Inventário de materiais, energia e emissões dos gases de efeito estufa na vida útil de máquinas agrícolas

Doctoral thesis Portuguese OPEN
Edemilson José Mantoam (2016)
  • Publisher: Universidade de São Paulo
  • Subject: Análise de energia | Avaliação do ciclo de vida | Embodied energy | Energia incorporada | Energy analysis | Fluxo de material | Life cycle assessment | Material flow | Sustainability | Sustentabilidade | Engenharia de Sistemas Agrícolas

A questão energética, associada às mudanças climáticas e à dependência dos recursos naturais é um dos principais desafios do século XXI. A necessidade de produzir alimentos, para atender a crescente demanda da população, requer o aumento da utilização de máquinas e equipamentos, demandando maior quantidade de energia e causando emissões dos gases de efeito estufa. Fontes de materiais e de energia são consumidas ao longo do ciclo de vida do produto, portanto é importante reduzir a demanda dessas fontes e aperfeiçoar o uso de recursos pelo reuso, reciclagem e materiais renováveis, além da preservação do ambiente. No sistema de produção agrícola, as máquinas agrícolas são consideradas fundamentais para produção de biomassa. A análise de energia em máquinas agrícolas tem sido feita, porém com dados de indicadores da década de 1960. Estudos de energia incorporada e emissões em máquinas agrícolas devem ser feitos, devido à importância do sistema de produção de bioenergia na economia, além da otimização do consumo em operações necessárias à obtenção do produto. Esse estudo propôs determinar o inventário de materiais, energia incorporada e emissões dos gases de efeito estufa em máquinas agrícolas. Foram avaliadas oito máquinas: colhedora de café, pulverizador autopropelido, semeadora-adubadora, colhedora de grãos, trator 55 kW, trator 90 kW, trator 172 kW e trator 246 kW, em seus ciclos de vida útil. Tais sidos adotados segundo três fontes distintas. Os dados foram coletados em uma montadora multinacional, em suas unidades localizadas nos municípios de Piracicaba e Sorocaba, Estado de São Paulo e no município de Curitiba, Estado do Paraná, Brasil. Para cada máquina foi contabilizado o consumo dos insumos diretos utilizados na fase de montagem, e também o consumo dos insumos utilizados na fase de manutenção. Os dados de consumo dos insumos foram processados apresentando os fluxos de materiais utilizados, os quais foram multiplicados pelo seu índice de energia incorporada e fator de emissões, resultando na energia incorporada e nas emissões dos gases de efeito estufa, requeridos pelo sistema de produção. Os resultados apresentaram que a energia incorporada e emissões foram maiores no ciclo de vida indicado pelo fabricante, para colhedora de café, pulverizador, semeadora-adubadora, colhedora de grãos, e no ciclo de vida indicado pelo (BRASIL, 2010), para os tratores 55 kW, 90 kW, 172 kW e 246 kW, respectivamente. Para avaliação ambiental em tratores, equações foram fornecidas para demanda de energia e emissões pela massa (energia = -0,0057 massa + 129,2669), (emissões = -0,0003 massa + 5,9845) e pela potência motor (energia = -14,7672 potência motor + 6.507,9639), (emissões = -0,6861 potência motor + 299,1242). The energy subject, associated with global climate changes and the environment dependency is one of the main challenges of 21st century. The need to produce food, to meet the growing demand of the population, requires increased use of machinery and equipment, demanding more energy and raising greenhouse gases emissions. Materials and energy sources are consumed during the product life cycle, so it is important to reduce the demand for these sources and optimizing the use of resources by reuse, recycling and renewable materials, plus environment preservation. At agricultural production system, agricultural machinery are considered fundamental for biomass production. The energy analysis in agricultural machinery has been done, but with indicator data from late 1960s. Embodied energy and emissions studies in agricultural machinery should be done, because of bioenergy production system importance in economy, beyond consumption optimization in operations necessary to obtain the product. This study aimed to determine the inventory for materials, embodied energy and greenhouse gases emissions in agricultural machinery. Eight machines were evaluated, so called: coffee harvester, self-propelled sprayer, seeder-fertilizer, combine harvester, tractor 55 kW, tractor 90 kW, tractor 172 kW and tractor 246 kW, on their life cycle. Such were taken from three different sources. The data were collected in a multinational manufacturer, in its units located at Piracicaba and Sorocaba regions, State of São Paulo and Curitiba region, State of Paraná, Brazil. For every harvester, the consumption of the direct input used in the assembly phase, was accounted, and also the consumption of the input used in the maintenance phase. The consumption data of the inputs were processed presenting the materials flows used, which they were multiplied by their embodied energy indices and emissions factor, resulting in the embodied energy and greenhouse gases emissions required by the production system. The results presented higher embodied energy and emissions on life cycle mentioned per manufacturer, for coffee harvester, sprayer, seeder-fertilizer, combine harvester, and on life cycle mentioned per (BRASIL, 2010), for tractors 55 kW, 90 kW, 172 kW and 246 kW, respectively. For environmental assessment on tractors, equations were provided to energy demand and emissions per mass (energy = -0.0057 mass + 129.2669), (emissions = -0.0003 mass + 5.9845) and per engine power (energy = -14.7672 engine power + 6,507.9639), (emissions = -0.6861 engine power + 299.1242).
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