a certificaÇÃo de sistemas e produtos rurais usando emergia. estudo de caso: anÁlise do sÍtio...

A CERTIFICAÇÃO DE SISTEMAS E PRODUTOS RURAIS USANDO EMERGIA.

ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO SÍTIO “DUAS CACHOEIRAS”.

Dr. Enrique Ortega

Professor, FEA, Unicamp, CP 6121,

Campinas, SP, Brasil, CEP 13083-970

E-mail: [email protected]

I Seminário Internacional sobre Manejo na Agricultura Orgânica para Sustentabilidade

Embrapa-Yamaguishi

Jaguariúna, SP, 22-28 junho 2003.

Procuram-se modelos sustentáveis, com novos atributos:

Menos dependentes de insumos comprados do exterior

Que gerem empregos Que não usem agrotóxicos Que preservem e aproveitem a biodiversidade Que protejam as nascentes e a paisagem Que reciclem Que se auto-organizem e discutam preços

Como garantir os novos atributos?

Através de uma certificação de boa qualidade (de base ecossistêmica e energética)

Criando padrões de qualidade com parâmetros bem definidos

Promovendo uma imagem de qualidade

O modelo anterior

Terra usada para monocultura

Propriedade

Trabalho rural assalariado

Insumos químicos:fertilizantes, pesticidas(derivados do petróleo)

Maquinaria e combustível(derivados do petróleo)

Água deirrigação

Figura 1. A agricultura química vistacomo caixa preta de resposta linear

Produto

O novo modelo

Sol, vento,chuva

Reservaflorestal

mineraisdo solo

Áreaagrícola

Pecuária

Área debrejos

biomassa,aquíferos

pessoas,infra-

estrutura

$

beneficia-mento

N2atmos.

insumosurbanos

serviçospúblicos

biomassa,aquíferos

$

$

$

$

madeira

produtosagrícolas

produtospecuários

biomassa

Figura 2. A agricultura ecossistêmica, preservando funções ambientais e sociais

água

águalimpa

Um subsistema

Energiarenovável

Ecossistemasnaturais

Ecossistemasdominados pelo

homem

ar eoceanos

infra-estruturaindustrial

madeira

petróleo, gás, carvão,aquíferos fósseis,

espécies dabiodiversidade

produtosindustriais

Figura 3. Os recursos disponíveis na biosfera, suas limitações eimportância na sustentabilidade do sistema humano

mineraisexíguos

recursos debaixíssima

renovabilidade

recursos delenta renova-

bilidaderecursos

renováveis

solo, água, ar,minerais abundantes

minerais

produtos dosubsistema humano

O custo de produção energético

Energiaexterna

materiaistrabalho

produto

retro alimentação

Figura 4. Diagrama da conversão de energia em produto

novosrecursos

processoprodutivo

região sistema maior

Tr = emergia solarmassa

sejkg

=Tr = emergia solarenergia

sejJ

=

Transformidade = energia solar necessáriaproduto que sai do subsistema

A conversão dos fluxosde energia e massa em fluxos de emergia

processo de interação

Figura 6. Procedimento de cálculo de um fluxo emergético:

(1) Indicar o valor do fluxo nas suas unidades comuns: J2(2) Converter para unidades SI (J, kg): J2 (SI)(3) Multiplicar pela transformidade correspondente (Tr2)(4) Expressa-se o valor do fluxo em emergia (e2).

fonte deenergia

J2

e2

Tr 2

energia / área / tempo

emergia / energiatransformidade

emergia / área / tempo

fluxo

fluxo

Conversão para emergia usando a transformidade(fator de equivalência)

Energiasolar direta produto (s)

Figura 5. Diagrama para explicar a conversão de fluxos de energia emassa de diversas qualidades em fluxos de emergia (sej/área/tempo),passíveis de serem agregados conforme sua origem e renovabilidade

estoquesinternos

QJ1

Agroecossistema

J2

J3 J4 J5

Tr2

Tr3Tr4 Tr5

Recursos energéticos externosem ordem de intensidade (erenovabilidade)e2

e1

e3 e4 e5

EP

=Emergia usada

Energia produzida = Ji Tri

Ep

e i

Ep

O objetivo do procedimento usado:agrupar fluxos conforme sua origem

Energia do produtoR1

N

estoqueinterno

Q

Ep

Figura 7. Diagrama resumido

interações

R2$

$ vendas

MS

As fontes de energia e matéria do subsistema

R1 = Recursos renováveis diretos (sol, vento, chuva) R2 = Uso de recursos renováveis indiretos (minerais do

solo, nitrogênio e outros materiais da atmosfera, água da bacia, sedimentos, biodiversidade regional)

N = Recursos renováveis que podem ser usados de forma não renovável (solo agrícola, biodiversidade local, pessoas)

M = Insumos materiais da economia urbana (geralmente de tipo não renovável)

S = Trabalho humano externo e serviços públicos e privados de tipo urbano

Q = Estoques internos de energia (água, biomassa, biodiversidade, pessoas, infraestrutura, paisagem)

A nomenclatura e os indicadores

Processo sistêmicoR

Figura 9. Nomenclatura dos fluxos de emergia

Y energia consumida

M S

N F

Ep energia produzida

I = Contribuições da natureza

I

F = insumos da economia humana

Y = I + F

Densidade emergética: Y

Transformidade: Tr = Y/Ep

Taxa de rendimento emergético: EYR = Y/R

Taxa de investimento emergético: EIR = F/I

Porcentagem da renovabilidade: %R = 100(R/Y)

Aplicação da metodologia energética a um caso real: o sitio Duas Cachoeiras

Perto de Campinas temos vários agricultores que desenvolvem técnicas de agricultura biológica

Um deles atua em Amparo, desde 1985, procurando um modelo de agro-silvicultura sustentável.

O projeto também tem preocupação com a pesquisa e o ensino

E, sobretudo, esta aberto a comunidade. Participa da AAO e colabora com a

Embrapa, Unicamp e outras instituições

O procedimento de pesquisa participativa A primeira visita ao sitio foi em 1999, por

indicacao de pesquisadores da Embrapa e da Unicamp. Levei um grupo de alunos de um curso de extensão.

Guaraci Diniz, o responsável do projeto do sitio fez o curso no ano seguinte (2000).

A partir de 2001 começamos a descrição do funcionamento ecossistêmico do sitio e fizemos cálculos parciais

Em 2002 publicamos o primeiro artigo Em 2003 fizemos a primeira analise global

do sitio.

Diagrama do sitio

Diagrama resumido

Índices

Eficiência: Tr = Y/Ep

Energia líquida: EYR = Y/F

Investimento: EIR = F/I

Renovabilidade

%R = 100(R/Y)

Energia renovável da naturezaR = R0 + R1 + R2 + R3

R0Energia solar

direta: radiação,vento, chuva

Energia degradada

agroecossistema

R1Energia solaracumulada:

biodiversidaderegional

Produto

R2Elementos

químicos darocha e daatmosfera

NMatéria orgânicado solo perdido

por erosão

F=M+SMaterias, bens,

trabalho externo,serviços.

Recursos hídricoscobrados.

N = Energia não-renovávelda natureza

F = Feedback da economia ou retro-alimentação (pode ser não-renovável)

Contribuição total da naturezaI = R + N

Emergia incorporadaY = I + F

Ep = Energia do produto

QEstoques

internos deemergia

interações

R3Recursos

hídricos locais(gratuitos)

$Dinheiro

$Investimento.

Custeio.

$ vendas

Principal ejuros ou lucro

Pagamentos

Cálculos para analise do sitio: R1, R2Nota Valor Cálculo da contribuição conversão Valor

calculadoUnidades

SI

Recursos naturais renováveis.Chuva

1,25 ( m3/m

2/ano)*(1000kg/m

3)*(5000J/kg)* 10

4m

2/ha 5,0E+10 6,25E+10 J/ha/ano

Água da nascente

5475 ( m3/ano/29ha)*(1000kg/m

3)* (5000J/kg) 1,7E+05 9,44E+08 J/ha/ano

Nitrogênio

45 ( kg/ha/ano) 1,0 45,0 kg/ha/ano

Fósforo5 ( kg/ha/ano) 1,0 5,0 kg/ha/ano

Outros minerais25 ( kg/ha/ano) 1,0 25,0 kg/ha/ano

Ganho de recursos naturais renováveis.Produção florestal: biomassa

10000 ( kg/ano)*(14ha/29ha) 0,48 4827,6 kg/ha/ano

Recuperação do solo agrícola

15000 ( kg/ha/ano)*(0,04kg matéria orgânica/kg solo) * (5400 kcal/kg)*(4187 J/kcal)

9,0E+05 1,4E+10 J/ha/ano

1

2

3

4

5

6

7

Cálculos para analise do sitio: N

Perda de recursos naturais não renováveis.Erosão do solo agrícola

5000 ( kg/ha/ano)*(0,04kg matéria orgânica/kg solo) * (5400 kcal/kg)*(4186J/kcal)

9,0E+05 4,5E+09 J/ha/ano

8

Cálculos para analise do sitio: MMateriais da economia urbana (M):Depreciação das instalações

Casarão140 ( m2/29ha)*(400R$/m

2)*(US$/3,60R$)/150anos 0,026 3,58 $/ha/ano

Casa do Guaraci

70 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos 0,128 8,94 $/ha/ano

Casa azul70 ( m2/29ha)*(400R$/m

2)*(US$/3,60R$)/30anos 0,128 8,94 $/ha/ano

Moradia63 ( m2/29ha)*(400R$/m

2)*(US$/3,60R$)/30anos 0,128 8,05 $/ha/ano

Salas de aulas/S. Bosque.


Refeitório

130 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$3,60/R$)/20anos 0,192 24,90 $/ha/ano

Escritório/Biblioteca


13

14

15

9

10

11

12

MOficina mecânica/marcenaria


Galpão de ovelhas


Estufas500 ( m

2/29ha)*(20R$/m2)*(US$/3,60R$)/8anos 0,024 11,97 $/ha/ano

Cerca5000 ( m/29ha)*(12,30R$/m)*(US$/3,60R$)/3anos 0,039 196,36 $/ha/ano

Nascente50 ( m


Lago250 ( m


Galpão de processamento de grãos


Casa dos extratos


Projeto de capacitação

3000 ( US$/29ha)/40anos 0,001 2,59 $/ha/ano

Paiol de armazenamento


25

21

22

23

24

17

18

19

20

16

MFossa

3500 ( R$/29ha)*(US$/3,6R$)/10anos 0,001 3,35 $/ha/ano

Trator40000 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/20anos 0,0005 19,16 $/ha/ano

Implementos do trator


Colméias1800 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/1,5 ano 0,006 11,49 $/ha/ano

Centrifugas


Geladeiras


Implementos para o mel


Tosquiador


Carda50 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/25anos 0,0004 0,02 $/ha/ano

Tecelagem


Computador


Biblioteca


Mobília escola

1000 (R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 0,0006 0,64 $/ha/ano

37

38

33

34

35

36

29

30

31

32

26

27

28

Cálculos para analise do sitio: M

Insumos materiais da economia humana (M):Combustível

4000 (litros/29ha)*(0,75kg/l)*(10000kcal/kg)*(4187J/kcal)/1ano

1,1E+06 4,3E+09 J/ha/ano

Eletricidade300 (kWh/ano)*(1/29 ha)*(1000W/kW)/(364*24*60) 1,8E+07 5,4E+09 J/ha/ano

Materiais de manutenção1008 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 0,0096 9,66 $/ha/ano

41

39

40

Cálculos para analise do sitio: SServiços da economia humana (S):Despesas anuais.

Mão de obra simples 5,4E+08 J/ha/ano

1 (pessoa/29ha) * (3500 kcal/pessoa/dia) * (365 d/ano) * 4186 J/kcal

1,8E+08 1,8E+08

2 (pessoas/10ha) *(3500 kcal/pessoa/dia) * (120 d/ano) * 4186 J/kcal

1,8E+08 3,5E+08

43 Mão de obra familiar

3 ( pessoa/29ha) * (3500 kcal/pessoa/dia) * (365 d/ano) * 4186 J/kcal

1,8E+08 5,5E+08 J/ha/ano

Manutenção

2700 ( $/29ha)*(US$/3,60R$)/1ano 0,0096 25,86 $/ha/ano

Serviços públicos: Impostos (estimativa)

2500 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 0,0096 23,95 $/ha/ano

Seguros0 R$/ano/29ha 0,034 0,00 $/ha/ano

Serviços privados (associação)

250 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 0,0096 2,39 $/ha/ano

Telefone

3000 ( $/29ha)*(US$/3,60R$)/1ano 0,0096 28,74 $/ha/ano

48

47

45

46

42

44

S

Amortização das despesas iniciais.Serviços da divida

0 (US$/ha/ano) 1,0 0,0 $/ha/ano

Mão de obra durante a construção

0 (pessoas/29ha) * 90dias * (3500kcal/pessoa/dia) * 4186J/(kcal)

4,5E+07 0,0 J/ha/ano

Administração no arranque

0 (pessoas/29ha) * 90dias * (2500kcal/pessoa/dia) * 4186J/(kcal)

4,5E+07 0,0 J/ha/ano

50

51

49

Produtos

nota ProdutoProdu-tividade

Área plantada Produção Unidades

Valor calórico J/kcal Energia do % Preço

Vendas

kg/ha ha kcal/unid. produto (R$/kg) R$1 milho 3000 1 3000 kg/ha/ano 3644 4186 4,58E+10 7,4% 0,35 1.0502 girassol 1000 4 4000 kg/ha/ano 5843 4186 9,78E+10 15,9% 0,25 1.0003 óleo girassol 300 4 1200 kg/ha/ano 9000 4186 4,52E+10 7,3% 6,25 7.5004 torta girassol 700 4 2800 kg/ha/ano 2692 4186 3,16E+10 5,1% 0,16 4485 feijão 900 0,43 387 kg/ha/ano 3436 4186 5,57E+09 0,9% 2,30 8906 abóbora 3500 0,1 350 kg/ha/ano 400 4186 5,86E+09 1,0% 0,90 3157 mandioca 10000 1 10000 kg/ha/ano 1111 4186 4,65E+10 7,5% 1,10 11.0008 batata doce 10000 0,05 500 kg/ha/ano 1255 4186 5,25E+10 8,5% 0,90 4509 arroz 2500 0,16 400 kg/ha/ano 3504 4186 3,67E+10 5,9% 4,00 1.600

10 soja 2400 0,084 200 kg/ha/ano 3950 4186 3,97E+10 6,4% 1,50 30011 hortaliças 30000 0,13 3900 kg/ha/ano 16 4186 2,01E+09 0,3% 1,00 3.90012 frutas 10000 0,5 5000 kg/ha/ano 800 4186 3,35E+10 5,4% 1,00 5.00013 lã fiada 50 0,72 36 kg/ha/ano 4500 4186 9,42E+08 0,2% 36,00 1.29614 lã tapete 50 0,48 24 kg/ha/ano 4500 4186 9,42E+08 0,2% 35,00 84015 lã tecido 50 1,2 60 kg/ha/ano 4500 4186 9,42E+08 0,2% 120,00 7.20016 esterco 7200 3 21600 kg/ha/ano 5000 4186 1,51E+11 24,4% 0,35 7.56017 mel 1200 0,5 600 kg/ha/ano 3125 4186 1,57E+10 2,5% 8,00 4.80018 própolis 20 0,5 10 kg/ha/ano 5000 4186 4,19E+08 0,1% 100,00 1.00019 cera 40 0,5 20 kg/ha/ano 8000 4186 1,34E+09 0,2% 10,00 200

Soma párcial 11,2 5408720 aulas 4800 h/ha/ano 125 4186 2,51E+09 0,4% 25,00 120.00021 pesquisa 600 h/ha/ano 125 4186 3,14E+08 0,1% 0,10 60

Valores médios 6,16E+11 100,0% 176.409

nota Contribuição Valor UnidadesTransfor-midade

Fluxo de emergia % US$/ha/a

numérico sej/unidade sej/ha/ano

Recursos naturais renováveis (R) 4,29E+15 0,50 1.158,681 Chuva 6,25E+10 J/ha/ano 1,82E+04 1,14E+15 0,13 307,432 Nascente e córrego 9,44E+08 J/ha/ano 1,10E+05 1,04E+14 0,01 28,063 Nitrogênio 45 kg/ha/ano 4,60E+12 2,07E+14 0,02 55,954 Fósforo 5 kg/ha/ano 2,70E+12 1,35E+13 0,00 3,655 Outros minerais 25 kg/ha/ano 1,71E+12 4,28E+13 0,00 11,556 Produção florestal: biomassa 4828 kg/ha/ano 3,69E+11 1,78E+15 0,21 481,45

Acumulo de estoques internos 7 Recuperação do solo agrícola 1,36E+10 J/ha/ano 7,38E+04 1,00E+15 0,12 270,58

Perda de recursos naturais não renováveis (N) 3,45E+13 0,00 9,338 Erosão do solo agrícola 4,68E+08 J/ha/ano 7,38E+04 3,45E+13 0,00 9,33

Contribuições da economia urbana: 4,27E+15 0,41 1155,029 Depreciação das instalações 328,5 $/ha/ano 3,7E+12 1,22E+15 0,14 328,50

Consumo anual 2,28E+15 0,27 616,7839 Combustível 1,1E+09 J/ha/ano 6,60E+04 7,15E+13 0,01 19,3240 Eletricidade 5,44E+09 J/ha/ano 4,00E+05 2,17E+15 0,25 587,8141 Materiais para manutenção 9,7 $/ha/ano 3,70E+12 3,57E+13 0,00 9,66

Despesas anuais em trabalho humano local (L) 4,36E+14 0,05 117,7842 Mão-de-obra simples 5,36E+08 J/ha/ano 4,00E+05 2,14E+14 0,02 57,9643 Mão-de-obra familiar 5,53E+08 J/ha/ano 4,00E+05 2,21E+14 0,03 59,82

Despesas anuais em serviços externos (S) 3,40E+14 0,04 91,9544 Manutenção 25,9 $/ha/ano 3,70E+12 9,57E+13 0,01 25,8645 Impostos (predial+ambiental+vendas) 3,8 $/ha/ano 3,70E+12 1,42E+13 0,00 3,8346 Seguros 0,0 $/ha/ano 3,70E+12 0,00E+00 0,00 0,0047 Serviços privados (associação) 2,4 $/ha/ano 3,70E+12 8,86E+12 0,00 2,3948 Telefone 28,7 $/ha/ano 3,70E+12 1,06E+14 0,01 28,7449 Amortização das despesas iniciais 31,1 varios varios 1,15E+14 0,01 31,13

TOTAL 8,60E+15 1,00

Tabela

Resultados da analise do sitio

Produção e Vendas52 Massa total 54087 kg/ha/ano53 Energia total 6,2E+11 J/ha/ano54 Receitas 176409 US$/ha/ano

Fluxos de emergia agregados Recursos renováveis R = 4,29E+15 Recursos não renováveis N = 3,45E+13Contribuição da natureza I = R+N = 4,32E+15 Materiais M = 3,50E+15 Serviços internos (mão-de-obra) S1= 4,36E+14 Serviços externos S2= 3,40E+14Contribuição da economia F = M+S = 4,27E+15Emergia total Y = I+F = 8,60E+15

Índices emergéticosTr Transformidade (media) 13942 boa eficiênciaEYR Taxa de rendimento 2,01 2,2 ótimo valorEIR Taxa de investimento 1,99 1,1 bom resultado%R Renovabilidade 50 55 altaEER taxa de intercambio (media) 2,91 normal

Valores considerando renovável a mão-de-obra

Outros resultados

Rentabilidade (Renda / Despesas):

1,19 (aceitável)

Trabalho familiar (5 pessoas / 29 ha):

0,17 (médio)

Escolaridade (universitário 2, médio 1, básico 2):

0,50 (alta)

Etiqueta de certificação

Processo agrícolae beneficiamento

Rrecursos

renováveis

Fluxos emergéticos anuais por hectare multiplicados por E13

Mmateriais

Sserviçosexternos

NPerda de solo

e biota

384

Massa produzida Mp = 54087 kgEnergia produzida Ep = 6,2E11 J

I = Contribuições da natureza

I = R + L + N

F = insumos da economia humana

Y = I + F = 861

477

LMão-de-

obra local3

429

F = M + S

350

45

34

Índices emergéticos

Transformidade: Tr = Y/Ep = 13942 (alta eficiência)

Taxa de rendimento: EYR = Y/R = 2,2 (capta 120% de energia)

Taxa de investimento: EIR = F/I =1,1 (demanda pouco da sociedade)

Renovabilidade: %R = 100(R/Y) = 55% (padrão sustentável)

Empregabilidade: 5 pessoas/29 hectares (aceitável)

DiscussãoApesar do pouco estímulo do governo, é possível produzir no meio rural usando métodos ecológicos e sociais. Foram obtidos ótimos valores de indicadores emergéticos demonstrando que: (a) a propriedade está trilhando o caminho da sustentabilidade;(b) o impacto ambiental é quase nulo, podendo haver regeneração do ecossistema; (c) o sistema capta muita energia da natureza que transfere aos consumidores; (d) o investimento necessário é pequeno (o que é ótimo em tempos de crise); (e) os produtos são mais saudáveis e baratos; (f) os índices de emprego são altos (trabalhador por hectare por ano).

Próximas etapas

O trabalho avançou muito porem ainda consideramos que a pesquisa esta em andamento. Ainda que auspiciosos os procedimentos e os dados obtidos devem ser considerados como resultados preliminares

A metodologia será aprimorada com dados do mesmo sitio e de outras unidades rurais

Pretendemos divulgar os novos progressos no I Encontro Brasileiro de Agro-ecologia no mês de novembro em Porto Alegre.

Obrigado pela atenção dispensada

Agradecemos o convite da Embrapa e a hospitalidade do Sítio Yamaguishi;

Desejamos sucesso ao empreendimento do CYTED e aos participantes do encontro;

Esperamos complementar e melhorar a metodologia com os conhecimentos adquiridos e as sugestões recebidas no evento;

Maiores informações sobre a metodologia usada podem ser encontradas no site do Laboratório de Engenharia Ecológica da FEA/Unicamp.www.fea.unicamp.br/ortega/

a certificaÇÃo de sistemas e produtos rurais usando emergia. estudo de caso: anÁlise do sÍtio...

Documents