Bioetanol de caña de azúcarBioetanol de caña de azúcar – Energía para el desarollo sostenible

Luiz Augusto Horta Nogueira

Bi t l

Luiz Augusto Horta NogueiraUNIFEIItajubá Minas Gerais Brasil

Bioetanol – una visión personal desde Brasil

Song Won ParkDepartamento de Engenharia QuímicaEscola Politécnica da Universidade de São Paulo

03 t b 2008 12 00h03 outubro 2008 - 12:00h

Santiago

En esta prímera parte de t t ió l D L iesta presentación el Dr Luiz

Augusto Horta Nogueira presentará su libro, de donde fueron extraídos la mayor parte de los datos En laparte de los datos. En la segunda parte el Dr Song Won Park presentará una visión personal. En la tercera parte de la presentación en

d d l D L imesa redonda, el Dr Luiz Horta esclarecerá las dudas relevantes al tema.

Território nacional : 851 millones de hectareaFLORESTA AMAZÔNICA 350ÁREAS DE PROTECCIÓN 55

Aguaindústria

ÁREAS DE PROTECCIÓN 55PASTOREO 215CIUDADES, AUTOPISTAS, LAGOS, y PÂNTANOS 20

FLORESTAS CULTIVADAS 5 73%

19%

9%

CULTIVOS PERMANENTES 15CULTIVO DA SOJA 23CULTIVO DA CANA 6 OTROS CULTURAS ANUALES. 18

707

73%

agricultura

707OUTROS USOS 54ÁREAS CULTIVABLES Y LIBRES DE LA FRONTERA AGRÍCOLA 90

TOTAL 851

• agricultura de alimento vs agricultura deagricultura de alimento vs agricultura de matéria-prima vs agricultura de energía

• ¿ Será que realmente no son tid B il ?competidores en Brasil ?

• ¿ Será que realmente la competición es un factor crítico ?

Exportación Brasilera de Etanol

US$ 1,6 mil millones em 2006.

Exportación Brasilera de Etanol

1600

1800

3.5

4

s

1000

1200

1400

2.5

3

lhõe

s de

Litr

os

600

800

1

1.5

2 Bil

0

200

400

0

0.5

1

Fonte: Ministério do Desenvolvimento da Indústria e Comércio

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Receitas com Exportações - F.O.B. Exportações (segundo eixo)

Reducción de costos

20

16

18

10

12

14

GJ

2002

6

8

10

US$

/G

2

4

1980 199519901985 2002

0 Precio del Alcohol en Brasil Precio de la Gasolina regular de Rotterdam

correlación entre los precios de los productos agrícolas y d l t óldel petróleo

i dé i d

1,401820

• Existe una tendéncia de convergencia entre los sectores agrícola y combustíble

0,400,600,801,001,20

68

1012141618

Álc

ool a

nidr

o

Açú

car

co bust b e• Poca correlación entre

maiz y alcohol brasilero

0,000,20

,

024

1-1-

1985

1-4-

1986

1-7-

1987

-10-

1988

1-1-

1990

1-4-

1991

1-7-

1992

-10-

1993

1-1-

1995

1-4-

1996

1-7-

1997

-10-

1998

1-1-

2000

1-4-

2001

1-7-

2002

-10-

2003

1-1-

2005

1-4-

2006

Á

1 1 1 1- 1 1 1 1- 1 1 1 1- 1 1 1 1- 1 1

Açúcar Alcool Anidro

dos fuerzas incentivando la adopción de los bi b tiblbiocombustibles

Disponibilidad del Disponibilidad del Problemas Problemas pppetróleo y gáspetróleo y gás

• Diminuición de las reservas e

ambientaeisambientaeis

• Calentamiento global

Las dos fuerzas son inevitables y

incremento de los costos de extracción

• Incremento en los precios del petróleo

• Demanda china por

g• Mayor

preocupación asociada a los problemas ambientales

requieren nuevas alternativas en

terminos de combustbles a

• Demanda china por energía fósil

• Inestabilidad política en las principales áreas

ambientales– Protocolo de

Kyotomediano y largo-

plazo

p pproductoras

F t A t ió d D R i h t lFonte: Apresentación de Dr. Reichstul – Brenco em 2007

¿bastan estas dos fuerzas para induzir la¿bastan estas dos fuerzas para induzir la adopción de los biocombustibles ?

Brasil: país con menores costos de producción

Fonte: Apresentación de Dr. Reichstul – Brenco em 2007

40012.750 =

318336

300

400

00]

Producción mundial• Se puede decir que el Brasil es

mejor país para producir etanol:– menor costo– alta producción y potencial en lucros

200

300

ccón

[Bra

sil =

10

lho)

alta producción y potencial en lucros economicos de grande escala

100118132 141

168

100Austrália U

E* (T

rigo)

EUACos

to d

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oduc Tailandia

UE*

(Mil Otros países

00 4000 8000 12000

Indi

a

EUA

Brasil

Producción en 2005 [millones de galones]

0 4,000 8,000 12,000

¿ Matriz energética es diferente?¿ Matriz energética es diferente?

MundoMundo BrasilBrasil

Principales Proyectos de Producción de petróleo y gás natural de Petrobras en Brasil: datos antiguos antes del Pre-Sal, meramente ilustrativo para mostrar esfuerzo de exploración de petróleo que

2.600

ilustrativo para mostrar esfuerzo de exploración de petróleo que resultará em descubrimientos de gás naturalAlbacora Leste

P-50180.000 bpdAbril/2006

Albacora LesteP-50

180.000 bpdAbril/2006 Roncador

P 52Roncador

P 52 ESS 130ESS 130

Mil bpd

2.374

2.368

2.400 Parque das Conchas***100.000 bpd

2011

Parque das Conchas***100.000 bpd

2011

JubarteFase 1P-34

60.000 bpdOut/2006

JubarteFase 1P-34

60.000 bpdOut/2006

P-52180.000 bpd

2007

P-52180.000 bpd

2007

Rio de janeiroEspadarte Mód. II

100 000 bpd

Rio de janeiroEspadarte Mód. II

100 000 bpd

ESS-130Golfinho Mód. III****

(FPSO)100.000 bpd

2008

ESS-130Golfinho Mód. III****

(FPSO)100.000 bpd

2008

2.195

2.0611 979

2.000

2.20020112011

FPSO CapixabaGolfinho Mod. 1

100.000 bpdMaio 2006

FPSO CapixabaGolfinho Mod. 1

100.000 bpdMaio 2006

Frade100.000 bpd

2009

Frade100.000 bpd

2009Marlim SulMódulo 2

Marlim SulMódulo 2 JubarteJubarte

100,000 bpd2007

100,000 bpd2007

RoncadorP-55**

180.000 bpd2011

RoncadorP-55**

180.000 bpd2011

1.979

1.8801.800

Marlim LesteMarlim Leste

RoncadorP-54

180.000 bpd2007

RoncadorP-54

180.000 bpd2007

Módulo 2P-51

180.000 bpd2008

Módulo 2P-51

180.000 bpd2008

PiranemaPiranema

Fase 2P-57

180.000 bpd2010

Fase 2P-57

180.000 bpd2010

Cid d d Vitó iCid d d Vitó i

1.6841.600

Marlim LesteP-53*

180.000 bpd2009

Marlim LesteP-53*

180.000 bpd2009

20.000 bpdOut 2006

20.000 bpdOut 2006

PostergadoCidade de VitóriaGolfinho Mod. 2

100.000 bpd2007

Cidade de VitóriaGolfinho Mod. 2

100.000 bpd2007

NuevoAntecipado

1.400

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Curva de entrega de gás natural datos antiguos antes del Pre-Sal, meramente ilustrativo

7080

Urucu

Cavalo Marinho

2010

Roncador(P-55)2011

SPS252009ESS164

2008

RJS6332010

Millones m3/dia

7070.6

65.260

70Início da

venda do gás2007

GolfinhoMód 22007

Roncador (P-54)2007

Mexilhão2009

Canapu2008 Tambaú/Uruguá

Parque das Conchas

2011

49.440

5020072007

Marlim Leste(P-53)2009Marlim Sul

Mód 2

Frade2009 Jubarte Fase 2

(P-57)2010

GN

as

GN

No

Peroá-CangoaFase 12006

2008

ESS130

g2010

2011

34.1

27.520

30Manati2006

Piranema2006

Peroá-CangoaFase 22007

Roncador(P 52)

(P-51)2008

ociado

o asociado

ESS1302008

0

10

20Albacora

Leste(P-50)2006 Golfinho Mód 1

2006

Jubarte(P-34)2006

2007(P-52)2007 Albacora

Complementar2007Espadarte

Mód. 22007

02006 2007 2008 2009 2010 2011

2006

Papel de Petrobrás fue decisivo en Brasil en l i f i d l l h l b tiblla infancia del alcohol combustible

Disponibilidad de tanques, ductos, terminales y transportes Operadoraquaticos para transferir producto de los productores al mercado.Construcción de centros colectores de alcohol en diferentes áreas productivas

logístico

Inversor áreas productivas.

Financiamiento de desarollo tecnológico para aumentar el grado de mezcla del alcohol en la gasolina.Investigación g g

Exportación del excedente del alcohol para diversos países, especialmente los Estados Unidos.Trader

Prímera compañia de petróleo en instalar bombas de alcohol en los puestos de combustibles.Distribuidor

Compra y armazenamiento del alcohol garantizando el flujo de caja para los productores.Comprador

Sostenibilidad en plantas de Azúcar ySostenibilidad en plantas de Azúcar y Alcohol

P d P d ió d A ú Al h lProceso de Producción de Azúcar y Alcohol

Simulacióno del Proceso

Producción de etanol a partir de caña: 7 mil litros/hectareaProducción de etanol a partir de maiz: 4,7 mil litros/hectarea

Indicadores de Sostenibilidad: Caña x MaizIndicadores de Sostenibilidad: Caña x Maiz

0,2

Indicadores de Sostenibilidad: Caña x MaizIndicadores de Sostenibilidad: Caña x Maiz

Elementos da Dinâmica de Sistemas• Estoques e Fluxos: estoques dão aos sistemas inércia e

são a memória do sistema. Fluxos que mudam os qestoques representam as decisões e ações que causam as mudanças no sistema. Produtos Acabados

Produção Vendas

• Diagramas de Ciclo Causal – Causal Loop Diagrams (CLD): para ilustrar as estruturas de feedback de um sistema existem os diagramas de ciclo causalsistema, existem os diagramas de ciclo causal

Diagrama CLD para Barra Bonita3 Loops Positivos:

- PIB -> Investimentos -> TurismoPIB Investimentos Turismo

- PIB -> Investimentos -> Agricultura e Indústria

- Agricultura e Indústria -> Qualidade de Vida -> Imigração -> População

2 Loops Negativos:

- População -> Preservação dos Recursos p ç çNaturais -> Atratividade Local -> Qualidade de Vida -> Imigração

Turismo > Preservação dos Recursos- Turismo -> Preservação dos Recursos Naturais -> Atratividade Local

Sub-modelo AgrícolaA agricultura na região de Barra Bonitag A agricultura na região de Barra Bonita desempenha importante papel na economia local ao fornecer matéria-prima para o setor industrial. A principal cultura local é a cana-de-açúcar, que responde por ç , q p pquase a totalidade do valor adicionado ao PIB local, que é de cerca de R$20,5 milhões para o setor agropecuário. Outra atividade relevante é a cultura de milho. Apesar da participação na economia localApesar da participação na economia local ser de apenas 4%, o impacto que essa atividade traz ao meio-ambiente deve ser levada em conta. Com a tendência de aumento de preços de produtos derivados p ç pda colheita de cana, cada vez será maior a pressão para a expansão da área cultivada, podendo atingir áreas de reserva de mata nativa. Investimentos em pesquisa permitem o melhoramento de técnicaspermitem o melhoramento de técnicas agrícolas, que causa uma maior produtividade por área plantada, diminuindo os custos e também promovendo melhor uso dos recursospromovendo melhor uso dos recursos naturais.

Sub-modelo IndustrialSub modelo Industrial• A indústria em Barra Bonita corresponde

por cerca de 60,4% do valor adicionado ao PIB barrabonitense. As principais indústrias instaladas no local são a Usina dús as s a adas o oca são a Us ada Barra, produtora de açúcar e álcool, e a Ciclotron, de produtos eletrônicos. Nesta modelagem, consideramos apenas a Usina como a grande empregadora e g p gprodutora da região, de forma que se pode considerar que a produção industrial provêm apenas desta empresa.

• A produção industrial é composta porA produção industrial é composta por quatro variáveis: produção em tons, preço por tons, custo por tons e custo fixo. O nível de produção é influenciado pelo preço do produto quanto maior o preçopreço do produto, quanto maior o preço, maior será o incremento na produção industrial. Já os custos são influenciados por sua vez pela quantidade de empregados e pelo custo de matéria-empregados e pelo custo de matériaprima, que é a cana-de-açúcar.

Sub-modelo PopulacionalpO número total de residentes em Barra Bonita é

de 35 mil habitantes, com cerca de 420 nascimentos e 199 mortes por ano. As taxas de nascimento e morte são influenciadas pela renda média familiar. Quanto maior a renda, e da éd a a a Qua o a o a e da,menor será a propensão a ter filhos, porém maior será o acesso a serviços de saúde, causando na diminuição da taxa de mortes. Além do crescimento vegetativo da população, há outra variável que entra nos cálculos qpopulacionais, que é a imigração. Em nosso modelo, o fluxo de imigração é basicamente influenciado pelas oportunidades locais de emprego e pelo PIB per capita local. Nesta modelagem não foi incluído o fator de genvelhecimento da população, o que faz com que a população economicamente ativa seja constante em cerca de 36% da população

Sub-modelo Meio-Ambiente• O sub-modelo a seguir representa o meio-ambiente.

Nele está discriminado o uso das terras para a agropecuária e massa urbana, além das terras que estão sem uso e disponíveis. O município de Barra B it i d 150 k ² d á t t l D tBonita possui cerca de 150 km² de área total. Deste total, a agropecuária utiliza cerca de 11 000 ha, a massa urbana ocupa cerca de 1 500 ha e a terra coberta por mata ou não utilizada tem cerca de 400 ha. O restante é de terras indisponíveis para o uso. p pEm nosso modelo, a terra disponível pode ser transformada em área de cultivo, enquanto a massa urbana se expande sobre áreas que antes eram utilizadas pela agricultura. Para o consumo de terras disponíveis foi criado um enlace de equilíbriodisponíveis, foi criado um enlace de equilíbrio, conforme for menor a quantidade destas e maior for a riqueza produzida na cidade, maior será o custo para utilizá-las. Com isso, o ritmo de consumo destas terras irá diminuir à medida que sua disponibilidade também diminuir. A o meio-ambiente local se degrada com o aumento populacional, da produção da indústria e da produção da agricultura. Caso haja aumento na produtividade do campo e da industria, o uso mais racional dos recursos naturais e melhoresuso mais racional dos recursos naturais e melhores técnicas de prevenção da poluição permitirão que o conseqüente aumento de produção não seja acompanhado por degradação ambiental.

Sub-modelo TurismoO turismo é uma atividade de crescente

participação na economia de Barra Bonita. A figura 18 mostra o sub-modelo do turismo, que incorpora o número de turistas que visitam anúmero de turistas que visitam a cidade a cada ano. O número de turistas é influenciado pela capacidade que a rede hoteleira local consegue hospedar anualmente econsegue hospedar anualmente e também pela capacidade local de atrair mais turistas. Esta atratividade está ligada ao turismo ecológico, que depende da preservação do meio-

bi t l l à d dambiente local, às despesas de transporte, alimentação e hospedagem, e também à sensação de lotação, que relaciona a quantidade de turistas à infra-quantidade de turistas à infraestrutura local de suporte ao turismo..

Sub-modelo PIB• O PIB de uma região é a soma de

toda a riqueza produzida ao longo de um determinado período. Logo, em nosso modelo o PIB seránosso modelo o PIB será representado pelas riquezas produzidas pelos setores de serviço, industrial e agrícola. Neste sub-gmodelo também são definidos os parâmetros sociais de emprego e de renda para a população. P i ã d PIB f i• Para a composição do PIB, foi considerado que a agricultura participa, no ano padrão de 2007, com 4%, serviços com outros 35,6% , ç ,e a indústria com 60,4%.

C á iCenáriosCenário Padrão: álcool mantém sua participação atual na matriz• Cenário Padrão: álcool mantém sua participação atual na matrizenergética, não havendo variações do custo de produção e nem nopreço de venda.

• Cenário Otimista: com a escassez de fontes de energia ao redordo mundo, o álcool se torna importante alternativa de combustívelrenovável. Com isso, o preço do produto industrializado temaumento, porém, a maior procura por matéria-prima faz o preço daaumento, porém, a maior procura por matéria prima faz o preço dacana-de-açúcar se elevar também.

• Cenário Pessimista: queda no preço do álcool e açúcar, devido asuperoferta destes produtos decorrente dos pesados investimentossuperoferta destes produtos decorrente dos pesados investimentosem produção, desproporcionais a ao aumento da demanda.

ResultadosResultadosPopulação PIBPopulação PIB

1 – Cenário Padrão; 2 – Cenário Otimista; 3 – Cenário Pessimista

ResultadosResultadosTaxa de

Degradação Meio A bi tTaxa de

EmpregoAmbiente

1 – Cenário Padrão; 2 – Cenário Otimista; 3 – Cenário Pessimista

ResultadosProdutividade

Agricultura ton/ha

ResultadosNúmero de Turistas Agricultura ton/ha

1 – Cenário Padrão; 2 – Cenário Otimista; 3 – Cenário Pessimista

¿CÓMO ES LA INDÚSTRIA DEL ALCOHOL COMPARADA CON la Indústria Química ?

Ranking de los Países (2003)Total : US$ 1,9 trillones EM INDUSTRIA QUIMICA !!!

Total : US$ 2,9 mil millones EM INDUSTRIA DE ETANOL !!!

América do Norte19%

Chi

Ásia Pacífico (ex-Japão e China)

12%

INDUSTRIA QUIMICA !!! INDUSTRIA DE ETANOL !!!

América Latina6%

China7%

Japão 6%Japão11%

África e Oriente Médio4%

Europa41%

Fonte: ACC Guide to the Business of Chemistry – 2004

41%

Gracias por la atenciónGracias por la atención, no tenemos conclusiones y si y

cada diapositiva con una fl ióreflección

General frame work under USP-Abô Akademi international collaboration

Vegetal Biomass

Education program

R & D on lignocellulosic fibers preparation use and

R & D on oil plants and lignocellulosic fiber hydrolysis forprogram preparation, use and

transformationfiber hydrolysis for biofuels production

International courses on partners expertise

training and collaborative research for undergraduate

1) General frame work for opened collaboration

2) Specific R & D projects with known partnersresearch for undergraduate

and PhD studentsknown partners

How we work in the international co-How we work in the international co-operation?