REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7367244
Adam da Silva Costa, Gustavo Darin Verga, Pedro Henrique Mazoni de Oliveira
Orientador: Alexandre Iartelli
Resumo
A produção e a venda de carros elétricos tem sido uma grande pauta nos últimos anos, por se tratar de uma alternativa à grande poluição causada pelos veículos a combustão, sendo considerados amigos da natureza por terem zero emissão de gases nocivos. Os carros a combustão tendem a perder espaço no mercado automotivo mundial, já que diversas marcas já anunciaram que nos próximos anos suas produções serão totalmente de carros elétricos. A produção de carros elétricos pode subir 500% até 2030, passando dos 5 milhões atuais para 23 milhões. Mas assim como os carros a combustão, os carros elétricos também têm seus percalços, desde a extração de matéria prima até o descarte e armazenamento das baterias depois de usadas. Inicialmente, no intuito de caracterizar e evidenciar quais foram os pontos fortes e fracos dos dois tipos de veículos, foram analisadas diversas informações, das mais diversas fontes de dados, a fim de trazer informações concretas se realmente a fabricação de carros elétricos será a solução para diminuição da poluição causadas pelos veículos automotores. Concluiu-se que os veículos elétricos são uma solução para um futuro próximo, mas que com o passar dos anos, novas tecnologias para confecção e reutilização das baterias e até novas alternativas de energia, que é o caso do Hidrogênio, deverão ser desenvolvidas, para que não se resolva um problema e acabe criando outros. Assim diversas propostas para novos estudos surgiram.
Palavras Chaves: Veículos Elétricos, Automotores, Poluição
Will Eléctric Vehicles Really Help With Sustainability in The World
Abstract
The production and sale of electric cars has been a major issue in the last years, as it is an alternative to the high pollution caused by combustion vehicles, which are nature-friendly due to their zero emission of harmful gases. Combustion cars tend to lose space in the global automotive market, as several brands have already announced that in the coming years their production will be entirely electric cars. Electric car production could rise 500% by 2030, from the current 5 million to 23 million. But just like combustion cars, electric cars also have their pitfalls, from the extraction of raw materials to the disposal and storage of batteries after they have been used. Initially, to characterize and highlight what were the strengths and weaknesses of the two types of vehicles, various information was analyzed, from the most diverse data sources, in order to bring concrete information if the manufacture of electric cars will really be the solution for reduction of pollution caused by motor vehicles. It was concluded that electric vehicles are a solution for the near future, but that over the years, new technologies for making and reusing batteries and even new energy alternatives, which is the case of Hydrogen, will have to be developed, so that one problem is not solved and ends up creating others. Thus, several proposals for new studies emerged.
Keywords: Electric Vehicles, Automotive, Pollution.
1 INTRODUÇÃO
Tratando-se da logística atual do mundo, com a ampla utilização de veículos para ajudar com o transporte de tudo que conhecemos, as frotas vêm aumentando cada vez mais, principalmente nas grandes cidades. Com isso, muitos problemas surgiram por conta da queima dos combustíveis utilizados, como o agravamento do efeito estufa e a poluição no ar das cidades, que afetam diretamente a saúde humana e o meio ambiente.
Pensando em acabar com esses problemas ambientais, as montadoras começaram a produzir veículos elétricos, que por sua vez, não emitem nenhum poluente durante sua utilização. O surgimento dos VEs (veículos elétricos) pode não ser o que todos pensam, como algo que irá acabar com os impactos ambientais, já que é necessário a produção das baterias que movem esses veículos.
A produção e reciclagem das baterias também afetam o meio ambiente, além de ser necessário muita energia para seus processos de fabricação e reciclagem. Apesar da zero emissão de poluentes durante a utilização, os veículos elétricos passam por processos diferentes de produção levando em conta as baterias. No entanto devemos analisar também a geração de energia para carregar as bilhões de baterias que existirão no futuro, ainda sendo prejudicial a utilização de fontes sujas de energia, fato que acabaria não valendo a pena o investimento.
Portanto, o intuito dessa pesquisa é mostrar que a substituição da frota mundial de VCIs (veículos movidos a combustão interna) por VEs, também não é nada agradável ao meio ambiente, podendo até ser pior ou igual aos veículos atuais.
1.1 JUSTIFICATIVA
Vemos os veículos uma parte fundamental no funcionamento da sociedade. Apesar dos problemas ambientais, os veículos a combustão já vêm sendo atualizados a décadas, cada vez mais eficientes, seguros e menos poluentes. Porém a substituição, um tanto quanto obrigatória, em alguns países do mundo pelos veículos elétricos, não parece tão simples assim como vemos pela mídia no mundo todo. Portanto o intuito dessa pesquisa, é mostrar se vale a pena mudar o mercado, a infraestrutura das montadoras e a concepção dos veículos.
2 VEÍCULOS MOVIDOS A COMBUSTÃO INTERNA
2.1 VANTAGENS E PROBLEMAS AMBIENTAIS DA QUEIMA DOS COMBUSTÍVEIS NOS VEÍCULOS MOVIDOS A COMBUSTÃO INTERNA (VCIS)
Atualmente, a poluição atmosférica é um dos principais pontos comentados quando o assunto é a sustentabilidade, por conta da emissão dos gases responsáveis pelo efeito estufa que vem crescendo de forma assustadora nas últimas décadas.
O Brasil foi um dos países que mais sofreu com o aumento na motorização individual (REGET/UFSM), fato que implica não só na poluição do ar, mas também na poluição sonora e no congestionamento das cidades. O estado de São Paulo detém cerca de 40% da frota de automóveis de todo o país (CETESB, 2022).
A poluição causada por esses veículos movidos a motores de combustão interna (VCIs), impacta tanto o meio ambiente, quanto a saúde das pessoas. A queima dos combustíveis resulta na emissão de vários gases e substâncias tóxicos, entre elas: óxidos de carbono (CO e CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC), óxidos de enxofre (SOx), partículas inaláveis ou materiais particulados (MP10).
Tabela 1: emissão de poluente derivado da queima de combustíveis fósseis em são Paulo
Gráfico 1: Diferença de emissão de CO2 entre VCIs e VEs
O gráfico acima mostra a diferença na emissão de dióxido de carbono entre os VCIs (ICEV), e os VEs (BEV), onde mostra que na Europa essa diferença pode chegar até 69%, beneficiando os veículos elétricos. O estudo leva em consideração todo o ciclo de vida de um carro elétrico, desde sua fabricação até seu descarte.
Os veículos que têm a geração de eletricidade a partir do hidrogênio, as chamadas células de combustível, são de 26% a 40%, porém esse número pode chegar até 80%, caso utilizem energia renovável para gerar o hidrogênio, já que atualmente é utilizada a reforma do gás natural a vapor (Quatro Rodas, 2021). Os automóveis híbridos não passam de 20% de diferença, e os veículos híbridos plug-in, chegam até 46% nos EUA.
Um veículo movido a gasolina emite de 10 a 25 quilos de carbono a cada 100 quilômetros rodados. Considerando que uma pessoa utilize o carro todos os dias, cerca de 20km por dia, em um ano será emitido cerca de 1260 quilos de carbono na atmosfera. Porém esse valor pode variar dependendo da potência do automóvel (Mobiliz Brasil, 2022).
Segundo um estudo publicado na Personal CO2 Zero, foi constatado que no Brasil, o carro que menos emite carbono na atmosfera é o Fiat Uno Mille FIre Economy, com aproximadamente 52 gCO2/km, e o que mais polui e o Kia Carnival, com 256 gCO2/km.
Além disso, foi analisada a emissão de carbono em carros de diferentes motorizações, com veículos 1.0 até acima de 3.0, podemos examinar os resultados na tabela a seguir.
Tabela 2: Variação nas emissões em gCO2/km
Só no estado de São Paulo, segundo o Relatório de Emissões Veiculares da CETESB, calcula-se cerca de 15,4 milhões de veículos, sendo eles 10,4 milhões de automóveis, 1,9 milhões de comerciais leves, 560 mil ônibus e caminhões e 2,5 milhões de motocicletas.
Gráfico 2: evolução da emissão de poluentes nos últimos 14 anos
A CETESB também calcula que em 2018 foram emitidos em São Paulo 99 mil toneladas de CO, 63 mil toneladas de HC, 165 mil toneladas de NOx, 4,1 mil toneladas de MP e 2,7 mil toneladas de SO2.
2.2 PRINCIPAIS POLUENTES PROVENIENTES DA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS.
2.2.1 MATERIAL PARTICULADO.
O material particulado pode ser dividido por tamanho de suas partículas, que variam dependendo da fonte de onde foi emitido. Essas partículas derivadas de fontes móveis e estacionárias como automóveis, incineradores e termelétricas, possuem um tamanho pequeno, com diâmetro menor que 2,5µm. O carbono, chumbo, vanádio, bromo, e óxidos de enxofre e nitrogênio estão presentes em sua composição.
Esses materiais particulados, também provenientes de queimadas, são agravantes de vários problemas de saúde, tanto respiratórios quanto cardiovasculares, afetando em sua maioria, crianças e idosos, principalmente os que sofrem com doenças como, asma e bronquite.
2.2.2 OZÔNIO (O3)
O ozônio não é proveniente diretamente da queima de combustíveis fósseis, mas sim de reações catalisadas pelos raios solares, que tem como origem óxidos de nitrogênio (NOx) e hidrocarbonetos (HC), que estes sim são derivados, em sua grande parte, de VCIs. Presente na atmosfera, tem a função de filtrar os raios ultravioletas provenientes do sol, impedindo o aquecimento da terra, ajudando a não desenvolver o efeito estufa, também diminuindo os riscos de doenças nos seres humanos como o câncer de pele.
2.2.3 DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
O dióxido de enxofre tem tanta origem natural, liberado nos gases vulcânicos, quanto fontes antropogênicas, como na queima de carvão, porém tem como fontes principais os automóveis e as termelétricas, sendo precursor de 53% de SO2 em São Paulo.
Já na atmosfera, o SO2 sofre processos de oxidação e é dissolvido nas gotículas de água presentes na atmosfera, formando o ácido sulfúrico (H2SO4), sulfato (SO4) e o bissulfato (HSO4). Na atmosfera, o SO2 pode formar as chuvas ácidas, gerando sulfatos, que são incorporados aos aerossóis, sendo responsáveis pela baixa visibilidade e corrosão de estruturas metálicas etc. (Divisão de toxicologia humana e saúde ambiental, 2012).
2.2.4 MONÓXIDO DE CARBONO (CO).
Todos os habitantes de centros urbanos são afetados por esse poluente, principalmente pessoas que passam grande parte do seu dia em regiões com um enorme trânsito de automóveis. Porém até dentro de casa as pessoas podem sofrer com os efeitos. O monóxido de carbono pode gerar graves problemas na saúde humana, podendo levar até a morte em casos de intoxicação aguda. No organismo, o poluente entra através da respiração, onde é rapidamente absorvido pelos pulmões, em seguida circulando na corrente sanguínea, onde liga-se com a hemoglobina, impedindo o transporte de oxigênio para o cérebro (Divisão de Toxicologia Humana e Saúde Ambiental, 2010).
2.2.5 ÓXIDOS DE NITROGÊNIO (NOX).
Os veículos movidos a combustão interna são a principal fonte destes poluentes, cerca de 96,3%, principalmente do óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2). Esses compostos reagem muito facilmente com o oxigênio, podendo também reagir com hidrocarbonetos na presença de luz solar, também formando o ozônio (O3).
Os óxidos de nitrogênio são um grupo de 7 gases diferentes, sendo os mais comuns deles o dióxido de nitrogênio (NO2) e o óxido nítrico (NO). Esses gases, são precursores de chuva ácida, além de poluição fotoquímica, que é uma mistura complexa de poluentes formados quimicamente sob efeito da radiação solar, formando principalmente o ozônio.
2.2.6 HIDROCARBONETOS (HC).
Os hidrocarbonetos policísticos aromáticos (HPAs) são produzidos a partir da queima de substâncias orgânicas, como a gasolina. Eles são poluentes orgânicos persistentes, resistem à degradação química e biológica, além de terem a capacidade de se acumular nos organismos vivos ao longo do tempo (AmbScience Engenharia). Os HPAs e seus derivados estão, de maneira geral, relacionados ao aumento de vários tipos de câncer no ser humano. A exposição de pessoas a esse tipo de poluente, se dá através da contaminação ambiental. Cerca de 54.000 toneladas desses hidrocarbonetos contaminam o meio ambiente no território do Reino Unido (Annibal D. Pereira Netto, Josino C. Moreira, Ana Elisa X. O. Dias, Graciela Arbilla, Luiz Filipe V. Ferreira, Anabela S. Oliveira, Jiri Barek, 1999).
3 COMBUSTÍVEIS DE FONTES RENOVÁVEIS (ETANOL E BIODIESEL)
A gasolina e o diesel são combustíveis de fontes não renováveis, portanto podem sofrer com a escassez do petróleo. Uma das soluções para isso, é a utilização de combustíveis de fontes renováveis, como o etanol, biodiesel e o biogás. Porém, junto desses combustíveis, também teríamos o problema da poluição e da necessidade de ampliar a produção das matérias primas desses combustíveis.
3.1 ETANOL
O etanol é um combustível amplamente utilizado no Brasil, mas também é utilizado em muitos países pelo mundo. Ele é produto da fermentação dos açúcares de diversos vegetais, assim como milho, batata, beterraba e principalmente da cana de açúcar.
Desde a década de 70, o Brasil vem substituindo a utilização da gasolina por etanol, e cada vez mais, os países estão utilizando misturas de combustíveis fósseis com biocombustíveis. Cerca de 60 países já utilizam misturas de gasolina com etanol, e diesel com biodiesel.
Tabela 4: Adição de biocombustíveis aos combustíveis fósseis no mundo
Segundo a Conab, o Brasil produziu 35,6 bilhões de litros de etanol provenientes da cana de açúcar e do milho em 2020. Ou seja, com o tempo estamos utilizando mais o álcool do que a gasolina. Porém nem sempre esse combustível pode ser vantajoso.
Como já sabemos, algumas das vantagens do etanol como combustível, se trata dele ser fabricado a partir de fontes renováveis, é mais barato e mantém o motor limpo por mais tempo. Fora isso, a queima do álcool emite menos poluentes do que a gasolina (CO2, CO, NOx e hidrocarbonetos).
A UNICA (União de indústrias de cana de açúcar), apontou que, entre o período de 2003 a 2009, a utilização do etanol ao invés de gasolina nos carros flex evitou cerca de 75 milhões de toneladas de CO2 emitidos na atmosfera.
Porém o etanol tem suas desvantagens. Por ele ter 70% de eficiência em comparação com a gasolina, só vale a pena sua utilização quando está 30% mais barato que a gasolina. A utilização desse combustível também mostrou que os carros flex, tiveram pior desempenho na emissão de CO, NOx e hidrocarbonetos.
Quando pensamos no curto prazo, a utilização do Etanol parece interessante, porém a necessidade de novas áreas de cultivo de cana de açúcar e milho aumentaria, o que causaria muitos desmatamentos de terras onde poderiam ser utilizadas para produção de alimentos.
3.2 BIODIESEL
Hoje a utilização do diesel no brasil, fica restrita a maioria dos SUVs, caminhonetes e principalmente veículos de carga, como caminhões. Porém hoje, com a adoção de novas tecnologias como veículos com motores turboflex e elétricos, vem substituindo uma parte desses SUVs e caminhonetes.
A substituição dos veículos a diesel por veículos turboflex, é uma boa opção no dia a dia das cidades, porém no Off-Road (fora de estrada), a maior eficiência energética dos automóveis do ciclo diesel, tem uma vantagem em relação aos do ciclo otto, onde a eficiência energética deles é de 40%, enquanto nos motores diesel, chega até 51,7% (Nick Connor).
Onde o diesel entra em desvantagem aos demais, é em relação aos poluentes emitidos pela queima do combustível, fato que é o mais importante para a substituição dos VCIs pelos EVs.
Em uma matéria feita pela revista Veja em 2016, foi mostrado que os maiores responsáveis pela poluição a partir de compostos nocivos à saúde são os veículos movidos a diesel, por mais que sua frota seja menor que os veículos a gasolina e flex, como por exemplo em São Francisco, na Califórnia, onde representam cerca de 10% dos automóveis presentes na cidade.
Segundo o estudo analisado, feito nos Estados Unidos, os veículos a diesel são responsáveis por 80% da emissão de AOS (aerossóis orgânicos secundários) em todo os Estados Unidos, onde cerca de 30% dos veículos são movidos a esse combustível.
O diesel emite sete vezes mais poluentes nocivos à saúde do que a gasolina, principalmente os aerossóis. São partículas sólidas ou líquidas que podem ser emitidos tanto diretamente pelos escapamentos dos veículos (primários), quanto formados já na atmosfera pelos outros gases emitidos (secundários).
Com a possível escassez do petróleo futuramente e os problemas ambientais, viu-se a necessidade da criação de um combustível renovável equivalente. Portanto surgiu o biodiesel, combustível feito a partir de biomassa, matéria orgânica vegetal ou animal.
O biodiesel apresenta algumas vantagens, como mais segurança em seu armazenamento sem ocorrer riscos de explosão, não é tóxico, é biodegradável e apresenta uma queima limpa, reduzindo a emissão de CO2 na atmosfera. No período de 2005 a 2012, foram utilizados cerca de 11 bilhões de litros de biodiesel, e com isso foi evitada a emissão de 22 milhões de toneladas de CO2eq à atmosfera (ministério da agricultura, 2014).
Entretanto, é na produção de sua matéria prima que se encontra a desvantagem, assim como na produção do etanol, onde seria necessário o desmatamento de grandes áreas preservadas para a plantação dos grãos que derivam seus óleos. Além disso, há um pequeno aumento na emissão do óxido de nitrogênio (NOx), cerca de 15% em relação ao diesel comum. E por fim, alguns problemas podem aparecer nos motores com a utilização do biodiesel, como o aumento na acumulação de carbono, obstrução do filtro de óleo e bicos injetores e uma pequena diluição do combustível no óleo lubrificante, com isso diminuindo a vida útil do motor e aumento nos preços de manutenção (Fabio Henrique).
4 ARLA 32
Com o intuito da diminuição da emissão dos óxidos de nitrogênio, como vimos que na queima do biodiesel é ainda maior que no diesel comum, foi implementado a utilização do Arla 32 para reduzir os danos ambientais causados por veículos movidos a diesel.
O Arla 32 é uma solução de água desmineralizada com uma concentração de 32,5% de uréia, onde é responsável pela quebra dos óxidos de nitrogênio, podendo evitar até 98% de suas emissões.
A solução é colocada em um reservatório à parte no carro e em seguida é pulverizado no catalisador do veículo, onde ocasiona a quebra do NOx, gerando água e nitrogênio.
Problemas na extração do petróleo e produção das matérias primas dos biocombustíveis.
5 EXTRAÇÃO DO PETRÓLEO.
O petróleo pode ser extraído por meio de sondas de perfuração ou por plataformas marítimas. Ao perfurarem as rochas onde se armazena o petróleo ele pode ser extraído apenas pela diferença de pressão, assim como utilização de bombas, conhecidas como cavalo de pau.
Figura 1: Cavalo de Pau
Junto à extração do petróleo podem surgir graves problemas ambientais, ocasionados por falhas, como vazamentos durante a extração, problemas com o transporte nos navios e acidentes em plataformas de petróleo.
Todo derramamento de petróleo é considerado uma catástrofe ambiental. A substância se propaga rapidamente pelo mar, formando uma mancha negra que contamina a água e compromete a vida de espécies marinhas. A camada superficial formada pelo óleo bloqueia a passagem de luz, impossibilitando o processo de fotossíntese e impedindo a troca de gases entre a água e o ar.
Quantos aos resíduos dessa atividade, estima-se que mais de 50% deles seja resíduos perigosos (Classe I), que possuem alguma das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade ou patogenicidade.
Em 2019 um vazamento de petróleo afetou o Brasil, chegando a atingir cerca de 2 mil quilômetros da região litorânea do nordeste e sudeste. A Marinha afirmou que mil toneladas de óleo foram retiradas das praias do nordeste até 21 de outubro de 2019, e os primeiros registros do derrame apareceram em agosto (Wikipédia).
Mesmo sendo material orgânico, o petróleo cru é tóxico, e deixou seu rastro por onde passou, afetando a fauna e a flora.
5.1 ESCASSEZ DO PETRÓLEO
O petróleo começou a ser utilizado como fonte de combustível da forma que conhecemos após a segunda revolução industrial. Em 1859, na Pensilvânia, foi perfurado o primeiro poço petrolífero.
Segundo um estudo feito pela British Petroleum, foi apontado que em 2067 o petróleo chegará em seu fim, e que cerca de 1600 trilhões de litros do combustível fóssil será utilizado até lá. Porém ainda pode ser possível encontrar novas jazidas de petróleo, prolongado a sua data limite.
Em 2004, um estudo feito na Unicamp, foi dito que o pico da produção de petróleo no mundo seria em 2010, e essa previsão se concretizou, assim como mostrado por Angela (2014).
Gráfico 3: Evolução da produção de petróleo 1930-2050
Como mostrado no gráfico de produção de petróleo entre 1930 e 2050, o pico foi atingido bem próximo ao ano de 2010. A partir daí, os números foram caindo, com a tendência de diminuir cada vez mais.
Sendo assim, a necessidade de gerar combustíveis a partir de fontes renováveis aumentou, dando espaço ao surgimento dos biocombustíveis.
6 PRODUÇÃO DA CANA DE AÇÚCAR
A produção da cana ocorre em regiões diferentes em épocas diferentes, onde de setembro a março acontece na região norte e nordeste, e de abril a novembro na região centro-sul. 50% de toda produção no país se localiza em São Paulo, onde possui cerca de 5,6 milhões de hectares de área para plantio segundo o IBGE. Em segundo lugar tem Minas Gerais com 11,3% e 11,1% em Goiás (Canal Agro, 2020).
A queima da palha do canavial visa facilitar e baratear o corte manual, fazendo com que a produtividade do trabalho do cortador aumente de 2 para 5 toneladas por dia, essa prática, empregada em aproximadamente 3,5 milhões de hectares, tem consequências desastrosas para o ambiente.
Os resíduos da produção da cana de açúcar chegam a quase 11% da produção de resíduos agrícolas no mundo. Em sua produção também é emitido 98% dos gases agravantes do efeito estufa, como o dióxido de carbono, óxido nitroso e metano, segundo um estudo feito pela UniBF (2020).
Estudantes da UNESP, realizaram um estudo que comparou a quantidade de partículas proveniente das queimadas entre junho de 2003 e maio 2004, comparando o período seco, quando ocorrem as queimadas, e período chuvoso, quando não ocorrem as queimadas. Então considerando partículas de tamanho pequeno, entre junho a outubro e dezembro a abril, houve um aumento de 131% das partículas (Borges, Siqueira, Klosowski… 2020).
Há problemas também nos efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar, e devem ser tratados ou até reaproveitados como fertilizantes. Sem o devido tratamento os efluentes lançados nos rios comprometem a sobrevivência de diversos seres aquáticos e até mesmo os, quando usados como fertilizantes os efluentes não tratados contaminam os lençóis freáticos e afetam os seres terrestres.
Por conta da alta demanda de biocombustíveis, houve um aumento nos canaviais, causando mais danos ambientais com a emissão de mais poluentes em épocas de queimada, segundo Ferreira, Siqueira e Bergonso (2009).
7 PRODUÇÃO DO BIODIESEL
Os dois métodos mais utilizados para a produção de biodiesel são a transesterificação e o craqueamento. A utilização da transesterificação é a melhor alternativa para a produção em larga escala, que seria o caso da substituição completa do diesel por biodiesel.
Figura 2: Tipos de produção do biodiesel
Na transesterificação, o produto resultante é um combustível altamente puro, porém outro
P produto desse procedimento é a glicerina, que precisa passar por processos de purificação para ser comercializada.
Já no craqueamento, é necessário altas temperaturas. Nesse processo, não há produção de subprodutos, porém tem um menor rendimento em relação a transesterificação (Propeq, 2021).
8 VANTAGENS E PROBLEMAS DA SUBSTITUIÇÃO DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS (VES).
8.1 AUMENTO NA DEMANDA DE VEÍCULOS ELÉTRICOS
Com a necessidade de diminuir as emissões de poluentes na atmosfera, as fabricantes têm dado cada vez mais espaço aos VEs.
Relatório da Conferência das Nações Unidas sobre Comércio e Desenvolvimento (Unctad), uma agência da ONU, indica que a produção de carros elétricos pode subir 500% até 2030, passando dos 5 milhões atuais para 23 milhões de unidades. Ainda de acordo com a agência, o Brasil pode ser um dos principais fornecedores de matéria-prima para produção de baterias para carros elétricos.
Dentro deste cenário, a matéria-prima do tipo da usada para produção de baterias recarregáveis deve aumentar rapidamente. Em 2018, o mercado mundial de lítio, a bateria de carro recarregável mais comum, era cerca de US$ 7 bilhões. A Unctad estima que chegue a US$ 58,8 bilhões até 2024.
Gráfico 4: Crescimento dos veículos elétricos no mundo
Segundo uma pesquisa realizada pela Volvo, citada por Leonardo Felix (2021), foram comparados dois veículos da marca, desde sua fabricação até o fim de sua vida útil. Na pesquisa, utilizando o Volvo xc40 T5 movido a gasolina e o xc40 Recharge 100% elétrico. Foi concluído que durante a fabricação do elétrico, é emitido 60% a mais CO2 do que seu irmão a gasolina. São jogadas na atmosfera 7 toneladas de carbono para a geração da bateria de apenas um veículo, e outras 17 toneladas na produção do restante do carro.
Durante a montagem, o xc40 T5, emite 1,7 toneladas de CO2, enquanto o Recharge, 1,5 toneladas. Dessa forma, apenas para existir, e depois deixar de existir, o elétrico chega a 26 toneladas de carbono (desconsiderando o descarte das baterias), enquanto o movido a gasolina, 16,5 toneladas, resultados apontados por Leonardo.
O estudo concluiu que no fim de toda a vida útil de ambos os veículos (200 mil KM rodados), o xc40 T5 emite um total de 59 toneladas de CO2, enquanto o Recharge (utilizando energia de fonte limpa como a eólica) esse total chega a 27 toneladas.
Utilizando energia apenas de fontes sujas não foi analisado pela Volvo, porém foi realizado um cálculo pela Mobiauto, e segundo Leonardo, em toda sua vida útil, o Volvo xc40 Recharde, emite um total de 72 toneladas de dióxido de carbono, 15 toneladas a mais que o xc40 T5.
8.2 BATERIAS MAIS UTILIZADAS.
8.2.1 BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO
As baterias à base de íons de lítio são as mais comuns no mercado. Elas têm um ciclo de vida considerável em relação aos outros tipos de bateria, além de que não requer manutenções.
O tempo de carga rápida dessa bateria é de 1 hora ou menos, o que é um verdadeiro diferencial!
Esse aspecto deriva principalmente do fato de que essas baterias não tendem a viciar, principalmente se você precisar interromper o carregamento, por exemplo. As baterias de íons de lítio são também as que mais estão sendo utilizadas em telefones celulares atualmente.
Elas são muito seguras, principalmente em comparação com as outras opções de bateria. A sua autonomia é excelente e por isso ela tem sido comum nos veículos elétricos.
Entre elas, temos: Bateria de lítio ferro fosfato (LiFePO4), Bateria de lítio óxido cobalto (LiCoO2), Bateria de lítio óxido manganês (LiMn2O4), Bateria de lítio óxido níquel manganês cobalto (LiNiMnCoO2), Bateria de lítio níquel cobalto óxido de alumínio (LiNiCoAlO2)
8.2.2 BATERIA DE CHUMBO-ÁCIDO
Menos comuns como baterias principais, os equipamentos de energia de chumbo-ácido, em geral estão sendo utilizados em carros elétricos como complemento às baterias principais.
Assim, a energia dessas baterias é direcionada para os faróis e acessórios, por exemplo. Isso não quer dizer que a bateria é ruim ou pouco eficaz.
Apesar de bastante segura, a bateria de chumbo-ácido tem um nível baixo de vida útil e por isso o seu uso como bateria principal tem sido sucateado.
8.2.3 BATERIA DE HIDRETO METÁLICO DE NÍQUEL – NIMH
O terceiro tipo de bateria que destacamos é a NiMH, baterias utilizadas tanto em carros elétricos quanto em carros híbridos.
Em comparação às baterias citadas acima, a bateria de hidreto metálico de níquel tem um ciclo de vida maior, o que também justifica o investimento maior quando é necessário comprar uma dessas.
Elas têm alta intensidade de energia, geram calor em altas temperaturas e tem alta taxa de autodescarga.
Devido a esses fatores, é mais comum que essas baterias contemplem carros PHEV, visto que elas não são tão eficazes para veículos totalmente recarregáveis.
8.2.4 SUPERCAPACITORES
Por fim, ainda existem os supercapacitores, que a nível de energia, são os melhores possíveis!
Um supercapacitor não é exatamente uma bateria, mas sim um equipamento que reserva energia com baixa densidade energética, alta densidade de potência e que possuem um excepcional ciclo de vida.
Em resumo, os supercapacitores possuem a capacidade de carga e descarga muito maior que as baterias, por mais que armazene menos energia.
Para isso, ele utiliza eletricidade estática para armazenar energia e quando é carregado, o capacitor fica com um dos terminais repletos de elétrons que não conseguem passar para o outro terminal. Quando esses elétrons são enfim liberados, eles mesmos conseguem fazer a ação necessária para acionar o motor do veículo.
Os supercapacitores podem ser utilizados como armazenamento secundário de energia e são capazes de garantir ainda mais energia aos veículos elétricos durante a aceleração e a frenagem regenerativa.
Tabela 5: Padrões técnicos de cada tipo de bateria
8.3 PREÇO DA BATERIA
O preço de uma bateria de veículo elétrico é determinado por sua capacidade de armazenamento, dada em quilowatts-hora (kWh), que define a autonomia e o nível de potência do motor que fornece. Segundo a Bloomberg NEF, este preço já representou mais da metade do custo de produção do veículo, mas o desenvolvimento envolvido no mercado de veículos elétricos fez com que o preço por quilowatt-hora baixasse.
Gráfico 5: Custo de armazenamento em kW/h
8.4 QUEDA DO PREÇO DA BATERIA DE UM VEÍCULO ELÉTRICO
A queda no custo do lítio também deve diminuir o preço das baterias por conta da abertura de novas minas para atender a alta demanda esperada do mercado. O mesmo deve acontecer com o cobalto, outro material caro utilizado na produção das baterias, que também precisa ser minerado. Com a queda dos componentes que fazem parte da fabricação da bateria, consequentemente o preço do veículo elétrico também reduzirá.
8.5 IMPACTOS AMBIENTAIS NA EXTRAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
Assim como qualquer outra atividade de mineração, os processos de extração, refino e descarte do lítio também agridem o meio ambiente, inevitavelmente causam degradação do solo, perda de biodiversidade, contaminam a água e o ar, segundo recente relatório da Friends of the Earth International, FoEI, organização ambientalista que atua em diversos países.
O alto consumo de água, recurso cada vez mais escasso no mundo, é o ponto mais crítico das preocupações. São necessários 2,1 milhões de litros d’água para refinar cada tonelada de lítio – quantidade suficiente para produzir as baterias para cerca de oitenta carros elétricos como o Tesla Model S com seu módulo de baterias que tem 12 quilos de lítio.
Esta característica da mineração de lítio torna-se ainda mais preocupante porque a maior parte das reservas conhecidas do metal estão localizadas em áreas desérticas, a mineração contamina e desvia a água de onde ela já é rara e essencial para a sobrevivência da fauna, flora e das comunidades locais.
Atualmente cerca de um quarto do fornecimento mundial do minério vem de salinas no Atacama, ao norte do Chile, onde a extração e o refino por evaporação, em enormes piscinas sob o Sol, consome 21 milhões de litros d’água por dia. “A extração de lítio já causou conflitos por água com diferentes comunidades como em Toconao, no norte do Chile”, aponta o relatório da FoEI.
Figura 3: Piscinas de extração de lítio
Mais da metade das reservas do metal identificadas no mundo estão localizadas no chamado “triângulo do lítio”, onde se encontram as fronteiras de três países: Chile, Bolívia e Argentina. Depois da América do Sul o maior produtor mundial são os Estados Unidos, seguidos de perto por China e Austrália. A China é responsável em produzir cerca de 75% das baterias de íon-lítio, e controla mais da metade das capacidades de transformação e refino de lítio, cobalto e grafite.
Jazidas menores foram encontradas no Zimbábue, na África, no Brasil e na Europa, onde a única mina ativa está em Portugal, mas produz essencialmente para a indústria de equipamentos eletrônicos.
As demandas de lítio são especialmente críticas, de acordo com a AIE,espera-se que até 2030 sejam seis vezes maiores do que são hoje. Até então, poderiam ser necessárias 500 quilotoneladas de lítio, o que exigiria a abertura de 50 novas minas.
A Europa produz um quarto dos veículos elétricos do mercado, mas controla muito pouco as matérias-primas.
Para economizar nesses minerais, poderiam recorrer a tecnologias alternativas, reciclagem e à compra de carros menores.
Para mitigar ou suprimir a necessidade de matérias-primas, existe uma alternativa. A DeepGreen Metals, uma empresa canadiana de mineração do fundo submarino, sugere como alternativa à mineração terrestre a exploração do fundo do mar, mais precisamente, do oceano Pacífico. Porque é lá, que se encontrou uma enorme concentração de nódulos de manganês.
8.6 DESCARTE DE BATERIAS
Se as baterias acabarem em aterros sanitários correm o risco de passar por um processo denominado fuga térmica, uma reação química que pode fazer com que ela aqueça a ponto de queimar ou explodir.
A explosão em aterros, entretanto, não é a única razão para evitar o descarte. Elas podem permanecer úteis por muito tempo depois de serem retiradas de um veículo. Uma unidade usada pode armazenar e descarregar até 80% da energia que tinha quando era nova, podendo ser usadas como banco de baterias em casas, hospitais etc.
Algumas baterias que não podem mais ser usadas são recondicionadas, mas uma outra parte acaba sendo simplesmente descartada.
Uma das soluções já previstas por diversas empresas, universidades e startups é a de reciclagem total da bateria. Desse modo, seriam transformadas em bateria para uso menos severo, como em aparelhos menores, celulares e até em pilhas.
8.7 RECICLAGEM DE BATERIAS
Qual o destino das baterias de carros elétricos? Este parece ser um grande tema e desafio para um futuro próximo. À medida que mais pessoas compram veículos elétricos, mais baterias precisarão ser substituídas no futuro, pois elas têm um ciclo de vida limitado. Essa é uma grande questão a ser levada em consideração pelas empresas fabricantes de carros elétricos. Em média, a vida útil de uma bateria de carro elétrico é de 10 anos. Após este tempo, as baterias elétricas recarregáveis tendem a ter problemas para manter sua carga e precisam ser substituídas.
Os metais usados para a fabricação de baterias como lítio, cobalto e níquel, causam danos à natureza e à saúde pública se forem descartados de forma incorreta. A boa notícia é que todos têm capacidade de ser reciclados infinitamente, permitindo sua reintrodução na cadeia produtiva como insumos para a fabricação de baterias novas. Até 40% de lítio e cobalto poderão ser obtidos no processo de reciclagem. As baterias podem não mais atender a demanda de fornecer energia para um carro, pois são muito exigidas, mas podem ser usadas em outros equipamentos, como nobreaks.
Mas atualmente encontra-se uma dificuldade de reciclagem destas baterias provenientes de carros elétricos, isso ocorre porque existem diversos tipos de baterias no mercado, e cada montadora tem um projeto específico, onde não divulgam os materiais e como estas baterias são feitas, tornando a reciclagem muito cara, onde se compensa mais comprar a matéria prima, do que reciclar uma bateria.
Com isso, poucas empresas estão se preocupando com a reciclagem. “Mas ainda assim, os problemas são muitos, a começar pela padronização do serviço”, diz Ricardo de Oliveira (2022). Ele também afirma que até 2025, os veículos serão responsáveis pela utilização de 90% do lítio produzido no mundo, e o restante de todos os eletrônicos que utilizam o metal, corresponderão por apenas 10%. Até lá, a produção do lítio vai aumentar quatro vezes mais.
A Tesla pretende utilizar as baterias usadas para armazenar energia em sua Gigafactory, já a BYD, utilizará suas baterias descartadas em grandes acumuladores de energia estacionários, diz Ricardo.
Figura 4: Ciclo de vida das baterias BYD
9 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA
Com o aumento exponencial de Veículos Elétricos, além de todos os problemas de produção das baterias, surge a alta demanda em energia elétrica.
O futuro da energia pede fontes renováveis. Com elas, será possível suprir a demanda energética da população mundial, sem impactar negativamente o meio ambiente.
As fontes solar, eólica e da biomassa (cana-de-açúcar) são as principais apostas para o futuro da energia elétrica. Elas vêm recebendo cada vez mais investimento, pois são eficientes e contribuem para a sustentabilidade do meio ambiente.
Toda a estratégia da Raízen é baseada no objetivo de gerar opções diversas de energia renovável e sustentável de forma acessível, oferecendo soluções como bioeletricidade e biocombustíveis para movimentar a sociedade.
A transição energética se apresenta como uma oportunidade, uma vez que está associada a mudanças na estrutura da matriz energética mundial para fontes de energia mais limpas.
Uma fonte de energia renovável e limpa é aquela que emite pouco ou quase nenhum poluente no ar em sua produção. Como exemplo, temos a biomassa (feita do bagaço da cana-de-açúcar) e a energia solar.
Importante destacar que a transição energética é embasada por condicionantes como o desenvolvimento sustentável, mudanças climáticas, inovações tecnológicas, digitalização, uso eficiente dos recursos energéticos e fontes de baixo carbono. Além disso, a transição não deve ser feita a todo custo ou sem o devido planejamento. Pelo contrário, deve-se analisar caso a caso as melhores políticas e tecnologias para evitar riscos e amplificar sinergias.
9.1 FUTURO DA ENERGIA SOLAR
Gráfico 6: Matriz energética no mundo
Segundo um estudo do Sebrae, a expectativa é de que, até 2040, a energia solar represente 32% do total da energia produzida no Brasil, liderando todas as matrizes do país.
Nos últimos 3 anos, a energia solar centralizada cresceu em 200% e a energia solar para a solução de geração distribuída evoluiu em 2.000%.
Considerando-se apenas o ano de 2020, a capacidade instalada de energia fotovoltaica aumentou em 66%, de acordo com o Ministério de Minas e Energia.
A Absolar indica que o Brasil tem potencial para alimentar 170 países de mesmo tamanho, recebendo entre 4.444 Wh/m² a 5.483 Wh/m² de radiação solar por dia.
9.2 FUTURO DA ENERGIA EÓLICA
Hoje, a energia eólica representa 10,9% da matriz elétrica brasileira. Estima-se que sua produção chegue a 13,6% ao fim de 2025, de acordo com dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).
Junto da energia solar, a energia eólica é uma das principais tecnologias de eletrificação, com grande potencial de crescimento.
9.3 FUTURO DA ENERGIA DA BIOMASSA
Espera-se que, na próxima década, a cana-de-açúcar e a biomassa continuem a crescer e a desempenhar um papel expressivo na matriz energética brasileira.
O Plano Nacional de Energia 2050 traça estratégias de longo prazo para o setor energético em nosso país e evidencia a expectativa em relação à biomassa. É estimado que, em 2050, a biomassa demonstre um potencial energético de 530 milhões de tep (tonelada equivalente de petróleo). Isso é mais que o dobro do consumo energético total atual, considerando todas as fontes de energia.
O setor sucroenergético é um dos que mais contribuem para a alta participação das energias renováveis de biomassa, com grande potencial de redução de emissões no futuro.
9.4 O FUTURO DA ENERGIA ELÉTRICA
Estima-se que o consumo de energia per capita no Brasil aumente em 18% de 2019 a 2029. Como já mencionamos, nosso país já tem uma matriz energética baseada em fontes renováveis, contudo, 60% dessa matriz vem da energia hídrica.
O mau planejamento do uso desse recurso, além de gerar má gestão e riscos ao meio ambiente, resulta em crises para o setor elétrico brasileiro.
Tendo essa questão em vista, o futuro da energia elétrica demanda o uso de outras fontes renováveis, como as já citadas anteriormente, para gerar eletricidade.
9.5 FUTURO DA ENERGIA NO MUNDO
As mudanças climáticas e o crescimento demográfico são sinais de que o futuro da energia precisa de planejamento.
Em 2015, mais de 190 países assinaram os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), da Organização das Nações Unidas (ONU). Criou-se uma coleção de 17 metas globais para alcançar um futuro melhor, mais sustentável e responsável com os direitos humanos.
Já o Acordo de Paris, no âmbito da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança do Clima (UNFCCC), foi o primeiro tratado universal sobre as mudanças climáticas e visa a redução da emissão de gases do efeito estufa a partir de 2020.
Essas duas iniciativas são o ponto de partida para o futuro da energia (que já começou): busca-se entender as tendências de transição energética nas próximas décadas e fazer com que as empresas de óleo e gás se preparem para essa transição.
As fontes de energia limpa devem substituir as fontes fósseis até 2030. Os motivadores principais são o viés ambiental, claro, e o custo menor, o que é extremamente atrativo para as empresas.
9.6 ENERGIA NUCLEAR E TENDÊNCIAS
A Agência Internacional de Energia Atômica, Aiea, disse haver muitos países ponderando introduzir a energia nuclear para aumentar a produção energética confiável e limpa. A capacidade mundial de geração nuclear deverá atingir 792 gigawatts até 2050, o dobro dos 393 GW projetados no ano passado.
A revisão “Estimativas de energia, eletricidade e energia nuclear para o período até 2050” indica que manter o nível atual de 392 GW gerados seria o cenário mais baixo nesse período. A energia nuclear é uma fonte limpa para geração de energia e não polui o meio ambiente.
9.7 INOVAÇÃO
No entanto, para que a previsão alcance o cenário mais favorável são necessárias ações como acelerar a implementação de tecnologias nucleares inovadoras.
Diretor da Agência Internacional de Energia Atômica, Aiea, afirma que novas projeções demonstram que a energia nuclear continuará tendo um papel indispensável na produção energética de baixo carbono
Ele considera os dados do relatório como “um sinal encorajador de crescente conscientização de que a energia nuclear, que não emite dióxido de carbono durante a operação, é absolutamente vital nos esforços para alcançar emissões líquidas zero”.
As projeções iniciais foram publicadas em 2021 e refletem a crescente importância das questões das mudanças climáticas e da energia nuclear para a redução das emissões a partir da produção da eletricidade.
9.8 INVESTIMENTOS
Para a Aiea, os compromissos do Acordo de Paris podem apoiar o desenvolvimento da energia nuclear se as políticas energéticas e os projetos facilitarem os investimentos em tecnologias de baixo carbono.
As projeções que apontam a duplicação da capacidade nuclear até 2050 estão próximas das projeções da Agência Internacional de Energia que constam da publicação “Emissão Líquida Zero até 2050 – Um Roteiro para o Setor Global de Energia”.
Com a previsão, a capacidade de geração de energia nuclear precisaria ampliar-se de forma significativa para manter sua participação atual no conjunto de energias.
A energia nuclear poderia contribuir com cerca de 12% da eletricidade global até 2050, um ponto percentual acima das projeções de alta apresentadas para o mesmo período no ano passado.
9.9 BAIXO CARBONO
Em 2020, a energia nuclear gerou cerca de 10% da eletricidade mundial. A previsão do cenário mais baixo permaneceu inalterada com uma estimativa de participação de 6% para a energia nuclear na geração total de eletricidade.
O carvão continua a ser a fonte de energia dominante para a produção de eletricidade em cerca de 37% para 2020, mudando pouco desde 1980.
A Aiea aponta que novas tecnologias de baixo carbono, como a produção de hidrogênio nuclear ou reatores pequenos e avançados, serão cruciais para alcançar o zero líquido.
A expectativa é que a energia nuclear forneça soluções para o aumento do consumo de eletricidade, para preocupações com a qualidade do ar e a segurança do fornecimento de energia.
9.10 REFORMAS
Estão em curso inovações para alargar o uso de técnicas nucleares em áreas associadas, como produção de calor ou hidrogênio.
A Aiea revelou que programas de gerenciamento de envelhecimento das instalações nucleares e operação de longo prazo estão sendo implementados para um número crescente de reatores de energia nuclear. Cerca de dois terços estão em funcionamento há mais de 30 anos.
Mesmo com a extensão da operação de várias centrais nucleares para entre 60 e 80 anos, é necessária uma nova capacidade nuclear significativa para compensar reformas destas instalações a serem feitas no longo prazo.
O documento defende que muitas novas usinas serão necessárias para manter o papel atual da energia nuclear na matriz energética. Existe, no entanto, incerteza quanto à substituição desses reatores, principalmente na Europa e na América do Norte.
9.11 TAXA DE CONSUMO
A 41ª edição das Estimativas de energia, eletricidade e energia nuclear para o período até 2050 fornece tendências globais detalhadas em energia nuclear por região.
Na América Latina, por exemplo, o consumo global de energia deverá aumentar cerca de 19% dos níveis de 2020 até 2030, e cerca de 37% até 2050. A média anual será de cerca de 1,1%. O consumo de eletricidade deve crescer em cerca de 3% ao ano, mais que dobrando nas três próximas.
De acordo com a Aiea, as usinas nucleares praticamente não emitem dióxido de carbono e outros poluentes
Até 2050, espera-se ainda que a participação da eletricidade no consumo global de energia aumente em cerca de 12 pontos percentuais em relação à sua participação em 2020.
9.12 ÁFRICA
No norte, oeste e sul da Europa, o consumo total de energia deverá permanecer constante até 2030, mas decrescer 15% até 2050, em cerca de 0,8%. A taxa de consumo de eletricidade pode aumentar em cerca de 25% em 2050.
Na África, a capacidade total de geração elétrica crescerá em 52% até 2030 e poderá subir quatro vezes até 2050.
Até 2030, a geração de energia nuclear pode crescer em 58% e passar por mais de oito vezes até 2050 em comparação com a capacidade de 2020.
O continente deve aumentar a produção total de eletricidade em cerca de 43% até 2030.
9.13 RISCOS
A energia nuclear, tem seu material radioativo com a meia vida de milhares de anos, o que pode ser sinônimo de uma produção de forma limpa e constante séculos a partir da fissão nuclear. Mas, embora existam fiscalizações constantes, o processo de geração de energia nuclear possui riscos de vazamentos e acidentes, como os que aconteceram em Chernobyl (1986) e em Fukushima (2011). Pensando nos riscos, a produção desse tipo de energia exige um grande controle para evitar qualquer tipo de vazamento ou acidente envolvendo produtos radioativos, já que a contaminação radioativa ocasiona a escassez de solo, ar e água adequados para a agricultura e para a manutenção da vida na área afetada. Mutação genética de espécies de plantas, insetos e animais. Queimaduras, alterações na produção do sangue, diminuição da resistência imunológica, surgimento de diversas doenças, como o câncer, alterações gastrintestinais, problemas na medula óssea, Infertilidade e máformação dos órgãos reprodutores e de fetos submetidos à alta radiação etc.
10 HIDROGÊNIO.
Com a alta demanda de energia elétrica em um futuro em que todos os veículos são movidos a motores elétricos, a utilização do hidrogênio para a geração dessa energia seria uma ótima alternativa, já que este é o elemento mais abundante no universo, além do processo de transformação do hidrogênio em energia elétrica tem apenas a água (H2O) como produto.
Ao falar em carros movidos a hidrogênio, muitas pessoas imaginam que isso se na substituição dos combustíveis fosseis por hidrogênio, porém não seria viável, já que a queima dele resultaria em apenas 20% a 25% de eficiência, além da libertação de óxidos de azoto, ou Nox, um poluente que é mau para a saúde e para o ambiente (Alfredo Lavrador, 2021).
A melhor alternativa para utilizar o hidrogênio, é na geração de energia elétrica, utilizando as chamadas células de combustível, onde basicamente se junta átomos de hidrogênio e oxigênio, gerando eletricidade e água.
A eficiência dessa tecnologia é muito grande. O modelo Toyota Mirai, é um carro movido a célula de combustível, e tem autonomia que passa dos 600 km. Porém essa ainda é uma alternativa muito cara, chegando a ser inviável para 2022, podendo chegar até R$4,2 milhões para instalar uma estrutura de abastecimento (Cauê Lira, 2022).
Figura 5: Funcionamento da célula de combustível
Com a atualização e a maior demanda dessa tecnologia no futuro, esse seria o melhor plano, contando com a existência do hidrogênio verde, já que é gerado a partir de uma fonte limpa e renovável. Além dele, também existe o hidrogênio cinza, gerado a partir de combustível fóssil e o hidrogênio azul, gerado a partir de gás natural.
O hidrogênio verde é gerado a partir da eletrolise, que é um processo químico, capaz de gerar a quebra de uma molécula de água, separando o hidrogênio do oxigênio, utilizando energia elétrica. Porém para ele ser considerado verde, essa energia inicial necessária, precisa ser de fontes renováveis. E dessa forma, não existe emissão de carbono.
A geração do hidrogênio verde pode não ser viável pois a utilização de energia elétrica proveniente de fontes renováveis como a eólica e solar, gera uma perda de energia de cerca de 30%, e esse processo é cerca de 4 vezes mais caro que a reforma do gás metano.
Tabela 6: Custo de produção do hidrogênio
A principal forma de geração de H2 hoje, cerca de 48% da produção mundial (Emerson L. Schultz, Itânia P. Soares, 2013-2016), é a chamada Reforma a vapor do metano, onde a perda energética é de apenas 5%. A desvantagem desse processo é a emissão de dióxido de carbono, além da geração do hidrogênio, poluindo a atmosfera.
11 MATERIAIS E MÉTODOS
Esse estudo foi realizado a partir de pesquisas feitas pelos integrantes do grupo. Foram analisados diversos estudos e artigos na internet, visando encontrar dados sobre os males da utilização dos veículos tanto movidos a combustão quanto os elétricos.
Tendo em vista todos os dados que foram apresentados, podemos analisá-los e comparálos, assim concluindo se realmente a substituição de VCIs por VEs ajuda ao meio ambiente.
12 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Analisando os artigos, gráficos e tabelas demonstrados, podemos perceber que cada tipo de geração de energia para movimentar os veículos têm seus pontos positivos e negativos. Porém os Veículos a combustão interna (VCIs) apresentam fatores mais prejudiciais ao meio ambiente em geral, principalmente em relação ao efeito estufa, que vem piorando cada vez mais desde a Revolução Industrial no Século XVIII com o surgimento das indústrias, e em seguida o surgimento dos automóveis. Hoje esses veículos representam uma maioria em relação à emissão dos principais gases agravantes do efeito estufa, assim como apresentado na Tabela 1, onde vemos que durante a utilização dos VCIs, é emitida uma grande quantidade de cada poluente, fato que não ocorre durante a utilização dos Veículos Elétricos (VEs).
A utilização desses veículos emite zero poluentes, porém devemos levar em consideração a produção deles e o descarte das baterias no final da vida útil, fato que não é citado na mídia quando falamos de sustentabilidade no mundo.
Se comparamos a emissão de CO2 na atmosfera, considerando todo o ciclo de vida dos veículos elétricos, assim como mostrado no Gráfico 1, vemos que realmente os veículos elétricos emitem menos CO2, porém não podemos considerar totalmente limpo, já que além da emissão existem diversos fatores em relação a produção de baterias.
Assim como apresentado pela Volvo, onde mostrou que se utilizarmos energia de fonte suja para alimentar a bateria do modelo XC40 Recharge, podemos ter um aumento de 15 toneladas de CO2 emitido em relação ao XC4 T5, considerando a vida útil de apenas uma unidade do carro.
Comparando os dados dessa pesquisa com o gráfico 1, vemos uma divergência, possivelmente causada pela produção de energia, pois se utilizadas fontes limpas de eletricidade realmente temos uma grande vantagem dos veículos elétricos, assim como podemos analisar na pesquisa da montadora Volvo, que vemos uma diferença de 32 toneladas de dióxido de carbono emitido.
A substituição dos combustíveis fósseis vai além da sustentabilidade, mas também a futura escassez do petróleo, fato que deve ocorrer próximo de 2067, dando espaço a novas tecnologias e a utilização de combustíveis de fontes renováveis, como já vem sendo utilizado no mundo, como o etanol e o biodiesel.
Na maioria dos países é misturado uma porcentagem pequena de etanol na gasolina e de biodiesel no diesel, assim como vemos na Tabela 4, tendo em vista a economia na utilização de combustíveis fósseis. Além disso, eles podem ser amplamente utilizados, já que a emissão de gases poluentes é bem menor que a dos combustíveis não renováveis, porém ambos têm um aumento na emissão de óxidos de nitrogênio, cerca de 15% no biodiesel. No etanol, o desempenho em relação a emissões, também foi pior no monóxido de carbono e hidrocarbonetos.
Os óxidos de nitrogênio são um grande problema, já que os automóveis são responsáveis por 96% da emissão desse poluente, assim como mostrado na Tabela 1. Com isso, a implementação do Arla 32, uma solução utilizada em veículos a diesel capaz de reduzir drasticamente a emissão de NOx, se tornou um diferencial. A utilização obrigatória dessa solução acabaria com a emissão desse poluente. Porém seria apenas possível em novos veículos, já que é necessário armazená-lo em um tanque aparte dentro do carro.
Em relação aos biocombustíveis, um grande problema é a produção de suas fontes primas. Para suprir a alta demanda de etanol e biodiesel, seria necessário a produção de mais canas de açúcar e soja (no Brasil), utilizando novas áreas para a plantação dessas matérias primas, além da queima da cana, processo que facilita a produção dela, e por outro lado emitindo mais poluentes, diminuindo a vantagem dos biocombustíveis.
O principal problema dos VCIs, como já sabemos, é a emissão de poluentes pela queima dos combustíveis, fato que não ocorre nos VEs, porém existe um gigantesco problema na fabricação das baterias e principalmente na extração do metal Lítio.
As demandas para extração de lítio são críticas, de acordo com a AIE, que se espera que até 2030 sejam seis vezes maiores do que são hoje, e para a mineração dessa matéria prima, é necessário quantidades exorbitantes de água, cerca de 2,1 milhões de litros para refinar uma tonelada de Lítio. Esse refino é feito em áreas desérticas, onde já é escasso em água, além dos danos causados no solo e na biodiversidade desses locais.
Também podemos citar o descarte dessas baterias depois que forem utilizadas, pois se as baterias acabarem em aterros sanitários correm o risco de ocorrer uma reação química que pode fazer com que ela aqueça a ponto de queimar ou explodir.
Algumas baterias que não podem mais ser usadas são recondicionadas, mas uma outra parte acaba sendo descartada.
Além de evitar a explosão nos aterros quando são descartadas, essas baterias podem permanecer úteis por muito tempo depois de serem retiradas dos carros. Uma unidade de bateria usada pode armazenar e descarregar até 80% da energia que tinha quando era nova, podendo ser usadas como banco de baterias em casas, hospitais, além de poderem ser transformadas em baterias para celulares e pilhas.
Gráfico 7: Evolução de veículos elétricos até 2030
A frota de veículos elétricos já era de quase 7 milhões em 2021, como mostrado no gráfico 4, e até 2030 esse valor pode ser 500% maior, necessitando de novas minas de lítio e novas piscinas de refino.
Contudo, analisando o acréscimo da frota de VEs se torna uma preocupação mundial os investimentos em fontes de energia elétrica que irão atender a essa nova frota de veículos. Sabemos hoje que as principais apostas para um futuro de energia limpa, são as fontes de energia eólica, que pode representar 13,6% do total até 2025, e a energia solar, com 32% até 2040. Ambas dependem de um investimento menor, porém estão atreladas a fatores climáticos. Mas é importante se atentar às novas tendências que também poderão ser de grande ajuda para atender a matriz energética no futuro, como a energia nuclear, sendo considerada uma das mais promissoras, já que ela tem um papel muito importante para o meio ambiente no quesito emissão de poluentes. Estima-se que até 2050 sua geração deve atingir 792 gigawatts, o dobro projetado para 2021. Outra vantagem da energia nuclear em relação às demais, é que tem independência total de fatores climáticos, podendo estar ativa a todo momento. Apesar da baixa incidência de acidentes envolvendo usinas de fissão nuclear, para casos em que isso venha a acontecer, os resultados são catastróficos.
O alto consumo produzido pela queima de combustíveis fósseis prejudica a sociedade e o meio ambiente, por causa do alto volume de dióxido de carbono (CO2). Portanto, podemos perceber que a alta demanda energética, com o aumento dos VEs, irá causar um dano semelhante para o meio ambiente ao que já conhecemos dos VCIs, no entanto, é importante ressaltar que com os avanços tecnológicos, futuramente poderá ser possível produzir uma bateria utilizando menos lítio e outros metais tóxicos, descobrindo novos meios para diminuir o consumo de eletricidade e degradação do meio ambiente.
Acreditamos que com o aumento do consumo de energia, as fontes de energia solar, eólica e da biomassa (cana-de-açúcar) são as principais apostas para o futuro da energia elétrica. Elas vêm recebendo cada vez mais investimento, pois são eficientes e contribuem para a sustentabilidade do meio ambiente, sendo consideradas energias limpas.
Para assistir com a geração de energia, um outro tipo de fonte renovável apareceu, o hidrogênio, que vem sendo estudado como um combustível há anos. A melhor forma de utilizá-lo, é gerar eletricidade para carregar as baterias, dessa forma podendo ter a eficiência semelhante à de um veículo elétrico convencional. Outro fator que valeria mais o investimento nessa tecnologia, é o tamanho das baterias utilizadas, que são bem menores, assim como podemos ver nas imagens.
Figura 6: Anatomia veículo movido a hidrogênio
Figura 7: Anatomia veículo elétrico
Com menores baterias e sem a necessidade de gerar mais eletricidade, seria emitido muito menos poluentes e causaria menos problemas ambientais. Porém deve-se levar em consideração o custo dessa tecnologia, que atualmente é muito caro, além da geração do hidrogênio, que também deveria ser de fonte limpa, assim como na eletrólise. Ou seja, além do alto custo das estações de abastecimento de hidrogênio, a geração do gás de forma limpa, também apresenta um alto custo, assim como mostrado na tabela 6. Entrando em um outro problema, é necessário a utilização de eletricidade para separar os átomos de oxigênio do hidrogênio, que posteriormente ocorreria o caminho reverso para movimentar os motores elétricos, se tornando um processo inviável atualmente, sendo a melhor opção utilizar essa energia para carregar as baterias dos VEs.
13 CONCLUSÃO
Apesar do controle na emissão de carbono na atmosfera ser um dos principais aspectos tratados na substituição dos veículos que conhecemos por veículos elétricos, devemos também considerar todos os outros problemas causados pela produção deles. Durante a utilização realmente vemos uma vantagem, porém na produção vemos os defeitos, já que depende de muitas variáveis, desde a extração dos materiais necessários para a produção das baterias, até o descarte e reutilização delas, passando pelo aumento da demanda energética.
Tais problemas atualmente não podem afetar de maneira expressiva a saúde do meio ambiente e da população, porém com o passar do tempo, estamos apenas transferindo as consequências ambientais causadas pela queima dos combustíveis para outros setores ou até menos outros problemas.
Porém, ao longo do tempo, esperamos que novas tecnologias possam ser criadas, que as fontes de energia sejam cada vez mais limpas, assim como a eólica, solar ou até mesmo a nuclear, e que as atuais tecnologias de pouca viabilidade, como o hidrogênio, apresentam formas mais sustentáveis e baratas de serem implementadas. Poucas empresas atualmente estão dando sua atenção para a reciclagem das baterias, porém podemos contar com isso para reduzir os impactos ambientais causados pela retirada das matérias primas da natureza.
Portanto, podemos concluir que até então, os veículos elétricos representam uma ajuda ao meio ambiente, porém as indústrias devem se atentar às consequências da produção em massa desses automóveis, e sempre estarem em busca de inovação para diminuir cada vez mais tais consequências.
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O que fazer com as baterias dos carros elétricos? disponível em:<https://summitmobilidade.estadao.com.br/sustentabilidade/o-que-fazer-com-as-bateriasdos-carros-eletricos/>
O que é feito com as baterias de carros elétricos? Disponível em:<https://www.webmotors.com.br/wm1/noticias/o-que-e-feito-com-as-baterias-de-carroseletricos>
IMPACTOS AMBIENTAIS NA PRODUÇÃO DO ETANOL BRASILEIRO: UMA BREVE DISCUSSÃO DO CAMPO À INDÚSTRIA, disponível em: <https://www.revistarebram.com/index.php/revistauniara/article/view/472> Impactos ambientais: mineração, agropecuária e extração de petróleo Disponível em: <https://meuresiduo.com/categoria-1/impactos-ambientais-mineracaoagropecuaria-e-extracao-de-petroleo/#:~:text=Extra%C3%A7%C3%A3o%20de%20Petr%C3%B3leo,Esta%20atividade%20%C3%A9&text=Um%20dos%20maiores%20impactos%20ambienta is,outras%20esp%C3%A9cies%20de%20animais%20marinhos>
O consumo de energia elétrica vai aumentar com o tempo? Disponível em: <https://enetec.unb.br/blog/o-consumo-de-energia-eletrica-vai-aumentar-com-o-tempo/>
Marcos Noé Pedro da Silva, Consumo de Energia Elétrica, disponível em: <https://mundoeducacao.uol.com.br/matematica/consumo-energia-eletrica.htm>
Brasil é o 10º país que mais consome energia no mundo, disponível em: <https://cemirim.com.br/brasil-e-o-10o-pais-que-mais-consome-energia/>
Relatório da ONU indica crescimento na produção de carros elétricos, disponível em: <https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-renovavel/relatorio-da-onu-indicacrescimento-na-producao-de-carros-eletricos.html>
Venda de carros elétricos acelera no mundo — mas não no Brasil, disponível em: <https://investnews.com.br/infograficos/venda-de-carros-eletricos-acelera-no-mundo-masnao-no-brasil/#:~:text=Em%202021%2C%20as%20vendas%20de,2021%20veio%20de%20carros %20el%C3%A9tricos>
O lado sujo do carro elétrico está nas minas de lítio, mas isto vai mudar, disponível em: <https://motor1.uol.com.br/features/605782/lado-sujo-carro-eletrico-litio/>
Extração de minérios no fundo do mar para fabricação de baterias de veículos elétricos são autorizados por 15 anos, disponível em: <https://delthacont.com/extracaode-minerios-no-fundo-do-mar-para-fabricacao-de-baterias-de-veiculos-eletricos-saoautorizados-por-15-anos/>
Demanda por carros elétricos cresce 200% devido à alta do combustível nos Emirados Árabes, disponível em: <https://www.tudocelular.com/mercado/noticias/n191574/demanda-carros-eletricos-precocombustivel-uae.html>
Bateria de Carro Elétrico: o que são, tipos, como funcionam e muito mais! Disponível em: <https://tupinambaenergia.com.br/bateria-de-carro-eletrico/>
Aprenda tudo o que você precisa saber sobre baterias de carros elétricos, disponível em: <https://www.iberdrola.com/inovacao/baterias-de-carro-eletrico>
O FUTURO DA RECICLAGEM DAS BATERIAS DOS CARROS ELÉTRICOS, disponível em: <https://www.sixt.com.br/magazine/future-mobility/reciclagem-bateria-carro-eletrico/>
O desafio de reciclar baterias de veículos elétricos, disponível em: <https://www.udop.com.br/noticia/2020/2/10/o-desafio-de-reciclar-baterias-de-veiculoseletricos.html>
Emissão Veicular, disponível em: <https://cetesb.sp.gov.br/veicular/>
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Mobilize Brasil, Saiba: seu carro emite um carro de carbono por ano! Disponível em: <https://www.mobilize.org.br/noticias/13358/saiba-seu-carro-emite-um-carro-de-carbonopor-ano.html#:~:text=Um%20carro%20a%20gasolina%20emite,a%20cada%20100%20km%2 0rodados>
Cauê Lira,Teste rápido: Toyota Mirai é elétrico movido a hidrogênio, mas é quase impossível de abastecer, disponível em:<https://autoesporte.globo.com/testes/noticia/2022/08/teste-rapido-toyota-mirai-e-eletricomovido-a-hidrogenio-mas-e-quase-impossivel-de-abastecer.ghtml>
Saiba como o hidrogênio se transforma em combustível, disponível em: <https://www.alemdaenergia.engie.com.br/saiba-como-o-hidrogenio-se-transforma-emcombustivel/?gclid=Cj0KCQjw–2aBhD5ARIsALiRlwB8eiXDwOPOMkoPkPdUm_2xSP6kyxpfODZq6tkFfkLNNOwHh5q9NwaAhyrEALw_wcB>
Já são 60 os países que adotam mistura obrigatória nos combustíveis, disponível em:<http://www.apla.org.br/ja-sao-60-os-paises-que-adotam-mistura-obrigatoria-noscombustiveis#:~:text=Com%20nove%20prov%C3%ADncias%20utilizando%20a,%25%20 e%20a%20Indon%C3%A9sia%203%25.>
Etanol: vantagens, desvantagens e quando ele é a melhor opção? disponível em: <https://www.cobli.co/blog/etanol-vantagens-desvantagens/>
Thiago Moreno, Etanol ou Gasolina: quando vale a pena abastecer com cada combustível? Disponível em: <https://www.cnnbrasil.com.br/business/etanol-ou-gasolinaquando-vale-a-pena-abastecer-com-cadacombustivel/#:~:text=Baseado%20nas%20propriedades%20do%20etanol,gasolina%20par a%20ser%20financeiramente%20vantajoso.>
Etanol e a emissão de poluentes, disponível em: <https://oeco.org.br/noticias/22927etanol-e-a-emissao-de-poluentes/#:~:text=Hidrocarbonetos%2C%20CO%20e%20NOx%20s%C3%A3o,precoce% 20dos%20tecidos%20dos%20pulm%C3%B5es>
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Nick Connor, O que é eficiência térmica para o ciclo do diesel – Definição, disponível em: <https://www.thermal-engineering.org/pt-br/o-que-e-eficiencia-termica-para-o-ciclo-dodiesel-definicao/>
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Biodiesel: Saiba o que é, as vantagens e desvantagens desse biocombustível, seu processo de produção, seu uso no Brasil e seu potencial a ser explorado, disponível em: <https://aprobio.com.br/noticia/biodiesel-o-que-e-como-e-feito-vantagensdesvantagens-producao-obrasil#:~:text=6%20Desvantagens,para%20animais%2C%20ovos%20etc.)>
Larissa Ramos, O que é ARLA 32 e qual sua importância para veículos? Disponível em: <https://www.cobli.co/blog/o-que-e-arla-32/>
Como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos prejudicam nossa saúde? Disponível em: <https://ambscience.com/hidrocarbonetos-policiclicosaromaticos/#:~:text=Os%20hidrocarbonetos%20polic%C3%ADclicos%20arom%C3%A1tic os%20s%C3%A3o%20poluentes%20org%C3%A2nicos%20persistentes.,vivos%20ao%20 longo%20do%20tempo.>
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João Vitor Ferreira, Estudo aponta que carros elétricos poluem até 68% menos que os a combustão, disponível em: <https://quatrorodas.abril.com.br/noticias/carros-eletricospolui-menos-motor-combustao/>
Leonardo Felix, Afinal, carro elétrico polui mais que a combustão? Este estudo responde, disponível em: <https://www.mobiauto.com.br/revista/afinal-carro-eletrico-poluimais-que-a-combustao-este-estudo-responde/1416>
Ricardo de Oliveira, O que fazer com baterias dos carros elétricos, disponível em: <https://www.noticiasautomotivas.com.br/o-que-fazer-com-baterias-dos-carros-eletricosainda-e-desafio-no-setor-automotivo/>
Tupinambá, Bateria de Carro Elétrico: o que são, tipos, como funcionam e muito mais, disponível em: <https://tupinambaenergia.com.br/bateria-de-carro-eletrico/>
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TIMES DE ENERGIA E SUSTENTABILIDADE DA RAÍZEN,O futuro da energia é renovável, disponível em: <https://www.raizen.com.br/blog/futuro-da-energia>