Estudo de poluentes urbanos provocados por veículos de passageiros, Notas de estudo de Engenharia Ambiental

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EMISSÕES RELATIVAS DE

POLUENTES DO TRANSPORTE

MOTORIZADO DE PASSAGEIROS

NOS GRANDES CENTROS

URBANOS BRASILEIROS

Carlos Henrique Ribeiro de Carvalho

TEXTO PARA DISCUSSÃO

EMISSÕES RELATIVAS DE POLUENTES DO

TRANSPORTE MOTORIZADO DE PASSAGEIROS

NOS GRANDES CENTROS URBANOS BRASILEIROS

Carlos Henrique Ribeiro de Carvalho*

B r a s í l i a , a b r i l d e 2 0 1 1

• (^) Técnico de Planejamento e Pesquisa da Diretoria de Estudos Regionais e Urbanos (Dirur) do Ipea.

1 6 0 6

SUMÁRIO

SINOPSE

ABSTRACT

1 INTRODUÇÃO...........................................................................................................

2 PRINCIPAIS POLUENTES DO TRANSPORTE URBANO MOTORIZADO ............................................................................................

3 POLÍTICAS PÚBLICAS QUE IMPACTAM DIRETAMENTE NAS EMISSÕES VEICULARES ...................................................................................

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................

REFERÊNCIAS ............................................................................................................

Texto para Discussão 1 6 0 6 Emissões Relativas de Poluentes do Transporte Motorizado de Passageiros nos Grandes Centros Urbanos Brasileiros

1 INTRODUÇÃO

O transporte de pessoas e de mercadorias sempre esteve associado à geração de alguma forma de poluição, seja atmosférica, sonora ou pela intrusão visual^1 nos centros urbanos, independente do modal predominante. Mesmo na época do transporte com a tração animal, os poucos centros urbanos do mundo sofriam com o excesso de dejetos animais nas vias, que causavam sujeira e mau cheiro. Na era do transporte motorizado e carbonizado, o nível de organização e controle das atividades de transporte público, privado e de cargas e a intensidade de utilização do transporte individual pela população são condicionantes importantes para explicar os diferentes índices de poluição veicular observados em cidades com características demográficas semelhantes.

Geralmente as pessoas associam a poluição nas ruas à circulação de veículos grandes e velhos – quanto maior a quantidade destes veículos no trânsito urbano maior é a percepção de poluição na cidade. Isso ocorre porque em geral estes veículos emitem mais fumaça preta que os demais, que é o poluente mais visível no ambiente urbano. Não muito raro, há depoimentos na mídia de cidadãos culpando os ônibus e os caminhões pela poluição dos grandes centros urbanos, desconsiderando automóveis e motocicletas de maiores responsabilidades. Mas será que essa percepção é correta? O problema nesse tipo de pensamento é a consideração de apenas um tipo de poluente, material particulado (MP), e a desconsideração da capacidade e produtividade dos veículos nessa avaliação subjetiva. No caso do transporte de passageiros, por exemplo, um ônibus que transporta 70 pessoas equivale a 50 automóveis nas ruas se deslocando com uma média de 1,5 pessoas por veículo, o que gera uma poluição por passageiro transportado muito menor no caso do transporte coletivo.

A quantificação relativa das fontes móveis de emissão dos principais poluentes é fundamental para a formulação das políticas públicas ambientais e de gestão de transporte e trânsito que busquem resultados mais efetivos no controle das emissões, focando nos maiores agentes poluidores.

1. Poluição atmosférica está associada aos resíduos emitidos na atmosfera pelos escapamentos dos veículos; a poluição sonora refere-se aos ruídos gerados pelos veículos; e a intrusão visual refere-se à degradação da paisagem urbana.

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de emissão. O Protocolo de Quioto, assinado e ratificado pelo Brasil, estabelece que os países desenvolvidos signatários tenham um prazo até 2012 para reduzir as emissões de gases do efeito estufa em cerca de 5% em relação ao total observado em 1990, o que trará grandes responsabilidades ao setor de transporte. Apesar de o país não fazer parte do Anexo I do protocolo, sempre foi muito cobrado para reduzir suas emissões de GEE, além de poder se beneficiar dos mecanismos criados de financiamento externo a projetos de mitigação das emissões realizados em território brasileiro.

O setor de transporte responde por cerca de 20% das emissões globais de CO 2 , que é um dos principais gases causador do efeito estufa, sem considerar a emissão de outros gases também nocivos ao meio ambiente. No Brasil, segundo informações do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), o setor de transporte responde por cerca de 9% das emissões totais de CO 2 , sendo que as queimadas respondem por mais de 70% delas (CNT, 2009).

GRÁFICO 1 Emissões de CO 2 equivalente por fonte – Brasil, 2006 (Em %)

76

9

7

4 2 2

Desmatamento e queimadas Tansporte Industrial Outros setores Energia Processo industrial Fonte: Inventário de emissões 2006/MCT.

Considerando apenas o transporte rodoviário no Brasil, os sistemas de ônibus, que respondem por mais de 60% dos deslocamentos urbanos e mais de 95% dos deslocamentos intermunicipais, são responsáveis por apenas 7% das emissões totais de CO 2. Os automóveis e comerciais leves, com menos de 30% de participação no

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total de viagens realizadas, contribuem com metade das emissões desse poluente. Esses dados mostram que o sucesso das políticas ambientais voltadas para o transporte tem que passar necessariamente por medidas que fomentem a substituição do transporte individual pelo coletivo.

GRÁFICO 2 Emissões de CO 2 equivalente no transporte – Brasil, 2006 (Em %)

44

39

10

7

Caminhões Veículos leves Utilitários leves diesel Ônibus Fonte: Inventário de emissões 2006/MCT.

2.1.1 Emissões relativas de CO 2 no transporte urbano

O Brasil é um país predominantemente urbano, com mais de 80% da sua população vivendo em áreas urbanas, do que se deduz que a maior parte das emissões veiculares de carbono se concentra nessas áreas. Mas qual a participação relativa de cada modalidade de transporte nas emissões de carbono nos centros urbanos brasileiros? Em outras palavras, qual a matriz modal de emissões de carbono no transporte urbano?

Vários fatores influenciam a participação de cada modalidade na matriz de emissão de CO 2 , entre os quais podemos destacar a composição da matriz modal de deslocamentos das cidades, principalmente em relação à participação do transporte individual motorizado que é o mais poluente, e a distância média das viagens motorizadas realizadas pela população. Quanto maior for essa distância, maior será a quantidade de GEE lançados na atmosfera.

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Os cálculos de emissões ponderadas do sistema elétrico brasileiro mostram que os metrôs e trens elétricos do país emitem cerca de 87 g de CO 2 /Kwh. A título de comparação, esse fator é o dobro do fator médio informado pelo MCT para 2008.^2 As diferenças são oriundas dos fatores de emissões unitários considerados, utilizando-se neste trabalho a pior situação.

Esse nível de emissão de CO 2 é muito menor do que os valores observados para os sistemas dos países desenvolvidos. Como exemplo, pode-se destacar o metrô do Porto, em Portugal que, em função de uma matriz elétrica baseada na queima de combustíveis fósseis, emite cerca de seis vezes mais dióxido de carbono por Kwh do que o calculado para os sistemas metroviários brasileiros.

GRÁFICO 3 Emissões de CO 2 nos sistemas metroviários brasileiros e de Portugal 549

87,

0

100

200

300

400

500

600

Metrô Portugal Metrôs Brasil

gCO

eq/Kwh 2

Fontes: Aben e Metrô do Porto/Portugal.Elaboração do autor.

Para se calcular as emissões por fonte energética para os demais modais, é necessário obter as taxas de emissões de CO 2 equivalente na queima de cada combustível, somado com as taxas de emissões para produção e distribuição desse mesmo combustível.

2. Disponível em: http://www.mct.gov.br/index.php/content/view/321144.html#ancora.

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No caso do álcool, considera-se que as emissões provenientes da queima no motor seriam todas absorvidas no cultivo da cana por se tratar de um combustível renovável, ressaltando que as emissões de GEE nos processos de preparo da terra, transporte da cana e produção e distribuição do álcool não se constituem energia renovável. Estudo publicado na Circular Técnica da Embrapa (SOARES et al ., 2009) calculou para um tipo específico de veículo utilitário as emissões de CO 2 equivalente para uso puro de álcool e gasolina, chegando ao resultado de que o uso do álcool representava cerca de 20% das emissões de CO 2 , porção não renovável, das emissões do mesmo veículo utilizando gasolina pura. Naquele estudo, chega-se a um percentual de 33,8% a porção não renovável de CO 2 equivalente nas emissões dos veículos movidos a álcool hidratado.^3

Vários fatores podem influenciar a taxa quilométrica de emissão de CO 2 equivalente dos veículos movidos à gasolina, entre os quais se podem destacar os fatores ligados ao perfil da frota – potência média, idade, rendimento quilométrico etc. A análise estequiométrica permite calcular uma relação de CO 2 emitido por unidade volumétrica de combustível, considerando uma queima completa do combustível. Como a queima é incompleta, há emissão de outros poluentes, entre eles GEE, como o NOx. Por isso, utiliza-se o conceito de quantidade de CO 2 equivalente emitido.

C 8 H 18 + 12,5O 2 = 8CO 2 + 9H 2 O (queima total da gasolina)

Considerando as massas dos elementos:^4

(12 x 8 + 1 x 18) + 12,5(16 x 2) = 8(12 + 16 x 2) + 9(2 x 1 + 16)

(114g C 8 H 18 ) + (400g O 2 ) = (352g CO 2 ) + (162g H 2 O)

3. Utilizou-se um valor médio de referência em um estudo específico realizado pelo autor. Vale destacar que há variações desses cálculos na literatura em função das técnicas de plantio consideradas – utilização de queimadas e grau de mecani- zação – além do veículo-tipo utilizado na comparação.
4. Essa equação considera a queima completa da gasolina com foco na formação de gás carbônico. Existem vários outros elementos da gasolina que no processo de combustão incompleta dão origem a outros poluentes que também possuem características de GEE.

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Os veículos movidos a diesel emitem mais CO 2 por unidade de volume ou peso de combustível em relação aos demais modais motorizados. Utilizou-se neste trabalho um fator de emissão médio de 2,6 kg de CO 2 para cada litro de diesel queimado na combustão, que somado com o valor médio de 0,5 kg de CO 2 emitidos para produzir e distribuir o combustível, chegou-se a uma taxa final de emissão em torno de 3,2 kg de CO 2 /l de diesel.

Há certa variação na literatura para esse valor médio em função das premissas adotas para caracterização do perfil da frota. Soares et al. (2009) utiliza um valor médio final de 4 kg de CO 2 /l. Alguns sites que calculam emissões setoriais apresentam valores de emissões apenas na combustão, próximos ao considerado no trabalho, como 2, de kg CO 2 /l;^5 2,4 de kg CO 2 /l;^6 e o valor calculado no manual do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) de 2,67 kg de CO 2 /l, com dados de emissões de veículos pesados europeus que se assemelham com os veículos brasileiros (ÁLVARES, 2009). A tabela 3 traz um resumo dos cálculos feitos para todos os modais.

TABELA 3 Rendimento quilométrico e emissões de CO 2 por modalidade

Modalidade

Rendimento energético km/l ou km/kWh (A)

Emissões por fonte energética kg de CO 2 /l ou kWh (B)

Emissões quilométricas kg de CO 2 /km (B/A) Metrô 0,028 0,087 3, Ônibus 2,5 3,200 1, Automóvel^1 8,5 1,747 0, Motocicleta^2 30 2,307 0, Veículos pesados 2,5 3,2 1, Fonte e elaboração do autor. Notas: 12 Emissão média ponderada pelo consumo total de álcool e gasolina.Considerando mistura de 25% de álcool na gasolina.

A partir dos dados de emissões quilométricas, da capacidade de transporte e da matriz modal média dos deslocamentos urbanos, puderam-se calcular as emissões por passageiro por quilômetro percorrido, que por sua vez serve de base de ponderação para se calcular

5. Disponível em: http://www.ambiverde.org.
6. Disponível em: http://www.carbononeutro.com.br/.

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a matriz modal de emissão de CO 2. A matriz modal de deslocamentos considerada no trabalho foi construída a partir de valores médios de pesquisas origem – destino realizadas nos grandes centros urbanos brasileiros, apresentando a seguinte estrutura: sistemas sob trilhos (4%), sistemas de ônibus e microônibus (60%), automóvel (32%), motocicleta (3%) e veículos utilitários a diesel (1%).

Em função da falta de informações sobre a extensão média das viagens por transporte público e individual, foram consideradas nos cálculos duas situações distintas. Na primeira situação, utilizou-se a premissa de que as extensões médias das viagens dos modais convergem para o mesmo valor, baseado na hipótese de que hoje não existem modais cativos e que há uma universalização do uso do transporte individual, até mesmo pelas pessoas que moram mais distante dos centros comerciais e que sempre utilizaram transporte público. A segunda situação calculada considerou que as viagens por transporte público são duas vezes mais extensas que as viagens por transporte individual motorizada, tomando como argumento que os usuários de transporte público possuem renda menor e, portanto, residem em locais mais distantes e periféricos. As extensões médias das viagens de cada modal variam de cidade a cidade em função de variáveis socioeconômicas e da configuração dos sistemas, mas as duas situações apresentadas fornecem boa referência dos limites das emissões de carbono pelos modos individuais e coletivos. A tabela 4 registra os resultados calculados pelas fórmulas a seguir.

Sendo, Er(i) = participação relativa do modal i nas emissões de carbono do transporte urbano (%)

Vg(i) = viagens percentuais do modal i (%) Epkm(i) = emissões por passageiro quilômetro do modal i (kg de CO 2 /pass.km) Fext(i) = fator de extensão das viagens para o modal i. Ex.: Fext(i ) = 2, significa que em média as viagens do modal i são duas vezes mais extensas que as viagens por automóvel Ekm(i) = emissões quilométricas de carbono do modal i (kg de CO 2 /km) Oc(i) = ocupação média do modal i (passageiros)

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Nesse ponto, concentra-se o grande paradigma dos governos, pois as medidas de proteção à indústria automobilística são importantes para se garantir o desenvolvimento de um segmento econômico forte que gera empregos e alta arrecadação tributária, mas que ao mesmo tempo apresenta uma série de externalidades à sociedade, como poluição, congestionamentos e mortes. Talvez as decisões políticas pudessem seguir no caminho de garantia da propriedade dos veículos, preservando a indústria, mas direcionando as políticas para um uso mais racional dos veículos privados, via melhoria dos sistemas coletivos públicos e restrições de circulação destes veículos em situações específicas de agravamento das externalidades. Os gráficos 4, 5 e 6, a seguir, mostram as emissões de CO 2 nas aglomerações urbanas brasileiras.

GRÁFICO 4 Índice de emissões de CO2 por passageiro quilômetro – Brasil

1,

4,

36,

20,

0,

5,

10,

15,

20,

25,

30,

35,

40,

Metrô Ônibus Automóvel Motocicleta

Emissões metrô = 1

GRÁFICO 5 Distribuição das emissões de CO 2 nos centros urbanos brasileiros – por modo média (Em % da ext. média de viagens iguais)

3,5 66,

15,

0,

14,

Carro Moto Ônibus Trilhos Carga

Texto para Discussão 1 6 0 6 Emissões Relativas de Poluentes do Transporte Motorizado de Passageiros nos Grandes Centros Urbanos Brasileiros

GRÁFICO 6 Distribuição das emissões de CO 2 nos centros urbanos brasileiros – por modo média (Em % da ext. viagem TP o dobro TI)

Carro Moto Ônibus Trilhos Carga

57,

3,

27,

0,

12,

Fonte e elaboração do autor.

Na linha de estímulo ao transporte coletivo público, o sistema de transporte implantado em Bogotá, na Colômbia, com corredores expressos e uso de linhas troncais de grande capacidade utilizando ônibus articulados se tornou o primeiro sistema de transporte urbano a receber recursos do sistema (Mecanismos de Desenvolvimento Limpo – MDL) do Protocolo de Quioto, onde os países ricos podem pagar pelos projetos desenvolvidos nos países em desenvolvimento que efetivamente reduzam a emissão de gases do efeito estufa, no caso do transporte o CO 2. Como o projeto Transmilênio retirou veículos privados das ruas, organizando o sistema de transporte e sobretaxando a gasolina, contabilizou-se uma redução de mais de 300 mil toneladas de CO 2 /ano o que gera recursos na ordem de R$ 3 milhões ao ano (a.a.) para a cidade.

2.2 POLUENTES LOCAIS

Os poluentes locais afetam especificamente as áreas de abrangência da operação do transporte. O transporte motorizado, com base na queima de combustíveis fósseis, é responsável pela emissão de vários poluentes nocivos à saúde e que degradam o ambiente urbano, com destaque para o monóxido de carbono (CO), os hidrocarbonetos (HC), os materiais particulados, os óxidos de nitrogênio (NOx) e os óxidos de enxofre (SOx). O quadro 1 descreve os efeitos nocivos da alta concentração destes poluentes.