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eqb-365 biotecnologia ambiental

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  • Escola de Qumica / UFRJ EQB-365 Biotecnologia Ambiental

    Notas de Aula Profa. Magali Christe Cammarota

    1

    Quarta verso 2013/2

    EEQQBB--336655

    BBIIOOTTEECCNNOOLLOOGGIIAA AAMMBBIIEENNTTAALL

    Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola de Qumica

    Profa. Magali Christe Cammarota

  • Escola de Qumica / UFRJ EQB-365 Biotecnologia Ambiental

    Notas de Aula Profa. Magali Christe Cammarota

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    I Introduo

    I.1. A crise ambiental

    Segundo Miller (1985), nosso planeta pode ser comparado a uma astronave, deslocando-se a

    100.000 km/h pelo espao sideral, sem possibilidade de parada para reabastecimento, mas

    dispondo de um eficiente sistema de aproveitamento de energia solar e de reciclagem de

    matria. Atualmente, a astronave possui ar, gua e comida suficientes para manter seus

    passageiros. No entanto, tendo em vista o crescimento exponencial do nmero de

    passageiros e a ausncia de portos para reabastecimento, pode-se vislumbrar, a mdio e

    longo prazo, srios problemas para a manuteno da populao.

    O uso de energia implica, pela segunda lei da termodinmica, na degradao de sua

    qualidade:

    De acordo com esta lei, todo processo de transformao de energia d-se a

    partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, ou de menor

    qualidade. Embora a quantidade de energia seja preservada (primeira lei da

    termodinmica), a qualidade (nobreza) sempre degradada. Toda

    transformao de energia envolve sempre rendimentos inferiores a 100%, sendo

    que uma parte da energia disponvel transforma-se em uma forma mais dispersa

    e menos til, em geral na forma de calor transferido para o ambiente.

    Como consequncia da lei de conservao de massa, os resduos energticos

    (principalmente na forma de calor), somados aos resduos de matria, alteram a qualidade

    do meio ambiente no interior dessa astronave.

    De acordo com esta lei, em qualquer sistema, fsico ou qumico, nunca se cria

    nem se elimina matria, apenas possvel transform-la de uma forma em

    outra. Tudo se realiza com a matria que proveniente do prprio planeta,

    apenas havendo a retirada de material do solo, do ar ou da gua, o transporte e

    a utilizao desse material para a elaborao do insumo desejado, sua

    utilizao pela populao e, por fim, a disposio, na Terra, em outra forma,

    podendo muitas vezes ser reutilizado.

    A tendncia natural de qualquer sistema, como um todo, de aumento de sua entropia (grau

    de desordem). Assim, os passageiros, utilizando-se da inesgotvel energia solar, processam,

    por meio de sua tecnologia e de seu metabolismo, os recursos naturais finitos, gerando,

    inexoravelmente, algum tipo de poluio. Do equilbrio entre esses trs elementos

    populao, recursos naturais e poluio depender o nvel de qualidade de vida no planeta.

    Os aspectos mais relevantes de cada vrtice do tringulo formado por esses elementos e suas

    interligaes so analisados a seguir.

    I.1.1. Populao

    A populao mundial atingiu 7 bilhes em 2011 com uma taxa de crescimento de

    aproximadamente 1,2% ao ano. De acordo com a analogia da astronave, isso significa que

    atualmente ela transporta cerca de 7 bilhes de passageiros e, a cada ano, outros 84 milhes

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    de passageiros nela embarcam. Esses passageiros esto divididos em 230 naes nos cinco

    continentes, poucas das quais pertencem aos chamados pases desenvolvidos, com 18% da

    populao total, e as demais so os chamados pases em desenvolvimento ou

    subdesenvolvidos, com os restantes 82% da populao. Devido s altas taxas de crescimento

    populacional que hoje somente ocorrem nos pases menos desenvolvidos, essa situao de

    desequilbrio tende a se agravar ainda mais.

    O Brasil ocupa a 5a colocao no ranking com cerca de 2,8% da populao mundial,

    totalizando 195 milhes de habitantes. Com uma ocupao territorial de 23 habitantes/km2 e

    uma taxa de crescimento populacional declinante (1,4% no ano de 2005, cerca de 1% em

    2010), nosso pas tende a uma situao de menor complexidade em termos populacionais

    em relao ao que se previa no incio da dcada de 80. Entretanto, devemos ter em mente

    que, mesmo que o problema da fome no mundo hoje possa ser atribudo a interesses

    polticos e econmicos dos pases desenvolvidos e no a uma superpopulao, a longo prazo

    teremos de encontrar um modo consensual de reduzir a taxa de crescimento populacional.

    Countries /

    Areas Total

    Population

    Population

    Density

    Average Annual

    Rate of Population

    Change

    Population

    in Urban

    Areas

    Population

    in Rural

    Areas

    % Urban

    Pop

    China 1,354,146 141 0.63 635,839 718,307 47.0

    India 1,214,464 369 1.43 364,459 850,005 30.0

    USA 317,641 33 0.96 261,375 56,266 82.3

    Indonesia 232,517 122 1.18 102,960 129,557 44.3

    Brazil 195,423 23 0.98 169,098 26,326 86.5

    Pakistan 184,753 232 2.16 66,318 118,435 35.9

    Bangladesh 164,425 1,142 1.42 46,149 118,276 28.1

    Nigeria 158,259 171 2.33 78,818 79,441 49.8

    Russian Fed 140,367 8 -0.40 102,702 37,665 73.2

    Japan 126,995 336 -0.07 84,875 42,120 66.8

    Mexico 110,645 57 0.99 86,113 24,532 77.8

    Fonte: United Nations (2008)

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    I.1.2. Recursos naturais

    Recurso natural qualquer insumo de que os organismos, populaes e ecossistemas

    necessitam para sua manuteno. Existe um envolvimento entre recursos naturais e

    tecnologia, uma vez que h necessidade da existncia de processos tecnolgicos para

    utilizao de um recurso. Recursos naturais e economia tambm interagem de modo

    bastante evidente, uma vez que algo recurso na medida em que sua explorao

    economicamente vivel. E finalmente, algo se torna recurso natural caso sua explorao,

    processamento e utilizao no causem danos ao meio ambiente. Assim, na definio de

    recurso natural encontramos trs tpicos relacionados: tecnologia, economia e meio

    ambiente.

    Os recursos naturais podem ser classificados em dois grandes grupos: os renovveis e os

    no-renovveis. Os recursos renovveis so aqueles que, depois de serem utilizados, ficam

    disponveis novamente graas aos ciclos naturais. A gua, em seu ciclo hidrolgico, um

    exemplo de recurso renovvel. Alm da gua, podemos citar como recursos renovveis a

    biomassa, o ar e a energia elica. Um recurso no-renovvel aquele que, uma vez

    utilizado, no pode ser reaproveitado. Um exemplo caracterstico o combustvel fssil que,

    depois de ser utilizado para mover um automvel, est perdido para sempre. Dentro dos

    recursos no-renovveis possvel, ainda, identificar duas classes: a dos minerais no-

    energticos (fsforo e clcio) e a dos minerais energticos (combustveis fsseis e urnio).

    RECURSOS

    NO-RENOVVEIS RENOVVEIS

    GUA

    AR

    BIOMASSA

    VENTO

    MINERAIS NO-

    ENERGTICOS

    FSFORO, CLCIO,

    ETC.

    MINERAIS

    ENERGTICOS

    COMB. FSSEIS

    URNIO

    I.1.3. Poluio

    Completando o terceiro vrtice do tringulo, como resultado da utilizao dos recursos

    naturais pela populao surge a poluio. A poluio uma alterao indesejvel nas

    caractersticas fsicas, qumicas ou biolgicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera que causa

    ou pode causar prejuzo sade, sobrevivncia ou s atividades dos seres humanos e

    outras espcies ou ainda deteriorar materiais.

    Poluentes so resduos gerados pelas atividades humanas, causando um impacto ambiental

    negativo, ou seja, uma alterao indesejvel. Desta maneira, a poluio est ligada

    concentrao, ou quantidade, de resduos presentes no ar, na gua ou no solo. Para que se

    possa exercer o controle da poluio de acordo com a legislao ambiental, definem-se

    padres e indicadores de qualidade do ar (concentraes de CO, NOx, SOx, Pb), da gua

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    (concentrao de O2, fenis e Hg, pH, temperatura) e do solo (taxa de eroso) que se

    desejam respeitar em um determinado ambiente.

    Quanto origem dos resduos, as fontes poluidoras podem ser classificadas em pontuais ou

    localizadas (lanamento de esgoto domstico ou industrial, efluentes gasosos industriais,

    aterro sanitrio de lixo urbano) e difusas ou dispersas (agrotxicos aplicados na agricultura e

    dispersos no ar, carregados pelas chuvas para os rios ou para o lenol fretico, gases

    expelidos do escapamento de veculos automotores). As fontes pontuais podem ser

    identificadas e controladas mais facilmente que as difusas, cujo controle eficiente ainda

    um desafio.

    Os efeitos da poluio podem ter carter localizado, regional ou global. Os mais conhecidos

    e perceptveis so os efeitos locais ou regionais, que em geral ocorrem em reas de grande

    densidade populacional ou atividade industrial. Nessas reas h problemas de poluio do

    ar, da gua e do solo. Esses efeitos espalham-se e podem ser sentidos em reas vizinhas,

    sendo objeto de conflitos intermunicipais (disputa pelo mesmo manancial para

    abastecimento urbano), interestaduais (poluio das guas por municpios e indstrias de um

    estado, a montante de captaes municipais e industriais de estado vizinho) e internaci

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