Motorista de Veículos Leves, Motorista de Veículos Pesados e ...
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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS Mestrado em Engenharia de Energia Análise Comparativa de Veículos Elétricos e Veículos com Motor de Combustão Interna Hélder Alves de Almeida Júnior Belo Horizonte 2014
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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
Mestrado em Engenharia de Energia
Análise Comparativa de Veículos Elétricos e Veículos com
Motor de Combustão Interna
Hélder Alves de Almeida Júnior
Belo Horizonte
2014
Análise Comparativa de Veículos Elétricos e Veículos com Motor de
Combustão Interna
Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Engenharia da Energia do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, CEFET-MG, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia da Energia.
Orientador: Prof. Dr.
Daniel Enrique Castro
Belo Horizonte 2014
Este trabalho é dedicado a todas as pessoas que se esforçam com atitudes
concretas para vivermos num mundo mais sustentável, com tecnologias mais limpas
e que olham com otimismo e esperança para o futuro.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pelo apoio, incentivo e pela constante presença. À Nossa Senhora
pelas inúmeras intercessões junto ao seu Filho para que este trabalho pudesse ser
concluído de maneira honrosa.
Aos meus queridos pais Mirani e Hélder, meu amado irmão Henrique e a minha
adorável avó Wilde, por esta família que sempre me apoiou e não mediu esforços
nem orações para o meu sucesso.
À Graziella Giostri, por este anjo que passou em minha vida deixando muita alegria,
paz, amor, coragem. Pessoa fundamental para que o desejo de se tornar mestre
pudesse sair do sonho e se tornar realidade, meu sincero e eterno muito obrigado!
Ao professor e amigo Daniel Castro, pela sincera amizade e pelos constantes e
transcendentes ensinamentos transmitidos.
Ao CEFET-MG, Centro Federal de Educação Tecnológico, e ao CNPq, Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo suporte financeiro
empregado neste trabalho com o intuito de desenvolver e aplicar os conhecimentos
aqui gerados.
À CEMIG, Companhia Elétrica de Minas Gerais, na pessoa do diretor comercial e do
diretor presidente da EFFICIENTIA, José Raimundo Dias Fonseca que muito
contribuiu para esta realização.
À FIAT automóvel, na pessoa do engenheiro Toshizaemom Noce que muito
colaborou para este feito.
Agradeço a todos os amigos e profissionais que através de incentivos e experiências
contribuiram para que este trabalho ficasse mais enriquecido e completo.
"O passado precisa ser assimilado, nunca ignorado. Os erros cometidos, por nós e
pelos outros, são ensinamentos fabulosos quando nos dispomos a aprender o que
eles têm a nos ensinar. Quem não aprende com os erros cometidos acaba sendo
vítima de si mesmo. Na vida só existe uma lei: ou a gente aprende ou aprende."
Padre Léo Tarcísio Gonçalves Pereira
Canção Nova
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 2.1 – Veículo movimentado por uma vela, com compacidade para 30
pessoas, que se movimentava com uma velocidade superior a de um cavalo.
Contruido em 1600 pelo matemático holandês Simon Stevin. .................................. 19
Figura 2 2.2 – Veículo de três rodas com motor a vapor, desenvolvido em 1769 pelo
francês Nicolas Joseph Cugnot. ................................................................................ 19
Figura 3 2.3 – O Benz Patent-Motorwagen Nr. 3 de 1888, usado por Bertha Benz,
esposa de Karl Benz, para a primeira viagem a longa distância de automóvel (mais
de 106 km). ............................................................................................................... 20
Figura 4 2.4 – Veículo Hippomobile construido pelo francês Etienne Lennoir em 1860
.................................................................................................................................. 21
Figura 5 2.5 - Jenatzy, a bordo do La Jamsi Contente. ............................................. 22
Figura 6 2.6 – Bateria de Níquel Metal Hidreto ......................................................... 30
Figura 7 2.7 – Bateria de Sódio Metal Cloreto........................................................... 31
Figura 8 2.8 – Bateria de Lítio de ion ........................................................................ 32
Figura 9 3.1 – Três etapas da Análise do ciclo de vida de um produto ..................... 36
Figura104.1 Sistemas veicular dos VCI .................................................................... 50
Figura114.2 Sistema de acionamento e alimentação do VE, diferença primordial na
comparação com os VCI ........................................................................................... 51
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 3.1 – Prioridade de Intervenção nas Causas .............................................. 45
Tabela 2 3.2 – Tabela de Probabilidade de Detecção ............................................... 46
Tabela 3 3.3 – Tabela de Probabilidade de Ocorrência ............................................ 47
Tabela 4 3.4 – Tabela de Probabilidade da Gravidade ............................................. 48
Tabela 5 4.1 Descrição dos Sistemas Veiculares para VCI e VE.............................. 51
Tabela 6 4.2 Descrição dos impactos dos fluxos do ciclo de vida ............................. 52
Tabela 7 4.3 - Análise comparativa dos VCI e VE ..................................................... 54
Tabela 8 4.4 - ICV de Itaipu Consolidado .................................................................. 55
Tabela 9 4.5 – Inventário para a Hidrelétrica de Itaipu (impactos de dados estão
relacionados com a unidade de produção 1MWh) .................................................... 58
Tabela104.6- Número de impactos levantado pelo inventário de uma usina
hidrelétrica ................................................................................................................. 60
Tabela114.7- Impactos levantados nos inventários do sistema de alimentação do VE
e VCI ......................................................................................................................... 61
Tabela124.8 – Exemplo de Cálculo do índice de gravidade ..................................... 63
Tabela134.9 – Exemplo de Cálculo do índice de Ocorrência .................................... 63
Tabela144.10 - Índice de Ocorrência adotado neste estudo ..................................... 64
Tabela154.11 – Exemplo de Cálculo do índice de Detecção .................................... 64
Tabela164.12 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de geração de
energia (primeiro estágio do ciclo de vida do combustível de veículos elétricos) ...... 65
Tabela174.13 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de distribuição e
transmissão de energia (segundo estágio do ciclo de vida do combustível de
veículos elétricos) ...................................................................................................... 66
Tabela184.14 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de destilação do
petróleo (segundo estágio do ciclo de vida do combustível de veículos com
combustão interna) .................................................................................................... 67
Tabela194.15 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de distribuição do
combustível e geração de produtos de combustão (terceiro estágio do ciclo de vida
do combustível de veículos com combustão interna) ................................................ 67
Tabela204.16 Principais impactos do veículo elétrico ............................................... 68
Tabela214.17 Principais impactos do veículo de combustão interna ........................ 69
Tabela225.1 - Lista dos principais impactos ambientais do VE e VCI ....................... 70
Tabela245.2- VE: Sistema de alimentação de Combustível (eletricidade) ................ 71
Tabela265.3- VCI: Sistema de alimentação de Combustível (gasolina) .................... 72
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ACV Análise do Ciclo de Vida
ADP Potencial de depleção abiótica (do inglês: abiotic depletion Potential)
AECV Análise Estratégica do Ciclo de Vida
BBL Barril de petróleo produzido
CED Demanda de energia acumulado (do inglês: cumulative energy
demand)
CML Centro de Ciências Ambientais (do inglês: Centre of Environmental
Science)
CO Monóxido de Carbono
CO2 Dióxido de Carbono
CRE Consumo de Recursos Energéticos
CRM Consumo de Recursos Materiais
EA Emissão Atmosférica
EPA Environmental Protection Agency
FMEA Análise do modo de falha e efeito (do inglês: Failure Mode and Effect
Analysis)
GWP Potencial de aquecimento global (do inglês: Global Warming Potential)
ICV Inventário do Ciclo de Vida
ID Índice de Detecção
IG Índice de Gravidade
IO Índice de Ocorrência
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
ISO International Standartization Organization
KOH Hidróxido de Potássio
Li-ion Lítio de ion
LiMn2O4 Lítio óxido de manganês
LiPF6 Hexafluoro fosfato de lítio
MCI Motor de Combustão Interna
N2O Óxido Nitroso
NaS Sódio Enxofre
Ni(OH)2 Hidróxido de Níquel
NiMH Níquel Metal Hidreto
Ni-NaCl2 Sódio Níquel Cloreto, comercialmente chamado de ZEBRA (do Inglês:
Zero Emission Batteries Research Activity)
NOx Termo genérico para Óxido de Nitrogênio P Perdas
PM Material particulado
PPP Processamento Primário de Petróleo
RL Resíduos Líquidos
RPN Número prioritário de risco (do inglês: Risc Priority Number)
RS Resíduos Sólidos
SETAC Society of Environmental Toxicology and Chemistry
SO2 Dióxido de enxofre
SOx Óxidos de enxofre
THC Tetrahidrocanabinol
USEPA United States Environmental Protection Agency
VCI Veículo de Combustão Interna
VE Veículo Elétrico
RESUMO
Políticas ambientais e de energia de todos os continentes, motivadas pela
dependência do petróleo e pela poluição do ar, incluem iniciativas para promoverem
sistemas de transportes baseados em veículos movidos a combustíveis alternativos.
Neste contexto e no cenário brasileiro, esta dissertação visa fazer uma análise
comparativa dos atuais e usuais veículos com motor de combustão interna e os
veículos elétricos. Dentre os inúmeros veículos movidos a combustíveis alternativos
optou-se pelo veículo elétrico por esta opção tecnológica estar sendo produzida em
larga escala no mercado mundial. Para tal comparação foi preciso criar uma
metodologia, denominada Análise Estratégica do Ciclo de Vida, AECV, para que os
resultados fossem baseados no mérito técnico, considerando todos os impactos,
além de ser uma forma criteriosa à luz da economia e da sustentabilidade. Concluiu-
se de forma inquestionável que a AECV é uma metodologia capaz de analisar e
comparar os impactos globais de novas tecnologias e que dentre os parâmetros
analisados o veículo de combustão interna possui impactos ambientais mais
relevantes se comparado ao veículo elétrico.
Palavras-Chave: Veículos elétricos; Veículos com motor de combustão interna;
Análise Estratégica do Ciclo de vida; Sustentabilidade; Eficiência Energética.
ABSTRAT
Environmental policies and energy from every continent, motivated by the dependence on oil and the air pollution include initiatives to promote transport systems based on alternative fuel vehicles. In this context and in the Brazilian scenario, this thesis aims to make a comparative analysis of current and usual vehicles with internal combustion engine and electric vehicles. Among several alternative fuel vehicles opted for the electric vehicle by this technological option being produced on a large scale in the world market. For such a comparison was necessary to create a methodology, called Strategic Life Cycle Assessment, AECV, so that the results were based on technical merit, considering all impacts, besides being careful in light of the economy and sustainable manner. It was concluded that unquestionably AECV is a methodology capable of analyzing and comparing the global impacts of new technologies and that among the analyzed vehicle internal combustion own most relevant environmental impacts when compared to the electric vehicle.
Keywords: Electric vehicles; vehicles with internal combustion engine; Strategic Analysis of the life cycle; Sustainability; Energy Efficiency.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 16
1.1 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................................... 17
1.2 OBJETIVO ............................................................................................................................... 18
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 18
2. A EVOLUÇÃO DOS VEÍCULOS ......................................................................................................... 19
2.1 MOTOR ELÉTRICO .................................................................................................................. 23
2.1.1 CRONOLOGIA DOS CARROS ELÉTRICOS ........................................................................... 26
2.1.2 BATERIA ......................................................................................................................... 27
2.1.3 BATERIA DE NÍQUEL-METAL-HIDRETO .......................................................................... 29
2.1.4 BATERIA SÓDIO-METAL-CLORETO ................................................................................. 30
2.1.5 BATERIA DE LÍTIO .......................................................................................................... 32
3 TECNICAS COMPARATIVAS AVANÇADAS NA ANÁLISE DE OPÇÕES TECNOLOGICAS .................... 34
3.1 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA – ACV ................................................................................... 34
3.2 ANÁLISE DE MODOS DE FALHAS E EFEITOS – FMEA ............................................................. 42
4 METODOLOGIA .............................................................................................................................. 49
4.1 PLANEJAMENTO DA AECV ..................................................................................................... 49
4.2 DADOS DOS INVENTÁRIOS DOS FLUXOS DE ACV NAS ETAPAS SELECIONADAS
ANTERIORMENTE .............................................................................................................................. 53
4.3 APLICAÇÃO DA FMEA PARA PRIORIZAÇÃO DOS IMPACTOS ................................................. 62
4.4 ANÁLISE COMPARATIVA ........................................................................................................ 65
5 RESULTADOS OBTIDOS COM A AECV ............................................................................................ 69
6 DISCUSSÃO DE RESULTADOS ......................................................................................................... 72
7 CONCLUSÃO ................................................................................................................................. 74
8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................................................... 76
REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................... 77
APÊNDICE A – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na Distribuição da Energia Elétrica ................. 81
APÊNDICE B – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na Transmissão da Energia Elétrica ................. 88
APÊNDICE C – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, no Acionamento do motor elétrico ................ 92
APÊNDICE D – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, no processamento primário do Petróleo........ 93
APÊNDICE E – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na combustão da gasolina ............................... 97
ANEXO A – Inventário refinado para 1 MWh.km de rede urbana brasileira de distribuição de energia
elétrica ................................................................................................................................................... 99
ANEXO B– Inventário referente a transmissão da energia elétrica .................................................... 106
ANEXO C – Inventário da destilação do petróleo ................................................................................ 113
ANEXO D – Inventário da geração de produtos da combustão .......................................................... 115
16
1. INTRODUÇÃO
Políticas ambientais e de energia de todos os paises, direcionadas pelo
esgotamento rápido do petróleo e pela crescente poluição do ar devem considerar
sistemas de transportes mais sustentáveis para o futuro. O desenvolvimento de
metodologias que permitam realizar a comparação dos impactos globais dos
veículos tradicionais, também conhecidos como veículos de combustão interna, e
veículos alternativos ajudarão a identificar sistemas com características mais
sustentáveis na mobilidade urbana.
Até o momento existem muitas opiniões favoráveis para a substituição dos veículos
acionados com motores de combustão interna por veículos acionados com motores
elétricos, que normalmente possui maior desempenho energético e menor impacto
ambiental, porém estas opiniões não consideraram todo o ciclo de vida dos veículos.
É importante salientar que grandes impactos ambientais observados atualmente no
planeta, como o conhecido efeito estufa, assim como o rápido esgotamento de
fontes não renováveis de energia são decorrentes da falta de considerações destes
efeitos na implementação de novas tecnologias, em particular na área de transporte
de pessoas e cargas, nos modelos de desenvolvimento econômico industrial
sobretudo nos países já desenvolvidos. A adoção dos mesmos modelos de
desenvolvimento nos denominados paises em desenvolvimento irá acelerar de
forma descontrolada estes impactos ambientais, podendo comprometer a
sobrevivência da nossa espécie no planeta nas próximas décadas.
É necessário assim desenvolver metodologias de análise mais eficazes na
introdução de novas tecnologias que permitam garantir a sustentabilidade futura da
nossa espécie no planeta.
17
1.1 JUSTIFICATIVA
O motor de combustão interna tem sido utilizado por mais de 130 anos para o
acionamento de automóveis e veículos em geral. No entanto, o forte apelo ambiental
e a limitação de combustíveis fósseis estão exigindo veículos alternativos.
Os veículos elétricos, de acordo com Barreto (1986), apresentam maior eficiência
energética que um veículo convencional: em função da maior eficiência de
transformação da energia elétrica, armazenada nas baterias sob a forma de energia
química, em energia mecânica, em comparação com os veículos convencionais
ocupados com motor de combustão interna. No entando deve-se questionar se os
impactos na geração da energia elétrica não anulam o benefício da menor poluição
dos veículos elétricos.
Atualmente não existe uma metodologia adequada que permita avaliar os impactos
de novas tecnologias. Desta forma algumas perguntas importantes dentro deste
contexto ficam sem respostas. Por exemplo, qual é o impacto da utilização dos
veículos convencionais em relação ao consumo de recursos que não são
renováveis. Existem metais e materiais suficientes para criar um grande número de
veículos elétricos? Quais são os impactos gerados na vida de um veículo? A
infraestrutura da transmissão de eletricidade é suficiente e adequada a mobilidade
de veículos elétricos?
Carros movidos à bateria elétrica desempenham um papel fundamental no cenário
de mobilidade futura. No entanto pouco se sabe sobre os seus impactos ambientais
decorrentes da sua produção, utilização e reciclagem, o que torna difícil comparar os
impactos ambientais dos veículos elétricos com os veículos movidos a motor de
combustão interna. Consequentemente para vislumbrar esse cenário precisa-se
quantificar e qualificar impactos e níveis de risco associados com cada tecnologia
empregada nos veículos analisados.
18
1.2 OBJETIVO
O principal objetivo desse trabalho é desenvolver uma metodologia que permita
fazer uma análise comparativa dos impactos globais na utilização de veículos com
motores de combustão interna e veículos elétricos na mobilidade de grandes centros
urbanos. Pretende-se quantificar esta análise em todo o ciclo de vida desde a
utilização das matérias-primas até a reciclagem final, passando pelas fases
intermediárias de fabricação, utilização e manutenção. Os impactos serão
levantados a partir de pesquisas bibliográficas já existentes. Pretende-se elaborar
uma metodologia específica com o intuito de fundamentar de forma mais eficaz e
abrangente a eficiência dos veículos inseridos na mobilidade urbana, levando-se em
consideração os impactos causados no meio ambiente, nas linhas de produção e
nos processos de reciclagem.
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Neste trabalho foi feito um planejamento de quais fases e sistemas envolvidos
durante o ciclo de vida de um veículo com motor de combustão interna e um veículo
elétrico devem ser abrangidos e levados em consideração. Posteriormente far-se-á
um levantamento bibliográfico dos impactos, a partir de inventários de ciclo de vida
já existentes, nas fases de fabricação, utilização e disposição final de veículos
convencionais e elétricos. Por este motivo foi utilizada a ferramenta FMEA (Análise
de Modos de Falhas e Efeitos, “Failure Mode and Effect Analysis” –FMEA) para
mapear e priorizar os impactos globais levantados na etapa anterior. Finalmente foi
realizado um mapeamento global do impacto nos dois tipos de veículos analisados
combinando as duas técnicas anteriores e analisou-se o potencial real de utilização
de veículos elétrico como substitutos de veículos com combustão interna.
19
2. A EVOLUÇÃO DOS VEÍCULOS
Os primeiros veículos datam de 1200 a.C. (CASTRO, 2012), no período denominado
Neolítico, onde se utilizava veículos impulsionados por animais domesticados. Com
o passar do tempo, surgiu à necessidade de se locomover a distâncias cada vez
maiores ou em tempos cada vez mais curtos. Diversas foram as invenções e ideias
para o aprimoramento dos veículos, desde carros a vela à veículos a vapor como
pode-se ver nas figuras 2.1 e 2.2.
Figura 1 2.1 – Veículo movimentado por uma vela, com compacidade para 30 pessoas, que se movimentava com uma velocidade superior a de um cavalo. Contruido em 1600 pelo matemático
holandês Simon Stevin.
Fonte: Castro (2012).
Figura 2 2.2 – Veículo de três rodas com motor a vapor, desenvolvido em 1769 pelo francês Nicolas Joseph Cugnot.
Fonte: Castro (2012).
20
Segundo Castro (2012) o primeiro veículo acionado por motor elétrico foi
desenvolvido em 1839 pelo escocês Robert Anderson. Em 1842 Anderson juntou-se
ao inglês Thomas Davenport e construíram um veículo elétrico movimentado por
baterias, que na época não eram carregáveis. Assim sendo, os veículos elétricos
tinham como fator limitante a curta duração das baterias e consequentemente a
distância a ser percorrida. De acordo com Barreto (1986) este veículo elétrico surgiu
aproximadamente quarenta anos antes do primeiro automóvel acionado por motor
de combustão interna, o Patent-Motorwagen de Karl Benz, em 1886, apresentado na
figura 2.3.
Figura 3 2.3 – O Benz Patent-Motorwagen Nr. 3 de 1888, usado por Bertha Benz, esposa de Karl Benz, para a primeira viagem a longa distância de automóvel (mais de 106 km).
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Benz_Patent-Motorwagen, ultimo acesso 26 de agosto de 2013.
Ainda de acordo com Castro (2012) em 1860 o francês Etienne Lennoir patenteou o
primeiro motor a gás. Esse motor trabalhava com um ciclo de compressão de dois
tempos acionando diretamente um eixo virabrequim que transmitia o movimento a
uma roda. Com base neste motor Lennoir construiu o primeiro veículo que circulou
em ruas e foi denominado Hippomobile.
21
Figura 4 2.4 – Veículo Hippomobile construido pelo francês Etienne Lennoir em 1860
Fonte: Castro (2012).
Com base no motor de dois tempos de Lennoir, em 1862 o autodidata alemão
Nicolaus August Otto começou a testar a construção de motores a gás de quatro
tempos, que começaram a ser utilizados apenas em 1876. Em 1864 ele fundou a
primeira fábrica de motores do mundo. Essa fábrica, inicialmente chamada N.A. Otto
Cia foi, a partir de 1972, denominada Gasmotoren-Fabrik Deutz AG e é atualmente
conhecida como Deutz AG. Em 1876 com ajuda técnica de Wilhelm Maybach e
apoio financeiro de Eugen Langen, Otto conseguiu atingir a maturidade na produção
dos motores de quatro tempos, que serviram de base para a construção dos
motores automobilísticos atuais. Em 1884 Otto descobriu a ignição elétrica para
seus motores a gás. A partir dessa invenção foi possível começar a utilizar
combustíveis líquidos, como alternativa para o gás, que até aquele momento era o
único combustível utilizado nos motores de dois e quatro tempos. Os motores de
combustão interna de quatro tempos com ignição elétrica levam o nome de motores
Otto, devido ao grande esforço realizado por esse alemão no desenvolvimento
desses motores, sem os quais a indústria automobilística atual não existiria (Castro,
2012).
Em 1899, cinco anos depois de Otto descobrir a ignição elétrica para seus motores a
gás, foi quebrado o recorde de velocidade de um automóvel pelo belga Jenatzy, a
bordo de um veículo elétrico, o “La Jamais Contente”, que atingiu 106km/h, figura
2.5. Desde o começo da história do automóvel houve crescimentos e descobertas
22
tanto nos veículos com motores de combustão interna quanto nos veículos elétricos,
a industria e seus inventores nunca descartaram nenhuma destas duas tecnologias
(Castro, 2012).
Figura 52.5 - Jenatzy, a bordo do La Jamsi Contente.
Fonte: Noce (2009)
Assim, no final do século XIX nasceu o denominado automóvel, ou seja, um veículo
capaz de se movimentar de forma autônoma, sem a necessidade de animais ou
esforço humano. O coração dos automóveis passou a ser o motor, ou seja, o
sistema que permitia o acionamento do veículo. No final do século XIX existiam
vários tipos de acionamentos concorrendo simultaneamente para sua utilização em
automóveis. Isto pode ser observado nos dados de fabricação dos Estados Unidos,
onde nesta época já existiam vários fabricantes de veículos automotores. Em 1900
existiam nos Estados Unidos 75 diferentes fabricantes de veículos. Os veículos eram
acionados por motores a vapor, a gás e alguns automóveis eram movidos por
motores elétricos (Castro, 2012).
23
2.1 MOTOR ELÉTRICO
Trinta e sete anos antes de Nicolas August Otto começar a utilizar os motores a gás
de quatro tempos, a base dos motores que os automóveis usam hoje, Castro (2012)
acredita que em 1839 o escocês Robert Anderson construiu o primeiro veículo
acioando por um motor elétrico. Atualmente os motores elétricos apresentam
eficiências em torno de noventa porcento, ou seja, o motor pode transformar cerca
de noventa porcento de energia elétrica consumida em trabalho efetivo no seu eixo,
por isso os motores elétricos são considerados os equipamentos eletro-mecânicos
mais eficientes.
Diferente de um motor de combustão interna que possui efeciência de
aproximadamente trinta porcento, o motor elétrico tem emissões nulas de poluentes
e por possuir somente uma parte móvel, ele possui vida útil muitas vezes superior ao
motor de combustão interna. Para o proprietário, um veículo elétrico representa um
sistema eficiente, aparentemente não poluente, de alto desempenho e com baixo
custo de manutenção, devido às características intrísicas do motor elétrico.
Outra valiosa qualidade do motor elétrico é que ele apresenta uma característica
especial que o difere do motor de combustão interna. Seu torque máximo ocorre em
baixas rotações. Assim sendo, sua resposta é imediata já no arranque, não havendo
necessidade de aguardar que ele chegue à uma determinada rotação para começar
a usufruir de sua potência.
Esta condição pode eliminar a necessidade da transmissão de múltiplas velocidades
ou reduzi-la a um número menor de velocidades em comparação com uma
transmissão para motores de combustão interna. Caso seja eliminada a transmissão
de múltiplas velocidades, pode-se também eleminar o acoplamento entre o motor de
transmissão, que permite a seleção das múltiplas velocidades, ou seja, a
embreagem.
Segundo Pereira (2007) os motores elétricos oferecem uma eficiência maior e
menos ruído sonoro do que os motores de combustão interna, MCI. Também
fornecem torque mais elevado em velocidades baixas, o que resulta em melhor
aceleração na saída do repouso. Além de aumentar a eficiência energética através
do freio regenerativo (que faz com que o motor funcione como gerador quando o
24
veículo desacelera, de modo que possa recarregar o banco de baterias durante as
frenagens). Em um sistema de tração convencional com motor de combustão
interna, a energia cinética é totalmente desperdiçada na forma de calor durante a
frenagem, porque não há nenhum mecanismo para recuperá-la.
De acordo com Noce (2009, p. 68) os veículos elétricos apresentam as seguintes
vantagens principais:
Maior eficiência energética que um veículo convencional: em
função da maior eficiência de transformação da energia elétrica,
armazenada nas baterias sob a forma de energia química, em
energia mecânica, em comparação com o motor de combustão
interna. Neste, a energia química armazenada no combustível, deve
passar por um processo termodinâmico para prover energia
mecânica às rodas. Além disso, os veículos elétricos só consomem
energia quando estão em movimento. No motor elétrico a energia é
transformada de maneira mais adequada à característica de
funcionamento urbano do automóvel, sem a limitação de rotação
mínima de funcionamento presente no motor de combustão interna.
Manutenção menos freqüente e mais simplificada: como as
temperaturas dos sistemas de transformação de energia do veículo
elétrico são baixas, ocorre menor degradação dos elementos de
atrito, lubrificação e vedação, além da grande simplificação no
número de peças móveis e da inexistência de movimentos
alternativos, que podem induzir vibrações no sistema. Em um motor
elétrico de corrente alternada, a manutenção preventiva se resume à
troca dos rolamentos do induzido, o que ocorre após cem mil
quilômetros.
Pouca emissão de poluentes: as transformações de energia no
veículo elétrico não emitem subprodutos como nos motores de
combustão interna. Esta vantagem se presta principalmente aos
grandes centros urbanos, onde mesmo os veículos com motor de
combustão interna pouco poluente e/ou aqueles movidos a
combustíveis com geração de carbono neutro como, por exemplo, o
etanol de cana de açucar, gera poluentes gasosos nocivos próximos
à propulsão. Deve-se salientar que a bateria do veículo elétrico deve
25
ser corretamente reciclada ao término da sua vida útil, a fim de se
evitar a poluição por descarte inadequado.
Segundo Oliveira (2005) e Barreto (1986), como desvantagens dos veículos elétricos
podem-se citar:
Elevado custo, que de acordo com Noce (2009, p. 69):
o custo do quilowatt-hora instalado em um veículo elétrico gira em
torno de US$2.500,00 (R$5.000,00), o que torna o valor de venda de
um carro elétrico no Brasil, com autonomia em torno de 100km1,
cerca de R$100.000,00 a mais em relação ao veículo original. Um
veículo Fiat Palio Weekend Elétrico, com 18kWh, possui preço de
R$145.000,00, ao passo que o mesmo veículo em versão Flex custa
em torno de R$45.000,00. Soma-se a isto o fato de que o veículo
Flex recolhe imposto sobre produtos industrializados na alíquota de
0,1% enquanto o veículo elétrico recolhe o mesmo imposto na
alíquota de 25% (dados referentes a agosto de 2009).
Autonomia reduzida e longo tempo de recarga, como a energia específica, em
Wh/kg, de uma bateria moderna é da ordem de sessenta vezes inferior à da
gasolina, para se atingir uma autonomia comparável ao automóvel tradicional, a
massa das baterias torna-se inviável tecnicamente, além de seu elevado custo de
produção. Esta é a principal razão pela qual o foco dos veículos elétricos sejam os
centros urbanos, sendo que para percursos extra-urbanos torna-se necessário
algum tipo de hibridização da propulsão elétrica com algum combustível, tendo-se
em vista atingir autonomias mais elevadas.
1 valor corrigido pelo presente autor com dados de 2009, Noce em sua dissertação apresentou o valor de 10km, atualmente,2014, o mesmo veículo em questão possui uma autonomia de 120km e consumo de carga completa de 20kWh e consome 15kWh a cada 100km.
26
Em mais de quarenta e sete quilos de baterias modernas tem-se
energia equivalente a apenas um litro de gasolina, por isso nos
carros elétricos o uso da energia proveniente da bateria deve ser
bem determinado a fim de se garantir uma autonomia adequada ao
veículo. Um veículo com desempenho mais contido e adequado ao
trânsito urbano maximiza a transformação da energia elétrica em
movimento, uma vez que as forças resistivas aumentam com
velocidade. Como premissas de projeto de um veículo elétrico
urbano, podem-se prever desempenhos mais adequados à condução
urbana que um veículo à combustão (NOCE, 2009, p. 70).
2.1.1 CRONOLOGIA DOS CARROS ELÉTRICOS
Segundo Westbrook (2001) em 1800 houve a construção da 1ª pilha por Alessandro
Volta, já em 1821 Faraday demonstra o princípio do motor elétrico. Três anos
depois, em 1834, Davenport demonstra o primeiro carro elétrico a andar na estrada
alimentado por uma bateria primária. Em 1839 Sir William Grove descreve a 1ª
célula de combustível. E apenas em 1859 Planté inventa a célula secundária e a
bateria. No ano de 1869 construiu-se o primeiro motor elétrico de corrente contínua
de mais do que um cavalo vapor. Passado uma década, no ano de
1881, Trouvé permite que o primeiro carro elétrico seja alimentado por uma bateria
secundária. Quatro anos depois, 1885, Benz demonstrou o primeiro veículo de motor
de combustão interna. Entre os anos de 1887 à 1898 houve o desenvolvimento de
carros elétricos na Europa e nos Estados Unidos da América. No ano 1899 o
recorde mundial de veículos terrestres é atingido por Jenatzy (105,9 km/h), e
mantendo-se por três anos pilotando um veículo elétrico. Em 1900 o mesmo número
de veículos a vapor, elétricos e a gasolina competem entre si pela aceitação pública.
Os anos de 1900 à 1912 ficou conhecido como a idade de ouro dos veículos
elétricos mas começavam a dominar os veículos movidos com motor a gasolina.
Entre os anos de 1921 à 1960 houve um grande domínio dos motores a gasolina e
desaparecem os veículos elétricos. Apenas por volta de 1970-90 reaparecem os
veículos elétricos, embora em pequenas quantidades. Entretanto no ano de
27
1990 houve a regulamentação de emissões zero californianas, que regulam novas
atividades no desenvolvimento de veículos elétricos. Dessa forma surge um número
considerável de veículos elétricos com novas tecnologias nas baterias. E no ano de
2010 a fabricante de automóveis Nissan lança o carro LEAF, sendo o primeiro
veículo cem por cento elétrico produzido em larga escala no mundo. No Brasil o
grande marco do carro elétrico ocorreu em 2006 com a assinatura de um acordo
internacional de cooperação técnica entre a usina de Itaipú e uma concessionária de
energia Suíça denomida Kraftwerke Oberhasli,KWO. Como fruto deste acordo no
ano de 2012 o cidade de São Paulo recebeu os primeiros táxis elétricos do Brasil.
2.1.2 BATERIA
Enquanto no Brasil os motores de combustão interna possuem a gasolina ou etanol
como combustível propulsor, nos veículos elétricos o tanque de combustível e o
combustível são substituídos pela bateria.
Desde o ano de mil e oitocentos quando o italiano Alessandro Volta criou a primeira
pilha, as baterias passaram por grandes e profundas transformações tecnológicas
até chegarem às utilizadas nos dias de hoje. Como se viu os primeiros carros
elétricos foram criados por volta de 1839, mas em 1920 eles pararam de ser
produzidos pelo sucesso alcançado dos veículos a motor de combustão interna.
Entretanto por volta de 1980 às montadoras começaram a pensar novamente em
produzirem carros elétricos e a principal diferença na produção desses carros está
na ausencia do motor de combustão interna e no tanque de combustível, no qual
ambos seriam substituidos por motor elétrico e baterias (Buchmann, 2001). Em 2008
as baterias de níquel metal hidreto, NiMH, foram as mais utilizadas para a fabricação
de veículos híbridos principalmente devido a sua segurança já consolidada, e o seu
custo já bastante amortizado. Essas baterias foram e são utilizadas principalmente
pelos fabricantes japoneses de larga escala, como Honda e Toyota e alguns
fabricantes coreanos.
28
Na Europa e começando a ser testada na mobilidade urbana no Brasil a bateria de
sódio-metal-cloreto é a mais utilizada em função de sua segurança, da capacidade
de armazenamento e de sua reciclabilidade.
Já as baterias de lítio estão sendo utilizadas hoje, em pequena série, na construção
de veículos de demosntração, devido a sua maior capacidade de armazenamento de
energia (energia específica) surgindo, assim, como uma grande promessa para o
futuro da propulsão de veículos elétricos e híbridos, em especial aqueles que
utilizam da nanotecnologia para obtenção de menores tempos de recarga e maior
vida útil. Tem-se optado pelas tecnologias isentas de cobalto ou pelas tecnologias
de lítio-polímero para a aplicação automotiva devido às questões de segurança.
A história das baterias começou em 1800 com a construção da 1ª pilha
por Alessandro Volta. Já em 1802 O inglês Dr. William Cruickshank projetou a
primeira bateria de produção em massa, ela era formada por chapas de cobre e
zinco em solução de ácido diluído em água. No ano de 1859 o físico francês Gastón
Platé inventou a primeira bateria recarregável, a qual era baseada no princípio de
chumbo e ácido, sistema utilizado até os dias de hoje. Em 1899 o sueco Waldmar
Jungner inventou a bateria de níquel-cádmio. E em 1901Thomas Alva Edison criou
um projeto alternativo ao de Jungner, trocando o cádmio por ferro. No ano de 1932
Schlecht e Ackermann inventaram a placa de pólo sinterizada, que aumentou
significativamente a durabilidade e a corrente de descarga das baterias de chumbo-
ácido. Em 1947 Neumann tornou a bateria de níquel-cádmio semelhante à que se
conhece hoje, popularizando-a através da selagem completa. No ano de 1960 as
pilhas alcalinas foram desenvolvidas pela empresa Union Carbide. E uma década
depois, em 1970, surgiram as primeiras baterias chumbo-ácido reguladas à válvula.
Em 1990 Iníciou-se a comercialização da bateria de Níquel-Metal Hidreto (NiMH), já
em 1992 comercializou-se a bateria alcalina recarregável e no ano de 1999
comercializou-se a bateria de Lítio-Íon Polímero (Buchmann, 2001).
29
2.1.3 BATERIA DE NÍQUEL-METAL-HIDRETO
As baterias de níquel metal hidreto, NiMH, são consideradas uma evolução das
basterias de níquel cádmio pois apresentam maiores taxas de energia armazenada
por unidade de massa ou de volume, são menos prejudiciais ao ambiente devido a
ausência do cádmio e não apresentam o infortúnio do efeito de memória.
A bateria de NiMH é constituida por anodo e catodo que são filmes flexíveis
enrolados e separados por filmes de material fibroso que retém o eletrólito. Esse
conjunto é encapsulado e interligado com os terminais externos para formar o
dispositivo prático onde há um pequeno suspiro para liberar gases eventualmente
formados. O catodo é formado por hidróxido de níquel, Ni(OH)2, e eletrólito por
hidróxido de potássio, KOH. O anodo por sua vez é formado por um hidreto
metálico. Essa liga metálica possui grande capacidade de absorção de hidrogênio,
de aproximadamente cem vezes o seu volume.
Essas ligas em geral são compostas por dois metais: um que absorve hidrogênio de
forma exotérmica e outro que absorve de forma endotérmica. Dessa maneira a união
desses metais permite a criação de uma liga que gere energia.
Em relação a atual mobilidade urbana, com o início da comercialização da bateria de
NiMH em 1990 o veículo EV1 da General Motors, o primeiro veículo elétrico de
fabricação em série, que no ano de 1997 foi inicialmente fabricado com baterias de
chumbo-ácido, dois anos depois teve sua linha de fabricação alterada com
surgimento e aprimoramento da tecnologia de NiMH. Consistente com a bateria de
NiMH os veículos híbrido Prius da Toyota e Insight da Honda empregaram a
tecnologia NiMH por sua alta capacidade de armazenamento de energia e pelo
conhecimento e segurança da tecnologia proveniente dos equipamentos eletro-
eletrônicos portáteis testados. (Noce, 2009). Um exemplo da bateria de Ni-MH é
mostrado na figura 2.6.
30
Figura 6 2.6 – Bateria de Níquel Metal Hidreto
Fonte: http://www.cheap-china-batteries.com/nimh-aaa-battery-24v-800-mah-p-1746.html, ultimo
acesso 12 de janeiro de 2014.
2.1.4 BATERIA SÓDIO-METAL-CLORETO
As baterias sódio-metal-cloreto conhecidas como metal-cloreto são utilizadas em
aplicações de propulsão híbrida para o transporte ferroviário, marítimo, industrial e o
transporte de massa. Essa bateria demonstrou uma grande promessa em aplicações
móveis, por exemplo, em locomotiva híbrida que têm ciclos de trabalho
relativamente severos, que incluem a operação em condições climáticas extremas
que vão de desertos às áreas mais frias do mundo, e têm um espaço e peso
disponível limitado para o armazenamento de energia. Esta combinação, que
também os veículos elétricos encontram, requer que as baterias tenham uma
densidade de energia muito elevada, uma elevada confiabilidade e uma tolerância à
temperatura ambiente.
Baterias de sódio-metal-cloreto demonstraram algumas das maiores densidades de
energia encontradas entre todos os tipos de baterias disponíveis no mercado. A sua
densidade de energia, sua eficiência na carga e descarga, sua capacidade de
segurança e seu comportamento nas condições ambientes fizeram com que esta
bateria seja adequada para utilização de veículos elétricos e híbridos.
Essa bateria é constituida por placas negativas de sódio e placas positivas
geralmente formada por cloreto de níquel. O sódio da placa negativa é formado
eletroquimicamente a partir do cloreto de sódio quando a bateria recebe a primeira
carga para a sua formação. Segundo Husain (2003) quando o sódio está à
31
temperatura ambiente, ele é aquecido a uma temperatura de 250 à 350°C para que
a bateria funcione.
As mais comuns bateria sódio-metal-cloreto são as de NaS, sódio-enxofre, e a de
Ni-NaCl2, denominado comercialmente como bateria ZEBRA – Zero Emission
Baterries Research Activity ou Zeolite Battery Research Africa. As baterias de metal
cloreto apresentam o inoportuno da alta temperatura de operação, em torno de
250°C à 300ºC, devendo ser montada em caixa com excelente isolação térmica para
impedir que o eletrólito se solidifique. Caso isso ocorra, deve ser feito o
reaquecimento da bateria, processo que pode durar de um a dois dias para que a
bateria se recarregue. Este tipo de bateria ainda é amplamente utilizado em várias
aplicações de veículos de tração puramente elétrica de alta taxa de utilização como,
por exemplo, veículos de frota de empresas.
A bateria metal-cloreto apesar de trabalhar a alta temperatura é bastante segura,
relativamente barata, seu material é abundante e amigável ao meio ambiente, possui
alta densidade de energia e custo de manutenção relativamente baixo. Entretanto
seu processo de fabricação é bastante complexo, quando parada seu processo de
descarga é bastante grande, ou seja, perde carga muito rapido além de possuir o
incoveniente de trabalhar a altas temperaturas. Um exemplo da bateria ZEBRA é
mostrado na figura 2.7.
Figura 7 2.7 – Bateria de Sódio Metal Cloreto
Fonte: Noce (2009)
32
2.1.5 BATERIA DE LÍTIO
Segundo Noce 2009 as baterias de lítio são atualmente as mais promissoras para
aplicação portátil pois possuem alta capacidade de armazenamento de energia,
baixa toxidade e não apresentam efeito memória. Além de trabalhar a temperaturas
não muito diferentes da ambiente e podem ser carregadas em pouco tempo. Um
exemplo da bateria de Li-ion é mostrado na figura 2.8.
Figura 8 2.8 – Bateria de Lítio de ion
Fonte: http://blogbringit.com.br/home/devo-usar-toda-a-minha-bateria-do-notebook-antes-de-
carregar/, ultimo acesso 12 de janeiro de 2014.
Cabe salientar que a bateria de lítio possui uma vasta gama de subtipos, dentre os
quais limitar-se-á destacar as que apresentam maior oportunidade de utilização
veícular:
33
• Lítio-Íon-Manganês A terceira maior produtora de baterias de lítio-íon da atualidade, a empresa sul-
coreana LG, utiliza essa tecnologia de catodo de manganês. Esse tipo de bateria
apresenta como principal vantagem o fator segurança quanto à explosão em relação
à de lítio-íon-cobalto. Como desvantagem pode-se citar uma pequena perda de
densidade de energia desta em relação ao tipo anteriormente mencionado. Outras
empresas que utilizam semelhante tecnologia são a NEC e a Samsumg.
• Lítio-Íon-(Nano) Fosfato
Utiliza íons de lítio adverso ao lítio metálico no eletrólito na forma de sais de lítio
dissolvido em solventes não aquosos. No decorrer da descarga os íons de lítio
deslocam desde o interior do material que formam o anodo até o interior do material
do catodo e os elétrons movimentam através do caixa externa. Dentre as vantagens
dessa bateria pode-se citar a baixa densidade do lítio fazendo que com o tamanho, a
massa e o custo sejam menores, possuem bom desemprenho e confiabilidade se
tornando uma promissora bateria automotiva.
Não existem muitos dados sobre os resultados destas baterias, mas o fabricante,
A123 Systems, declara uma potência em torno de 3000W/kg e uma durabilidade de
10 vezes mais ciclos que uma bateria de lítio-íon convencional.
34
3 TECNICAS COMPARATIVAS AVANÇADAS NA ANÁLISE DE OPÇÕES TECNOLOGICAS
3.1 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA – ACV
Entre os anos de 1960 e 1980 no decorrer da primeira crise do petróleo, começou-se
um estudo sobre as novas fontes de energia e no aprimoramento dos processos de
consumo de recursos naturais esgotáveis.
Segundo Chehebe (2002) em 1965 a empresa Coca-Cola Company financiou um
estudo para comparar diferentes tipos de suas embalagens, a fim de identificar o
recipiente mais adequado do ponto de vista ambiental. Este estudo visou quantificar
a utilização dos recursos naturais e os índices de emissão para o meio ambiente.
Ainda de acordo com Chehebe (2002) no ano 1974 a pedido da United States
Environmental Protection Agency ,USEPA, houve um aprimoramento do modelo
feito pela Coca-Cola Company que serviu de base para o estabelecimento de um
procedimento de comparação dos impactos ambientais gerados por produtos.
Posteriormente no Continente Europeu, desenvolveu-se um procedimento similar
denominado Ecobalance. A partir desse procedimento de comparação surgia-se a
Avaliação do Ciclo de Vida.
No início este método proporcionava grandes divergências nos resultados e muitas
destas discordâncias eram ocasionadas pelas diferentes necessidades energéticas,
diferentes níveis de emissões e geração de resíduos sólidos ponderados no estudo.
Com o intuito de normalizar esse novo método surgem alguns orgãos para atuar
nesse segmento.
De acordo com a Society of Environmental Toxicology and Chemistry, Setac:
A avaliação inclui o ciclo de vida completo do produto, processo ou
atividade, ou seja, a extração e o processamento de matérias-primas,
a fabricação, o transporte e a distribuição; o uso, o reemprego, a
manutenção; a reciclagem, a reutilização e a disposição final
(SETAC, 1993).
35
Já a Environmental Protection Agency, EPA, define a ACV como uma ferramenta
para avaliar, de forma holística, um produto ou uma atividade durante todo o seu
ciclo de vida (VIGON et al.,1993)
Na ISO 14040 (2006) a ACV é definida como a compilação e avaliação das
entradas, saídas e do impacto ambiental potencial de um produto através de seu
ciclo de vida.
Dessa maneira a análise do ciclo de vida é uma ferramenta para análise dos danos
ambientais de cada estágio do ciclo de vida de um produto. Considera-se dano
ambiental qualquer tipo de impacto causado no ambiente pela existência do produto.
Assim sendo analísa-se a fase de extração das diferentes matérias-primas, a
emissão de substâncias tóxicas, a utilização da terra, a geração de energia para
fabricação, uso e descarte do produto, todas as etapas e sistemas a cerca do
produto em estudo.
Cabe salientar que o objetivo do estudo da ACV é exclusivamente o produto. Dessa
forma os processos envolvidos na manufatura, no uso e no descarte são analisados
para a determinação da quantidade de matérias-primas, energia, resíduos e
emissões associados ao ciclo de vida do produto. Seria ideal se essa análise fosse
quantitativa em escala, todavia quando não for possível quantificar, alguns aspectos
qualitativos são levados em conta para que o imapcto ambiental seja exposto da
forma mais completa possível.
O começo da Análise do Ciclo de Vida se dá pela criação de um fluxograma do
processo, no qual deve-se especificar todos os fluxos de material e energia que
entram e saem do sistema. O primeiro passo é aquisição de matéria-prima, no
estágio seguinte a matéria-prima é processada para a obtenção dos produtos. Esses
materias já processados são então transformados em produtos no estágio de
manufatura do produto. Após essas etapas, ocorre o uso e, após o uso, o descarte
ou a reciclagem.
A reciclagem, última fase de um produto, pode acontecer de várias maneiras. O
produto pode ser reutilizado, ou seja, o produto é utilizado novamente, sem nenhum
transformação, o produto pode ser remanufaturado, seu material é utilizado na
manufatura de outro produto ou o produto é propriamente dito reciclado, dessa
36
forma seu material é utilizado como matéria-prima no processamento de outro
produto. Todos esses estágios, em conjunto com o transporte requerido para
deslocar materiais e produtos, consomem matéria-prima e energia e contribuem para
o impacto ambiental causado pelo produto. A ACV inclui, assim, a aquisição da
matéria-prima desde sua fonte primária, a produção, o uso e o descarte.
Pela definição da ACV pode-se imaginar a complexidade da análise, pois precisa-se
trabalhar muitas variáveis. Por esse motivo, há uma estrutura formal, dividida em
etapas, para a realização de uma avaliação de ciclo de vida de um produto. Essa
estrutura é mostrada na figura 3.1.
Figura 9 3.1 – Três etapas da Análise do ciclo de vida de um produto
Fonte: Almeida (2006)
Segundo a ISO 14040 (2006) as estapas para realização de uma ACV podem ser classificadas da seguinte forma:
• Definição dos objetivos e limites do estudo, escolha da unidade funcional.
• Realização do inventário de entradas e saídas de energia e materiais
relevantes para o sistema em estudo.
• Avaliação do impacto ambiental associado às entradas e saídas de energia e
materiais, ou avaliação comparativa de produtos ou processos: analisa os
impactos causados pelas emissões identificadas e pelo uso das matérias-
primas, e interpreta os resultados da avaliação de impactos, com a finalidade
de implantar melhorias no produto ou processo. Quando se utiliza a ACV para
• Definição de objetivos
• Unidade Funcional
• Fronteiras do sistema
• Coleta de dados
• Análise de
resultados
• Avaliação de impacto
• Avaliação comparativa
PLANEJAMENTO INVENTÁRIO INTERPRETAÇÃO
37
comparar produtos, é essa etapa que recomenda qual produto seria
ambientalmente preferível.
Definição dos objetivos e limites do estudo
De acordo com Almeida (2006) os sistemas avaliados pela ACV são abertos, de
forma que é importante estabelecer um plano para o procedimento. Durante a
elaboração do plano, deve-se estabelecer as razões pelas quais a ACV será
efetuada. É também nessa fase que se estabelecem as fronteiras do sistema,
definindo o objetivo da avaliação e uma estratégia para a coleta de dados e os
métodos utilizados para a coleta.
Estabelecidos os limites do sistema e o objetivo da avaliação, uma unidade funcional
deve ser escolhida para o cálculo das entradas e saídas do sistema. A escolha da
unidade funcional deve ser cuidadosa, tendo em vista que pode levar a resultados
ambíguios, especialmente quando se pretende comparar produtos.
Ainda de acordo com Almeida (2006) unidade funcional pode ser definida como
sendo a referência, à qual são relacionadas as quantidades mencionadas no
inventário. Ou seja, é uma unidade de medida da função realizada pelo sistema,
essa unidade refere-se a uma unidade de produto e a uma unidade de função. Por
exemplo, a função de um processo está associada à produção que pode gerar
produtos e subprodutos. Dessa forma, considerando duas saídas, mesmo que a
saída associada ao subproduto seja involuntária, esse processo apresenta duas
funções – uma que gera o produto e outra que gera o subproduto. Na Análise do
Ciclo de Vida o subproduto deverá ser levado em consideração.
A unidade funcional escolhida não será simplesmente em função do produto, pois o
impacto associado ao processo será influenciado também pela quantidade de
subproduto proveniente do segundo processo. Portanto, para a seleção de uma
unidade funcional, é preciso levar em consideração as possíveis funções do sistema,
e a unidade funcional deve ser ajustada, para que os processos possam ser
comparados.
Realização do Inventário
38
De acordo com a ISO 14040 (2006) a realização do inventário é a segunda etapa
para realizar a ACV, essa etapa determina as emissões que ocorrem durante o ciclo
e a quantidade de energia e matérias-primas usadas. Baseia-se num balanço de
massa e energia, em que todos os fluxos de entrada devem corresponder a um fluxo
de saída quantificada como produto, resíduo ou emissão. A realização do inventário
proporciona o entendimento global detalhado do processo de produção. Assim
explicita pontos de produção de resíduos e sua destinação, as quantidades de
material que circulam no sistema e as quantidades que deles saem. Também pode-
se determinar a poluição associada a uma unidade do sistema.
Através do fluxograma, criado inicialmente, pode-se identificar os fluxos de cada
material que circula no sistema e as perdas podem ser detectadas de imediato,
dependendo da natureza do material e da complexidade do sistema. O passo
seguinte consiste em acompanhar o material dentro de cada ciclo, determinando
qual a fração permanente no produto, quanto dele é reciclado e qual fração se perde
ou é descartada. Cada estágio da manufatura pode então ser inspecionado, a fim de
se determinar ou estimar o estágio mais importante para a redução de resíduos.
O desfecho do inventário se dá pela criação de uma tabela no qual se mensura toda
quantidade de material e de energia de cada ciclo. A partir desta etapa inicía-se a
avaliação do impacto.
Avaliação do impacto ambiental
A última etapa da ACV, segundo a ISO 14040 (2006), é a avaliação do impacto
ambiental que possui como objetivo primordial compreender e avaliar a intensidade
e importância dos impactos ambientais baseados na análise do inventário.
Após detectadas as emissões para o ambiente e exibidas na tabela de resultados do
inventário, os impactos de cada emissão devem ser caracterizados e avaliados. A
avaliação procura determinar a severidade dos impactos, para isso e de acordo com
a ISO 14040 (2006) são definidas três etapas: classificação, caracterização e
valoração.
39
Classificação: etapa na qual agrupam-se e selecionam-se os danos do inventário do
ciclo de vida em algumas categorias de impactos. As categorias gerais são o
esgotamento de recursos, a saúde humana e os impactos ecológicos.
Caracterização: focada na análise e quantificação do impacto em cada categoria
selecionada, com a utilização de dados físicos, químicos, biológicos e toxicológicos
relevantes que descrevem os impactos potenciais.
Valoração: etapa que discute a importância dos resultados da avaliação de
impactos. Pode envolver interpretação, ponderação e ordenação dos dados de
análises de inventário.
Na etapa de classificação os resultados do inventário são analisados com base no
impacto ambiental que podem causar e de acordo com a norma ISO 14042 (2006)
define-se as categorias de impacto, que são tabeladas e permitem a comparação
com os dados obtidos durante o inventário.
Almeida (2006) cita em sua obra os vários centros, empresas e equipes que
desenvolveram guias e métodos para a formulação e análise da ACV que hoje são
amplamente seguidos. Dentre eles estão o Centro de Ciência Ambiental da
Universidade de Leiden, Centre for Environmental Science, que obteve
reconhecimento internacional ao desenvolver um guia para ACV. Há também listas
desenvolvidas pelo Grupo de Trabalho em Avaliação Ambiental da SETAC e
métodos desenvolvidos por grupos de empresas de setores específicos. Esses
métodos utilizam fatores de caracterização, em que cada emissão contabilizada no
inventário pode ser associada a uma determinada categoria de impacto ambiental.
Existem vários tipos de categoria e alguns métodos estabelecem apenas quatro
categorias: diminuição de reservas, saúde ecológica, saúde humana e bem-estar
social.
Posteriormente a composição das categorias de impacto para o estudo, estabelece
os fatores de caracterização associados às suas respectivas substâncias de
referência. Os itens do inventário que apresentam emissões acima do permitido pela
legislação local são selecionados, e modelos de conversão são utilizados para
quantificar os danos ao ambiente. Cada emissão individual de um componente
40
químico específico é multiplicada por um fator peso, que o relaciona com a categoria
de impacto.
Assim sendo o impacto avaliado permite definir: qual parte do sistema acarreta
maior prejuízo ambiental. Todavia, a normalização por meio de fatores de impacto e
fatores de peso gera controvérsias, pois essa aproximação não considera as
condições locais, onde ocorre a emissão. Por exemplo, o efeito de uma emissão
pode ser completamente diferente, conforme as condições locais do sistema, a
concentração preexistente da substância na área, a presença ou não de população,
o tipo de ecossistema, dentre outros.
Essas premissas, de acordo com Alemida (2006), não podem ser incorporadas ao
resultado da avaliação do impacto, a qual, apesar da análise extremamente
detalhada, deve então ser tomada somente em termos genéricos. Por esse motivo,
muitos estudos de ACV limitam-se a avaliações qualitativas que estabelecem escala
de danos para as substâncias.
Graedel e Allenby (1995) sugerem um sistema de avaliação numa matriz com um
total de 25 elementos. Na vertical, aparecem os estágios do ciclo de vida do produto.
Na horizontal, relacionam-se os aspectos ambientais envolvidos em cada fase do
ciclo. Cada elemento da matriz recebe uma nota de zero, o mais alto impacto
ambiental, a quatro, o menor impacto ambiental. Como são 25 elementos, a soma
de todas as notas pode atingir no máximo a nota 100, o que indicaria um produto
sem impactos sobre o meio ambiente. O resultado poderia ser utilizado para avaliar
a substituição de um material, a troca do tipo de embalagem ou a quantidade de
resíduos gerada por mudanças no processo.
A matriz proposta por Graedel e Allenby (1995) não inclui aspectos ambientais
relativos à distribuição ou o transporte do produto. Mas a matriz pode ser facilmente
adaptada para inclusão desses aspectos.
A terceira etapa da avaliação de impacto destina-se a interpretar os valores obtidos
na etapa anterior. Emprega-se essa fase no desenvolvimento, melhoria e
comparação entre produtos e processos. Cabe ressaltar que a comparação tem sido
bastante utilizada, mas o emprego da ACV para melhorar produtos é, sem dúvida,
41
mais importante, pois pode identificar processos, componentes e sistemas para
minimização de impactos ambientais.
Muitas vezes, costuma-se desprezar o impacto ambiental associado ao uso dos
produtos porque esse impacto acontece longe do fabricante e por um período de
tempo que pode ser longo ou não. Para produtos duráveis, o impacto gerado no dia-
a-dia pode ser pequeno, mas quando se contabiliza toda a sua vida, constata-se o
quanto ele pode ser significativo. Quando a ACV é utilizada para comparar produtos,
essa etapa proporcionada por ela é a que recomenda qual deles seria
ambientalmente preferível.
Ainda de acordo com Almeida (2006, p. 58):
O desenvolvimento de metodologias para avaliação de impacto
ambiental é um tema ainda relativamente novo, de forma que
permanece incompleto. Há vários modelos de conversão, que
diferem entre si quanto à sofisticação, ao grau de incertezas e à
forma de converter os valores do inventário.
Aplicações da ACV
Pode-se utilizar a ACV para atingir diversos objetivos, dentre os mais utilizados são
para investigação da origem de problemas, para comparação entre possíveis
melhorias de um dado produto, a identificação de pontos fortes e fracos de uma
certa opção, um guia para o projeto de um novo produto e como será abordado
neste projeto, a escolha entre dois produtos similares em função de seus balanços
ecológicos.
Almeida (2006) ainda cita o desenvolvimento e a utilização de tecnologias mais
limpas, a maximização da reciclagem de materiais e resíduos e a decisão sobre a
aplicação do método mais apropriado para prevenção e controle da poluição que
são fatores que podem ser baseados em uma avaliação de ciclo de vida.
De acordo com Prates (1998) a aplicação da ACV pode coletar e organizar
informações para uma variedade de propósito, tais como:
42
• Tomada de decisão na indústria para planejamento estratégico, projetos de
produtos e outros.
• Tomada de decisão no governo para regulamentação ou financiamento de
pesquisas e desenvolvimento.
• Na seleção de indicadores ambientais relevantes para a avaliação de
desempenho.
• No marketing de uma reivindicação de qualidade ou para rotulagem
ambiental.
Entretanto a grande abrangencia da ACV, que propõe analisar os fluxos de
material e energia no ciclo de vida de um produto, torna-se sua maior limitação.
Como consequência sempre será necessário simplificar alguns sistemas e fluxos.
Cabe salientar que também existe diversas fontes de incertezas inerentes a uma
ACV relacionado a escolha de uma unidade funcional, que pode levar a
ambigüidades e a exclusão de uma etapa considerada incorretamente como de
pouca influência nos resultados finais. Ou ainda, os dados disponíveis sobre o
processo podem ser pobres ou inexistentes.
Não obstante dessas limitações, atualmente a ACV é uma ferramenta única no
diagnóstico de impactos e na elaboração de estratégias para a redução do
impacto ambiental de produtos específicos.
3.2 ANÁLISE DE MODOS DE FALHAS E EFEITOS – FMEA
A Análise de Modos de Falhas e Efeitos, Failure Mode and Effect Analysis –
FMEA, é uma técnica documental, integrada a um formulário, que permite
identificar e priorizar potenciais falhas em projetos, processos ou produtos
considerando os efeitos de cada causa básica da falha sobre o desempenho do
produto ou processo. Além disso a FMEA é empregada como ferramenta de
notificação, ou seja, ela explicita a relevância das características do produto e do
processo e suas funções e efeitos das falhas. Ainda a FMEA é considerada um
sistema racional para considerações, avaliações ou certificação de mudanças em
projetos, processos ou materiais.
43
Lafraia (2001) explicita alguns benefícios de aplicação da FMEA:
• Redução do tempo de ciclo de um produto;
• Redução do custo global de projetos;
• Melhorar o programa de testes de produtos;
• Reduzir falhas potenciais em serviço;
• Reduzir os riscos do produto para o consumidor;
• Desenvolver uma metodologia para a prevenção de defeitos ao invés de
detecção e correção.
Sua aplicação requer:
• Conhecimento da técnica da FMEA
• Conhecimento do produto ou sistema
• Conhecimento das funções do produto
• Conhecimento do meio de aplicação do produto
• Conhecimento do processo de fabricação
• Conhecimentos dos requisitos dos clientes
• Conhecimentos dos requisitos dos clientes quanto a sua falhas.
Criado para as empresas industriais americanas da área automobilística e
amplamente utizado no projeto Apollo na década de 60 criou-se uma rotina de
atualizações com o decorrer do tempo e das mudanças tecnológicas. Na
FMEA além da seqüencia de preenchimento do formulário, verifica-se a
caracterização dos controles preventivos e detectivos.
Dessa forma, há dois tipos de Controles de processos a considerar:
Preventivo: previne a ocorrência do mecanismo da falha ou modo de falha, ou
ainda reduz o índice de ocorrência da causa, isto é, atua sobre as causas
evitando a manifestação das mesmas.
Detectivo: detecta o mecanismo da falha ou modo de falha e conduz à ação
corretiva, independente da causa.
Interpretação da FMEA
44
A essência da FMEA é a identificação e a priorização de problemas que se
faz através de três indicadores, a saber:
Detecção – D: É o índice correspondente à probabilidade que o sistema de
controle proposto irá dectar uma causa raiz de um modo de falha antes do
produto, em qualquer fase que esteja, chegue ao cliente.
Ocorrência – O: É o índice correspondente ao número estimado de falhas que
podem ocorrer para uma dada causa de falha, considerando um período
normal de trabalho.
Gravidade – G: É o índice que indica a severidade do efeito do modo
potencial de falha no produto ou serviço.
Estes três indicadores são medidos em escalas de 1 a 10, sendo que quanto
maior for o índice, isto é, mais perto de 10, o mais importante são as
dimensões ligadas a eles. O produto desses três indicadores gera o Risc
Priority Number, RPN, que pode variar entre 1 e 1000, quanto maior o valor
de RPN mais crítico é o modo de falha analisado.
A prioridade recai sobre as falhas com maior índice de risco e sobre tais deve
ser feito um plano de ação para o estabelecimento de contramedidas.
O índice de risco é uma forma racional e precisa de hierarquizar as falhas. De
acordo com Lafraia (2001) uma falha pode ocorrer freqüentemente, mas ter
pequena importância e ser facilmente detectável, nesse caso não apresentará
grande problema, ou seja, terá baixo risco. Seguindo o mesmo raciocínio,
uma falha que tenha baixíssima probabilidade de ocorrer mas que seja
extremamente grave, merecerá uma grande atenção e deverá ser
redimensionados os equipamentos de segurança e sistemas de detecção e
alarme.
A ação de atuar nas causas, com a possibilidade de reduzi-lá ou excluí-la fica
vinculada ao risco, RPN, estabelecido, resultante do produto dos três
indicadores. A prioridade de intervenção nas causas pode seguir o proposto
pela tabela 3.1.
45
Tabela 1 3.1 – Prioridade de Intervenção nas Causas
RPN RISCO
0 até 120 Menor: nenhuma ação será tomada, ou, tomada a longo prazo
com a ótica de melhoria contínua
121 até 250 Moderado: ação deve ser tomada - médio prazo
251 até 520 Alto: ação deve ser tomada, validação seletiva e avaliação
detalhada devem ser realizadas - curto prazo
521 até 1000 Crítico: ação deve ser tomada, mudanças abrangentes são
necessárias.
Fonte: Santos (2007)
Diversos autores e empresas criam tabelas para expressar os indicadores de
detecção, ocorrência e gravidade, como se sabe estes indicadores que
definem o Número Prioritário de Risco, RPN. As pequenas diferenças
encontradas nas tabelas dos numerosos autores não são capazes de
influenciar na hierarquização das prioridades, pois todos partem de um
mesmo referencial. Dessa forma são mostradas nas tabelas a seguir dos
indicadores que serão usadas ou tomadas como base no presente trabalho.
Probabilidade de Detecção
De acordo com Lafraia (2001) o índice de detecção deve ser atribuído
olhando-se para o conjunto “modo de falha-efeito” e para os controles atuais
exercidos. Como demostrado na tabela 3.2.
46
Tabela 2 3.2 – Tabela de Probabilidade de Detecção
Probabilidade de Detecção Ranking
Muito Alta: A falha será certamente detectada durante o processo
de projeto/fabricação/montagem/operação
1
2
Alta: Boa chance de determinar a falha 3
4
Moderada: 50% de chance de determinar a falha 5
6
Baixa: Não é provável que a falha seja detectável 7
8
Muito Baixa: A falha é muito improvavelmente detectável 9
Absolutamente indetectável: A falha não será detectável com
certeza
10
Fonte: Lafraia (2001)
Probabilidade de Ocorrências
É uma estimativa das probabilidades combinadas de incidência de uma causa
de falha, e dela resultar algum tipo de falha no produto ou processo.
Deve-se estabelecer um índice de ocorrência para cada causa de falha.
Segundo Lafraia (2001) a atribuição desse índice dependerá do momento em
que se está conduzindo a FMEA. Caso o produto ou processo não dispor de
dados estatísiticos, uma vez que o produto ou processo ainda não existe,
baseia-sé sua análise em: Dados estatísticos ou relatórios de falhas de
47
componentes similares ou etapas similares de um processo; Dados obtidos
de fornecedores; e Dados da literatura técnica.
Ainda de acordo com Lafraia (2001) se a FMEA for feita por ocasião de uma
revisão do projeto do produto ou processo, então podera ser utilizados:
• Relatórios de falhas (intemos ou de assistência técnica autorizada).
• Históricos de manutenção, quando for o caso.
• Gráficos de controle.
• Outros dados obtidos do controle estatístico do processo.
• Dados obtidos de fornecedores.
• Dados obtidos de literatura técnica.
Adotar-se-á neste trabalho as considerações propostas na tabela 3.3.
Tabela 3 3.3 – Tabela de Probabilidade de Ocorrência
Ocorrências
(por mil itens)
Pontuação Critério Probabilístico
<0,01 1 Remota: Falha improvável
0,1 2 Baixa: Relativamente poucas falhas
0,5 3
1 4
Moderada: Falhas Ocasionais 2 5
5 6
10 7 Alta: Falhas frequentes
20 8
50 9 Muito Alta: Falhas Persistentes
100 10
Fonte: Santos (2007)
48
Gravidade dos Efeitos
A atribuição do índice de gravidade deve ser feita olhando para o efeito da falha e
avaliando o quanto este efeito pode incomodar o cliente. De acordo com Lafraia
(2001) uma falha poderá ter tantos índices de gravidade quantos forem os seus
efeitos.
A severidade da ocorrência pode ser classificada conforme a tabela 3.4:
Tabela 4 3.4 – Tabela de Probabilidade da Gravidade
Gravidade das Consequencias Ranking
Marginal: A falha não teria efeito real no sistema. O cliente provavelmente
nem notaria a falha
1
Baixa: A falha causa apenas pequenos transtornos ao cliente. O cliente
notará provavelmente leves variações no desempenho do sistema
2
3
Moderada: A falha ocasiona razoável insatisfação no cliente. O cliente
ficará desconfortável e irritado com a falha. O cliente notará razoável
deterioração no desempenho do sistema
4
5
6
Alta: Alto grau de insatisfação do cliente. O sistema se torna inoperável. A
falha não envolve riscos à segurança operacional ou o descumprimento
de requisitos legais
7
8
Muito Alta: A falha envolve riscos à operação segura do sistema e/ou
descumprimento de requisitos legais
9
10
Fonte: Lafraia (2001)
Posteriormente a definição dos indicadores de detecção, ocorrência e gravidade
para cada item do processo ou produto, calculam-se o risco associado, ou seja, o
RPN. A partir desse momento lista-se em ordem de prioridade os itens que possuem
49
maior impacto no processo ou produto para poder analisar qual tecnologia possui
maior impacto no sistema.
4 METODOLOGIA
O desenvolvimento de novos produtos com tecnologias mais avançadas requer uma
análise cuidadosa de todos os impactos ao longo do seu ciclo de vida antes de
serem liberados para o mercado. Devido ao grande número de variáveis envolvidas
no ciclo de vida é necessário o desenvolvimento de uma metodologia orientada para
verificar de forma mais rápida e estratégica os impactos durante todo o ciclo de vida
de um produto.
Atualmente, a Avaliação do Ciclo de Vida, ACV, é a única ferramenta desenvolvida
para este tipo de análise. Entretanto, a maioria das análises realizadas com essa
ferramenta só vem para realizar o inventário de alguns tipos de processos e não
permitem uma visão mais abrangente e estratégica dos impactos durante todo o
ciclo de vida de um produto. A metodologia proposta neste trabalho alcança de
forma rápida e eficaz este objetivo, aplicando aos resultados de inventários de ACV
a ferramenta FMEA para priorizar os impactos de um produto e, assim, ser capaz de
decidir de forma mais clara sobre a possibilidade de avançar com um dado projeto
ou o desenvolvimento de uma nova tecnologia. Esta nova metodologia é
denominada pelo presente autor como Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida,
AECV - Strategic Life Cycle Assessment, SLCA, uma vez que permite uma visão
mais abrangente e estratégica de todos os impactos relacionados às novas
tecnologias, mesmo para processos complexos com um grande número de variáveis
a serem ponderadas.
4.1 PLANEJAMENTO DA AECV
Buscou-se nesta fase conhecer os sistemas veículares do carro com motor a
combustão interna e do carro elétrico, com o intuito de estabelecer um plano para a
implantação da AECV. Durante a elaboração deste plano foram determinadas as
fronteiras analisadas do sistema.
50
Os principais sistemas veículares de um carro com motor de combustão interna são
os de arrefecimento, elétrico, suspensão, freio, direção, transmissão, alimentação e
o motor, como demonstrado na figura 4.1.
Figura 104.1 Sistemas veicular dos VCI
Fonte: SAVE MOTORS
Ao comparar os sistemas veiculares do veículo elétrico com os sistemas do veículo
de combustão interna nota-se que as diferenças destes veículos se resumem ao
sistema de condução (sistema de acionamento mais alimentação), tais sistemas são
explicitados no veículo elétrico da figura 4.2. A tabela 4.1 demonstra as principais
características encontradas nos sistemas veículares de cada carro.
51
Figura 114.2 Sistema de acionamento e alimentação do VE, diferença primordial na comparação com os VCI
Fonte: http://www.abve.org.br/destaques/2012/destaque12005.asp, ultimo acesso em 27 de
agosto de 2013.
Tabela 54.1 Descrição dos Sistemas Veiculares para VCI e VE
Fonte: o autor
Através da análise da tabela 4.1 concluiu-se que o presente estudo deveria ser
concentrado somente nos sistemas de acionamento e alimentação, por serem
maiores as diferenças destes sistemas em comparação dos VCI e VE. A pequena
diferença encontrada no sistema elétrico está relacionada a presença do motor de
Sistemas Veiculares Veículo Elétrico Veículo com MCI
Freio Disco, Tambor Disco,Tambor
Acionamento Motor Elétrico MCI
Alimentação Bateria Tanque de combustível
e energia elétrica e combustível
Suspensão mola e amortecedor mola e amortecedor
Estrutural Carroceria Carroceria
Transmissão Eixo de transmissão, Eixo de transmissão,
diferencial e Semi eixo diferencial e Semi eixo
Elétrico Fios e cabos Fios, cabos, alternador
e motor de partida
Arrefecimento (sem impacto) Tubulação, radiador
válvula termostática
BATERIA
MOTOR
ELÉTRICO
52
partida no VCI. Este motor pode ser comparado ao motor elétrico encontrado no
sistema de acionamento do VE, desta maneira a fim de simplificar o presente estudo
a diferença encontrada no sistema elétrico pode ser negligenciada sem grande
impacto. No sistema de arrefecimento a diferença fundamental entre os dois
veículos está na presença do radiador no VCI, este componente serve para
refrigerar o MCI e é um componente composto principalmente por alumínio e não
possui impactos importantes a ponto de serem estudados e mensurados, desta
forma este sistema também pode ser negligenciado sem que a comparação dos
veículos seja afetada.
Focando o estudo nos sistemas de acionamento e alimentação para os veículos de
combustão interna e os veículos elétricos construiu-se a tabela 4.2 com o intuito de
discriminar as principais diferenças encontradas nestes dois veículos nas etapas do
ciclo de vida destes sistemas.
Tabela 64.2 Descrição dos impactos dos fluxos do ciclo de vida
Fonte: o autor
A tabela 4.2 detalha os principais processos envolvidos nas etapas de ciclo de vida
dos sistemas de acionamento e alimentação (combustível mais o recipiente que o
armazena). Ao analisar estes sistemas durante suas etapas do ciclo de vida
percebe-se que as principais diferenças destes veículos estão presentes no sitema
de alimentação, em todas as etapas do CV. Desta maneira os itens detacados na
tabela 4.2 foram o foco de aplicação da AECV neste trabalho.
Etapas do CV Acionamento Alimentação Acionamento Alimentação
Matéria Extração de Cobre (sem impacto) Extração de Ferro Extração do
Prima e outros metais e outros metais petróleo
Fabricação Fundição e Geração de Energia Fundição e Destilação do
Usinagem (hidrelétrica) Usinagem petróleo
Manutenção, lubrificação Distribuição e Manutenção, lubrificação Distribuição do
e troca de componentes Transmição da energia e troca de componentes Combustível e
elétrica e a bateria geração de produtos
de combustão
Disposição Reciclagem de matéria Reciclagem de Reciclagem de matéria Reciclagem de
Final prima (cobre e outros bateria prima (ferro e outros metais do tanque
metais) metais) de combustível
VCIVE
Utilização
Processos Processos
53
4.2 DADOS DOS INVENTÁRIOS DOS FLUXOS DE ACV NAS ETAPAS SELECIONADAS ANTERIORMENTE
As unidades mais críticas em termos de impacto ambiental nos dois tipos de
veículos analisados estão relacionadas ao combustível, que produz diferentes
efeitos durante todo o ciclo de vida do veículo. À medida que o combustível é
consumido durante a vida do veículo, o seu impacto sobre o ciclo de vida requer
uma análise detalhada de todas as etapas do processo de produção, distribuição até
as estações de abastecimento, o armazenamento no veículo e a sua utilização onde
finalmente vai ser transformado em energia mecânica ou de movimento do veículo.
Esta abordagem é necessária, a fim de fazer uma análise adequada do ciclo de vida
destes dois tipos de veículos.
Com base nestas considerações e nas etapas da ACV de cada veículo apresentado
na tabela 4.3, fez-se uma investigação em pesquisas bibliográficas, no intuito de
encontrar inventários de ciclo de vida dos processos de extração e destilação do
petróleo, distribuição e geração de produtos derivado do combustível. Estes
inventários contituiu os estudos referentes ao VCI, para os VE inventários
relacionados à geração, distribuição e transmissão da energia elétrica, além do ciclo
da bateria foram considerados.
Para facilitar o processamento dos dados do inventário referente ao sistema de
alimentação nos dois tipos de veículos analisados neste trabalho, a tabela 4.3 define
códigos referentes às diferentes etapas do ciclo de vida analisadas.
54
Tabela 74.3 - Análise comparativa dos VCI e VE
Fonte: o autor
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 2.I
Como mostrado na tabela 4.3 a geração da energia elétrica é a primeira etapa do
ciclo de vida no sistema de alimentação de um veículo elétrico. Por essa razão, esta
etapa foi usada para demonstrar o método desenvolvido neste estudo para avaliar o
ciclo de vida.
De acordo com dados publicados pelo governo brasileiro no Portal Brasil (2013) a
principal fonte de energia elétrica deste país provém das hidrelétricas e por este
motivo o estudo inicial para avaliar o impacto do ciclo de vida de um veículo elétrico
baseou-se neste tipo de geração de energia.
O inventário considerado neste trabalho corresponde à usina hidrelétrica de Itaipu, a
maior do Brasil e a maior do mundo segundo informações da própria Itaipu
Binacional (2014). A tabela 4.4 mostra o inventário do ciclo de vida da geração da
energia elétrica, tendo como base esta usina.
I II
VE VCI
Sistema de Alimentação Sistema de Alimentação
Etapas da ACV Combustível (eletricidade) Combustível (gasolina)
1 Matéria (sem impactos) Extração do
Prima petróleo
2 Fabricação Geração de hidroeletricidade Destilação do
petróleo
3 Distribuição e Transmição da energia Distribuição do Combustível e
elétrica e geração de produtos
fabricação e uso da bateria de combustão
4 Disposição Reciclagem de Reciclagem de metais do tanque
Final bateria de combustível, tubulação dentre
outros
Utilização
Processos
55
Tabela 84.4 - ICV de Itaipu Consolidado
Unidade (/MWh) Total Construção Usina Operação Usina (100 anos)
Água Kg 8,90E+00 7,16E+00 1,74E+00
Ar kg 1,24E-05 7,00E+00 4,00E+00
Areia kg 4,12E-01 4,12E-01 x
Argila kg 8,00E+00 8,00E+00 4,15E-07
Basalto m³ 3,00E+00 3,00E+00 x
Bauxita kg 4,00E+00 3,00E+00 4,00E+00
Calcita kg 0.485999999999999994,70E-01 1,00E+00
Carvão kg 5,00E+00 3,39E-02 2,01E-02
Dolomita kg 9,00E+00 6,00E+00 3,00E+00
Fluorita kg 6,00E+00 4,00E+00 2,43E-04
Petróleo kg 0.118999999999999991,04E-01 1,00E+00
Gas Natural kg 8,00E+00 4,00E+00 4,00E+00
Gipsita kg 8,00E+00 8,00E+00 x
Madeira kg 0.143999999999999999,00E+00 5,00E+00
Min. Cobre kg 2,00E+00 5,00E+00 1,00E+00
Min. Ferro kg 0.166000000000000011,05E-01 6,00E+00
Min. Manganês kg 1,00E+00 8,00E+00 4,00E+00
Quartzita kg 2,00E+00 1,00E+00 9,00E+00
Sal gema kg 1,00E+00 1,00E+00 2,00E+00
Sucata aço kg 6,00E+00 4,00E+00 2,00E+00
Sucata cobre kg 2,00E+00 7,00E+00 2,13E-04
Terra m³ 2,65E-03 2,65E-03 x
Energia (inespec.) MJ 4,00E+00 3,00E+00 4,00E+00
Energia do carvão MJ 9,50E-04 8,00E+00 1,00E+00
Energia gás natural MJ 2,52E-01 2,24E-01 2,75E-02
Energia do petróleo MJ 6,08E-02 5,00E+00 6,00E+00
Energia do urânio MJ 9,50E-04 8,00E+00 1,00E+00
Energia hidrelétrica MJ 1,46E+00 1,36E+00 9,00E+00
1,3 Butadieno kg 1,00E+00 1,00E+00 0,00E+00
Aldeídos kg 3,40E-05 3,40E-05 x
Amônia kg 2,16E-07 1,36E-07 8,00E+00
Benzeno kg 1,00E+00 1,00E+00 4,00E+00
Benzopireno kg 2,00E+00 1,00E+00 8,00E+00
CaO kg 1,00E+00 7,00E+00 4,00E+00
CH4 kg 0.132000000000000014,00E+00 0.13200000000000001
Chumbo kg 1,00E+00 1,00E+00 6,00E+00
CO kg 1,12E-01 7,00E+00 4,00E+00
CO2 kg 1,56E+00 0.44500000000000001 1,00E+00
COV kg 2,00E+00 1,00E+00 8,00E+00
COV exceto metano kg 1,10E-04 9,00E+00 1,00E+00
Etano kg 3,00E+00 2,34E-05 1,36E-05
F2 kg 7,00E+00 4,80E-08 2,85E-08
FeO kg 8,00E+00 5,00E+00 2,00E+00
Fluoreteno kg 2,00E+00 1,52E-08 8,00E+00
Fluoreto kg 1,72E-06 1,00E+00 6,00E+00
Fuligem kg 5,00E+00 5,00E+00 6,00E+00
H2 kg 1,83E-04 1,16E-04 6,00E+00
H2S kg 1,10E-05 6,00E+00 4,07E-06
HCl kg 4,00E+00 4,00E+00 5,00E+00
Hidrocarbonetos kg 3,86E-04 3,00E+00 4,00E+00
Hidroc. Alifáticos kg 3,43E-05 3,00E+00 3,00E+00
Hidroc. Aromáticos kg 3,00E+00 2,05E-07 1,00E+00
Inespec. kg 1,03E-05 6,00E+00 3,00E+00
Material particulado kg 1,37E-02 8,00E+00 4,96E-03
Mercúrio kg 8,00E+00 5,00E+00 3,00E+00
Metais Pesados kg 9,00E+00 8,00E+00 1,04E-08
Metil- mercaptano kg 1,00E+00 1,20E-09 1,00E+00
N2O kg 5,00E+00 5,00E+00 1,00E+00
NO2 kg 1,49E-05 1,17E-05 3,00E+00
NOx kg 2,97E-03 2,00E+00 2,00E+00
Petróleo kg 1,00E+00 1,00E+00 1,95E-06
PM10 kg 4,00E+00 4,00E+00 7,00E+00
Poeira (SPM) kg 1,00E+00 1,04E-02 3,59E-04
SO2 kg 3,49E-03 1,00E+00 1,64E-03
SOx kg 2,70E-04 2,00E+00 1,00E+00
Tolueno kg 1,05E-07 6,00E+00 3,00E+00
Xileno kg 1,00E+00 7,00E+00 4,00E+00
Consumo de recursos energéticos
Emissões atmosféricas
Consumo de recursos materiais
56
Continuação da tabela 4.4.
Fonte: Ribeiro (2003)
Unidade (/MWh) Total Construção Usina Operação Usina (100 anos)
Ác. Acético kg 5,00E+00 3,00E+00 2,00E+00
Acetaldeído kg 8,00E+00 5,00E+00 2,00E+00
Acetona kg 1,00E+00 9,00E+00 5,00E+00
Ácido (H+) kg 2,00E+00 2,00E+00 3,00E+00
Alcatrão kg 1,00E+00 8,00E+00 5,00E+00
Amoníaco kg 5,00E+00 3,00E+00 1,00E+00
Chumbo kg 4,00E+00 2,00E+00 1,50E-09
Cianeto kg 3,00E+00 2,00E+00 1,17E-07
Cl- kg 3,00E+00 3,00E+00 4,00E+00
Cobre kg 1,21E-09 7,00E+00 4,50E-10
Cromo 3+ kg 1,00E+00 9,00E+00 5,39E-10
DQO kg 2,00E+00 2,00E+00 2,00E+00
Fenol kg 5,37E-07 3,41E-07 1,00E+00
Ferro kg 5,00E+00 3,41E-06 1,00E+00
Fluoreto kg 2,00E+00 1,00E+00 8,16E-07
H2 kg 1,54E-07 1,37E-07 1,00E+00
Hexano kg 5,00E+00 3,40E-08 1,00E+00
Hidrocarbonetos kg 2,00E+00 1,00E+00 2,00E+00
Inorgânicos gerais kg 6,00E+00 1,73E-03 4,00E+00
Íons metálicos kg 4,00E+00 4,00E+00 5,00E+00
Manganês kg 1,15E-07 7,00E+00 4,21E-08
Mercúrio kg 2,00E+00 1,00E+00 8,00E+00
Metanol kg 2,00E+00 1,33E-03 7,00E+00
Metil acetato kg 1,85E-04 1,17E-04 6,00E+00
N total kg 4,00E+00 2,00E+00 1,00E+00
NH3 kg 4,00E+00 3,00E+00 1,75E-06
Nitrato kg 4,00E+00 3,01E-06 1,00E+00
Óleo kg 1,34E-05 8,67E-06 4,69E-06
Orgânicos dissolvidos kg 1,90E-06 1,00E+00 2,00E+00
PAH kg 4,03E-10 2,00E+00 1,50E-10
Petróleo kg 2,00E+00 1,00E+00 2,00E+00
Sódio kg 1,88E-06 1,00E+00 2,05E-07
Sólidos dissolvidos kg 6,00E+00 3,00E+00 2,00E+00
Sólidos suspensos kg 1,00E+00 1,00E+00 7,00E+00
Substâncias dissolvidas kg 9,00E+00 8,00E+00 1,04E-07
Substâncias suspensas kg 6,00E+00 5,93E-06 7,00E+00
Sulfito kg 3,00E+00 2,00E+00 1,30E-07
Zinco kg 1,00E+00 1,13E-05 6,00E+00
Escória kg 4,00E+00 4,00E+00 5,00E+00
Lodo kg 2,00E+00 1,34E-03 7,76E-04
Resíduo aciaria kg 5,00E+00 3,00E+00 2,00E+00
Resíduo inorgânico kg 0.301999999999999998,00E+00 2,20E-01
Resíduo mineral kg 5,00E+00 4,87E-06 5,00E+00
Resíduo não inerte kg 1,00E+00 1,27E-04 1,56E-05
Resíduo sólido 5,00E+00 5,00E+00 1,99E-06
Perda calor (ar) MJ 1,24E-02 9,00E+00 2,00E+00
Perda calor (água) MJ 6,00E+00 4,00E+00 1,00E+00
Uso do solo m² 1,52E-01 6,00E+00 1,52E-01
Efluentes líquidos
Resíduos sólidos
Não materiais
57
Como se observa na tabela 4.4 o inventário da etapa 2.I classifica os impactos em
seis catergorias, a saber: Consumo de recursos materiais; Consumo de recursos
energéticos; Emissões atmosféricas; Resíduos líquidos; e Resíduos sólidos. Com o
intuito de priorizar a AECV todos os inventários de todas as etapas do sistema de
alimentação dos VCI e VE tiveram seus impactos classificados de acordo com este
modelo.
De acordo com a tabela 4.4 percebe-se que nem todos os impactos levantados
neste inventário estão quantificados na mesma unidade física, o que dificulta sua
análise posterior.
Por este motivo os dados deste inventário foram reformulados, unificando as
unidades de cada item. Neste caso, todos os impactos do inventário são medidos
por unidade de energia gerada, MWh, e a conversão das unidades de volume para
massa foi realizada levando em consideração as densidades de cada componente,
de forma a uniformizar as unidades.
Os inventários da usina hidrelétrica de Itaipu com as unidades de medidas
padronizadas estão apresentados na tabela 4.5.
58
Tabela94.5 – Inventário para a Hidrelétrica de Itaipu (impactos de dados estão relacionados com a unidade de produção 1MWh)
Fonte: o autor, adaptado de Ribeiro (2003)
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 3.I
Esta etapa é referente a distribuição e transmissão da energia elétrica além da
fabricação e uso da bateria. Neste ponto cabe salientar a dificuldade de encontrar
inventários de ciclo de vida disponível no meio acadêmico e no meio industrial, por
ser um processo extremamente oneroso e que demanda muito tempo, trabalho e
dinheiro as empresas que requesitam a análise do ciclo de vida de seus produtos e
processos não possuem interesses em divulgar seus inventários. Por esta razão o
presente autor encontrou grandes dificuldades para obter os inventários
apresentados neste trabalho e infelizmente nem todos os inventários referentes as
etapas fundamentais definidas neste projeto para fazer a comparação entre os
veículos foram encontrados.
Água kg 8,90E+00 1,3 Butadieno kg 1,00E+00 Ác. Acético kg 5,00E+00
Ar kg 1,24E-05 Aldeídos kg 3,40E-05 Acetaldeído kg 8,00E+00
Areia kg 4,12E-01 Amônia kg 2,16E-07 Acetona kg 1,00E+00
Argila kg 8,00E+00 Benzeno kg 1,00E+00 Ácido (H+) kg 2,00E+00
Basalto kg 1,08E+01 Benzopireno kg 2,00E+00 Alcatrão kg 1,00E+00
Bauxita kg 4,00E+00 CaO kg 1,00E+00 Amoníaco kg 5,00E+00
Calcita kg 4,86E-05 CH4 kg 1,32E-01 Chumbo kg 4,00E+00
Carvão kg 5,00E+00 Chumbo kg 1,00E+00 Cianeto kg 3,00E+00
Dolomita kg 9,00E+00 CO kg 1,12E-01 Cl- kg 3,00E+00
Fluorita kg 6,00E+00 CO2 kg 1,56E+00 Cobre kg 1,21E-09
Petróleo kg 1,19E-01 COV kg 2,00E+00 Cromo 3+ kg 1,00E+00
Gas Natural kg 8,00E+00 COV exceto metano kg 1,10E-04 DQO kg 2,00E+00
Gipsita kg 8,00E+00 Etano kg 3,00E+00 Fenol kg 5,37E-07
Madeira kg 1,44E-01 F2 kg 7,00E+00 Ferro kg 5,00E+00
Min. Cobre kg 2,00E+00 FeO kg 8,00E+00 Fluoreto kg 2,00E+00
Minério Ferro kg 1,67E-01 Fluoreteno kg 2,00E+00 H2 kg 1,54E-07
Min.ério Manganês kg 1,00E+00 Fluoreto kg 1,72E-06 Hexano kg 5,00E+00
Quartzita kg 2,00E+00 Fuligem kg 5,00E+00 Hidrocarbonetos kg 2,00E+00
Sal gema kg 1,00E+00 H2 kg 1,83E-04 Inorgânicos gerais kg 6,00E+00
Sucata aço kg 6,00E+00 H2S kg 1,10E-05 Íons metálicos kg 4,00E+00
Sucata cobre kg 2,00E+00 HCl kg 4,00E+00 Manganês kg 1,15E-07
Terra kg 3,98E+00 Hidrocarbonetos kg 3,86E-04 Mercúrio kg 2,00E+00
Hidroc. Alifáticos kg 3,43E-05 Metanol kg 2,00E+00
Energia (inespec.) MJ 4,00E-0,2 Hidroc. Aromáticos kg 3,00E+00 Metil acetato kg 1,85E-04
Energia do carvão MJ 9,50E-04 Inespec. kg 1,03E-05 N total kg 4,00E+00
Energia gás natural MJ 2,52E-01 Material particulado kg 1,37E-02 NH3 kg 4,00E+00
Energia do petróleo MJ 6,08E-02 Mercúrio kg 8,00E+00 Nitrato kg 4,00E+00
Energia do urânio MJ 9,50E-04 Metais Pesados kg 9,00E+00 Óleo kg 1,34E-05
Energia hidrelétrica MJ 1,46E+00 Metil- mercaptano kg 1,00E+00 Orgânicos dissolvidos kg 1,90E-06
N2O kg 5,00E+00 PAH kg 4,03E-10
Escória kg 4,00E+00 NO2 kg 1,49E-05 Petróleo kg 2,00E+00
Lodo kg 2,00E+00 NOx kg 2,97E-03 Sódio kg 1,88E-06
Resíduo aciaria kg 5,00E+00 Petróleo kg 1,00E+00 Sólidos dissolvidos kg 6,00E+00
Resíduo inorgânico kg 3,02E-01 PM10 kg 4,00E+00 Sólidos suspensos kg 1,00E+00
Resíduo mineral kg 5,00E+00 Poeira (SPM) kg 1,00E+00 Substâncias dissolvidas kg 9,00E+00
Resíduo não inerte kg 1,00E+00 SO2 kg 3,49E-03 Substâncias suspensas kg 6,00E+00
Resíduo sólido 5,99E-0,5 SOx kg 2,70E-04 Sulfito kg 3,00E+00
Tolueno kg 1,05E-07 Zinco kg 1,00E+00
Perda calor (ar) MJ 1,24E-02 Xileno kg 1,00E+00
Perda calor (água) MJ 6,00E+00
Uso do solo m² 1,52E-01
Consumo de recursos energéticos
Resíduos sólidos
Perdas
Consumo de recursos materiais Emissões atmosféricas Efluentes líquidos
59
Nesta etapa, 3.I, os inventários referentes a fabricação e uso da bateria não foram
descobertos na literatura, desta maneira apenas os inventários da fase de
distribuição e da fase de transmissão de energia elétrica foram analisados e são
apresentados respectivamente nos anexos A e B.
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 4.I
Esta etapa contempla a reciclagem da bateria e nenhum inventário foi encontrado na
literatura científica consultada. Algumas publicações, principalmente uma suiça
pertecente a Notter (2010), com o intuito de suprir a falta do inventário do ciclo de
vida da bateria de lítio de íon simularam o seu ciclo de vida em programas
computacionais como o global warming potential (GWP), cumulative energy demand
(CED), abiotic depletion potential (ADP) e o Ecoindicator 99 (EI99H/A). Entretando
como os resultados obtidos por esta simulação não são dados quantificados dos
impactos, estes resultados não puderam ser abrangidos na AECV.
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 1.II
Nenhum inventário de análise do ciclo de vida da extração de petróleo
correspondente a etapa de matéria prima do veículo de combustão interna foi
encontrado.
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 2.II
Na etapa de deslilação do petróleo usou-se o inventário referente ao processamento
primário offshore, ou seja, este processo ocorre no mar. Adotou-se este cenário pois
segundo o anuário estatístico da Agência Nacional de Petróleo do ano de 2012,
cerca de 90% do processamento de petróleo é feito no mar e apenas 10% em terra.
O inventário referente a esta etapa encontra-se no Anexo C.
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 3.II
O inventário destinado a etapa de distribuição do combustível e geração de produtos
de combustão considerado neste trabalho refere-se aos produtos da combustão de
um veículo automotor que utilizou-se da gasolina C como combustível. De acordo
com as normas brasileiras esta gasolina apresenta 78% gasolina e 22% álcool
anidro. O inventário que relaciona os impactos desta fase se encontra no Anexo D.
60
DESCRIÇÃO DO INVENTÁRIO 4.II
Nenhum inventário a cerca da disposição final do veículo de combustão interna a
respeito da reciclagem de metais do tanque de combustível, tubulação dentre outros
equipamentos foi encontrado.
RESUMO DOS IMPACTOS LEVANTADOS NOS INVENTÁRIOS
Como pode ser observado na tabela 4.5 e nos anexos, os resultados dos inventários
são quantitativos e não permitem uma avaliação relativa de todos os impactos
levantados. Para avaliar o impacto real das novas tecnologias é necessário ser
capaz de priorizar os impactos e a partir disso verificar quais são os mais
importantes. Isto deve ser feito não só de uma fase do ciclo de vida mas para todas
as fases do ciclo de vida de um produto. Tal como indicado na tabela 4.3 a geração
de energia representa apenas a primeira das quatro etapas do ciclo de vida do
combustível de um veículo. Somente para esta primeira fase do inventário tem-se
113 impactos divididos da seguinte forma, tabela 4.6:
Tabela104.6- Número de impactos levantado pelo inventário de uma usina hidrelétrica
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais -CRM 22
Consumo de recursos energéticos -CRE 6
Emissões atmosféricas-EA 38
Resíduos líquidos-RL 37
Resíduos sólidos-RS 7
Perdas-P 3
Total 113
Fonte: o autor
A tabela 4.7 demonstra a quantificação dos impactos levantados pelos inventários
adquiridos referente as etapas do ciclo de vida do sistema de alimentação, dos
veículos elétricos e dos veículos de combustão interna.
61
Tabela 114.7- Impactos levantados nos inventários do sistema de alimentação do VE e VCI
Fonte: o autor
Analisando a tabela 4.7 os impactos levantados pelo VE somam-se 492 e são 57 os
impactos referentes aos inventários do VCI para o sistema de alimentação. Como
esta análise é quantitativa não se pode chegar a nenhuma conclusão a cerca de
qual veículo é mais impactante ao ambiente.
CRM CRM
CRE CRE
1 Matéria EA (sem impactos) EA não foi encontrado na
Prima RL RL literatura inventário para
RS RS esta etapa
P P
CRM 22 CRM
CRE 6 CRE 1
2 Fabricação EA 38 EA 20
RL 37 RL 22
RS 7 RS 0
P 3 P 9
CRM 139 CRM 0
CRE 2 CRE 0
3 Utilização EA 117 EA 5
RL 90 RL 0
RS 19 RS 0
P 12 P 0
CRM CRM
CRE CRE
4 Disposição EA não foi encontrado na EA não foi encontrado na
Final RL literatura inventário para RL literatura inventário para
RS esta etapa RS esta etapa
P P
Sistema de Alimentação Sistema de Alimentação
Etapas da ACV
I II
VE VCI
62
4.3 APLICAÇÃO DA FMEA PARA PRIORIZAÇÃO DOS IMPACTOS
A fim de priorizar os impactos levantados no inventário a ferramenta FMEA foi
aplicada. Como mostrado na seção 3.2 esta ferramenta utiliza três índices para
priorizar os modos de falha: índice de gravidade, IG, índice de Ocorrência,IO, e
índice de detecção,ID. Esses índices variam entre 1 e 10, dependendo do rótulo de
impacto.
A seguir será explicado como definiu-se estes índices para sua aplicação na análise
do ciclo de vida no contexto deste trabalho.
Índice de Gravidade - IG
Este índice será calculado considerando o peso relativo de cada impacto no
contexto geral de cada categoria analisada (de acordo com a coluna de %total
criada a partir de cada inventário padronizado), multiplicado por um fator de peso,
que depende dos tipos mais característicos de impacto para cada categoria
considerada no inventário. Para o resultado dessa multiplicação foi adicionado o
valor 1, que é o valor mínimo esperado para este índice na ténica FMEA.
Um exemplo é mostrado na tabela 4.8 de cálculo do índice de gravidade para a
categoria do consumo de recursos energéticos. A coluna de % Total representa o
peso de cada energia em relação ao consumo energético total, ou seja, para se
chegar no valor de 0,80 referente a energia hidrelétrica, considera-se a energia
consumida referente a hidrelétrica, 1,46E+00MJ, e dividi-se este valor pelo montante
total de energia consumida, 1,88E+00MJ. Os fatores de peso considerados para
esta categoria foram 5 para energias renováveis e 10 para energias não renováveis.
O índice de gravidade para a energia hidrelétrica foi considerado como 5, esse valor
foi obtido a partir da multiplicação de 0,80 pelo fator de peso 5 (energia renovável),
encontrado este valor soma-se 1 e posteriormente arredonda-se o valor para deixa-
lo inteiro. Para as demais formas de energia e para todas as demais categorias de
impacto, o raciocínio aplicado foi similar ao demonstrado.
63
Tabela124.8 – Exemplo de Cálculo do índice de gravidade
Fonte: o autor
A análise para as outras categorias de impacto (CRM, CRE, EA, RL, RS e P) foi
similar ao descrito anteriormente, sendo os fatores de peso diferenciados de acordo
com cada tipo de categoria.
Índice de ocorrência - IO
Neste caso, o índice de ocorrência foi atrelado à vida estimada de cada item
analisado. Para análise das fontes de energia renováveis e não renováveis foram
consideradas suas respectivas estimativas de vida média, como indicado na tabela
4.9. Quanto maior a vida estimada menor o índice de ocorrência do item analisado.
A duração máxima observada para usinas hidrelétricas foi considerada como base
para calcular o índice correspondente de ocorrência.
Tabela134.9 – Exemplo de Cálculo do índice de Ocorrência
Fonte: o autor
Adotou-se os mesmos critérios estabelecidos na categoria de consumo de recursos
energéticos para as outras categorias de impacto, ou seja, a vida útil de cada item
de cada categoria. Os itens de ocorrência adotados neste trabalho são apontados na
tabela 4.10.
MJ % Total Energia renovavel Energia não renovável IG
Energia hidrelétrica 1,46E+00 0,80 5 10 5
Energia gás natural 2,52E-01 0,14 5 10 2
Energia do petróleo 6,08E-02 0,03 5 10 1
Energia (inespec.) 4,00E-02 0,02 5 10 1
Energia do carvão 9,50E-04 0,00 5 10 1
Energia do urânio 9,50E-04 0,00 5 10 1
Total 1,81E+00
CONSUMO DE RECURSOS ENERGÉTICOS
Fatores de Peso
Fonte de Energia Vida estimada (anos) % Vida Máxima OCORRÊNCIA
Hidrelétrica 100 1,00 1
Térmica 30 0,30 8
Nuclear 30 0,30 8
Solar 25 0,25 9
Ventos 20 0,20 9
64
Tabela 144.10 - Índice de Ocorrência adotado neste estudo
Fonte: o autor
Índice de detecção -ID
Para a definição desse índice foi utilizada a escala apresentada na tabela 4.11:
Tabela154.11 – Exemplo de Cálculo do índice de Detecção
DETECÇÃO Escala de detecção Exemplos de Impactos
1
O impacto será certamente detectado Consumo de energia 2
3
Boa chance de detectar o impacto Perdas de energia e gases
(calor, vapor, etc) 4
5
É possível detectar o impacto Impacto de resíduos sólidos 6
7
A detecção do impacto é bastante difícil Impacto de resíduos líquidos 8
9 O impacto será muito improvavelmente
detectado Impacto de resíduos gasosos
10 Absolutamente indetectável o impacto Alteração genética devido a
mudanças climáticas Fonte: o autor
A definição apresentada na tabela 4.11 é válida para todas as categorias de impacto
consideradas nos inventários.
Impactos Vida Útil I.O.
Distribuição e transmissão de energia elétrica maior que 50 anos 1
Destilação de petróleo (destilarias, gasotudos, maior que 50 anos 1
oleodutos, dentre outros)
Distribuição da gasolina maior que 30 anos 3
(da destilaria até os postos de abastecimento)
Geração de produtos de combustão consumo instantâneo 10
Reciclagem dos metais do tanque de combustível e 8 anos (vida útil do veículo) 8
das tubulações
Reciclagem da bateria 2 anos 10
65
4.4 ANÁLISE COMPARATIVA
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 2.I
Na tabela 4.12 são apresentados os resultados obtidos com a aplicação do conceito
da AECV, utilizando a definição do índice detalhado nesta secção, para a primeira
etapa do sistema de combustível de um veículo elétrico, ou seja, a geração da
energia elétrica.
Tabela164.12 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de geração de energia (primeiro estágio do ciclo de vida do combustível de veículos elétricos)
Fonte: o autor
Os resultados obtidos com o método proposto indicam emissão de CO2 atmosférico
como o maior impacto ambiental da fase de geração de energia elétrica, com um
número de prioridade de risco de 81. Na segunda posição de impactos está um
resíduo fluido de alcatrão, com um número de prioridade de risco de 42. A água é o
% Total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Basalto 42,75 5 10 6 1 5 30
Água 35,33 5 10 5 1 7 35
Terra 15,78 5 10 3 1 5 15
% Total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Energia Hidrelétrica 8,53 5 10 5 1 1 5
Energia Gás Natural 1,47 5 10 2 1 1 2
% Total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CO2 8,48 10 5 9 1 9 81
CH4 0,72 10 5 2 1 9 18
% Total Poluente Não Poluente IG IO ID RPN
Alcatrão 4,85 10 5 6 1 7 42
Inorgânicos gerais 2,22 10 5 2 1 7 14
Ácido Acético 2,02 10 5 3 1 7 21
Matanol 0,73 10 5 2 1 7 14
% Total Poluente Não Poluente IG IO ID RPN
Resíduo Inorgânico 9,74 10 5 6 1 5 30
Fatores de Peso
Consumo Recursos Energéticos e Perdas - CRE e P
Fatores de Peso
Emissões Atmosféricas - EA
Consumo de Recursos Naturais - CRN
Fatores de Peso
Resíduos Líquidos - RL
Fatores de Peso
Resíduos Sólidos - RS
Fatores de Peso
66
terceiro maior impacto global desta fase de consumo de recursos materiais, com um
número de prioridade de risco de 35.
Nesta secção foi aplicado a AECV como metodologia para avaliar a geração de
energia hidrelétrica, que é um dos quatro processos envolvidos no ciclo de vida de
combustível de um veículo, neste caso em particular um veículo elétrico. Os
resultados obtidos ressaltam claramente os três impactos ambientais mais
importantes (como emissão de CO2 atmosférico, alcatrão como resíduos líquidos e
consumo de água) de um universo total de 113 impactos levantado pelo inventário.
A aplicação da ferramenta AECV nas etapas do ciclo do combustível para veículos
elétricos e veículos com combustível fóssil é apresentada nos apêndices.
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 3.I
Os impactos mais relevantes na distribuição e transmissão da energia elétrica
(lembrando que não foi encontrado inventário a respeito da fabricação e uso da
bateria do VE) são apresentado na tabela 4.13.
Tabela 174.13 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de distribuição e transmissão de energia (segundo estágio do ciclo de vida do combustível de veículos elétricos)
Fonte: o autor
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 4.I
Para esta fase, relacionada a reciclagem da bateria, por falta de inventário do ciclo
de vida os impactos não puderam ser priorizados.
Emissão atmosféricas kg % total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
Sox 2844 0,898544 10 5 10 1 3 30
CO2 0,120654 3,81E-05 10 5 10 1 3 30
CO 0,000063 1,99E-08 10 5 9 1 3 27
NO2 2 0,000632 10 5 9 1 3 27
Poeira 1 0,000316 10 5 9 1 3 27
Poeira (SPM) 1 0,000316 10 5 9 1 3 27
Particulados (SPM) 8 0,002528 10 5 8 1 3 24
SO2 7 0,002212 10 5 8 1 3 24
CxHy 5,66E-05 1,79E-08 10 5 8 1 3 24
Fuligem 5 0,00158 10 5 8 1 3 24
Fatores de PesoImpacto Ambiental
67
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 1.II
Não foi encontrado inventário para esta fase.
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 2.II
Na tabela 4.14 são apresentados os impactos globais com maior carga ambiental de
acordo com a AECV.
Tabela 184.14 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de destilação do petróleo (segundo estágio do ciclo de vida do combustível de veículos com combustão interna)
Fonte: o autor
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 3.II
A priorização do inventário do ciclo de vida para a distribuição do combustível e para
a geração de produtos de combustão, com as devidas considerações já
mencionadas nesta seção, está apresentada na tabela 4.15.
Tabela 194.15 - Lista dos principais impactos ambientais da fase de distribuição do combustível e geração de produtos de combustão (terceiro estágio do ciclo de vida do combustível de veículos com
combustão interna)
Fonte: o autor
Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Processamento primário offshore
Emissão atmosféricas
Dos equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
N2O Kg/bbl 10 5 9 1 9 81
Dos equipamentos do sistema de tratamento de gás do PPP.
CO2 Kg/bbl 10 5 9 1 9 81
Dos equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
CO Kg/bbl 10 5 8 1 9 72
MP2.5 Kg/bbl 10 5 7 1 9 63
SO2 Kg/bbl 10 5 5 1 9 45
THC Kg/bbl 10 5 5 1 9 45
NOX Kg/bbl 10 5 4 1 9 36
Resíduos Líquidos
Caracterização qualitativa da água produzida descartada em plataforma marítima de petróleo e gás natural
Óleos e Graxas kg/l 10 5 6 1 5 30
Etilbenzeno kg/l 10 5 6 1 5 30
Fatores de PesoImpacto Ambiental
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CO kg/Km 0 10 5 1 1 9 9
HC kg/Km 0 10 5 1 1 9 9
Nox kg/Km 0 10 5 1 1 9 9
CO2 kg/Km 0 10 5 10 10 9 900
CHO kg/Km 0 10 5 1 1 9 9
Emissão atmosféricas Fatores de Peso
68
PRIORIZAÇÃO DE IMPACTO DO INVENTÁRIO, FASE 4.II
Para esta fase nenhum inventário foi encontrado.
RESUMO DA PRIORIZAÇÃO DOS IMPACTOS NOS INVENTÁRIOS
Como pode ser observado nas tabelas 4.12 à 4.15 os resultados dos inventários são
quantitativos e qualitativos e desta forma permitem uma avaliação relativa de todos
os impactos levantados. A aplicação da AECV permite avaliar o impacto real das
novas tecnologias pois prioriza os impactos e a partir disso verifica quais são os
mais importantes. A tabela 4.16 apresenta os principais impactos do veículo elétrico
enquanto a tabela 4.17 demonstra os impactos mais relevantes para o veículo de
combustão interna.
Tabela 204.16 Principais impactos do veículo elétrico
Fonte: o autor
kg % total Não Renováveis Renováveis IG IO ID RPN
Emissão atmosféricas
Sox 2844 1,84E+12 10 5 10 1 9 90
CO2 0,120654 78155070 10 5 10 1 9 90
CO 0,000063 40809 10 5 9 1 9 81
NO2 0,000221 143155,4 10 5 9 1 9 81
CO2 1,56E+00 8,48 10 5 9 1 9 81
Emissão atmosféricas
SO2 0,000078 50525,43 10 5 8 1 9 72
CxHy 5,66E-05 36689,24 10 5 8 1 9 72
Poeira 0,000179 115867,8 10 5 9 1 6 54
Poeira (SPM) 0,000167 108176,2 10 5 9 1 6 54
Particulados (SPM) 0,000088 57003,05 10 5 8 1 6 48
Fuligem 5,56E-05 36033,7 10 5 8 1 6 48
Efluentes líquidos
Alcatrão 1,39E-02 4,85 10 5 6 1 7 42
Consumo de recursos naturais
água 35,33 10 5 5 1 7 35
Basalto 42,75 10 5 6 1 5 30
Resíduos sólidos
Resíduo inorgânico 3,02E-01 9,74 10 5 6 1 5 30
PRINCIPAIS IMPACTOS DO VEÍCULO ELÉTRICO
Etapa da ACV: Utilização - Processo: Distribuição da energia elétrica
Impacto Ambiental Fatores de Peso
Etapa da ACV: Fabricação - Processo: Geração da energia elétrica
Etapa da ACV: Utilização - Processo: Distribuição da energia elétrica
Etapa da ACV: Fabricação - Processo: Geração da energia elétrica
Emissão atmosféricas
69
Tabela 214.17 Principais impactos do veículo de combustão interna
Fonte: o autor
5 RESULTADOS OBTIDOS COM A AECV
A ferramenta de AECV foi aplicada nas duas tecnologias que foram comparadas,
VCI e VE. No veículo elétrico os processos analisados foram de geração,
transmissão e distribuição da energia elétrica e no acionamento do motor elétrico.
No veículo com motor de combustão interna foi analisada com a nova ferramenta os
processos de destilação do petróleo além da análise da geração de produtos de
combustão.
Das etapas pré estabelecidas na tabela 4.2 para aplicar a metodologia de AECV os
processos referentes a extração do petróleo, reciclagem dos acessórios e o tanque
de combustível do VCI e os processos referentes a bateria do VE não puderam ser
analisados por falta de inventários do ciclo de vida deste produto, como é
demostrado na tabela 5.1. Nesta tabela os processos destacados foram
considerados importantes e essenciais para aplicar a AECV.
unidade % total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Emissão da gasolina na combustão
Gasolina C - 78% gasolina + 22% álcool anidro (v/v).
Emissão atmosféricas
CO2 kg/km 0,2 0,019607843 10 5 10 10 9 900
Processamento primário offshore
Emissão atmosféricas
Dos equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
N2O kg/bbl 4,08 7 10 5 9 1 9 81
Dos equipamentos do sistema de tratamento de gás do PPP.
CO2 kg/bbl 161,97 8 10 5 9 1 9 81
Dos equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
CO kg/bbl 0,3 5 10 5 8 1 9 72
MP2.5 kg/bbl 0,45 8 10 5 7 1 9 63
SO2 kg/bbl 4,08 7 10 5 5 1 9 45
THC kg/bbl 4,08 7 10 5 5 1 9 45
NOX kg/bbl 0,19 3 10 5 4 1 9 36
Resíduos Líquidos
Caracterização qualitativa da água produzida descartada em plataforma marítima de petróleo e gás natural
Óleos e Graxas kg/L 5 0,6 10 5 6 1 5 30
Etilbenzeno kg/L 9 1,0 10 5 6 1 5 30
PRINCIPAIS IMPACTOS DO VEÍCULO DE COMBUSTÃO INTERNA
Etapa da ACV: Utilização - Processo: Geração de produtos de combustão
Etapa da ACV: Fabricação - Processo: Destilação do petróleo
Fatores de PesoImpacto Ambiental
70
Tabela225.1 - Lista dos principais impactos ambientais do VE e VCI
Fonte: o autor
Os resultados obtidos com o método proposto para o veículo elétrico indicam a
emissão de CO2 atmosférico como o maior impacto ambiental causado pelo veículo
elétrico, com um número de prioridade de risco de 81. Na segunda posição de
impactos está um resíduo fluido de alcatrão, com um número de prioridade de risco
de 42. A água é o terceiro maior impacto global do veículo elétrico, presente na fase
de consumo de recursos naturais, com um número de prioridade de risco de 35.
Discriminando os principais impactos de cada categora do veículo elétrico tem-se os
resultados apresentados na tabela 5.2. Analisando estes dados concluí-se que para
o sistema de alimentação do veículo elétrico na etapa de fabricação do combustível
o CO2, pertecente a categoria de emissões atmosférica possui a maior carga
ambiental com um RPN de 81. Na etapa de utilização do sistema de alimentação
tem-se o SOx, também pertencente a etapa de emissão atmosférica, como o maior
impacto ambiental com um RPN de 30. Nesta etapa e na posterior, disposição final,
os impactos causados pela bateria não foram considerados.
I II
VE VCI
Sistema de Alimentação Sistema de Alimentação
Etapas da ACV Combustível (eletricidade) Combustível (gasolina)
1 Matéria (sem impactos) Extração do petróleo
Prima (sem dados de inventário)
2 Fabricação Geração de hidroeletricidade Destilação do
petróleo
3 Distribuição e Transmição da energia Distribuição do Combustível
elétrica e (sem dados de inventário) e
fabricação e uso da bateria geração de produtos de combustão
4 Disposição Reciclagem de Reciclagem de metais do tanque
Final bateria de combustível, tubulação dentre
(sem dados de inventário) outros
Processos
Utilização
71
Tabela 235.2- VE: Sistema de alimentação de Combustível (eletricidade)
Fonte: o autor
Os resultados obtidos pela AECV no veículo com motor de combustão interna
indicam a emissão de CO2 atmosférico como o maior impacto ambiental deste
veículo, com um número de prioridade de risco de 900. Na segunda posição de
impacto tem-se dois gases provenientes do processamento do combustível, os
gases N2O e o CO2 ambos com o número de prioridade de risco de 81. O gás CO é
o terceiro maior impacto global deste veículo com um número de prioridade de risco
de 72.
Discriminando os principais impactos de cada processo do veículo de combustão
interna tem-se os resultados apresentados na tabela 5.3. A partir desta tabela pode-
se saber quais os impactos de maior peso em cada etapa da análise do ciclo de vida
para o sistema de alimentação do veículo de combustão interna. Na etapa de ACV
de fabricação do combustível, no caso a gasolina, o NOx e o CO2 são responsáveis
pelos maiores danos ambientais, visto que ambos possuem um RPN de 81. Na
etapa de utilização do combustível novamente o CO2 é o vilão com um RPN de 90.
VE - Sistema de Alimentação
Combustível (eletricidade) Categoria do Impacto Unidade Massa
PROCESSOS Relativa Não Renováveis Renováveis IG IO ID RPN
Matéria
Prima
CO2 kg 1,56E+00 10 5 9 1 9 81
Alcatrão kg 1,39E-02 10 5 6 1 7 42
água kg 10 5 5 1 7 35
Basalto kg 10 5 6 1 5 30
Resíduo inorgânico kg 3,02E-01 10 5 6 1 5 30
Distribuição e Transmição
da energia elétrica e Sox kg 2844 10 5 10 1 3 30
CO2 kg 0,120654 10 5 10 1 3 30
CO kg 0,000063 10 5 9 1 3 27
NO2 kg 0,000221 10 5 9 1 3 27
Poeira kg 0,000178874 10 5 9 1 3 27
Poeira (SPM) kg 0,000167 10 5 9 1 3 27
fabricação e uso da bateria
Disposição Reciclagem de
Final bateria
(dados insuficientes para processamento dos impactos)
(dados insuficientes para processamento dos impactos)
(sem impactos)
Emissão atmosféricas
Resíduos líquidos
Consumo de recursos naturais
Resíduos sólidos
Emissão atmosféricas - Distribuição
Utilização
Fatores de Peso
Impacto Ambiental
Geração de hidreletricidade
Fabricação
Etapas da ACV
72
Tabela 245.3- VCI: Sistema de alimentação de Combustível (gasolina)
Fonte: o autor
Analisando e comparando os resultados alcançados para cada veículo percebe-se
que o veículo de motor de combustão interna possui um menor número de impactos
com um maior número de prioridade de risco. Enquanto para o veículo elétrico tem
três impactos ambientais com um número de prioridade de risco acima de trinta, o
veículo com motor de combustão interna possui oito impactos ambientais com um
número de prioridade de risco acima de trinta, sendo que destes oito impactos sete
deles possui um RPN maior que o segundo maior impacto do veículo elétrico.
6 DISCUSSÃO DE RESULTADOS
A ferramenta criada neste trabalho, AECV, tem em sua base os inventários do ciclo
de vida de produtos e processos, desta forma esses inventários são cruciais e
determinísticos para um correto resultado proveniente da aplicação da ferramenta.
Como discutido na seção 3.1 muitos são os fatores e as variáveis envolvidas no
processo de desenvolvimento dos inventários e alguns erros primários devem ser
evitados no inventário com o intuito de aumentar o grau de certeza da AECV.
A sensibilidade da AECV perante os fatores de peso que a contém podem ser
alterados de acordo com parâmetros pré-definidos. Os valores destes fatores,
utilizados no presente trabalho, foi de 5 para impactos não poluentes ou recursos
renováveis e 10 para impactos poluentes ou recursos não renováveis. O valor em si
destes fatores não é tão relevante mas é importante distinguir os fatores de pesos
VCI - Sistema de Alimentação
Combustível (gasolina) Categoria do Impacto Unidade Massa por volume
PROCESSOS Relativo Não Renováveis Renováveis IG IO ID RPN
Extração do
Matéria petróleo
Destilação do N2O kg/bbl 4,08 10 5 9 1 9 81
CO2 kg/bbl 161,97 10 5 9 1 9 81
petróleo CO kg/bbl 0,3 10 5 8 1 9 72
MP2.5 kg/bbl 0,45 10 5 7 1 9 63
SO2 kg/bbl 4,08 10 5 5 1 9 45
THC kg/bbl 4,08 10 5 5 1 9 45
NOX kg/bbl 0,19 10 5 4 1 9 36
Distribuição do Combustível e
Utilização geração de produtos de combustão CO2 kg/Km 0,2 10 5 10 10 9 900
Disposição Reciclagem de metais do tanque
Final de combustível, tubulação dentre
outros
Etapas da ACV
Impacto AmbientalFatores de Peso
(sem impactos significativos)
Emissão atmosféricas
Emissão atmosféricas
(dados insuficientes para processamento dos impactos)
73
para que a ferramenta AECV tenha um resultado mais coerente e condizente com a
realidade.
A distinção destes fatores serve para hierarquizar os impactos e a escolha de qual
fator utilizar para cada impacto irá depender do tipo de análise que se deseja fazer,
ou seja, os valores do peso podem variar se a análise vai ser global ou local. Por
exemplo, um determinado gás liberado em uma cidade industrializada pode ser
considerado poluente pelo fato da alta concentração de emissões atmosférica que
esta cidade recebe. Ao ponto que para a mesma quantidade deste gás liberado em
uma cidade rural a presença deste gás não é considerado um fator poluente.
No veículo elétrico os impactos que possuem número prioritário de risco superior a
30 são três: CO2 atmosférico com um RPN de 81, resíduo de alcatrão com um
número de prioridade de risco de 42 e a água com um RPN de 35. Ao analisar os
impactos gerados pelo veículo de motor de combustão interna encontrou-se oito
impactos com número prioritário de risco acima de 30. Os resultados obtidos com a
AECV indicam o CO2 gerado pela utilização da gasolina como o maior impacto
ambiental neste veículo, assim como no veículo elétrico, mas no VCI o RPN é de
900, ou seja, o CO2 possui uma carga ambiental de 819 pontos a mais em
comparação ao VE. Nas demais posições, assim como na primeira, todos os
impactos estão relacionados às emissões atmosféricas. O N2O possui um RPN de
81 assim como o CO2 gerado pelo processamento do petróleo. O CO ocupa a quarta
posição do impacto com um número prioritário de risco de 72, a PM2.5 possui um
RPN de 63, na sexta posição tem-se o SO2 com um RPN de 45, assim como o THC
e o Nox com um número prioritário de risco de 36.
74
7 CONCLUSÃO
O desenvolvimento de novos produtos com tecnologias mais avançadas requer uma
análise cuidadosa de todos os impactos ao longo do seu ciclo de vida antes de
serem liberados para o mercado. Devido ao grande número de variáveis envolvidas
no ciclo de vida é necessário o desenvolvimento de uma metodologia orientada para
verificar de forma mais rápida e estratégica os impactos durante toda vida de um
produto.
Atualmente, a avaliação do ciclo de vida, ACV, é a única ferramenta desenvolvida
para este tipo de análise mas infelizmente a sua avaliação leva em consideração
apenas as ponderações e interpretações do seu autor, ou seja, muitos estudos de
ACV limitam-se a avaliações qualitativas impossibilitando análises mais conclusivas.
A metodologia proposta neste trabalho alcança de forma rápida, eficaz e condizente
resultados qualitativos e quantitativos, pois utiliza-se a ferramenta FMEA adaptada
para priorizar os impactos dos produtos a serem comparados e, assim, ser capaz de
decidir de forma mais clara e coerente sobre a possibilidade de avançar com um
projeto em particular ou o desenvolvimento de uma nova tecnologia. Esta nova
metodologia, criada neste trabalho, foi denominada de Avaliação Estratégica do
Ciclo de Vida, AECV – Strategic Life Cycle Assessment, SLCA, uma vez que permite
uma visão mais abrangente e estratégica de todos os impactos relacionados às
novas tecnologias, mesmo para processos complexos com um grande número de
variáveis a serem ponderadas.
Neste trabalho aplicou-se a AECV como metodologia para avaliar as etapas do ciclo
do combustível de veículos elétricos e veículos de combustão interna. Decidiu-se
utilizar apenas nas etapas referentes ao ciclo do combustível e não em todo veículo
elétrico e em todo o veículo de combustão interna porque algumas simplificações
foram adotadas. Simplificações estas baseadas em visitas técnicas em montadoras
de veículos e em análises criteriosas demonstradas no capítulo 4. Chegou-se a
conclusão que atualmente a diferença destes dois veículos está a cerca do sistema
de alimentação. Os demais sistemas veículares, como por exemplo o sistema de
suspensão, sistema de freios e sistema de transmissão são similares entre os
75
veículos comparados neste estudo. Desta forma é plausível, eficaz e não gera
nenhuma perda fazer esta simplificação.
Os resultados obtidos através da ferramenta de Análise Estratégica do Ciclo de Vida
comparando o veículo elétrico e o veículo de combustão interna em todo o percurso
do ciclo de vida permite concluir que o VCI apresenta impactos globais muito mais
significativos que o VE, e estes impactos se concentram na etapa de utilização do
veículo, na geração de CO2. Por outro lado o veículo elétrico apresentou impactos
bem menores, mas deve ser ressaltado que o sistema de geração de energia
elétrica considerado é hidroelétrica, predominante no Brasil. Para outras matrizes
energéticas é necessário aplicar novamente a ferramenta AECV para verificar o
impacto real na geração da energia elétrica.
Outro ponto muito importante é que para avaliar o impacto final do veículo elétrico é
necessário investir em pesquisas que permitam levantar impactos no processo de
fabricação, utilização e reciclagem de bateria, o qual deverá aumentar de forma
significativa os impactos deste tipo de tecnologia.
76
8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Este trabalho apresentou, testou e validou a metodologia AECV para análise
estratégica de impactos em novas tecnologias. Sugere-se para trabalhos futuros
a pesquisa e aquisição dos inventários do ciclo de vida das etapas e processos
não preenchidas pelo presente autor (fabicação, utilização e reciclagem da
bateria; e extração do petróleo) e aplicação da análise estratégica do ciclo de
vida nestes inventários. Desta maneira chegar-se-á primeiramente, em nível
global, a resposta sobre o dilema da viabilidade ou não do veículo elétrico. Tal
resposta será baseada em dados reais e não simulados e será alcançada de
forma direta e bastante fundamentada.
Em relação a metodologia AECV, sugere-se que no o índice de gravidade se leve
em consideração a disponibilidade do recurso na natureza e não somente em
relação ao peso relativo de cada impacto.
77
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81
APÊNDICE A – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na Distribuição da Energia Elétrica
Baseado no inventário do ciclo de vida para a distribuição da energia elétrica brasileira proposto por Yokote (2003), classificou-se os impactos de acordo com as categorias de Consumo de recursos materiais; Consumo de recursos energéticos; Emissões atmosféricas; Resíduos líquidos; Resíduos sólidos; e Perdas. Em seguida colocou-se os impactos na mesma unidade de medida para posterior comparação e aplicou-se a AECV.
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais 61
Consumo de recursos energéticoss 2
Emissões atmosféricas 115
Resíduos líquidos 90
Resíduos sólidos 15
Perdas 3
Total 286
82
% total Não Renovável Renovável IG IO ID RPN
Zinco (em minério) kg 0,05 10 5 1 1 8 8
Zinco (como minério) kg 0,05 10 5 3 1 8 24
Zeólito kg 0,04 10 5 1 1 8 8
Xisto kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Urânio (em minério) kg 0,04 10 5 2 1 8 16
Urânio (como minério) kg 0,04 10 5 1 1 8 8
Sucata de cobre kg 0,04 10 5 3 1 8 24
Sucata de alumínio kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Sucata de aço kg 0,04 10 5 1 1 8 8
Silício (em SiO2) kg 0,04 10 5 1 1 7 7
Salgema kg 0,04 10 5 3 1 7 21
Sal marinho kg 0,03 10 5 1 1 7 7
Ródio (em minério) kg 0,03 10 5 1 1 8 8
Rênio (em minério) kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Prata kg 0,03 10 5 1 1 8 8
Platina (em minério) kg 0,03 10 5 1 1 8 8
Petróleo kg 0,03 10 5 1 1 6 6
Paládio (em minério) kg 0,03 10 5 1 1 8 8
Óleo recondicionado kg 0,02 10 5 1 1 6 6
Níquel (em minério) kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Molibdênio (em minério) kg 0,02 10 5 1 1 8 8
Metano kg 0,02 10 5 1 1 3 3
Manganês (em minério) kg 0,02 10 5 1 1 8 8
Madeira kg 0,02 10 5 1 1 7 7
Lignita kg 0,00 10 5 1 1 8 8
H2SiF6 kg 0,02 10 5 2 1 5 10
Gipsita kg 0,02 10 5 2 1 8 16
Gás natural kg 0,00 10 5 1 1 3 3
Gás de refinaria kg 0,00 10 5 1 1 3 3
Floculante Sintético kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Fertilizantes kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Ferromanganês kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Ferro (em minério) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Ferro (como minério) kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Feldspato kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Estanho (em minério) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
CuO kg 0,00 10 5 3 1 8 24
Cromo (em minério) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
CrO3 (Trióxido de Cromo) kg 0,01 10 5 2 1 8 16
Criolita kg 0,01 10 5 3 1 8 24
Cobre (em minério) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Cobalto (em minério) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Chumbo (em minério) kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Caulim kg 0,00 10 5 3 1 8 24
Cascalho kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Carvão Mineral kg 0,00 10 5 1 1 8 8
Calcário argiloso kg 0,00 10 5 3 1 7 21
Calcário (rocha) kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Biomassa kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Bentonita kg 0,01 10 5 1 1 6 6
Bauxita kg 0,01 10 5 1 1 8 8
Barita kg 0,01 10 5 1 1 7 7
As2O5 (Pentóxico de Arsênio) kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Argila kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Areia kg 0,01 10 5 1 1 7 7
Ar kg 0,00 10 5 1 1 4 4
Água (processo) kg 0,02 10 5 1 1 5 5
Água kg 0,01 10 5 1 1 5 5
Aditivos (produção do Zinco) kg 0,01 10 5 1 1 5 5
1,2-dicloroetano kg 0,01 10 5 1 1 6 6
1,1,1-tricloroetano kg 0,15 10 5 4 1 6 24
Consumo de recursos materiais Fatores de Peso
83
% total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Hidroeletricidade MJ 0,507 5 10 4 1 1 4
Energia não especificada MJ 1,000 5 10 1 1 1 1
Consumo de recursos energéticos Fatores de Peso
% total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Perda de calor para o ar MJ 0,667 5 10 3 1 1 3
Perda de calor para a água MJ 0,333333333 5 10 2 1 1 2
perda de calor para o solo MJ 5 5 10 1 1 1 1
Perdas Fatores de Peso
84
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
Metano Kg 3 10 5 2 1 3 6
Fluoreto Kg 3 10 5 2 1 3 6
Aldeído Kg 3 10 5 2 1 3 6
Ti Kg 3 10 5 1 1 3 3
Particulados (SPM) Kg 3 10 5 8 1 3 24
U Kg 2 10 5 1 1 3 3
La Kg 2 10 5 1 1 3 3
Tetraclorometano Kg 2 10 5 2 1 3 6
CxHy alifático Kg 2 10 5 3 1 3 9
Cianetos Kg 2 10 5 1 1 3 3
SO2 Kg 2 10 5 8 1 3 24
Mg Kg 2 10 5 1 1 3 3
As Kg 2 10 5 1 1 3 3
Sn Kg 2 10 5 1 1 3 3
CxHy aromático Kg 2 10 5 2 1 3 6
TI Kg 2 10 5 1 1 3 3
Eteno Kg 2 10 5 1 1 3 3
CO Kg 2 10 5 9 1 3 27
Hidrocarbonetos (exceto metano) Kg 2 10 5 2 1 3 6
Alcanos Kg 2 10 5 1 1 3 3
VOC Kg 2 10 5 2 1 3 6
Zn Kg 2 10 5 2 1 3 6
Acetaldeído Kg 2 10 5 1 1 3 3
Acetona Kg 2 10 5 1 1 3 3
Amônia Kg 2 10 5 2 1 3 6
CxHy Kg 1 10 5 8 1 3 24
Fuligem Kg 1 10 5 8 1 3 24
Sicatos Kg 1 10 5 1 1 3 3
Ácido Propriônico Kg 1 10 5 1 1 3 3
Formaldeído Kg 1 10 5 1 1 3 3
I Kg 1 10 5 1 1 3 3
Mo Kg 1 10 5 1 1 3 3
V Kg 1 10 5 1 1 3 3
Nox Kg 1 10 5 6 1 3 18
Benzo-pireno Kg 1 10 5 1 1 3 3
Ni Kg 1 10 5 1 1 3 3
Fluoroetano Kg 1 10 5 1 1 3 3
Cloreto de vinila Kg 1 10 5 1 1 3 3
Dioxina Kg 1 10 5 1 1 3 3
Petróleo Kg 1 10 5 2 1 3 6
Zr Kg 1 10 5 1 1 3 3
Propeno Kg 1 10 5 1 1 3 3
N2O Kg 1 10 5 2 1 3 6
PAH's Kg 1 10 5 1 1 3 3
Na Kg 1 10 5 1 1 3 3
Hirdogênio Kg 1 10 5 2 1 3 6
Sc Kg 1 10 5 1 1 3 3
Ácido Acético Kg 1 10 5 1 1 3 3
Hexano Kg 1 10 5 1 1 3 3
Cd Kg 1 10 5 1 1 3 3
Sr Kg 1 10 5 1 1 3 3
Benzeno Kg 1 10 5 2 1 3 6
Be Kg 1 10 5 1 1 3 3
Sox Kg 1 10 5 10 1 3 30
H2S Kg 9,98594E-11 10 5 2 1 3 6
CF4 Kg 0,000703235 10 5 2 1 3 6
Emissão atmosféricas
Fatores de Peso
85
Continuação das emissões atmosféricas
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CFC-116 Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
K Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Flúor Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Óxido de Zinco Kg 8,03887E-14 10 5 1 1 3 3
P Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Acetileno Kg 7,81676E-17 10 5 1 1 3 3
CFC (hard) Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
Totueno Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
Negro de Fumo Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
NO2 Kg 0,000631887 10 5 9 1 3 27
Poeira (grossa) Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
Xileno Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
Al Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Particulados (PM10) Kg 0,000631887 10 5 5 1 3 15
Alcenos Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
CFC-14 Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
HALON-1301 Kg 6,35499E-17 10 5 1 1 3 3
Pt Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Etilbenzeno Kg 0,000631887 10 5 1 1 3 3
Cu Kg 0,000631887 10 5 2 1 3 6
Ba Kg 9,20976E-16 10 5 1 1 3 3
Butano Kg 9,20976E-16 10 5 1 1 3 3
H2SO4 Kg 6,1925E-14 10 5 1 1 3 3
Th Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Se Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Fenol Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Emissões não especificadas Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Matéria Orgânica Policíclica Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Poeira Kg 0,000315944 10 5 9 1 3 27
Poeira (SPM) Kg 0,000315944 10 5 9 1 3 27
Cobalto Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Metil Mercaptana Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
B Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
VOC (não metano) Kg 0,000315944 10 5 4 1 3 12
Cr Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Diclorometano Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Particulados não especificados Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Cl2 Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Buteno Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Mn Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Etano Kg 4,49127E-14 10 5 1 1 3 3
Heptano Kg 4,42321E-15 10 5 1 1 3 3
Gás Flúor Kg 0,000315944 10 5 2 1 3 6
Hg Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Ca Kg 4,3181E-14 10 5 1 1 3 3
Pb Kg 4,10727E-15 10 5 1 1 3 3
metanol Kg 4,25387E-15 10 5 1 1 3 3
Etanol Kg 4,2447E-15 10 5 1 1 3 3
CO2 Kg 3,81199E-05 10 5 10 1 3 30
Pentano Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Sb Kg 3,63158E-17 10 5 1 1 3 3
Fe Kg 3,59323E-14 10 5 1 1 3 3
HCL Kg 3,59165E-09 10 5 4 1 3 12
Propano Kg 3,30897E-14 10 5 1 1 3 3
Óxido de Cádmio Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
HF Kg 3,15944E-12 10 5 2 1 3 6
Br Kg 3,30635E-15 10 5 1 1 3 3
Acroleína Kg 0,000315944 10 5 1 1 3 3
Benzaldeído Kg 0,001579719 10 5 1 1 3 3
Emissão atmosféricas
Fatores de Peso
86
% total Poluente Não Poluente IG IG IO ID RPN
Diclorometano Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 1 1 5 5
Dicloroetano Kg 3,7E-14 1,42308E-16 10 5 7,11538E-16 1 1 5 5
DBO Kg 3 0,011538461 10 5 0,057692307 1 1 5 5
CxHy cloro Kg 2 0,007692308 10 5 0,038461538 1 1 5 5
CxHy Kg 4 0,015384615 10 5 0,076923077 2 1 5 10
CxFy aromático Kg 2 0,007692308 10 5 0,038461538 1 1 5 5
Cu Kg 8 0,030769231 10 5 0,153846153 2 1 5 10
Cs Kg 4 0,015384615 10 5 0,076923077 1 1 5 5
Cr (VI) Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 1 1 5 5
Cr Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 2 1 5 10
Compostos de Cálcio Kg 6 0,023076923 10 5 0,115384615 2 1 5 10
CO Kg 1,1051E-11 4,25038E-14 10 5 2,12519E-13 1 1 5 5
Cloroformio Kg 8 0,030769231 10 5 0,153846153 1 1 5 5
Clorobenzeno Kg 3 0,011538461 10 5 0,115384615 1 1 5 5
Cl- Kg 0,000000451 1,73462E-09 10 5 8,67308E-09 2 1 5 10
Cianeto Kg 5 0,019230769 10 5 0,096153846 2 1 5 10
Cd Kg 7 0,026923077 10 5 0,134615384 2 1 5 10
Br Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 2 1 5 10
Benzeno Kg 4 0,015384615 10 5 0,153846153 1 1 5 5
Be Kg 3 0,011538461 10 5 0,057692307 1 1 5 5
barita Kg 9 0,034615384 10 5 0,173076922 2 1 5 10
Ba Kg 6 0,023076923 10 5 0,115384615 2 1 5 10
B Kg 9 0,034615384 10 5 0,173076922 1 1 5 5
Asbestos Kg 3 0,011538461 10 5 0,057692307 2 1 5 10
As Kg 1,00732E-10 3,87431E-13 10 5 1,93715E-12 1 1 5 5
AOX Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 1 1 5 5
Alcenos Kg 5 0,019230769 10 5 0,096153846 1 1 5 5
Alcanos Kg 4 0,015384615 10 5 0,076923077 1 1 5 5
Al Kg 5 0,019230769 10 5 0,096153846 2 1 5 10
Água residuária (processo de alumina) Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 3 1 5 15
Água (de produção de blend de cimento) Kg 6 0,023076923 10 5 0,115384615 3 1 5 15
Ag Kg 1 0,003846154 10 5 0,019230769 1 1 5 5
Ácido hipocloroso Kg 5 0,019230769 10 5 0,096153846 1 1 5 5
1,1,2-tricloroetano Kg 1 0,003846154 10 5 0,038461538 3 1 5 15
Fatores de Peso
Resíduos Líquidos
87
% total Poluente Não Poluente IG IG IO ID RPN
Rejeitos radioativos de alta atividade Kg 5,28903E-08 10 5 5E-07 1 1 7 7
Rejeitos radioativos de baixa/média atividade Kg 0,052613246 10 5 5E-01 1 1 7 7
Resíduos Kg 0,026306623 10 5 1E-01 1 1 7 7
Inorgânicos Gerais Kg 0,0003478 10 5 2E-03 1 1 7 7
Rejeitos dos blend de cimento Kg 0,026306623 10 5 1E-01 1 1 7 7
Resíduos do corte de árvores Kg 0,026306623 10 5 1E-01 1 1 7 7
Escórias de alumínio Kg 4,73519E-07 10 5 2E-06 1 1 7 7
Asbestos Kg 0,052613246 10 5 3E-01 1 1 7 7
Escórias da laminação Kg 0,052613246 10 5 3E-01 1 1 7 7
Resíduos inertes de bauxita Kg 0,078919869 10 5 4E-01 1 1 7 7
rejeitos inertes Kg 0,078919869 10 5 4E-01 1 1 7 7
Rejeitos minerais Kg 0,078919869 10 5 4E-01 1 1 7 7
Rejeitos químicos Kg 0,131533115 10 5 7E-01 1 1 7 7
Rejeitos de produção (não inertes) Kg 0,157839738 10 5 8E-01 1 1 7 7
Resíduos sólidos Fatores de Peso
88
APÊNDICE B – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na Transmissão da Energia Elétrica
Baseado no inventário do ciclo de vida para a transmissão da energia elétrica Suíça proposto por Stucki (2012), classificou-se os impactos de acordo com as categorias de Consumo de recursos materiais; Consumo de recursos energéticos; Emissões atmosféricas; Resíduos líquidos; Resíduos sólidos; e Perdas. Em seguida colocou-se os impactos na mesma unidade de medida para posterior comparação e aplicou-se a AECV.
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais 78
Consumo de recursos energéticos 0
Emissões atmosféricas 2
Resíduos líquidos 0
Resíduos sólidos 4
Perdas 9
Total 93
89
% total Poluente Não Poluente IG IO ID RPN
alumínio Kg/Km 6 10 5 1 1 7 7
cimento Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
concreto Kg/Km 0,214242659 10 5 2 1 7 14
Disco de vidro Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
chumbo Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
Tratamento de madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 5 5
bronze Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
Resina pacote Resina / epóxi Kg/Km 2 10 5 1 1 6 6
EPR / EPDM Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
conservante de madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 5 5
cobre Kg/Km 4 10 5 1 1 7 7
óleo mineral Kg/Km 4 10 5 1 1 5 5
cascalho Kg/Km 5 10 5 1 1 7 7
PET Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PE Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PVC Kg/Km 9 10 5 1 1 7 7
PP Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
papel Kg/Km 4 10 5 1 1 7 7
porcelana Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
areia Kg/Km 0 10 5 1 1 8 8
silicone Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
aço, de baixa liga Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
aço, puro Kg/Km 3 10 5 1 1 7 7
hexafluoreto de enxofre Kg/Km 1 10 5 1 1 3 3
zinco Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
alumínio Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
cimento Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
concreto Kg/Km 0,148747594 10 5 2 1 7 14
Disco de vidro Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
chumbo Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
madeira Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
Tratamento de madeira Kg/Km 2 10 5 1 1 5 5
bronze Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
Resina pacote Resina / epóxi Kg/Km 1 10 5 1 1 6 6
EPR / EPDM Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
conservante de madeira Kg/Km 4 10 5 1 1 5 5
cobre Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
óleo mineral Kg/Km 2 10 5 1 1 5 5
cascalho Kg/Km 3 10 5 1 1 7 7
PET Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
PE Kg/Km 8 10 5 1 1 7 7
PVC Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PP Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
papel Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
porcelana Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
areia Kg/Km 0 10 5 1 1 8 8
silicone Kg/Km 4 10 5 1 1 7 7
aço, de baixa liga Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
aço, puro Kg/Km 3 10 5 1 1 7 7
hexafluoreto de enxofre Kg/Km 5 10 5 1 1 3 3
zinco Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
Baixa voltagem
Consumo de recursos materiais Fatores de Peso
Média voltagem
90
Continuação dos recursos materiais
% total Poluente Não Poluente IG IO ID RPN
alumínio Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
cimento Kg/Km 0,63624189 10 5 4 1 7 28
concreto Kg/Km 0,131451362 10 5 1 1 7 7
Disco de vidro Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
chumbo Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
Tratamento de madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 5 5
bronze Kg/Km 3 10 5 1 1 7 7
Resina pacote Resina / epóxi Kg/Km 0 10 5 1 1 6 6
EPR / EPDM Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
conservante de madeira Kg/Km 0 10 5 1 1 5 5
cobre Kg/Km 9 10 5 1 1 7 7
óleo mineral Kg/Km 1 10 5 1 1 5 5
cascalho Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PET Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PE Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PVC Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
PP Kg/Km 2 10 5 1 1 7 7
papel Kg/Km 4 10 5 1 1 7 7
porcelana Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
areia Kg/Km 0,178984675 10 5 2 1 8 16
silicone Kg/Km 0 10 5 1 1 7 7
aço, de baixa liga Kg/Km 1 10 5 1 1 7 7
aço, puro Kg/Km 3 10 5 1 1 7 7
hexafluoreto de enxofre Kg/Km 0 10 5 1 1 3 3
zinco Kg/Km 6 10 5 1 1 7 7
Consumo de recursos materiais Fatores de Peso
Alta voltagem
91
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IG IO ID RPN
Emission SF6 Kg
Emission SF6 Kg 33827 0,100001 10 5 1,000012 1 1 3 3
Emission SF6 Kg 304439 0,899999 10 5 4,499994 5 1 3 15
Fatores de PesoEmissão atmosféricas
Baixa voltagem
Média voltagem
Alta voltagem
% total Poluente Não Poluente IG IO ID RPN
cromato VI Kg/Km 5,3 0,40458 10 5 2 1 7 14
cobre 3,3 0,251908 10 5 1 1 7 7
boro 0,9 0,068702 10 5 1 1 7 7
fluoreto 3,6 0,274809 10 5 1 1 7 7
Média voltagem
Resíduos sólidos Fatores de Peso
% total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Perda de concreto Kg/Km 0,9926244 5 10 3 1 7 21
Perda de madeira Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de PE Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de PVC Kg/Km 0,0048559 5 10 1 1 7 7
Perda de Óleo mineral Kg/Km 0,0025197 5 10 1 1 6 6
Perda de concreto Kg/Km 0,9864993 5 10 3 1 7 21
Perda de madeira Kg/Km 0,1 5 10 1 1 7 7
Perda de PE Kg/Km 5,977E-05 5 10 1 1 7 7
Perda de PVC Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de Óleo mineral Kg/Km 0,0019808 5 10 1 1 6 6
Perda de concreto Kg/Km 0,9911897 5 10 3 1 7 21
Perda de madeira Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de PE Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de PVC Kg/Km 0 5 10 1 1 7 7
Perda de Óleo mineral Kg/Km 0,0088103 5 10 1 1 6 6
Fatores de PesoPerdas
Baixa voltagem
Média voltagem
Alta voltagem
92
APÊNDICE C – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, no Acionamento do motor elétrico
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais 0
Consumo de recursos energéticos 0
Emissões atmosféricas 5
Resíduos líquidos 0
Resíduos sólidos 0
Perdas 0
Total 5
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CO Kg/Km 0 10 5 1 1 1 1
HC Kg/Km 0 10 5 1 1 1 1
Nox Kg/Km 0 10 5 1 1 1 1
CO2 Kg/Km 0 10 5 1 1 1 1
CHO Kg/Km 0 10 5 1 1 1 1
Emissão atmosféricas Fatores de Peso
93
APÊNDICE D – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, no processamento primário do Petróleo
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais 0
Consumo de recursos energéticos 1
Emissões atmosféricas 20
Resíduos líquidos 22
Resíduos sólidos 0
Perdas 4
Total 47
94
% total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Gás Natural (energia elétrica) MJ 103000000 1 5 10 5 1 2 10
Consumo de recursos energéticos Fatores de Peso
% total Renováveis Não Renováveis IG IO ID RPN
Calor Perdido para a água de produção MJ 33000000 0,5436573 5 10 3 1 2 6
Calor perdido pelo condensado MJ 8300000 0,1367381 5 10 1 1 2 2
Calor perdido pelo armazenamento MJ 3400000 0,0560132 5 10 1 1 2 2
Calor perdido na caldeira MJ 16000000 0,2635914 5 10 1 1 2 2
Fatores de PesoPerdas
95
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CO Kg/bbl 0,3 5 10 5 8 1 9 72
NOX Kg/bbl 0,19 3 10 5 4 1 9 36
MP10 Kg/bbl 0,45 8 10 5 1 1 9 9
MP2.5 Kg/bbl 0,45 8 10 5 7 1 9 63
SO2 Kg/bbl 4,08 7 10 5 5 1 9 45
VOC Kg/bbl 15,1 0,285174693 10 5 1 1 9 9
THC Kg/bbl 4,08 7 10 5 5 1 9 45
CH4 Kg/bbl 8,41 0,158829084 10 5 1 1 9 9
N2O Kg/bbl 4,08 7 10 5 9 1 9 81
CO2 Kg/bbl 15,81 0,298583569 10 5 1 1 9 9
CO Kg/bbl 9,77 4 10 5 2 1 9 18
NOX Kg/bbl 9 4 10 5 2 1 9 18
MP10 Kg/bbl 3,17 1 10 5 2 1 9 18
MP2.5 Kg/bbl 2,72 1 10 5 2 1 9 18
SO2 Kg/bbl 4,99 2 10 5 2 1 9 18
VOC Kg/bbl 19 9 10 5 2 1 9 18
THC Kg/bbl 4 2 10 5 2 1 9 18
CH4 Kg/bbl 1779,41 0,890595596 10 5 2 1 9 18
N2O Kg/bbl 3,63 1 10 5 2 1 9 18
Fatores de emissão para os equipamentos do sistema de tratamento de gás do PPP.
Emissão atmosféricas Fatores de Peso
Fatores de emissão para os equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
96
97
APÊNDICE E – Avaliação Estratégica do Ciclo de Vida, na combustão da gasolina
Categoria do Inventário Número de Impactos
Consumo de recursos materiais 0
Consumo de recursos energéticoss 0
Emissões atmosféricas 5
Resíduos líquidos 0
Resíduos sólidos 0
Perdas 0
Total 5
98
% total Efeito Estufa Não Efeito Estufa IG IO ID RPN
CO Kg/Km 2 0,196078 10 5 1 10 9 90
HC Kg/Km 4 0,392157 10 5 1 10 9 90
Nox Kg/Km 3 0,294118 10 5 1 10 9 90
CO2 Kg/Km 0,2 0,019608 10 5 10 10 9 900
CHO Kg/Km 1 0,098039 10 5 1 10 9 90
Emissão atmosféricas
Gasolina C - 78% gasolina + 22% álcool anidro (v/v).
Fatores de Peso
99
ANEXO A – Inventário refinado para 1 MWh.km de rede urbana brasileira de distribuição de energia elétrica
Inventário da distribuição da energia elétrica extraído da dissertação de Yokote (2003).
100
101
102
103
104
105
106
ANEXO B– Inventário referente a transmissão da energia elétrica
Inventário da transmissão da energia elétrica extraído do relatório Life Cycle Inventories of Electrici-ty Mixes and Gridde de Itten (2013).
Life time years
Aerial line (low voltage) 40
Aerial line (medium and high voltage) 40
Cables (underground) 40
Masts (low and medium voltage) 40
Masts (high voltage) 60
Transformers and other electro technical equipment 40
Buildings 40
SF6 gas insulated switchgear 40
Average life time of the different elements of the electricity grid
Material used per kilometre of cable on the low voltage level
Cable LV Material Unit EWZ 2011
Copper Kg/Km 4590,2
Aluminium Kg/Km 0
Steel Kg/Km 0,9
Lead Kg/Km 2111,4
PVC Kg/Km 1012
paper Kg/Km 445,7
Mineral Oil Kg/Km 398,8
Steel Kg/Km 21,2
Concrete m³/Km 108
Resin pack Kg/Km 0
Plastics Kg/Km 0
Gravel Kg/Km 0
Cable incluing insulation
Cable duct
107
Material use per kilometre of cable on the medium voltage level according to Bumby at al. (2010) and Jones and McManus (2010)
material unit Jones & McManus 2010 Bumby et al. 2010 EWZ 2011
Copper Kg/Km 2664,6 1413,9 4273,7
Aluminium Kg/Km 4081,3 4179,5 0
PET Kg/Km 507 4597 828,1
EPR Kg/Km 1089 0 0
Steel Kg/Km 0 11299,7 21,2
Concrete m³/Km 0 309,7 108
Resin pack/epoxy Kg/Km 35 0 0
Plastics Kg/Km 35 0 0
Gravel Kg/Km 76179 0 0
Underground cable MV
Cable duct
Material use per kilometre of aerial line on the medium voltage level (Bumby et al. 2010; Jones & McManus 2010)
Aerial line MV Material Unit Jones & McManus 2010 Bumby et al. 2010
Copper Kg/Km 4663 0
Aluminium Kg/Km 0 1888,7
PE Polyethylene Kg/Km 0 56,2
Silicon rubber Kg/Km 30 0
Steel Kg/Km 1079 767,7
Porcelain Kg/Km 134 0
Timber m³/Km 7,9 8
Cables
Cables reels, brackets and masts
108
Material use per kilometre of underground cable on the high voltage level according to Jorge et al. (2011a)
1 Km cable HV (150kV) Materials Unit Manufacturing Maintenance
Copper Kg/Km 8600 0
Paper Kg/Km 3800 0
Insulation Oil Kg/Km 4000 0
Lead Kg/Km 13900 80
Bronze Kg/Km 3200 2
Asphalt Kg/Km 700 3,4
Polypropylene Kg/Km 1900 0,2
Sand Kg/Km 1600000 0
Concrete Kg/Km 35000 0
Asphalt Kg/Km 75000 147
Cable
Cable trace
Material use per kilometre of aerial line on the high voltage level according to Jorge et al. (2011a)
1 Km aerial line HV (150 kV) Materials Unit Manufacturing Maintenace
Concrete Kg/Km 129600 0
Iron Kg/Km 6000 0
Steel Kg/Km 18000 0
Zinc Kg/Km 200 80
Hard glass Kg/Km 562 2
Steel Kg/Km 852 3,4
Cement Kg/Km 48 0,2
Steel Kg/Km 2570 0
Aluminium Kg/Km 7020 0
Mineral fat Kg/Km 490 147
Steel Kg/Km 460 0
Aluminium Kg/Km 280 0
Mineral fat Kg/Km 14 4
Foundation
Earth conductor
Conductors
Insulators
Masts
109
Material use per kilometre of aerial line on the highest voltage level according to Jorge et al. (2011a)
1 Km aerial line HV (400 kV) Materials Unit Manufacturing Maintenace
Concrete Kg/Km 288000 0
Iron Kg/Km 15000 0
Steel Kg/Km 53000 0
Zinc Kg/Km 1600 640
Hard glass Kg/Km 1350 5,4
Steel Kg/Km 816 3,3
Cement Kg/Km 63 0,3
Hard glass Kg/Km 2160 1
Steel Kg/Km 11940 1,7
Cement Kg/Km 378 0,1
Steel Kg/Km 4320 0
Aluminium Kg/Km 11940 0
Mineral fat Kg/Km 378 113
Steel Kg/Km 2160 0
Aluminium Kg/Km 5970 0
Mineral fat Kg/Km 189 57
Steel Kg/Km 928 0
Aluminium Kg/Km 556 0
Mineral fat Kg/Km 28 57Earth conductor
Foundation
Masts
Insulators 400kV
Insulators 150kV
Conductors 400kV
Conductors 150kV
110
Material used in transformers with different capacity (Jorge et al. 2011b)
Transformers Insulation Oil Cooper Steel Aluminium
Unit Kg Kg Kg Kg
0,3 MVA 340 0 857 200
16/20 MVA 10206 8673 20417 64
63 MVA 20000 18360 35679 0
Material use of transformers installed in the Swiss electricity grid
Transformes number Insulation Oil Copper Steel Aluminium
Source Schwab 1991, VSE 1988 Jorge et al. 2011 Jorge et al. 2012 Jorge et al. 2013 Jorge et al. 2014
Unit # Kg Kg Kg Kg
Low voltage 45000 15300000 0 38565000 8991000
Medium voltage 800 12164800 10610400 23469400 51200
High voltage 200 0 0 0 0
111
Material use per kilometre of the Swiss electricity grid for a life time of 30 years (components with a higher or lower lifetime are converted to a life time of 30 year
Swiss electricity grid unit LV MV HV
Length total Km 128646 42671 15831
Materials Aluminium Kg/Km 69 2200 11211,1
Cement m³/Km 0 0 210,2
Concrete m³/Km 92,9 64,5 57
Hard glass Kg/Km 0 0 1757,3
Lead Kg/Km 2100 0 1627,5
Wood m³/Km 0 2,5 0
Treatment wood m³/Km 0 2,5 0
Bronze Kg/Km 0 0 372,8
Resin pack/epoxy resin Kg/Km 24,5 17 0
EPR/EPDM Kg/Km 24,5 269 0
Wood preservative Kg/Km 0 45,2 0
Copper Kg/Km 4600 2893,9 1001,2
Mineral Oil Kg/Km 518,9 285 1115
Gravel Kg/Km 53325,3 37026,9 0
PET Kg/Km 0 1373,4 0
PE Kg/Km 0 8,6 0
PVC Kg/Km 1000 0 0
PP Kg/Km 0 0 221,2
Paper Kg/Km 450 0 442,4
Porcelain Kg/Km 0 20,5 0
Sand Kg/Km 0 0 186267,4
Silicone Kg/Km 0 4 0
Steel, low-alloyed Kg/Km 0 0 1175
Steel, unalloyed Kg/Km 3690,7 3185,9 35845,5
Sulphur hexafluoride Kg/Km 0,2 5,4 0
Zinc Kg/Km 0 0 722,1
Total Total Kg/Km 216.397,00 153578 362510
Transports Transport Lorry tkm/km 5756 4174 8863
Transport Rail tkm/km 6760 4537 26701
Excavation Excavation m³/Km 48,7 375 100,6
Disposal Disposal concrete Kg/Km 204418 141939 125442
Disposal wood Kg/Km 0 1648,9 0
Disposal PE Kg/Km 0 8,6 0
Disposal PVC Kg/Km 1000 0 0
Disposal mineral oil Kg/Km 518,9 285 1115
Buildings Building, steel construction m³/Km 0,1 0,2 0,1
Building, multi-storey m³/Km 5 7,5 2,5
Land use Occupation, industrial area, built up m²a/km 101,2 165,2 669,9
Occupation, industrial area, vegetation m²a/km 0 45,7 1108
Transformation, from arable m²a/km 1,4 2,9 24,7
Transformation, from forest m²a/km 1 2 19,7
Transformation, to industrial area, built up m²a/km 2,5 4 16,7
Transformation, to industrial area, vegetation m²a/km 0 1 27,7
Emissions to air Emission SF6 Kg/Km 0 0,1 0
Emissions to soil Chromate VI Kg/Km 0 5,3 0
Copper Kg/Km 0 3,3 0
Boron Kg/Km 0 0,9 0
Fluoride Kg/Km 0 3,6 0
112
SF6 filling capacity, emissions and emission factors of the operation of high and medium voltage switchgear extrapolated from the
Brazilian greenhouse gas inventory 2004
unit Total High voltage medium voltage
Overall amount of SF6 Kg 338265 304439 33827
Handled electricity GWh 407429 364270
SF6 per handled electricity Kg/Gwh 0,75 0,09
Emissions in use-phase Kg/a 2934 2787 147
Emissions per GMh Kg/GWh 6 4
Emissions per kWh Kg/kWh 6,00E+00 4,03E-10
Emission rate in %' 800,00% 900,00% 0,43%
113
ANEXO C – Inventário da destilação do petróleo
Inventário do processamento primário do petróleo offshore extraído de Gonin (2012).
Produção de Óleo Concentração (Kg/l) Produção de Gás Concentração (Kg/l)
Produtos Químicos média média
Inibidor de corrosão 3 3
Anti Incrustantes 1
Desemulficantes 9
Polieletrólito 1
Metanol - 0,002
Glicol - 0,001
Caracterização qualitativa da água produzida descartada em plataforma marítima de petróleo e gás natural
Arsênio <6e-7
Bário 6,00E+00
Cádmio <1e-9
Cromo <7e-9
Cobre <6e-9
Ferro 5
Manganês 3,10E-07
Níquel 2,00E-08
Chumbo <1e-9
Vanádio <4e-9
Zinco 2,00E+00
Mercúrio <1,2e-7
HPAs 1
Benzeno 9,00E+00
Tolueno 6,99E-07
Etilbenzeno 9
Xilenos 6,00E+00
BTEX 1
Fenóis 6,00E+00
Óleos e Graxas <0,000005
Carbono Orgânico Total - COT 0,000017
Nitrogênio Amoniacal Total 0,000097
Gás Natural (energia elétrica) 1,03 x 10^11 KJ
Compostos Inorgânicos - média (kg/l)
Compostos Orgânicos - média (kg/l)
Parâmetros Complementares - (Kg/l)
Dados de entrada de consumo de insumos para o processo
114
Fatores de emissão para os equipamentos do sistema de tratamento de óleo do PPP.
Sistema de Tratamento de Óleo unidade Fatores de Emissão (Kg/bbl)
Equipamentos do Processamento Primário Offshore (quilo por barril de petróleo produzido) CO NOX MP10 MP2.5 SO2 VOC THC CH4 N2O CO2
Caldeiras/ Aquecedores/ Queimadores Kg/bbl 5,49×10-5 2,09×10-5 1,36 4,08 3,18 0,45 1,36 4,08 0,08
Conectores (fugitivos) Kg/bbl 0,91 0,01
Flanges (fugitivos) Kg/bbl 6,86×10-4 4,08
Outros Equipamentos (fugitivos) Kg/bbl 0,11 0.14000000
Bombas (fugitivos) Kg/bbl 3,18 0,05
Válvulas (fugitivos) Kg/bbl 1,36 0,02
Motor Gás Natural Kg/bbl 0,3 0,19 0,45 0,45 5,03×10-5 2,27 2,72 1,81 9
Bombas Pneumáticas Kg/bbl 4,13×10-4 0,91 0,45 3,63
Controlador de Nível/Pressão Kg/bbl 1,81 5,27×10-4 0,45 1,81
Armazenamento de Óleo Kg/bbl 1,59×10-4
Ventilação Kg/bbl 2,27
0,01 0,09 0,91
Fatores de emissão para os equipamentos do sistema de tratamento de gás do PPP.
Sistema de Tratamento de Gás Unidade
Equipamentos do Processamento Primário Offshore (quilo por milhão de pés cúbicos padrão) CO NOX PM10 PM2.5 SO2 VOC THC CH4 N2O CO2
amenização (amina) Kg/MMscf 0,91
Caldeiras/ Aquecedores/ Queimadores Kg/MMscf 1,81 1,81 4,27×10-4 4,27×10-4 0,91 0,91 2,27 5,17×10-4 1,36 26,94
Labaredas Kg/MMscf 2,72 3,63 0,45 2,27 2,09×10-5 4,08 0,45 8,16×10-6 0,45
Cent seco (fugitivos) Kg/MMscf 0,05 0,45
Conectores (fugitivos) Kg/MMscf 3,63 7
Cent Pack (fugitivos) Kg/MMscf 0,41 1,81
Cent umido (fugitivos) Kg/MMscf 4,08 0,27
Flanges (fugitivos) Kg/MMscf 1,36 0,18
Linhas abertas (fugitivos) Kg/MMscf 0,45 0,32
Outros Equipamentos (fugitivos) Kg/MMscf 2,27 8,62
Bombas (fugitivos) Kg/MMscf 0,59 3,36
Válvulas (fugitivos) Kg/MMscf 0,37 0,06
Desidratador de glicol (TEG) Kg/MMscf 1,81
Motor a gás natural Kg/MMscf 5,17 3,33 1,36 1,36 8,62×10-4 4,08 0,05 0,34 162,66
Turbina à Gás natural Kg/MMscf 7 0,26 1,36 1,36 2,72 1,36 0,45 2,27 88,31
Bombas pneumáticas Kg/MMscf 4,42×10-3 0,11 0,1 4,08
Controlador de Nível/pressão Kg/MMscf 1,05×10-3 2,27 0,02 0,91
Armazenamento de Condensate Kg/MMscf 0,45
Armazenamento de Óleo Kg/MMscf 3,18
Ventilação Kg/MMscf 0,08 1771,73 46,27
115
ANEXO D – Inventário da geração de produtos da combustão
Inventário extraído do livro Motores de Combustão Interna de Martins (2011).
% total
CO Kg/Km 2 0,196078
HC Kg/Km 4 0,392157
Nox Kg/Km 3 0,294118
CO2 Kg/Km 0,2 0,019608
CHO Kg/Km 1 0,098039
Emissão atmosféricas
Gasolina C - 78% gasolina + 22% álcool anidro (v/v).
