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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estratégias para expansão do setor sucroenergético e suas contribuições para a NDC brasileira = Strategies for expansion of the sugar-energy sector and its contributions for the Brazilian NDC
Title Alternative: Strategies for expansion of the sugar-energy sector and its contributions for the Brazilian NDC
Author: Moreira, Marcelo Melo Ramalho, 1980-
Advisor: Walter, Arnaldo César da Silva, 1957-
Abstract: Resumo: Em 2015, antes da 21ª Conferência das Partes da Convenção Quadro das Nações Unidas (COP21), o Brasil assumiu o compromisso de reduzir suas emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) em 43%, em 2030, em relação às de 2005. Caberá ao setor sucroenergético significativa contribuição para o cumprimento dessa meta, tanto com a substituição da gasolina automotiva quanto com a geração de eletricidade a partir da biomassa residual da cana-de-açúcar. A presente tese tem como objetivo principal avaliar de maneira sistêmica a contribuição do setor no combate às mudanças do clima, combinando técnicas de planejamento energético, a modelagem de uso da terra e a avaliação de emissões de GEE, nesse caso considerado o ciclo de vida dos energéticos. O método baseia-se em simulações com uso de uma versão melhorada do modelo BLUM (Brazilian Land Use Model), o que exigiu identificação do perfil regional da indústria sucroenergética e das respectivas tendências até 2030. Nas simulações, foram consideradas políticas de estímulo à bioeletricidade, precificação do carbono da gasolina e a produção de etanol de segunda geração (2G). Quando não são consideradas políticas para a diferenciação dos preços do etanol em relação à gasolina, os resultados são distantes das metas de produção e de consumo de etanol automotivo, o que levou à conclusão de que o foco exclusivo no desenvolvimento tecnológico provavelmente não será suficiente para cumprir com os objetivos de redução das emissões de GEE. Por outro lado, quando considerado o Custo Social do Carbono emitido pela gasolina, os resultados são muito mais significativos. A tecnologia 2G pode aumentar significativamente a disponibilidade de etanol no mercado, contribuindo para o cumprimento das metas. Porém, os resultados indicam um efeito crowding-out (o etanol 2G compete tanto com a gasolina quanto com o etanol de primeira geração) de até 20%; o efeito crowding-out do etanol 2G é menor na presença de políticas de precificação do carbono. A melhor remuneração da bioeletricidade resulta maior adoção de modernos sistemas de cogeração, e excedentes de bioeletricidade significativos, porém, apenas com bagaço como combustível os resultados ficam abaixo do almejado para a redução das emissões de GEE. Já a complementação com palha da cana-de-açúcar eleva não só o excedente de bioeletricidade mas também a produção e o consumo de etanol, que evidencia a existência de efeitos sinérgicos, via rentabilidade, entre bioeletricidade e produção de etanol. Mesmo contabilizadas as emissões diretas e indiretas de uso da terra, as emissões da produção de cana-de-açúcar são pequenas comparativamente aos benefícios. Já a análise de sensibilidade em relação ao fator de emissão da eletricidade na linha de base indica resultados bastante amplos, porém sem alterar as principais conclusões. Nas condições consideradas neste estudo, o benefício do etanol de primeira geração e da geração de eletricidade excedente (inclusive com palha), quanto às emissões de GEE, pode ser maior que o do etanol 2G, uma vez que o efeito indireto de uso da terra é pequeno no Brasil. Cabe destacar que as conclusões deste estudo são válidas unicamente para avaliação de redução de GEE (uma vez que outras análises ambientais não foram realizadas) e não podem ser automaticamente replicadas para outros territórios, particularmente nos quais a restrição de área é mais severa

Abstract: Under the scope of the Paris Agreement, Brazil committed himself to strongly reduce its Greenhouse Gases emissions (GHG), requiring reducing them by 43% in 2030 compared to 2005. The sugarcane industry will have a significant contribution to the achievement of such goal, through the displacement of automotive gasoline and the generation of electricity from the residual biomass from sugarcane. The main objective of this thesis is to evaluate in a systemic way the contribution of the sector in combating climate change, combining techniques of energy planning, land use modeling and GHGs emissions assessment, in this case considered the full life cycle of energy sources. The method is based on long-term simulations, using an improved version of the BLUM (Brazilian Land Use Model) model, which required regional identification of the sugarcane industry profile and trends up to 2030. The scenarios considered policies to foster bioelectricity generation, the of Social Cost of Carbon (SCC) into gasoline pricing structure, as well as the production of second generation (2G) ethanol. When carbon pricing is not considered, the results are far from the expected levels of production and consumption of automotive ethanol, leading to the conclusion that with the exclusive focus on technological development it is unlikely to achieve the goals regarding reduction of GHGs emissions. On the other hand, when the SCC emitted is considered on gasoline pricing structure, the results are much more significant. The 2G technology can significantly increase the availability of ethanol in the market, contributing to the achievement of the commitment targets. However, the results indicate a crowding-out effect (where 2G ethanol competes with both gasoline and first-generation ethanol) of up to 20% of additional 2G ethanol. The crowding-out effect of 2G ethanol is lower in the presence of carbon pricing policies. The higher price of bioelectricity results in a higher adoption of modern cogeneration systems and significant bioelectricity surpluses, but the results are still below the expected bioelectricity levels when bagasse is the only fuel used in cogeneration systems. When sugarcane trash is added into cogeneration (as a complementary fuel), bioelectricity surplus increases significantly, inducing also the production and consumption of ethanol. This shows the existence of synergistic effects, via profitability, between bioelectricity and ethanol production and the need to foster R&D efforts to stimulate such technology. The sensitivity analysis on the baseline electricity emission factor indicates quite broad results, but without affecting the main conclusions. Under the conditions considered in this study, it is possible to conclude that the benefits of first-generation ethanol combined with significant surplus electricity (including straw as fuel) may be larger in terms of GHG emissions than 2G ethanol, since the indirect land use effect found to be small in Brazil. It should be noted that these conclusions are valid for Brazil and solely for the objectives of GHGs emission reductions (no other sustainability indicator was evaluated) and cannot be replicated to other territories, particularly the ones where land use restrictions are more severe
Subject: Etanol
Cana-de-açúcar
Sustentabilidade
Mudanças climáticas
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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