UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ ALEXANDRE DULLIUS EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA E POLUENTES POR USO DE COMBUSTÍVEIS NO TRANSPORTE PÚBLICO DE CURITIBA-PR. CURITIBA 2014 ALEXANDRE DULLIUS EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA E POLUENTES POR USO DE COMBUSTÍVEIS NO TRANSPORTE PÚBLICO DE CURITIBA-PR Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em Bioenergia, da Universidade Federal do Paraná, Como requisito parcial á obtenção de título de Mestre em Bioenergia. Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta Co-orientadora (s): Prof(s). Dra. Graciela Inês Bolzon de Muniz. CURITIBA 2014 ii AGRADECIMENTOS O caminho traçado foi muito bem conduzido, acompanhado e orientado. Por este motivo, agradeço primeiramente ao meu orientador, o professor Dr. Carlos Roberto Sanquetta que com sua sabedoria e dedicação me acolheu e desprendeu seus esforços para que este sonho tornasse realidade. A minha co orientadora a professora Dra. Graciela Muniz por suas contribuições. Ao Elcio Káras, que através da Empresa de Urbanização de Curitiba – URBS prestou todo apoio e informações relevantes viabilizando a realização do estudo. Aos todos os meus colegas de mestrados, em especial ao Fernando Eduardo kerschbaumer, aos professores do programa de bioenergia, aos meus colegas de trabalho do Instituto Federal do Paraná, que direta ou indiretamente contribuíram e incentivaram para que realizasse as tarefas com êxito. Dedico esta conquista especialmente a minha mãe Maria J. Dullius e aos meus irmãos Sandro, Michele, Elis e Elisabete Dullius, a Camila Paffrath e ao Erick Xavier, pessoas que me amam e me acompanham em todos os momentos da minha vida, fazendo luz aos meus dias por simplesmente serem, Amo Vocês! iii RESUMO Projetos voltados para o meio sustentável podem assumir grande destaque no cenário científico e tecnológico em virtude das reduções desejadas de gases poluentes ao efeito estufa e, também, em substituição de produtos de origem fóssil, por produtos renováveis. Desta forma, o presente estudo quantificou as emissões no transporte coletivo ônibus urbano da cidade de Curitiba no período de um ano, comparando as emissões em três diferentes combustíveis: combustível convencional (Diesel), combustível renovável (Biodiesel), motor elétrico diesel e biodiesel (motor híbrido). Como principais resultados deste estudo, identificou-se uma matriz energética de consumo de 92,11%, de combustível fóssil (diesel puro) e, 7,89% de combustível renovável (biodiesel). As emissões deste consumo resultaram em um total de 199.554,10 toneladas métricas de CO eq, sendo que deste total 14.749,18 2 toneladas métricas de CO advêm da queima biomassa. Quando comparada as 2 emissões per capitas do mesmo setor a nível nacional, o transporte coletivo de Curitiba, ônibus urbano, emite aproximadamente 82% menos GEEs. O uso de biodiesel no transporte público de Curitiba no mesmo o período evitou a emissão de aproximadamente 10.000 toneladas métricas de CO . Os resultados dos testes de 2 opacidade indicaram que o modelo híbrido operando a B100 emite cerca de 93% menos fumaça preta. Pela análise econômica, se toda a frota da cidade de Curitiba fosse híbrida, com o total do volume de combustível utilizado, obteria-se uma economia de R$ 62.558.868,08, valor este que cobriria duas vezes os gastos com saúde pública advindos das emissões do transporte coletivo na capital mais populosa da América do Sul, São Paulo. Palavras Chave: Ônibus Híbrido, Emissões GEEs, Transporte Coletivo. iv ABSTRACT Projects for sustainable environment can take great emphasis on scientific and technological scenario because the desired reductions of greenhouse gases to the effect, and also to replace fossil products for renewable products. Thus the present study quantified emissions in urban transportation buses in Curitiba in one year, comparing emissions in three different fuels: conventional fuel ( diesel ), renewable fuel ( biodiesel ), biodiesel and diesel electric motor (motor hybrid). The main results of this study identified an array of energy consumption of 92.11%, fossil fuel ( pure diesel ) and 7.89% of renewable fuel ( biodiesel ). Emissions from this consumption resulted in a total of 199,554.10 metric tons of CO eq, of this total 14749.18 metric 2 tons of CO come from burning biomass. Compared emissions per capitas the same 2 industry nationally, public transport in Curitiba, urban bus emits about 82 % less GHGs. The use of biodiesel in public transport in Curitiba in the same period avoided the emission of 10,000 metric tons of CO . The results of the opacity tests showed 2 that the hybrid operating B100 emits around 93% less black smoke. For the economic analysis, a savings of R $ 62,558,868.08, value if the entire fleet of Curitiba was hybrid, with the total volume of fuel used, would get up this would cover twice the public health expenditures arising emissions of public transport in the most populous capital of South America, Sao Paulo. Keywords: Hybrid Bus, GHG Emissions, Public Transport. v LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AG - Ácidos Graxos ANP - Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis CEBDS - Conselho Empresarial Brasileiro para o Desenvolvimento Sustentável CH - Metano 4 CO - Monóxido de carbono CO - Dióxido de Carbono 2 COPs - Conferências das Partes Signatárias da Convenção Quadro sobre Mudanças Climáticas DOU - Diário Oficial da União FGV - Fundação Getulio Vargas GEE - Gases de Efeito Estufa GWP - Global Warming Potential Hab - Habitantes HFCs - Hidrofluorcarbonos HPAs - Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos IEA - International Energy Agency IPCC - Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas ISO - International Organization for Standardization MMA - Ministério do Meio Ambiente MP - Materiais Particulados MPTS - Material Particulado Total em Suspensão Mt - Mega Tonelada N O - Óxido Nitroso 2 NC - Número de Cetano NF - Trifluoreto de azoto 3 O - Ozônio 3 PF - Ponto de Fluidez PFCs - Perfluorcarbonos PN - Ponto de Névoa PNMC - Política Nacional sobre a Mudança do Clima PNPB - Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel vi Ppm - Partes por milhão PRO-ÁLCOOL - Programa Nacional do Álcool PROCONVE - Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores PRONAR - Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar SF CF - Pentafluoreto enxofre Trifluoromethyl 5 3 SF - Hezafluoreto de Enxofre 6 SO - Dióxido de enxofre 2 TAG - Triglicerídios. URBS - Empresa de Urbanização de Curitiba S/A US EPA - United States Environmental Protection Agency WBCSD - World Business Council for Sustainable Development WRI - World Resources Institute μg m-3 - Micron grama por metros cúbicos vii LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 Reação de transesterificação..... ............................................................... 17 Figura 2 Uso de combustível no mundo ................................................................... 20 Figura 3 Tecnologias de Redução e Consumo de Combustíveis... ........................... 21 Figura 4 Emissões totais de GEEs entre 1990 e 2005 e suas projeções em 2020. .. 23 Figura 5 Comparativo das emissões entre os anos de 2005 e 2010 no Brasil, por setor. ......................................................................................................................... 25 Figura 6 Limites de emissões ao longo das fases do PROCONVE para veículos pesados.. ................................................................................................................... 28 Figura 7 – Esquema Funcionamento de um VEH tipo paralelo ............................ 35 Figura 8 Fluxograma da metodologia adotada no trabalho. ..................................... 37 Figura 9 Vista do Município de Curitiba ................................................................ 39 Figura 10 Etapas no manuseio com a calculadora ................................................... 41 viii LISTA DE QUADROS Quadro 1: Potencial de Aquecimento Global (GWP) de alguns GEEs em 100 anos .. 7 Quadro 2 Limites máximo de opacidade dos veículos fabricado anterior a 1996...... 30 Quadro 3 Limites de opacidade em aceleração livre de veículos a diesel posterior a 1996 .......................................................................................................................... 30 Quadro 4 Princípios GHG Protocol ........................................................................... 33 ix