Ethanol and correlated compounds in rainwater and gas phase from different areas of Brazil

Com a necessidade de diminuir as emissões de gases de efeito estufa, a produção e o consumo de biocombustíveis tendem a aumentar. O Brasil é o segundo maior produtor de etanol combustível do mundo, sendo que a emissão desse gás para atmosfera pode levar à formação de aldeídos de elevada toxicidade, além de elevado potencial de formação de ozônio. O objetivo deste trabalho foi investigar as principais fontes e perdas de etanol atmosférico em algumas cidades do Brasil com diferentes características e avaliar o potencial de formação de ozônio. Foram coletadas amostras de água de chuva e/ou fase gasosa nas cidades de Ribeirão Preto, São Paulo, Curitiba, Cunha e Peruíbe. As amostras foram analisadas com CG-FID e cromatografia iônica. A concentração média ponderada pelo volume (MPV) de etanol nas amostras de água de chuva de Ribeirão Preto (RP) foi de 3,65 ± 0,18 µmol L-1 (n= 140). Apesar da frota automotiva na cidade de São Paulo (SP) ser 13 vezes maior do em RP, a MPV de etanol na água de chuva foi de 4,64 ± 0,38 µmol L-1 (n=38), isto é, valor próximo do encontrado em RP, evidenciando a importância das emissões derivadas da indústria canavieira. Em Curitiba, a MPV de etanol na água de chuva foi de 2,98 ± 0,25 µmol L-1 (n=26), valor significativamente menor (teste-t, P = 0,05), que as concentrações médias de RP e SP. As amostras coletadas distantes de grandes centros urbanos (Cunha e Peruíbe) tiveram concentrações menores em comparação com as demais. A concentração média de etanol na fase gasosa de RP foi cerca de 30% maior do valor encontrado em SP, os valores observados para acetaldeído e metanol também foram maiores em RP do que em SP, sugerindo elevadas emissões diretas, assim como importante produção fotoquímica em RP. As amostras da fase gasosa coletadas em Cunha demonstraram a importância da emissão biogênica de metanol, cuja concentração média foi similar àquelas de regiões urbanas. A produção fotoquímica de acetaldeído ficou evidente quando foram acompanhadas as variações dessa espécie e de etanol na fase gasosa ao longo do dia. Nossos resultados demonstraram que a concentração de etanol na água de chuva está próxima do equilíbrio entre a fase gasosa e aquosa. Entre as espécies estudadas, o acetaldeído foi a espécie que teve maior potencial de formação de ozônio, sendo este maior em RP do que em SP, demonstrando assim o impacto das emissões voltadas para a produção e uso do etanol combustível.With the need to reduce greenhouse gas emissions, the production and consumption of biofuels tend to increase. Brazil is the second largest producer of fuel ethanol in the world, and the emission of this gas into the atmosphere can lead to the formation of highly toxic aldehydes, in addition to a high potential for ozone formation. The objective of this work was to investigate the main sources and losses of atmospheric ethanol in some cities in Brazil with different characteristics and to evaluate the potential for ozone formation. Samples of rainwater and/or gaseous phase were collected in the cities of Ribeirão Preto, São Paulo, Curitiba, Cunha and Peruíbe. Samples were analyzed with GC-FID and ion chromatography. The volume-weighted mean concentration (VWM) of ethanol in the rainwater samples from Ribeirão Preto (RP) was 3.65 ± 0.18 µmol L-1 (n= 140). Despite the automotive fleet in the city of São Paulo (SP) being 13 times larger than in RP, the VWM of ethanol in rainwater was 4.64 ± 0.38 µmol L-1 (n=38), that is, value close to that found in RP, evidencing the importance of emissions derived from the sugarcane industry. In Curitiba, the VWM of ethanol in rainwater was 2.98 ± 0.25 µmol L1 (n=26), a significantly lower value (t-test, P = 0.05), than the average concentrations of RP and SP. The samples collected far from large urban centers (Cunha and Peruíbe) had lower concentrations compared to the others. The average concentration of ethanol in the gas phase of RP was about 30% higher than the value found in SP, the values observed for acetaldehyde and methanol were also higher in RP than in SP, suggesting high direct emissions, as well as important photochemical production in PR The gas phase samples collected in Cunha demonstrated the importance of the biogenic emission of methanol, whose average concentration was similar to that of urban regions. The photochemical production of acetaldehyde was evident when the variations of this species and of ethanol in the gas phase throughout the day were followed. Our results showed that the concentration of ethanol in rainwater is close to the equilibrium between the gaseous and aqueous phases. Among the species studied, acetaldehyde was the species that had the greatest potential for ozone formation, which was greater in RP than in SP, thus demonstrating the impact of emissions aimed at the production and use of fuel ethanol