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Avaliação ecossistêmica-emergética de processos agrícolas e agroindustriais
Enio SosinskiEmpraba - Cpact
Apresentação MET e Simpósio
Até o ano de 2050, ...
9 bilhões de pessoas: produzindo 6 bi. de tons de GEE e 60 mi. tons de poluentes urbanos.
Recursos vs Fome: Vamos usar 30% da água doce.
Vivendo: 80% em áreas urbanas.
fonte: IGBP
O país tornou-se líder no manejo da lavoura com base no cultivo mínimo e plantio direto.
Programas de melhoramento de plantas têm permitido a adaptação de culturas a uma ampla variedade de condições ambientais do país.
Fixação biológica do nitrogênio, redução de nitratos no solo.
Controle biológico, com redução de produtos químicos.
Reduzindo drasticamente a necessidade de expansão agrícola com custo ambiental elevado.
Destruição da Biodiversidade
Fome
e pobreza
Gases de efeito estufa
Problemas climáticos
Exodo Rural
Carne, leite, graos para exportação
Como sustentar uma população crescente num mundo com recursos energéticos e ambientais finitos?
Até o ano de 2030, no cenário básico, a humanidade precisaria da biocapacidade de dois planetas Terra
Relatório Planeta Vivo 2010 WWF-Internacional (World Wide Fund For Nature), com a Zoological Society of London (ZSL) e a Global Footprint
Network (GFN)
O principal desafio do nosso tempo.
Fonte: MMA 2010
Os processos agrícolas devem ser avaliados para determinar aqueles com maiores rendimentos em relação à utilização de
recursos (renováveis ou não ) e degradação ambiental.
Reflorestamentos
Competição pelo espaço
Soja
Agricultura Familiar Pecuária
Martin, J.F. et al., 2006.
Processos com % maiores de energia renovável precisam ser identificados porque eles tendem a ser mais sustentáveis
do que aqueles que utilizam um % maior de energia não-renovável.
Martin, J.F. et al., 2006.
Se os insumos ambientais (“renováveis”) não são devidamente valorizados as decisões de gestão serão
baseadas em análises incompletas.
Martin, J.F. et al., 2006. Emergy evaluation of the performance and sustainability of three agricultural systems with different scales and management. Agriculture, Ecosystems & Environment, 115(1-4), 128–140.
O preço econômico não considera:
- a contribuição da natureza na produção do produto e dos insumos;- a contribuição da natureza na absorção do impacto ambiental na produção dos insumos;- os custos do tratamento médico (doenças provocadas pelo uso de substâncias tóxicas);- os custos de tratamento de resíduos sólidos e efluentes líquidos e gasosos,- as despesas da exclusão social (demanda de serviços e geração de trabalho urbano).
Surge a necessidade de avaliar a "Sustentabilidade".
A sustentabilidade pode ser vista como a proporção de recursos renováveis usados no funcionamento de um sistema.
Recursos renováveisSustentabilidade = -------------------------------- Total de recursos usados
Os recursos precisam ser quantificados em uma mesma base; uma opção para isso é usar energia.
A equação para cálculo do índice de renovabilidade proposta por Odum (1996) permite a medição da
sustentabilidade, caso a análise do sistema seja completa e todos os fluxos de energia sejam ponderados
Energia renovávelRenovabilidade = ---------------------------
Energia total usada
Para medir a sustentabilidade várias etapas de trabalho são necessárias: 1. Identificar todas as fontes de energia que usamos, 2. Qualificar essas energias em termos de sua renovabilidade e, 3. Obter o índice de renovabilidade energética (indicador da sustentabilidade):
A metodologia emergética (Odum, 1996) se propõe medir todas as contribuições (moeda, massa, energia, informação) em termos equivalentes (emergia solar), para tal faz uso da Teoria de Sistemas, da Termodinâmica, da Biologia e de princípios do funcionamento de sistemas abertos (Ortega,2002).
Se conseguirmos fazer isso poderemos somar os fluxos e obter o valor da energia necessária para a produção do recurso gerado. "Embodied energy".
Modelo simples de ecossistema utilizando símbolos
Fonte: Sistemas ambientais e polit icas públicas. Odum et al. , 1987
Fluxo de Energia
Produtor
Fonte de energia externa ilimitada
Estoque interno
Transação
preço
Sumidouro de EnergiaFonte de energia externa limitada
ConsumidorInteração
Sistema ou subsistema
Interruptor
Símbolos com conexões
Fluxos de Energia
Produtor
Fonte de energia externa ilimitada
Também deposito ou estoque interno (limitado)
Transação
preço
Sumidouro de Energia
Fonte de energia externa limitada
Consumidor
Interação
Sistema ou subsistema
Interruptor
Modelo simples de ecossistema utilizando símbolos
Fonte: Sistemas ambientais e polit icas públicas. Odum et al. , 1987
Ecossistema florestal desenhado com símbolos
Partes internas a um produtor e um consumidor
Mini-modelo Crescimento exponencial.
Q
E
K4*Q
*
K3*E*Q
K2*E*Q
K1*E*Q
Nota:
O crescimento líquido , K1*E*Q, é obtido subtraindo -se K3*E*Q de K2*E*Q.
DQ= K1*E*Q-K4*Q
Q versus T
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 100 200 300 400
Tem po
Esto
que
inte
rnoSumidouro de calor
Crescimento com uma Fonte Renovável como o Sol
Sumidouro de calor
Crescimento com uma Fonte Não Renovável
Sumidouro de calor
Q
K4*Q
* K2*E*Q
K1*E*QK3*E*Q
K*E*QE
Nota: K1= K2-K3
DQ= K1*E*Q-K4*QDE= -K*E*Q
E/Q versus T
020406080
100120140160180
0 50 100 150 200 250 300
Tem po
Q E
Crescimento com uma Fonte Não Renovável e uma Renovável
Q/N versus T
020406080
100120140160
0 50 100 150 200
Tem po
Q: estoque interno N: recurso não renovável
Crescimento com fatores limitantes externos
P versus I
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30
I
P
J = 5
J = 10
PI X
K3*I*N
J N
K1*I*N
Na produção de biomassa vegetal em um campo, I é a intensidade de luz, J é o fluxo de nutrientes da chuva e N representa os nutrientes no solo próximo à raiz das plantas.
Crescimento com fatores limitantes internos (recicláveis)
A reciclagem para recuperar os nutrientes do solo pode ser um fator limitante que mostraria uma curva de retorno decrescente mesmo que I aumente.
P versus I
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25
I
P
TN = 1 TN = 0.5
Q C= K2*Q
N
I XP= K1*I*N
F
Modelo simples de ecossistema utilizando símbolos
Fonte: Sistemas ambientais e polit icas públicas. Odum et al. , 1987
Energia e dinheiro fluem em direções opostas
Fonte: Ortega, 2002
Qual o melhor modelo ?
Modelo mais complexo da cadeia
Fonte: Ortega, 2002
O índice de renovabilidade pode ser calculado usando numerários diferentes:
Energia calórica - a energia térmica disponível num certo instante, num certo processo. O método não mede toda a energia necessária para produção dos fluxos de energia e materiais consumidos no processo.
Energia agregada - todos os processos industriais podem expressar seus produtos em termos de barris equivalentes de petróleo. A maior deficiência deste método está no fato de não mensurar os serviços do ambiente e do trabalho humano.
Exergia - pretende medir a energia disponível para realizar trabalho das substâncias e das energias disponíveis aos processos humanos. Tem problema de difícil solução que é a identificação das variáveis relativas à energia biológica proporcionada pelo ecossistema e a sua mensuração.
Emergia - resolveu o desafio da medição do conteúdo de energia dos fluxos provenientes da natureza (chuva, sedimentos, biomassa, energéticos fósseis, etc) medindo toda a energia que a biosfera usa para produzir esses recursos, em termos de energia solar equivalente. Estuda a economia humana como um subsistema da biosfera, com leis de vigência restrita que não valoram corretamente os insumos e produtos.
Dinheiro - enfrenta o desafio da valoração econômica dos serviços oferecidos pela natureza, sem alterar a valoração dos insumos da economia. A Economia Ecológica reconhece que a sociedade de consumo é inviável e acredita que o processo de reorganização social e a educação são fundamentais para mudar as atitudes individuais e coletivas.
Índices emergéticos
Fonte: Ortega, 2002
- Fornece uma ligação entre os sistemas econômicos e ecológicos.
Visão ecocentrística.
- Compensa a incapacidade de valorizar insumos não mercadológicos de
forma objectiva.
- É cientificamente correta e compartilha o rigor dos métodos
termodinâmicos.
- Sua unidade comum permite todos os recursos serem comparados numa
mesma base.
- Fornece uma alternativa mais holística a muitos métodos existentes para a
tomada de decisões ambientalmente conscientes.
-A teoria do valor emergético, como outras teorias de valor com base na energia e exergia centra-se no lado da oferta e ignora a preferência humana e a demanda. -Ex: dois quadros com emergias semelhantes podem ter valores radicalmente diferentes, especialmente se um deles foi feito por um pintor de renome. Ecocentrismo vs. Antropocentrismo
- A falta de vínculos formais entre emergia e outras quantidades termodinâmicas é
uma importante causa de ceticismo entre os engenheiros.-Decisões sobre os limites temporais e espaciais são necessárias para a maioria
das abordagens holísticas, incluindo as análises do ciclo de vida (European
Environment Agency, 1997). Ex: Combustíveis fosseis, carvão, metais, etc...
Perspectivas: Estabelecer as relações entre a análise emergética e outros
conceitos termodinâmicos (Hau e Bakshi, 2003; Sciubba, 2001; Ulgiati, 1999) é
essencial para ampliar a utilização da análise emergética e para remover a
resistência à emergia entre muitos engenheiros, físicos e economistas.
Críticas:
Considerações
Impacto da sociedade de consumo versus crescimento verde (dilema do crescimento e espaço).
Economia de mercado versus economia ecológica (valoração dos recursos naturais).
Viabilidade de cenários futuros com a síntese emergética (?).