28 de abril de 2009 às 20h35m
Base teórica para o cálculo de emissões de CO2 relacionadas a meios de transporte

O Cálculo das emissões de CO2 é feito para três meios de transporte mais utilizados: Carro de passeio, ônibus e avião. Dentro do cenário nacional de automóveis de passeio temos potencias que variam de, genericamente falando, de 1000 a 2000 cilindradas, que consomem algo em torno de 6 a 12 litros de combustível por quilometro rodado.

No cenário nacional existem atualmente os seguintes derivados de petróleo para o setor de transporte aeroviário: Gasolina, Diesel, Gás Natural Veicular, querosene de aviação. A gasolina esta com uma adição de álcool regulamentada em torno de 20%. Essa adição reduzirá as emissões relacionadas a esta categoria de combustível. O álcool e o biodiesel por serem combustíveis renováveis não são contabilizados como fontes de gases de efeito estufa uma vez que todo o carbono emitido pela queima do combustível foi retirado da atmosfera na plantação da cana-de-açúcar ou qualquer outro grão, através da fotossíntese utilizando a energia solar. Diferentemente, os combustíveis fósseis lançam para a atmosfera bilhões de toneladas de CO2 que estavam armazenadas nas jazidas de petróleo, fora da circulação atmosférica. Para saber mais sobre as mudanças globais ver o site www.florestasdofuturo.org.br no tópico “O Papel das Florestas nas Mudanças Ambientais Globais”. 

Existe também um outro aspecto, os combustíveis não são totalmente queimados. Uma pequena parte é convertida em partículas de carbono conhecidas como “carbono grafítico” (do inglês Black Carbon) que é a “fuligem dos carros”, que além de interferir na absorção dos raios solares na atmosfera (influenciando as mudanças globais), causam problemas respiratórios à população dos grandes centros urbanos.

Cada combustível utilizado possui diferentes teores de carbono e o rendimento é inversamente proporcional à potência. A maneira como o motorista dirige também influi muito no consumo. O cálculo das emissões por carro de passeio é como se houvesse somente um passageiro, já os ônibus foram considerados 30 passageiros e nos aviões, o Boing 737 (trechos São Paulo – Rio de Janeiro e São Paulo-Salvador) com uma capacidade em torno de 150 passageiros e o Boing 777 (trecho São Paulo-Paris) com uma capacidade de 270 passageiros e com, entretanto, uma taxa de ocupação média de 70% dos assentos por vôo. As estimativas foram calculadas levando em consideração diferentes consumos durante a decolagem, velocidade de cruzeiro e pouso para cada trecho com especificações do modelo da aeronave.

O calculo anual leva em consideração a distância percorrida por dia multiplicado por 365 dias/ano. O cálculo das emissões são, convencionalmente, apresentados na unidade de massa de gás carbônico e não de carbono somente (C). Por isso é necessária a conversão de massa de C para massa de CO2. A massa do CO2 é cerca de 44, e a do Carbono é igual a 12, logo, o fator de conversão de C para CO2 será igual a 44/12 = 3,6.

Massa do carbono =12
Massa do oxigênio = 16
Massa de CO2 =  12 + (2 x16); ou seja 44.  

Ou seja, cada tonelada de carbono queimada é convertida em 3,6 toneladas de CO2.

O cálculo para estimar a emissão realizada por uma pessoa, parte da seguinte equação:

Automóvel:
Emissões (kg de CO2) = CC x DP x DC x TC x 3,6

Ônibus:
Emissões (kg de CO2) = CC x DP x DC x TC x 3,6 / NP

Avião:
Emissões (Kg de CO2) = CC x TC x 3,6 / NP x TO

CC = Consumo de combustível (L/Km) ou massa de combustível consumida por viagem (avião).
DP = Distância percorrida (Km)
DC = Densidade do combustível (Kg/L)
TC = Teor de carbono no combustível (%)
NP = Número de passageiros
TO = Taxa de ocupação dos assentos


Esse cálculo é feito para cada tipo de transporte. A soma dos três á apresentado no resultado total da calculadora.

Para simplificar o cálculo é elaborado um fator de emissões para cada “potência do motor/tipo de combustível” e meio de transporte. Esse fator é uma taxa média de emissão de CO2 por pessoa por quilometro percorrido, denominado pkm, massa de CO2 emitida por quilômetro percorrido por pessoa.

No caso da viagem de avião, a estimativa das emissões é simplificada, com apenas as emissões em três classes de distância percorrida. O trecho Rio de Janeiro – São Paulo possui cerca de 500 quilômetros para ida e volta; São Paulo – Salvador, com 1450 quilômetros para ida e volta e o trecho São Paulo - Paris com cerca de 9400 quilômetros para ida e volta. Nesse caso, o total é dado por viagem, por isso é preciso adaptar quaisquer outros trechos para esses três estudos de caso. Se uma pessoa fez um outro trecho, é preciso que se escolha um ou mais trechos estudados para que, comparativamente, possa se calcular as emissões de um vôo.  De qualquer maneira todos estes cálculos são apenas especulativos, pois existem diversos fatores que influenciam a estimativa. O tipo de aeronave, taxa de ocupação do avião (passageiros e carga), direção e força do vento, dentre outros fatores.

Através do fator pkm o cálculo pode então ser feito diretamente através do produto da distância pelo fator de emissão.

Carro de passeio:

Combustível

Teor C

Densidade

(kg/L ou m3)

Potência do Motor

Consumo km/L ou Km/m3 ou (L/km)

Emissões (kgCO2/pkm)

Gasolina*

0,67

0,800

de 1,0 a 1,4

12 (0,08)

0,161

Gasolina*

0,67

0,800

de 1,5 a 2,0

10 (0,1)

0,194

Diesel

0,84

0,840

de 1,0 a 1,4

12 (0,08)

0,212

Diesel

0,84

0,840

de 1,5 a 2,0

10 (0,1)

0,254

GNV

0,75

0,750

de 1,0 a 1,4

12 (0,8)

0,169

GNV

0,75

0,750

de 1,5 a 2,0

10 (0,1)

0,203

*- Com 20% de álcool incluído.

Ônibus:

Combustível

Teor C

densidade (kg/L)

Pass./ônibus

Consumo Km/L

ou (L/km)

Emissões

(kgCO2/pkm)

diesel

0,84

0,840

30

4 (0,25)

0,0059



Transporte aéreo:

Trecho

Dist. (ida e volta - km)

Comb

consum

(Kg)

No passag.

Teor de C

(%)

Densi

dade(kg/L)

C tot

C/ pass.

CO2

Kg CO2/pkm

SP-RJ

(Boing 737)

496

2520

150

0,86

0,799

2167

21

7802

0,150

SP-SALVADOR

(Boeing 737)

1450

6000

150

0,86

0,799

5160

49

18570

0,122

SP_PARIS

(Boing 777)

9398

109500

270

0,86

0,799

94170

498

339012

0,191

*taxa de ocupação: 0,7%

Especificações químicas da composição dos principais combustíveis utilizados atualmente: várias tabelas * - Considerados combustíveis limpos, pois são renováveis, ou seja, não são contabilizados como emissões de Gases de Efeito Estufa.

Estoque de carbono em árvores.

Uma árvore, através da fotossíntese, retira gás carbônico da atmosfera convertendo-o em açúcar através da reação abaixo:

CO2 + H2O + luz solar = C6H12O6 + O2

Nesse processo o vegetal utiliza água e energia solar para converter as moléculas do CO2 atmosférico em moléculas de alta energia para ser utilizado em seu metabolismo e crescimento de sua estrutura. O aumento do volume de uma árvore nada mais é do que o acúmulo de madeira na sua estrutura. A madeira de uma árvore, genericamente, possui uma porcentagem de água que varia de 25 a 40% e da biomassa seca restante o teor de carbono é de cerca de 50%. As demais substâncias químicas presentes na madeira são, de uma maneira geral, Hidrogênio, Nitrogênio, Oxigênio e Fósforo – não contabilizados como formadores de gases de efeito estufa neste estudo.

Existem também diversas qualidades de madeira no que tange a quantidade de biomassa por volume, expresso pela densidade das madeiras, popularmente conhecidas como “madeira branca” e “madeira de lei” ou “toras com cerne”.  Essas denominações refletem a dureza e a quantidade de celulose por volume de madeira, sendo as madeiras de lei extremamente duras e pesadas, geralmente utilizadas para embarcações, telhados e outros usos que se desejam uma durabilidade maior. As “madeiras brancas” são geralmente de espécies de árvores com rápido crescimento, baixa densidade e muitas vezes não apresentam valor comercial elevado. Essas madeiras podem ser utilizadas para diversos utensílios domésticos (rodos, vassouras, móveis de baixo valor de mercado, madeira aglomerada) ou mesmo para formas de concreto na construção civil.

Para efeitos da “Calculadora de CO2” é preciso estabelecer uma árvore hipotética que atingirá uma certa estrutura que acumulou toda a sua emissão de CO2 calculada através da fotossíntese.

É necessário entender que uma árvore cresce muita mais lentamente que as nossas emissões, por isso o que foi calculado para um ano de nossas vidas será convertido em biomassa de uma árvore em um tempo muito maior. Foi considerado que uma árvore será plantada e acompanhada por um tempo de cerca de 20 anos. É impossível estimar precisamente quanto de CO2 uma árvore é capaz de absorver neste tempo, as variáveis são inúmeras: a espécie plantada, a fertilidade do solo, temperatura do ambiente, quantidade e distribuição da chuva ao longo do ano, doenças, predadores, densidade do plantio (um reflorestamento geralmente possui de 1000 a 2000 mudas por hectare), luminosidade, dentre outros fatores.

A árvore hipotética considerada:

Para efeitos de simulação pode-se considerar que uma árvore em boas condições de plantio pode atingir em 20 anos uma altura de cerca de 16 m, com cerca de 28 cm de diâmetro. A madeira desta árvore considerada possui uma densidade de 0,48 g/cm3 e um teor de carbono de 50%. Não descontamos o teor de água, pois já esta incluído na variável densidade que, neste caso, é calculada em termos de massa de madeira seca por unidade de volume, ou seja, contabiliza-se a massa seca de madeira pelo volume da árvore viva (na natureza ou reflorestamento).

O cálculo é feito desta forma:

Carbono na árvore = AB x H x DB x TC x FFA

Onde:

AB = Área Basal da árvore (m2); estimado a partir de dados de campo medido em termos de diâmetro da árvore, convertidos para metros.
H = Altura total da árvore (m);
DB = Densidade básica (massa de madeira seca / volume da madeira fresca; kg/m3);
TC = Teor de carbono, no caso de madeiras, genericamente considerado em 50% da biomassa seca;
FFA = Fator de forma arbóreo; pois uma árvore não é um cilindro, é na verdade um cone com a expansão dos galhos da copa. Este fator é calculado experimentalmente.

Desta forma a nossa árvore hipotética terá:

Carbono na árvore = (0,28m/2)2 x Pi x 15(m) x 0,5 (ton/m3) x 0,5 (%) x 0,72

Carbono na árvore = 598,5 ou seja 166 kg de C ou 598 kg de CO2.

As árvores devidas são calculadas a partir da divisão do total de CO2 emitido pelko CO2 equivalente retido na biomassa desta árvore hipotética.

Abaixo uma tabela com alguns dados de densidade e estrutura de espécies adultas de Mata Atlântica (Fonte: Lorenzi, 2002):

Nome vulgar

Espécie

Família

Densidade (g/cm)

Diâmetro (cm) e altura (m) de uma arvore adulta

Guapuruvu

Schizolobiun parahyba

Caesalpinaceae

0,38

80-100 / 20-30

Caixeta

Tabebuia cassinoides

Bignoniaceae

0,39

30-40 / 12-22

Embaúba Branca

Cecropia hololeuca

Cecropiaceae

0,43

20-30 / 6-12

Ingá

Ingá vera

Mimosaceae

0,58

20-30 / 5-10

Bracatinga

Mimosa scabrella

Mimosaceae

0,67

30-40 / 5-15

Canela-preta

Ocotea catharinensis

Lauraceae

0,75

60-90 / 25-30

Jequitibá

Cariniana estrellensis

Lecythidaceae

0,78

90-120 / 35-45

Ipê-Roxo

Tabebuia impetiginosa

Bignoniaceae

0,96

60-90 / 20-30

Maçaranduba

Manilkara salzani

Sapotaceae

1,03

40-70 / 10-25

Angico

Anadenanthera macrocarpa

Mimosaceae

1,05

40-60 / 13-20



Algumas curiosidades sobre as florestas ....

Uma floresta clímax de Mata Atlântica é capaz de estocar cerca de 400 toneladas de biomassa (madeira) por hectare (1 hectare = 100m x 100m = 10.000 m2), desta biomassa cerca da metade é carbono, isto é, 200 ton/ha. Essa massa de carbono equivalem a cerca de 720 toneladas de CO2. Um brasileiro, estima-se, emite cerca de 0,6 toneladas de CO2, logo um hectare de floresta desmatada equivalem às emissões de 1200 pessoas/ano. Considerando que uma pessoa viva 80 anos, um hectare de floresta corresponde às emissões de 15 pessoas durante a sua vida (de 0,6 toneladas de CO2/ano).

Uma árvore de grande porte, 90 cm de diâmetro por 30 metros de altura, pode estocar cerca de 6 toneladas de carbono o que corresponde a mais de 20 toneladas de CO2, o equivalente à emissões de 33 pessoas/ano. Entretanto, uma árvore deste porte leva mais de cem anos para atingir tal estrutura, assim como uma floresta leva mais de cem anos para atingir seu estágio de máxima capacidade de estocagem de carbono. Nas estimativas de estocagem não foram levadas em conta o carbono do solo, que aumenta com a maturidade de uma floresta.

Algumas alternativas para mitigar os efeitos das mudanças globais, no setor de uso do solo e florestas, são os reflorestamentos e os sistemas agroflorestais (SAF). Os reflorestamentos são capazes de retira acima de 3 toneladas de carbono por hectare/ano. Os SAFs são sistemas de produção agrícola onde, através de consórcio de árvores, arbustos e cultivos anuais, o estoque de carbono no sistema é elevado, comparado aos demais sistemas produtivos convencionais.Um SAF estudado (Rio de Janeiro) estocou o dobro de carbono de uma pastagem adjacente em 7 anos, além de gerar renda e produtos para o proprietário.

 
Fatores para correção na calculadora de co2:

Onibus

Combustivel

F (pkm)

Passageiros/onibus


diesel

0,0212

30




Teor C

Densidade (kg/L ou kg/m3)

Potencia Motor

Cons. L/km ou m3/km

F (pkm)

Gasol.

0,67

0,800

de 1,0 a 1,4

0,083

0,161

Gasol.

0,67

0,800

de 1,5 a 2,0

0,100

0,194

Diesel

0,84

0,840

de 1,0 a 1,4

0,083

0,212

Diesel

0,84

0,840

de 1,5 a 2,0

0,100

0,254

GNV

0,75

0,750

de 1,0 a 1,4

0,083

0,169

GNV

0,75

0,750

de 1,5 a 2,0

0,100

0,203



Trecho

Dist(milhas * 1,852)

Comb.

(Kg)

No Pass.

C tot emitido

(Kg)

C/ pass.

(kg)

CO2 tot

(kg)

CO2/pass.

(kg)

Kg CO2/pkm

SP-RJ

496

2520

150

2167

21

7802

74

0,150

SP-SALVADOR

1450

6000

150

5160

49

18576

177

0,122

SP_PARIS

9399

109500

270

94170

498

339012

1794

0,191

*taxa de ocupação: 0,7%


Fonte: florestasdofuturo.com.br

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