V Workshop sobre Tecnologias em V Workshop sobre Tecnologias em

AgroindAgroind úústrias de Tuberosas Tropicaisstrias de Tuberosas Tropicais

Aspectos Econômicos e EstratAspectos Econômicos e Estrat éégicos de gicos de ““ produprodu ççãoão”” de energia no Brasil de energia no Brasil

Botucatu, 10 de maio de 2007

Dr. Dr. ThiagoThiago RomanelliRomanelliCoordenadorCoordenador de Stewardshipde Stewardship

Bayer CropScienceBayer CropScience

Fonte: Hall (1992)

CRESCIMENTO POPULACIONAL E EVOLUCRESCIMENTO POPULACIONAL E EVOLU ÇÇÃO DO ÃO DO USO DE COMBUSTUSO DE COMBUSTÍÍVEIS FVEIS FÓÓSSEISSSEIS

Giampietro et al. (2005)

Cleveland (1999)

ENERGIA PRIMENERGIA PRIMÁÁRIA, PIB E MUDANRIA, PIB E MUDAN ÇÇAS NA INTENSIDADE AS NA INTENSIDADE ENERGENERGÉÉTICA (1981TICA (1981--1991) (%/ano)1991) (%/ano)

E

E∆PIB

(PIB)∆I

I∆

Sul da Ásia 6.5 5.2 + 1.3

Leste da Ásia 7.7 6.6 + 1.1

América Latina 2.9 1.8 + 1.1

África 4.1 2.7 + 1.4

OCDE 1.4 3.7 – 2.3

Energy in Developing Countries - A Sectorial Analysis, OECD/IEA, Paris (1994)

Países em desenvolvimento ainda não saturaram o consu mo de fatores de produção, pois não atingiram os patamares dos desenvolvidos ⇒⇒⇒⇒ consumo de energia cresce mais que o PIB

LEIS DA TERMODINÂMICALEIS DA TERMODINÂMICA

1ª lei - Princípio da Conservação de EnergiaA energia total existente sob diversas formas éinvariável

2ª lei - Lei da EntropiaIrreversibilidade dos processos naturais

Entropia ⇒⇒⇒⇒

• índice de desordem de um sistema associado a degradação de energia• retrata energia indisponível

LEIS DA TERMODINÂMICALEIS DA TERMODINÂMICA

Lei da Entropia

Não serve unica e exclusivamente para conteúdo de energia, também aplica-se aos materiais

AnAn áálise de energialise de energia

Estabelecimento dos fluxos de energia, identificand o

sua demanda total, a eficiência energética refletid a

pelo ganho líquido de energia e pela relação entre

energia produzida pela energia empregada.

Porque?

• Forma adequada para avaliar o nível de

desenvolvimento da agricultura, analisando-se

os fluxos de energia associados a esta atividade

• Avaliar grau de sustentabilidade

Pimentel (1980)

AnAn áálise de energialise de energia

http://eroei.com/the_chain/eroei.html

EROI

λ é o fator de qualidade para o i-ésimocombustível no tempo tEo e Ec são os equivalentes caloríficos de entrada e saída de energia, respectivamente.

http://eroei.com/the_chain/eroei.html

EROI

Silva et al. (1987)

BalanBalan çço energo energ éético da cultura do feijão para diferentes tipos tico da cultura do feijão para diferentes tipos de trade tra çção, Estado de São Paulo, 1981/82.ão, Estado de São Paulo, 1981/82.

Item Tração animalTração

mecanizada-animalTração mecanizada

kcal/ha % kcal/ha % kcal/ha %

Mão-de-obra 72.786,0 12,4 60.186,0 3,5 48.972,0 2,2

Alimentação Animal 176.680,0 30,0 54.880,0 3,2 - -

Semente 112.389,5 19,1 149.786,5 8,6 158.053,0 7,2

Formulado (04-14-08) 219.225,0 37,2 298.146,0 17,2 333.222,0 15,3

Defensivos - - 227.106,0 13,1 496.702,8 22,8

Combustível e

lubrificantes- - 915.135,0 52,9 1.115.490,0 51,2

Depreciação máquinas

e equipamentos7.617,7 1,3 25.446,8 1,5 28.952,7 1,3

Total Energia Injetada 588.698,2 100,0 1.730.696,3 100,0 2.181.392,5 100,0

Energia Produzida 2.426.400,0 3.033.000,0 3.235.200,0

Balanço Energético 1.837.701,8 3,12 1.302.303,7 0,75 1.053.807,5 0,48

BalanBalan çço energo energ éético da cultura do milho para diferentes tipos tico da cultura do milho para diferentes tipos de trade tra çção, Estado de São Paulo, 1981/82.ão, Estado de São Paulo, 1981/82.

Silva et al. (1987)

Item Tração animalTração

mecanizada-animalTração mecanizada

kcal/ha % kcal/ha % kcal/ha %

Mão-de-obra 69.888,0 6,0 51.324,0 3,7 11.802,0 0,8

Alimentação Animal 233.160,0 19,2 27.440,0 2,0 - -

Semente 68.012,4 5,8 71.008,0 5,1 72.632,2 4,6

Adubo cobertura (SA) 693.750,0 59,6 333.000,0 23,9 333.000,0 21,0

Formulado (04-14-08) 105.228,0 9,0 192.918,0 13,8 236.763,0 14,9

Combustível e

lubrificantes- - 693.120,0 49,9 904.305,0 57,1

Depreciação máquinas

e equipamentos4.505,75 0,4 21.757,9 1,6 25.416,6 1,6

Total Energia Injetada 1.164.544,2 1.390.568,7 1.583.918,8

Energia Produzida 7.364.400,0 9.747.000,0 10.830.000,0

Balanço Energético 6.199.855,8 5,32 8.356.431,3 6,01 9.246.081,2 5,84

EFICIÊNCIA ENERGEFICIÊNCIA ENERGÉÉTICA E PRODUTIVIDADE TICA E PRODUTIVIDADE

Serra et al. (1979)

Termodinâmica do Carvão

• +…• Gases de Efeito Estufa• Impacto na paisagem• Contaminação de água• Remoção de pessoas• Extração usa petróleo

EROI = 9����27

1 BEP

Swenson (2005)

Termodinâmica do Petróleo

• Depende …• Pensilvânia?• Árábia Saudita?• Oceano?

• + …• Impacto na paisagem• Gases de Efeito Estufa• Contaminação da água

EROI = 10±Swenson (2005)

EROI = 4���� 12

• + …• Exaustão da fonte• Jazidas com baixa

concentração• Manter resíduos por 10000+

anos

… Como valorar 1,000+ anos de aterros?

Termodinâmica da Energia Nuclear

Swenson (2005)

EROI = 3

Termodinâmica da Areia Betuminosa

• +…• Gases de Efeito Estufa• Impacto na paisagem• Contaminação de água• Extração usa gás natural

Swenson (2005)

EROI = -½

Termodinâmica do Hidrogênio

Swenson (2005)

+ pode ser melhorada

EROI = 10����30

Termodinâmica da Energia PV

Swenson (2005)

EROI = 40����120

Termodinâmica da Energia PV – thin film

Swenson (2005)

EROI = 80����240

Termodinâmica da Energia Eólica

Swenson (2005)

Thomas Edison (1847-1931)

“I'd put my money on the sun and solar energy. What a source of power! I hope we don't have to wait 'til oil and coal run out before we tackle that.”

• www.ThomasEdison.com

E os materiais necessáriospara concentrar e distribuir

a energia solar???

Como adiar o fim do petróleo??Aumentar a eficiência de uso?

William Stanley Jevons1835-1882

Paradoxo de Jevons

O Paradoxo de Jevons reza que melhorias

tecnológicas melhoram a eficiência de uso da fonte

de energia, porém o consumo total tende mais a

crescer que diminuir.

O Paradoxo de Jevons implica que a introdução de

tecnologias energeticamente eficientes pode no total

aumentar o consumo de energia.

http://www.absoluteastronomy.com/encyclopedia/j/je/jevons_paradox.htm

↑↑↑↑ Eficiência →↑→↑→↑→↑ Carvão →→→→ ↑↑↑↑ Oferta →→→→ ↓↓↓↓ Preço →↑→↑→↑→↑ Uso

Sinto muito!!!

O que é uma fonte de energia?

Um meio que resulte na disponibilização de energia em qua ntidademaior do que a demandada pelo processo

IssoIsso bastabasta ????

Najam e Cleveland (2003)

Najam e Cleveland (2003)

EcoEco ssistemassistema EcoEco nomianomia

f(Material,Energia)

Sistemas econômicos são sistemas termodinâmicos

Economia e Termodinâmica

321 aaa RLKQ =

20

103

aaa

LK

QR =

Função Cobb-Douglas

Q = output por tempoK = capitalR = recursos naturaisL = mão-de-obraa1,a2,a3 = parâmetros fixados

Economia e Termodinâmica

“Exercícios com papel e caneta tem levado à aceitaçã o

dos mesmos sem nenhuma preocupação com a relação

deles para com os fatos ”

Georgescu-Roegen (1979)

Economia e Termodinâmica

“Na sua dimensão física a economia é um subsistema aberto ao

ecossistema - este é finito, estático e fechado em termos materiais. A

medida que o subsistema cresce ele incorpora uma proporção ainda

maior do ecossistema total e deve atingir seu limite. Portanto o

crescimento não é sustentável. O termo “crescimento sustentável”

quando aplicado à economia é autocontraditório como prosa e

equivocado como poesia”.

Valuing the Earth: Economics, Ecology, Ethics Daly e Townsend (1993)

Economia e Termodinâmica

EcoEco ssistemassistema

EcoEco nomianomia

Fluxos de material e energia

Convergência de recursos

Economia e Termodinâmica

Cleveland (1999)

Kay (1999)

Kay (1999)

ImpactoImpacto dada mudanmudanççaa climclimááticatica

Monte Kenya

Kilimanjaro

New Orleans

ImpactoImpacto dada mudanmudanççaa climclimááticatica

Limites do sistema analizado

Based on historical USDA data; results are 3-year moving averages

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Bus

hels

/lb. F

ertil

izer

?

Precision farming, etc.?

U.S. Corn Output Per Pound of Fertilizer Has Risen by 70% in The Past 35 Years

Wang (2005)

Irrigação?Transgênicos?Erosão?Contaminação?

Limites de mercado e sensibilidade???

Limites do sistema analizado

Wang (2005)

Giampietro et al (2005)

Limites do sistema analizado

“Lucratividade” energética não é suficiente

Valor total gerado atende a demanda?

Balanço = Saída – Entrada

Qual a origem da energia de entrada??

Pode um EROI de 4/1 ser melhor que um de 6/1?

“Desejabilidade”

Giampietro et al (2005)

Metabolismo socialMetabolismo social

Giampietro et al (2005)

Metabolismo socialMetabolismo social

Giampietro et al (2005)

Abordagem integradaAbordagem integrada

País Planeta

Sociedade Indústria

Agricultura

PolíticaComércioAcordos

PlanejamentoPlanejamento

PoluiçãoEmpregoDisponibilidadePreço

AlimentosManutenção RecursosEmpregoCustoRentabilidadeInclusão social

LogísticaTecnologiaResíduosRentabilidadeEscala de produção

ResultadoResultado

Giampietro et al (2005)

Abordagem integradaAbordagem integrada