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Car Culture

O etanol combustível brasileiro é mesmo tão problemático?


Se existe algo fortemente associado à imagem do Brasil internacionalmente, esse algo é o futebol. Nem poderia ser diferente: ganhamos cinco copas e tivemos Leônidas, Pelé, Garrincha, Zico, Romário e os Ronaldos. Os ingleses inventaram, mas os brasileiros melhoraram. Sabe qual outra invenção veio de fora e nós melhoramos muito como o futebol? O carro a álcool.

O nacionalismo exagerado da fase ditatorial do regime militar faz muita gente achar que o carro a álcool é invenção brasileira, que o primeiro carro a álcool do mundo é um Dodge 1800 guardado num memorial da aeronáutica em São José dos Campos/SP, ou que o Fiat 147 foi o primeiro carro a álcool produzido em série. Há um certo pioneirismo sim, mas isso tudo é um capítulo de uma história que começou bem antes — ironicamente 147 anos antes.

Sim, isso é antes mesmo da invenção do automóvel moderno. Em 1826 um inventor americano chamado Samuel Morey criou um motor de combustão interna sem compressão e o apresentou ao registro de patentes dos EUA. E esse motor queimava etanol de milho.

E antes que você questione o uso automobilístico, Morey instalou esse motor em um carro experimental. Ok, nada funcionou muito bem — nem o carro, nem o motor. Mas serviu para ele descobrir duas coisas: que o motor de combustão interna precisava de compressão e que ele precisava de um dispositivo que dosava o combustível de acordo com o volume de ar admitido pelo motor. Soa familiar? Pois se trata de um carburador. E adivinhe que combustível ele usou para inventar o carburador? Etanol de milho. Porque não existia gasolina.

O motor de Morey é a primeira vez que o etanol e a compressão se cruzam no rumo da história. Guarde esta informação, porque você verá que esse combustível vegetal — amado por uns, criticado por outros — é, no fim das contas, uma solução prática, realista e viável para alguns problemas inerentes ao motor de combustão interna. E é por isso que ele sempre esteve envolvido no desenvolvimento de tecnologia de motores.

Agora… você até pode argumentar que por ser um motor com ciclo obsoleto, sem compressão, ele não funciona exatamente como nossos motores de quatro tempos queimadores de suco de cana fermentado. Mas isso também não significa que nós brasileiros inventamos o motor de ciclo Otto movido a álcool. Quem inventou isso foi… o próprio Nikolaus Otto. Ele fez isso durante o desenvolvimento do ciclo de quatro tempos que leva seu nome. É isso aí: o motor de quatro tempos foi inventado queimando álcool.

Mas porque raios herr Otto e mr. Morey usaram álcool como combustível? Porque o álcool já era usado como combustível para lamparinas, lanternas e aquecedores desde o século 17, e por esse motivo era isento de impostos. Ele precisava ser barato para que as pessoas não morressem de frio. Não havia querosene, nem gasolina. O combustível líquido mais acessível era o álcool.

Mesmo quando os derivados de petróleo substituíram o álcool, ele continuou usado em indústrias e, vejam só, pelos pilotos de corridas de automóveis, que conseguiam mais potência dos motores quando abastecidos com álcool.

Mas eu já estou avançando demais na história. Antes de isso acontecer, houve outros desdobramentos sobre o etanol/álcool e os motores de combustão interna. Você talvez lembre que não existia um combustível padronizado nos primórdios do automóvel. Então, além do ponto de ignição ajustável de dentro do carro, os carros da época também vinham com carburadores ajustáveis.

O primeiro deles foi o Ford T. Os primeiros modelos do carro popular de Henry Ford, produzidos em 1908, usavam carburadores ajustáveis que permitiam abastecer o 2.3 de quatro cilindros com diversos tipos de gasolina — ou então com álcool, como muitos proprietários fizeram, contrariando o aviso do manual da Ford sobre abastecer somente com gasolina. Se você deixasse o ajuste permanentemente para álcool, bem, você tinha um carro a álcool.

Esses carros do início do século 20 tinham um problema, contudo. Eles não podiam ter compressão elevada porque as formulações e a tecnologia de produção de gasolina eram igualmente primitivas. Elas tinham poucos iso-octanos em sua composição e muitos n-heptanos. Os iso-octanos são hidrocarbonetos que ajudam a gasolina a resistir à detonação causada pelo aumento da temperatura. E se você não dormiu nas aulas de física, lembra que a compressão aumenta a temperatura dos fluidos que estão sendo comprimidos.

Se a potência dependia da compressão dos motores, para aumentar a potência (e a eficiência) dos motores, portanto, era preciso encontrar uma forma de aumentar a octanagem dos combustíveis. E aqui o etanol volta a entrar em cena.

 

Chumbo vs. etanol

Os engenheiros de motores descobriram que os combustíveis que tivessem maior proporção de iso-octanos eram mais resistentes à detonação do que os combustíveis com maior proporção de n-heptanos. Assim eles desenvolveram um sistema de graduação dos octanos. Um combustível que tivesse 100% de n-heptanos teria octanagem 0. Se ele tivesse 100% de iso-octanos, teria octanagem 100. Bastaria calcular a proporção de cada tipo de hidrocarboneto para descobrir a octanagem do combustível por este sistema.

E assim começaram as pesquisas para aumentar a octanagem do combustível. Charles Kettering, engenheiro da GM que havia criado o motor elétrico de partida para a Cadillac foi o encarregado da pesquisa. Ele contratou um jovem engenheiro chamado Thomas Midgley Jr. e o encarregou de estudar os compostos anti-detonantes.

Midgley testou praticamente todo tipo de composto possível. Desde manteiga derretida (é sério…) até cloreto de alumínio. Nada fez efeito. Ele então chegou ao etanol e descobriu que o etanol resolvia o problema da detonação. A gasolina ficava mais resistente à temperatura da compressão e não detonava, inflamando-se somente quando a centelha era disparada.

O primeiro problema é que o etanol americano é proveniente do milho, e o milho é pouco eficiente para produzir etanol. O outro problema é que a proporção de etanol necessária para impedir a detonação era relativamente alta (cerca de 10% da mistura) e isso aumentaria demais o custo do combustível devido ao custo de produção do etanol de milho. Eles precisavam de uma solução que fosse barata e eficiente com uma concentração muito baixa.

Midgley então chegou ao telúrio, que atingiu os resultados necessários mas era absurdamente fedido. Nem mesmo um banho resolvia. Midgley teve de dormir no porão por sete meses pois sua esposa se recusava a dormir com ele por causa do cheiro que ficava impregnado em sua pele, cabelo e roupas. Ficou evidente que ele não poderia usar algo tão mal-cheiroso.

Depois de cinco anos tentando encontrar uma solução, Midgley chegou ao chumbo tetraetila. Era o composto perfeito: era barato de se obter, era patenteável porque era uma substância nova, e era eficiente, pois era necessário apenas uma proporção de 1:1000 para prevenir a detonação do combustível. E não era fedido. Ao descobrir os resultados dos testes, Midgley ligou para o chefe e disse: “Podemos fazer mais de US$ 200.000.000 com isso!” Em dinheiro de 2022 estamos falando de mais de US$ 3 bilhões.

Como o estudo foi conduzido pela GM, os interesses financeiros prevaleceram: o etanol não podia ser patenteado, mas o chumbo-tetraetila era um desenvolvimento privado, protegido pelas leis de propriedade industrial. Foi assim que, por volta de 1924, surgiu a adição de chumbo à gasolina como aditivo anti-detonante.

 

Envenenando o mundo

Com a descoberta de Kettering e Midgley, a GM se uniu à Dupont e à Standard Oil e, juntas, as três empresas registraram a nova gasolina com a marca Ethyl, sem nenhuma menção ao chumbo — o que causava uma confusão proposital com o álcool etílico (ethyl alcohol). Na 500 Milhas de Indianapolis de 1923, os três primeiros colocados estavam usando Ethyl em seus carros. Se a gasolina era boa para Indy, ela deveria ser boa para seu Chevy de rua, não?

O negócio só tinha um problema. O chumbo é altamente tóxico. Ele “simula” o cálcio no corpo humano e acaba absorvido pelos ossos, onde pode causar intoxicação mesmo depois de vários anos da exposição. O cérebro é o órgão mais sensível ao chumbo, pois ele reage com a região dos neurônios que faz as ligações elétricas entre eles (bainha de mielina, nos axônios), reduzindo a capacidade de comunicação entre os neurônios. Isso, em resumo, pode reduzir a capacidade cognitiva e afetar funções motoras e sentidos do corpo humano.

O chumbo é particularmente nocivo ao cérebro em desenvolvimento das crianças, podendo causar transtornos comportamentais permanentes, além de redução da capacidade de aprendizado.

Na época uma série de contaminações e mortes decorrentes destas contaminações ocorridas durante a produção do chumbo-tetraetila levaram a uma grande discussão pública sobre os riscos da adição de chumbo em algo tão comum quanto a gasolina — lembre-se que, nos anos 1920, os EUA já tinham mais de 4 milhões de automóveis em circulação.

A Ethyl convocou uma audiência pública na qual Midgley despejou a gasolina em suas mãos e a inalou por um minuto, dizendo que poderia fazer isso diariamente sem grandes problemas. E depois disso passou o ano de 1923 isolado na Flórida, recuperando-se da intoxicação severa que a demonstração lhe causou.

Depois de processos legais e investigações das autoridades, em 1925, uma série de estudos direcionados bancados pela indústria petroquímica e automotiva apontou que a gasolina com chumbo-tetraetila não representava riscos à saúde pública.

A polêmica foi encerrada e a gasolina com chumbo se tornou o padrão dos EUA e de grande parte do planeta até meados dos anos 1970, quando as primeiras leis de controles de emissões entraram em vigor nos EUA e na Europa e os catalisadores foram inventados. E para eles funcionarem, você não poderia usar gasolina com chumbo tetraetila.

O chumbo ainda é usado em algumas formulações, mas a maioria das gasolinas usa outros compostos orgânicos como aditivos antidetonantes, caso do tolueno, do pentacarbonil de ferro, o ferroceno e o composto com o maior nome já publicado no FlatOut, o metilciclopentadienil-manganês-tricarbonil. Ah, e também uma outra substância que conhecemos muito bem — e costumamos criticar com alguma frequência: o álcool anidro. E aqui o álcool volta à cena depois de ser deixado de lado em favor do chumbo tetraetila.

 

Álcool aditivo é cosa nostra

O Brasil não inventou o motor a álcool nem o carro a álcool, nem o motor flex. Mas o Brasil inventou a gasolina com álcool aditivo. E graças a isso o impacto do chumbo tetraetila por aqui foi menor que no resto do mundo. Infelizmente não há um estudo que mostre o impacto do chumbo tetraetila no Brasil, mas considerando que nossa gasolina tem uma proporção de álcool que variou de 5% a 27% desde os anos 1930, é puramente estatístico que queimamos menos gasolina com chumbo tetraetila.

Além disso, o Brasil foi o primeiro país do mundo (acredite se quiser) ao lado da Áustria apenas, a banir a gasolina com chumbo tetraetila, em 1989. Em 1992, já não havia mais gasolina com chumbo para uso automobilístico no Brasil. Mesmo em 1989, quando a proibição foi aprovada, o volume de gasolina com chumbo vendido no Brasil era substancialmente menor que nos anos 1970, e a presença de chumbo na poeira urbana de SP era 73% menor nos anos 1990 do que nos anos 1980.

O carro a álcool no Brasil é coisa mais antiga do que se imagina. O primeiro carro a usar o combustível vegetal por aqui, por incrível que pareça, foi um Ford T que disputou uma corrida no Circuito da Gávea em 1925, usando álcool etílico hidratado 70%.

Nessa mesma época o escritor Monteiro Lobato foi aos EUA como adido comercial do Brasil e, deslumbrado com a economia local, voltou ao Brasil nos anos 1930 convencido de que nosso desenvolvimento dependia de uma política desenvolvimentista e fundou uma companhia de prospecção e exploração de petróleo no Brasil.

Na época o governo de Getúlio Vargas afirmava que não havia petróleo no Brasil, algo corroborado pelos empresários brasileiros com o argumento de que, se houvesse petróleo no país, as petrolíferas americanas já teriam descoberto. Não havia, até então, nenhuma jazida de petróleo ou de gás identificada ou explorada no Brasil, mas o poder público era incapaz de realizar explorações porque o Brasil simplesmente não tinha tecnologia, conhecimentos básicos e nem o capital necessário para o empreendimento.

Lobato contudo não estava apenas convicto da existência de petróleo no Brasil, como também suspeitava que os americanos já trabalhavam no mapeamento das áreas petrolíferas. Sua jornada pela exploração de petróleo o levou a uma disputa ferrenha com o governo federal que chegou a colocar Lobato na cadeia.

Com a descoberta de uma jazida de gás natural no Brasil, o governo mudou sua posição e começou a prospectar petróleo no país. Essa prospecção levou à criação de um conselho nacional do petróleo, que mais tarde resultou na regulação da exploração de petróleo no Brasil e, posteriormente, na sua estatização.

Com isso, o governo passou a deter o monopólio sobre os combustíveis no Brasil. Em 1938, já como autoridade máxima sobre os combustíveis, o governo federal, por meio de um decreto de Getúlio Vargas, obrigou a adição de 5% de álcool à gasolina de qualquer tipo e origem.

Curiosamente, esta adição de álcool anidro à gasolina não tinha nada a ver com o aumento da resistência à detonação (aumento da octanagem). Naquela época o Brasil também usava o chumbo-tetraetila para esse fim. A adição do álcool anidro foi decretada por Getúlio Vargas por uma série de fatores relacionados à demanda por gasolina (em especial a dependência das importações, um grande problema para a balança comercial naquele Brasil pré-industrializado) e ao estímulo da indústria sucroalcooleira.

Mais tarde, quando se descobriu os efeitos nocivos do chumbo tetraetila, passamos a usar o álcool anidro entre outros compostos como aditivo para aumentar a octanagem da gasolina.

 

O carro a álcool brasileiro

Apesar de não ser uma tecnologia nossa, ninguém fez o uso dessa tecnologia como nós fizemos. Nos anos 1970, novamente por questões relacionadas à dependência do petróleo importado — especialmente num momento pós-crise do petróleo —, o governo militar criou o Programa Nacional do Álcool, que incentivou o desenvolvimento do álcool como combustível para automóveis, em 1975. Apesar da redução do preço internacional do petróleo ao longo dos anos 1970, em 1979 foi lançado o primeiro carro a álcool produzido em série no Brasil, o Fiat 147.

Nessa mesma época os EUA, já cientes dos problemas causados pela gasolina com chumbo tetraetila, começaram a procurar alternativas ao aditivo. Uma das medidas foi a produção de álcool para ser adicionado à gasolina, como havia sido estudado por Midgley nos anos 1920 e abandonado em nome dos royalties. Na época os americanos também desenvolveram tecnologias como as brasileiras — entre elas o carro flex.

A Ford desenvolveu os primeiros carros flex em 1982, em resposta a um pedido do governo da Califórnia, que queria viabilizar carros a metanol para reduzir a dependência de petróleo e reduzir as emissões de poluentes. Primeiro eles fizeram 40 Escorts movidos a metanol puro, e cederam os carros ao condado de Los Angeles. Eles funcionavam bem, mas não podiam ser abastecidos em qualquer lugar: o metanol só era oferecido em quatro postos, o que inviabilizava o uso convencional dos carros.

Para resolver este problema, a Ford começou a trabalhar em um sistema que pudesse rodar com metanol e também com gasolina quando fosse necessário. O resultado foi uma pequena frota de 705 carros flex entregue entre 1985 e 1992. E os carros não eram apenas de um modelo: havia Escorts 1.6, Taurus 3.0 V6 e até os clássicos Crown Victoria com o V8 de cinco litros flex. Com a viabilidade comprovada por esta frota experimental usada pelos governos dos EUA e do Canadá, o governo dos EUA aprovou uma lei de incentivos a veículos flex em 1993.

Nessa mesma época, o início dos anos 1980, houve uma mobilização do setor sucro-alcooleiro brasileiro para exportar o álcool combustível para os EUA, visto que o álcool de milho deles ainda era mais caro e menos eficiente que o nosso álcool de cana-de-açúcar — e o metanol usado nos EUA é nocivo e pouco seguro. Houve uma pequena briga comercial entre os governos do Brasil e dos EUA na época, pois havia suspeita de dumping por parte do Brasil para vencer a concorrência no mercado americano. Uma prova do baixo custo do nosso álcool de cana.

Os primeiros frutos desta legislação foram o Ford Taurus FFV (Flex-Fuel Vehicle), que podia rodar com gasolina pura ou metanol “M85” (com 15% de gasolina para facilitar as partidas a frio), e o Chrysler Spirit FFV, que também funcionava com as mesmas proporções do Ford.

Até o final dos anos 1990 somente Ford e Chrysler fabricavam modelos flex (a partir de 1998 eles passaram a usar E85 em vez de M85), mas a GM também desenvolvia a tecnologia oferecendo modelos experimentais, como o Lumina FFV. O Taurus e o Spirit continuaram, e se juntaram aos novos Dodge Intrepid e Dodge Grand Caravan, Chrysler Town & Country, Dodge Ram 1500, Ford Ranger 3.0 e as picapes GMC Sierra e Avalanche. Atualmente mais de 98% da gasolina americana contém ao menos 10% de álcool aditivo.

 

Meu bem, meu mal

O etanol combustível brasileiro é frequentemente criticado por uma série de fatores inerentes à sua aplicação como matriz energética local. Por um lado, ele interfere nos preços da gasolina — não apenas por ser parte da composição, mas também por concorrência com o combustível fóssil —, ele concorre com o açúcar no mercado internacional (daí a variação tão ampla de preços em um ano), ele tem entressafra, ele exige adaptação regional dos motores em termos de componentes e calibragem, e é menos eficiente em termos de volume por quilômetro rodado.

Por outro lado, o etanol é usado por cerca de 50% da frota de automóveis do Brasil, o que resulta em um nível de emissões de gases do efeito estufa drasticamente inferior ao de uma frota semelhante que usa apenas gasolina. Isso sem contar a neutralidade, uma vez que a produção de etanol absorve parte do dióxido de carbono na fotossíntese da cana. Além disso, como vimos anteriormente, o etanol combustível também ajudou a reduzir a contaminação por chumbo tetraetila. Sob o ponto de vista sustentável, o etanol é, inegavelmente, uma solução positiva.

E ainda podemos considerar que ele é um combustível de alto desempenho, visto que sua resistência à detonação é equivalente a uma gasolina de octanagem 110 IAD — a gasolina Pódium da Petrobras tem octanagem 95 IAD e a Octapro da Ipiranga tem octanagem 96 IAD.

No fim das contas, o etanol combustível tem seus prós e contras, mas o progresso tecnológico (e, com sorte, o econômico) pode otimizar essa relação em longo prazo — a própria questão das emissões no Brasil é menos preocupante do que na Europa, por exemplo, devido ao uso de álcool como combustível. Existe até mesmo a possibilidade de o etanol ser uma solução eficiente para os motores de combustão interna em um futuro próximo. Será que nessa a gente acerta?


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