens biodiversas é estimada em 50 000 ha • Pastagens adicionais sequestrariam 1 milhão de ton CO2/ano • CENÁRIO: Sementeira directa adicional em até 100 000 ha de culturas anuais • Estima-se que a área actual seja 50 mil hectares • Área adicional sequestraria 300 mil ton CO2/ano • O conjunto dos dois cenários permitiria sequestrar 1,3 milhões de ton CO2/ano, igual a 35% do défice previsto

26. Conclusões • A gestão do carbono é um problema complexo, que exige uma análise cuidadosa dos múltiplos impactes que cada solução pode produzir • Os biocombustíveis poderão ser uma solução para o sector dos transportes, mas é pouco provável que o bioetanol produzido a partir de milho deva fazer parte dessa solução • A adopção generalizada em Portugal dos sistemas de sementeira directa e de pastagens biodiversas é uma oportunidade de simultaneamente mitigar as emissões de gases de efeito de estufa e produzir múltiplos benefícios ambientais, nomeadamente protecção do solo

27. Conferências Dolce Vita: Carbono Dolce Vita Porto, 15 de Novembro de 2007 Carbono: Bons e Maus Caminhos Tiago Domingos Instituto Superior Técnico tdomingos@ist.utl.pt

28. SLIDES LINKADOS

29. Sementeira Directa

30. Leguminosas