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DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

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INTRODUÇÃO DIREITO AMBIENTAL A espécie humana, assim como as demais formas de vida, dependem do sistema de interação entre os elementos naturais (água, atmosfera, rochas, plantas, animais e solo). Para que as pessoas possam ter suas necessidades básicas atendidas é essencial o desenvolvimento econômico, especialmente para as populações de países pobres. Entretanto, o crescimento desordenado e o elevado padrão de consumo têm causado impactos que reduzem o potencial do meio ambiente, como por exemplo: o aquecimento da atmosfera, o crescimento dos níveis dos oceanos, a poluição das águas, a erosão do solo e a acelerada extinção das espécies. A conservação ambiental e o desenvolvimento econômico são essenciais para suprir as necessidades humanas. Sem a conservação do meio ambiente, o crescimento econômico, ao invés de atender às necessidades da população será responsável pela miséria de inúmeros povos e, ainda, pelo comprometimento das condições de sobrevivência das gerações futuras. A conservação da biodiversidade não é apenas uma questão de proteger a vida silvestre e seus ecossistemas, mas sim de preservar as condições de sobrevivência do homem, por meio da manutenção dos sistemas naturais que sustentam a vida humana. MEIO AMBIENTE Embora os ecossistemas naturais tenham certa capacidade de se reajustar, uma série de modificações provocadas pelo homem no meio ambiente tem ultrapassado esta capacidade, gerando desequilíbrios. As alterações no meio ambiente podem resultar em uma série de problemas, como: o surgimento de novas espécies nos ecossistemas naturais, a extinção de espécies nativas e a introdução de substâncias de natureza prejudicial. Quanto a primeira dificuldade, alertamos que o surgimento de novas espécies em um ecossistema já formado e de certa forma equilibrado, pode resultar em sua competição com as espécies nativas, causando toda sorte de desequilíbrios, em um habitat ajustado ao longo de muitos anos. Igualmente, a extinção de uma determinada espécie de um ecossistema pode ocasionar uma série de desequilíbrios, principalmente na cadeia alimentar de outras espécies.

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A introdução de substâncias no ambiente natural provocará reações diferentes, de acordo com o tipo de substância e o habitat afetado, a mair dificuldade refere-se às substâncias poluentes, que representam perigo à saúde dos organismos vivos, pois atingem, principalmente, as populações que ocupam os níveis mais altos dos ecossistemas, mas ameaçam a sobrevivência de todas as espécies. Os principais poluentes da água e do solo são, em geral, o lançamento de dejetos humanos (esgoto) em quantidades excessivas e sem prévio tratamento, o lançamento de resíduos industriais tóxicos e o uso inadequado de inseticidas. Já, como poluentes do ar atmosférico, podemos mencionar: o monóxido de carbono, o óxido de enxofre e de nitrogênio, os hidrocarbonetos e a matéria particulada em suspensão. Ora, o meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum e indispensável à sobrevivência humana, deve ser preservado, não só pelo poder público, mas por toda sociedade. Faz-se mister o entendimento humano de que os recursos ambientais não são inesgotáveis, tornando-se inadmissível o desenvolvimento das atividades econômicas de forma alheia a tal fato. É necessária a coexistência harmônica entre economia e meio ambiente, através de um desenvolvimento praticado de forma sustentável, voltado para a preservação dos recursos existentes atualmente. Devemos lutar pela preservação do meio em que vivemos, garantindo a existência de novas gerações. EDUCAÇÃO AMBIENTAL A relação do homem com o meio ambiente é um problema que atormenta a humanidade há muito tempo. Nossa Constituição Federal estabelece o dever do Estado de promover a educação ambiental, visando a preservação do meio em que vivemos. Mas, infelizmente, não podemos confiar que o Estado, sozinho, seja capaz de controlar todos os atos e fatos que, direta ou indiretamente, interferem em nosso habitat. A educação ambiental é sem dúvida o meio mais eficaz de aplicação do princípio da preservação do meio ambiente, mas é claro, exige o investimento atual, para que possamos colher resultados no futuro.

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A Professora Iara Verocai concede-nos o significado do vocábulo educação ambiental: “Processo de aprendizagem e comunicação de problemas relacionados à interação dos homens com seu ambiente natural. É o instrumento de formação de uma consciência, através de conhecimento e da reflexão sobre a realidade ambiental.” Somente a partir da educação ambiental e do esclarecimento dos cidadãos acerca dos problemas que afetam o meio ambiente e da eficácia de um desenvolvimento sustentável, é que o indivíduo poderá compreender as conseqüências de seus atos sobre o meio ambiente. A Constituição Federal, de 1988, novamente faz referência à educação ambiental, no inciso VI, do parágrafo 01º, de seu artigo 225: “Para assegurar a efetividade desse direito, incumbe ao Poder Público: (...) VI – promover a educação ambiental em todos os níveis de ensino e a conscientização pública para preservação do meio ambiente.” A Lei nº 9.795, de 27 de abril de 1999, estabelece, em seu artigo 05º, os objetivos fundamentais da educação ambiental, dentre os quais podemos destacar: “(...) o incentivo à participação individual e coletiva, permanente e responsável, na preservação do equilíbrio do meio ambiente, entendendo-se a defesa da qualidade ambiental como um valor inseparável do exercício da cidadania (...)”. Resta claro o objetivo do legislador em aplicar a consciência ecológica ao próprio povo, titular do direito ao meio ambiente, efetivando, assim, o princípio da participação na defesa deste direito. A educação ambiental traduz-se na redução de custos ambientais, na efetivação no princípio da preservação, na fixação de ideais de consciência ecológica, no incentivo à concretização do princípio da solidariedade e na realização do princípio da participação. Tais objetivos se completam, vez que no momento em que a sociedade percebe que o meio ambiente é um só, indivisível e pertencente a todos, começa a auxiliar em sua preservação, proporcinando, assim, a redução de custos pelo poder público. O Código Florestal, Lei nº 4.771/65, apresenta alguns indícios de programas de educação ambiental: “Artigo 42. Dois anos depois da promulgação desta Lei, nenhuma autoridade poderá permitir a adoção de livros escolares de leitura que não conteham textos de educação florestal, previamente aprovados pelo Conselho Federal de Educação, ouvido o órgão florestal competente.

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Parágrafo 1º. As estações de rádio e televisão incluirão, obrigatoriamente, em suas programações, textos e dispositivos de interesse florestal, aprovados pelo órgão competente no limite mínimo de 5 (cinco) minutos semanais, distribuídos ou não em diferentes dias, (...) Parágrafo 3º. A União e os Estados promoverão a criação e o desenvolvimento de escolas para o ensino florestal, em seus diferentes níveis.” O importante é entender que não haverá êxito na divulgação de programas de desenvolvimento sustentável, sem que antes os cidadãos conheçam o meio ambiente e reconheçam o poder que ele exerce sobre nós seres humanos. Mas, para isto é necessária a propagação de uma educação ambiental sólida, não só nas salas de aula, mas também no dia a dia das pessoas e em todos os atos da comunidade. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL A raiz da maior parte dos problemas do mundo está relacionado com o meio ambiente. E não somente a questão da preservação das florestas e dos animais, e sim de recursos essenciais à sobrevivência do homem. Grande parte destas disputas se deve ao fato de que as necessidades do homem são ilimitadas, enquanto os recursos naturais são limitados. Os conflitos entre países sob alegações ideológicas não passam de interesse econômico nos bens naturais. Temos como exemplo a escassez de água no Oriente Médio, que faz com que Israel queira o território da Cisjordânia, o interesse norte-americano no petróleo existente no Golfo Pérsico e outros mais existentes em todo o mundo. O direito ambiental, apesar de consistir em uma ciência nova, é ramo autônomo do ordenamento, gozando de princípios próprios, legislação específica e ensino didático. CONCEITO O governo brasileiro adota como conceito de desenvolvimento sustentável aquele elencado no Relatório Bruntland, como: “o desenvolvimento que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades”. Segundo o Presidente Fernando Henrique Cardoso o meio ambiente e desenvolvimento são a mesma coisa, sendo que não existe mais a guerra travada entre os defensores do ecossistema e os militantes do progresso, hoje, há uma integração entre estes dois elementos, quando é preciso preservar, para desenvolver em benefícios das gerações futuras.

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Cristiane Derani, no seu livro Direito Ambiental Econômico, entende desenvolvimento sustentável como "um desenvolvimento harmônico da economia e ecologia que devem ser ajustados numa correlação de valores onde o máximo econômico reflita igualmente um máximo ecológico. Na tentativa de conciliar a limitação dos recursos naturais com o ilimitado crescimento econômico, são condicionadas à consecução do desenvolvimento sustentável mudanças no estado da técnica e na organização social". Segundo Celso Antônio Pacheco Fiorillo: "o princípio de desenvolvimento sustentável tem por conteúdo a manutenção das bases vitais da produção e reprodução do homem e de suas atividades, garantindo igualmente uma relação satisfatória entre os homens e destes com o seu ambiente, para que as futuras gerações também tenham oportunidade de desfrutar os mesmos recursos que temos hoje a nossa disposição". Conciliar meio ambiente e desenvolvimento econômico requer planejamento, e não atraso econômico como afirmam algumas pessoas contra. Devemos preservar para que os recursos passem de uma geração a outra e que estas, também tenham condições de sobreviver no futuro. Pois como podemos querer que as nossas futuras gerações sobrevivam sem água. Não devemos, entretanto querer sacrificar o desenvolvimento dos países, alegando que o meio ambiente é único e intocável. Deve haver um equilíbrio para que não cheguemos ao extremo de algumas civilizações passadas que tudo destruíram. Esse equilíbrio deve estar presente tanto na área rural quanto na área urbana. Isso tudo somente será resolvido com medidas educativas, e com a conscientização de todos os países quanto à preservação do meio ambiente, e quando todos tomarem consciência de que a miséria também é um problema mundial que facilita a degradação do meio ambiente. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL COMO PRINCÍPIO DO DIREITO AMBIENTAL Alguns doutrinadores classificam o desenvolvimento sustentável como princípio do direito ambiental. Decorrida a fase de explosão industrial do período liberal e das grandes Revoluções, o conceito de desenvolvimento econômico e tecnológico, a todo custo, perdeu guarida nas sociedades modernas. Com isto a sociedade passou a exigir a atuação freqüente do Estado na solução das questões ambientais. A proteção do meio ambiente e o desenvolvimento econômico tornaram-se um objetivo social comum, pressupondo a convergência do desenvolvimento econômico, social, cultural e de proteção ambiental.

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O desenvolvimento sustentável, ou, eco-desenvolvimento, é representado pela conciliação entre o desenvolvimento, a preservação do meio ambiente e a melhoria da qualidade de vida, e deve ser aplicado no território nacional em sua totalidade (áreas urbanas e rurais). PRINCÍPIOS DA VIDA SUSTENTÁVEL 1. Respeitar e cuidar da comunidade dos seres vivos: é quase que um princípio ético, pois não precisamos e não devemos destruir as outras espécies. 2. Melhorar a qualidade de vida humana: é este o principal objetivo do desenvolvimento sustentável, permitir que as pessoas realizem o seu potencial e vivam com dignidade. 3. Conservar a vitalidade e a diversidade do planeta Terra: pois é nele que vivemos. 4. Assegurar o uso sustentável dos recursos renováveis e minimizar o esgotamento de recursos não renováveis. 5. Permanecer nos limites da capacidade de suporte do planeta Terra: isso deve ser analisado em separado nas diferentes regiões do plante, como, por exemplo, não podemos querer encher as florestas de pessoas morando. 6. Modificar atitudes e práticas pessoais: a sociedade deve promover valores que apóiem a ética, desencorajando aqueles que são incompatíveis com um modo de vida sustentável. Deve-se incentivar disciplinas de direito ambiental desde a pré-escola. 7. Permitir que as comunidades cuidem de seu próprio meio ambiente: as comunidades e grupos locais tendem a expressarem as suas preocupações e acharem soluções mais rápidas se estiverem vivenciando o problema. 8. Gerar uma estrutura nacional para a integração de desenvolvimento e conservação: toda sociedade precisa de leis e de estrutura para proteger o seu patrimônio; tentar prever os problemas e evitar danos maiores. 9. Constituir uma aliança global: é de extrema importância, pois a falta de cuidado de um interfere na vida de outrem. Entretanto, não devemos nos contentar com palavras e sem buscar ações. PRODUÇÃO E CONSUMO SUSTENTÁVEL Como podemos perceber a livre iniciativa já não é tão mais livre assim, pois acima de tudo deve respeitar e conservar o meio ambiente. Deve procurar encontrar um ponto de equilíbrio. Para que todos tenham condições de ter uma vida digna sem abrir mão de suas ambições. ESPAÇOS AMBIENTAIS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Os espaços ambientais relacionam-se com o princípio do desenvolvimento sustentável, na medida em que determina de que forma ocorrerá o equilíbrio entre o desenvolvimento industrial, as zonas de conservação da vida silvestre e a própria habitação do homem, tendo como

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objetivo basilar a manutenção de uma vida com qualidade às presentes e futuras gerações. Os espaços ambientais são formados por porções do território, que são divididos com o intuito de propiciar a preservação do meio ambiente. Os espaços ambientais dividem-se em: espaços especialmente protegidos, que não interessam para este estudo, e zoneamento ambiental. O zoneamento ambiental possui relação estrita com o desenvolvimento sustentável, à medida que auxilia na preservação do meio ambiente, a partir da limitação do uso do solo, interferindo no uso da propriedade particular, com base no princípio da função social da propriedade. O zoneamento ambiental classifica-se em zoneamento para pesquisas ecológicas, em parques públicos, em áreas de proteção ambiental, costeiro e industrial. UNIDADES DE USO SUSTENTÁVEL As unidades de uso sustentável representam um dos grupos de conservação integrantes do Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC). Estas unidades visam o uso sustentável dos recursos ambientais, conciliando a conservação da natureza e o uso sustentável de seus recursos naturais. A Lei do SNUC possui um aspecto social, na medida em que protege, não só o meio ambiente, como também o direito de propriedade. As unidades de uso sustentável dividem-se em: 1) Áreas de Proteção Ambiental (APAS): criadas pela Lei 6.902/81, consistem em áreas extensas, pouco habitadas e dotadas de inúmeros atributos naturais importantes para a qualidade de vida e o bem estar da população. Tem como objetivo a proteção da diversidade biológica, a disciplina do processo de ocupação e a segurança no uso dos recursos naturais. Exemplo: Guaraqueçaba. 2) Área de Relevante Interesse Ecológico: previstas no Decreto 89.336/84, representa uma área de ação governamental relativa ao equilíbrio ecológico, possuem características naturais próprias, flora exuberante e fauna ameaçada de extinção. 3) Floresta Nacional (FLONA): mencionadas na Lei 9.985/00, mas criadas isoladamente por decretos, são extensões de florestas em terras públicas, criadas com finalidades econômicas, técnicas e sociais, podendo haver reflorestamento destas áreas. Exemplo: Floresta Nacional do Amazonas.

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4) Reserva Extrativista: criadas pela Lei 9985/00, consistem em áreas utilizadas por pessoas que provém sua sobrevivência do extrativismo, agricultura e criação. 5) Reserva de Fauna: previstas na Lei do SNUC, tem como objetivo o estudo da fauna, mas dificilmente se tornarão realidade. 6) Reserva Particular do Patrimônio Natural: definidas na Lei 9985/00, são áreas privadas perpétuas, que objetivam a conservação da diversidade biológica. 7) Reservas de Desenvolvimento Sustentável: instituídas pelo artigo 20, da Lei do SNUC, que as define como “área natural que abriga populações tradicionais, cuja existência baseia-se em sistemas sustentáveis de exploração dos recursos naturais, desenvolvidas ao longo de gerações e adaptadas às condições ecológicas locais e que desempenham um papel fundamental na proteção da natureza e na manutenção da diversidade biológica”, devem ser áreas públicas criadas por um Conselho Deliberativo, composto por organizações da sociedade civil e da população local. O Conselho Deliberativo somente aprovará os planos de procedimento em que conste a definição das áreas de proteção integral de uso sustentável e de amortecimento, bem como corredores ecológicos. LEGISLAÇÃO CONFERÊNCIA DE ESTOCOLMO O primeiro alerta mundial a gravidade da situação com o meio ambiente foi dado em 1972, em Estocolmo, na Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente, promovida pela ONU. O ideal de um desenvolvimento sustentável surgiu, inicialmente, na Conferência de Estocolmo, quando os países participantes passaram a buscar soluções para o problema da degradação do meio ambiente, foi nesta Convenção que surgiu o conceito de desenvolvimento sustentável adotado até hoje no Brasil. Os primeiros princípios da Política Global do Meio Ambiente foram formulados durante a reunião e ampliados, posteriormente, na ECO – 92, são princípios genéricos aplicáveis à proteção mundial do meio ambiente. Já os Princípios da Política Nacional do Meio Ambiente tratam da implementação dos princípios de âmbito global, porém, adequados à realidade social e cultural de cada país. É importante destacar, que a Conferência do Rio, de 1992, em contraste com a Conferência de Estocolmo, dirigiu-se à criação de uma Agenda 21 que não é uma Agenda Ambiental, mas sim uma Agenda de Desenvolvimento Sustentável.

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CONSTITUIÇÃO FEDERAL O legislador constituinte observou que o crescimento das atividades econômicas não poderia mais ocorrer de forma alheia à preservação ambiental, porquanto sua degradação contínua implicaria na diminuição da capacidade econômica do país e não seria possível às gerações futuras desfrutar da vida com qualidade. Na Constituição Federal, o princípio do desenvolvimento sustentável encontra-se esculpido no artigo 225, caput, segundo o qual: “Artigo 225. Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações”. Ainda, o artigo 170, da Carta Magna, demonstra claramente a preocupação do legislador em proteger o meio ambiente: “A ordem econômica, fundada na valorização do trabalho humano e na livre iniciativa, tem por fim assegurar a todos existência digna, conforme os ditames da justiça social, oservados os seguintes princípios: (...) VI – defesa do meio ambiente”. AGENDA 21 A Agenda 21 é um documento oficializado por ocasião da “Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento” - ECO 92, ocorrida em 14 de junho de 1992, no Rio de Janeiro, quando seu texto foi oficialmente admitido pelos países ali representados. A Agenda 21 está voltada para problemas atuais e tem como objetivo preparar o mundo para os desafios do próximo século. Ela prega a realização de mudanças e se representa um marco na solução das questões ambientais. É um documento da ONU, e como tal, somente goza de obrigatoriedade após ser reconhecido pela legislação de cada país. No Brasil, os Estados e Municípios poderão legislar a partir da Agenda 21, desde que seguindo a União e prevalecendo a legislação mais restritiva. A Agenda 21 trata das questões do desenvolvimento econômico-social e suas dimensões, à conservação e administração de recursos para o desenvolvimento, ao papel dos grandes grupos sociais que atuam nesse processo. Prega a criação de projetos que visem ao desenvolvimento sustentável, preservando os recursos naturais e a qualidade ambiental. A Agenda 21 representa um avanço da consciência ambiental e o fortalecimento das instituições para o desenvolvimento sustentável. Apela para

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a consciência dos Poderes Públicos e para a sociedade, no sentido de criarem ou desenvolverem um ordenamento jurídico capaz de proteger o meio ambiente, a partir do desenvolvimento sustentável. A erradicação da pobreza, a proteção da saúde humana e a promoção de assentamentos humanos sustentáveis surgem como objetivos sociais da Agenda. No Brasil, a agenda nacional dependerá das agendas estaduais, e estas, por sua vez, das agendas locais, quando cada autoridade iniciará o diálogo com seus cidadãos e organizações locais para a aprovação de uma Agenda 21. Para que o trabalho não fosse deixado de lado, previu-se uma avaliação dos resultados da Agenda 21 em 1997, a cargo da Assembléia Geral da ONU e da Comissão para o Desenvolvimento Sustentável. A Agenda 21 consiste em um documento consensual para o qual contribuíram governos e instituições da sociedade civil de 179 países num processo que durou dois anos e culminou com a realização da Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (CNUMAD), já mencionada no início desta exposição. Além da Agenda 21, resultaram desse processo cinco outros acordos: a Declaração do Rio, a Declaração de Princípios sobre o Uso das Florestas, o Convênio sobre a Diversidade Biológica e a Convenção sobre Mudanças Climáticas. A Agenda 21 traduz em ações o conceito de desenvolvimento sustentável, alterando os padrões de desenvolvimento do próximo século. A Agenda 21 é, ainda, um processo de planejamento participativo que analisa a situação atual de um país, estado ou município, e planeja o futuro de forma sustentável, através de em planejamento acerca de todos os atores sociais e da formação de parcerias e compromissos para a solução dos problemas, a partir da análise de aspectos econômicos, sociais, ambientais e político-institucionais. A Agenda considera, questões ligadas à geração de emprego e de renda, à diminuição das disparidades regionais e interpessoais de renda, às mudanças nos padrões de produção e consumo, à construção de cidades sustentáveis e à adoção de novos modelos e instrumentos de gestão. O objetivo da Agenda 21 é subsidiar ações do Poder Público e da sociedade em prol do desenvolvimento sustentável, sendo necessário, para tanto, a criação de instrumentos e mecanismos legais internacionais. Se os países envolvidos não oferecerem suporte à implementação da Agenda 21, através da elaboração de leis nacionais que visem ao desenvolvimento sustentável, o trabalho será esquecido.

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Na esfera internacional, há a necessidade de instrumentação legal para a implementação de medidas indispensáveis a uma gestão ambiental no âmbito mundial. Não só os países em via de desenvolvimento necessitam instrumentos e mecanismos legais, também os países desenvolvidos devem curvar-se a esta necessidade, caso contrário, as relações jamais surtirão efeitos, nem mesmo ante a ameaça de catástrofes mundiais. ISO 14.000 A International Organization for Standardization, conhecida mundialmente pela sigla ISO, é uma organização não-governamental existente desde 1974, com sede em Genebra, Suíça. A organização foi criada para reunir normas técnicas e padronizar medidas e especificações. Um dos serviços mais importantes criado pela ISO reúne normas e padrões referentes à qualidade dentro da empresa, o ISO 9000, e à questão ambiental, o ISO 14000. Seguindo esses padrões e implantando sistemas de qualidade e gestão ambiental, as empresas podem receber os certificados ISO, bastante exigidos por consumidores. A idéia do ISO 14.000 surgiu das discussões de desenvolvimento sustentável durante a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento - ECO 92. A série ISO 14000 reúne normas internacionais que estabelecem regras para que as empresas possam implantar Sistemas de Gestão Ambiental, com a finalidade de reduzir desperdícios, quantidade de matéria-prima, de água, de energia e de resíduos usados e obtidos durante o processo de produção, tentando dessa forma minimizar os impactos ambientais e estar de acordo com a legislação ambiental. A idéia utilizada na Gestão Ambiental é usar menos para produzir mais e com melhor qualidade. No Brasil, a ISO é representada pela ABNT (Associação Brasileira de Normas e Técnicas), que participa dos comitês, tem direito a voto na organização e também trabalha como certificadora credenciada pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial), que é quem fiscaliza as atividades. A certificação é voluntária, ou seja, deve ser requerida pela própria empresa, com a vantagem de que o implante desses padrões ambientais internacionais pode facilitar a entrada de seus produtos no mercado externo.

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Após implantar Sistemas de Gestão Ambiental, ligados à qualidade do ar, da água e do solo, a empresa recebe o certificado e depois, anualmente, a certificadora realizará auditorias de acompanhamento para manutenção do certificado. Se a empresa abandonar algum dos padrões estabelecidos, corre o risco de perder o certificado ISO 14000. De 3 em 3 anos realizam-se auditorias de renovação, mas os períodos variam de empresa para empresa. AGENDA 21 BRASILEIRA A Agenda 21 Brasileira transformou-se em um processo de planejamento estratégico participativo, que foi conduzido pela Comissão de Políticas de Desenvolvimento Sustentável e da Agenda 21 Nacional. No processo de elaboração da Agenda a realidade brasileira foi analisada a partir de diferentes focos, observando-se a independência entre o meio ambiental, economia, sociedade e instituições. Além disso, determina que o processo de elaboração e implementação deve estabelecer parcerias, entendendo que a Agenda 21 não é um documento de governo, mas um produto de consenso entre os diversos setores da sociedade brasileira, através da parceria entre governo, setor produtivo e sociedade civil. Os planos definidos pela Agenda serviriam de base para a elaboração dos Planos Plurianuais do Governo, quando é definido o destino dos recursos públicos do país. Para o desenvolvimento das idéias o programa foi dividido seis eixos denominados de Agricultura Sustentável, Cidades Sustentáveis, Infra-estrutura e Integração Regional, Gestão dos Recursos Naturais, Redução das Desigualdades Sociais e Ciência e Tecnologia para o Desenvolvimento Sustentável, permitindo discutir de forma ampla a sustentabilidade do desenvolvimento do Brasil, a partir da análise das diferenças sociais. Após, encerrada a Agenda 21 Brasileira, o processo de elaboração tomou um novo rumo, através da pesquisa de aspectos estaduais, que visa refletir a diversidade entre as regiões que compõe o país. A Agenda 21 Brasileira é composta de dois documentos: “Agenda 21 Brasileira – Ações Prioritárias”, que estabelece os caminhos para a construção da sustentabilidade brasileira, e “Agenda 21 Brasileira – Resultado da Consulta Nacional”, produto das discussões realizadas em todo o território nacional. A Agenda estabeleceu 21 pontos de ação, são eles: 1) Produção e consumo: promover uma campanha nacional contra o desperdício e restringir a produção de recicláveis.

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2) Ecoeficiência e responsabilidade social: incentivar mecanismos de certificação nas empresas e procedimentos voluntários de monitoramento. 3) Planejamento estratégico: incorporar a dimensão ambiental dos eixos de desenvolvimento. 4) Energia renovável: reestruturar o Proálcool e desvinculá-lo dos interesses do velho setor sucroalcooleiro. 5) Informação e conhecimento: promover recursos financeiros para pesquisas na área do desenvolvimento sustentável e para a manutenção de pesquisadores no Brasil. 6) Educação permanente: combater o analfabetismo funcional e valorizar o ensino profissionalizante. 7) Promover a saúde: ampliar detecção precoce de hipertensão, diabetes, desnutrição e câncer, democratizando o SUS. 8) Inclusão social: baixar o índice de GINI, que mede a distribuição de renda, de 0,6 para 0,4. 9)Universalizar o saneamento ambiental: ampliar para 60% o tratamento secundário de esgotos na próxima década. 10) Gestão de espaço urbano: tornar o Estado promotor do desenvolvimento urbano sustentável. Promover elaboração de Planos Diretores. 11) Desenvolvimento sustentável do Brasil Rural: promover o acesso a terra e à agricultura familiar. 12) Promoção da agricultura sustentável: incentivar o manejo de sistemas produtivos, adotando o princípio da precaução para transgênicos. 13) Promover a Agenda 21: elaborar indicadores de desenvolvimento sustentável. 14) Implantar o transporte de massa: promover a descentralização das cidades e a implementação de redes de metrô e trens rápidos. 15) Preservar e melhorar bacias hidrográficas: assegurar a preservação dos mananciais pelo estabelecimento de florestas protetoras e proteger margens de rios, recuperando suas matas ciliares. 16) Política florestal e controle de desmatamento: limitar a concessão de créditos para a expansão de fronteiras agrícola. Implantar corredores de biodiversidade em todos os biomas. 17) Descentralização do pacto federativo: fortalecer o federalismo e definir as competências entre União, estados e municípios.

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18) Modernização do Estado: estabelecer termos de compromisso para a solução de passivos ambientais amparados por garantias bancárias. 19) Relações internacionais e governança global: fortalecer as Nações Unidas como organismo representativo. 20) Formação de capital social: expandir os incentivos fiscais ao terceiro setor, promover oportunidades para os negros, fortalecer o papel da mulher e proteger os indígenas da biopirataria. 21) Pedagogia da sustentabilidade: adotar o princípio da responsabilidade corporativa. LEI Nº 6.938/81 A Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981, estabelece, em seu artigo 04º, os objetivos da política nacional do meio ambiente: Artigo 04º. A Política Nacional do Meio Ambiente visará: I – à compatibilização do desenvolvimento econômico-social com a preservação da qualidade do meio ambiente e do equilíbrio ecológico; (...) III – ao estabelecimento de critérios e padrões da qualidade ambiental e de normas relativas ao uso e manejo de recursos ambientais; IV – ao desenvolvimento de pesquisas e de tecnologias nacionais orientadas para o uso racional de recursos ambientais;”. Ainda, seu artigo 09º trata dos instrumentos da Política Nacional do Meio Ambiente, mencionando entre eles o zoneamento ambiental. LEI DO SNUC A Lei nº 9985/00, que institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza – SNUC, estabelece critérios e normas para a criação, implantação e gestão das unidades de conservação. O artigo 02ª da mencionada lei estabelece importantes conceitos acerca do desenvolvimento sustentável, quer sejam: unidades de conservação, conservação da natureza, preservação, proteção integral, uso sustentável, recuperação, restauração, zoneamento etc. A lei institui, ainda, as unidades de conservação integrantes do SNUC, dividindo-as em dois grupos: Unidades de Proteção Integral, que visam à preservação da natureza, admitindo apenas o uso indireto de seus recursos naturais, e Unidades de Uso Sustentável, que tem como objetivo compatibilizar a preservação da natureza com o uso sustentável dos recursos naturais.

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O artigo 20, da lei em questão, estabelece o conceito, a instituição, o funcionamento e os objetivos das Reserva de Desenvolvimento Sustentável. CÚPULA MUNDIAL SOBRE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL (RIO + 10) A conferência realizada de 26 de agosto a 4 de setembro de 2002, em Joanesburgo, África do Sul, o evento é conhecido como Rio+10, porque é realizado uma década depois da Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (Rio - 92). A conferência pretende buscar um consenso na avaliação geral das condições atuais e nas prioridades para ações futuras. As decisões serão dirigidas a reforçar compromissos de todas as partes para que os objetivos da Agenda 21 sejam alcançados, analisando assuntos como o Protocolo de Kyoto e a Biodiversidade. Além destes pontos importantes, foram discutidos alguns programas de desenvolvimento sustentável que foram implantados nos últimos anos e adquiriram êxito razoável. Ainda, questão sociais, como o problema da propagação da AIDS no continente africano etc. MODELOS DE APLICAÇÃO PROGRAMA MUNICIPAL: RECICLAGEM DE LIXO/RIO DE JANEIRO A cidade do Rio de Janeiro possui um programa de reciclagem de lixo no Rio, atuante principalmente na Zona Sul, quando coletores independentes passam a noite arrecadando latas de alumínio, jornais, papelão e cobre, materiais estes que são posteriormente reciclados. O município divulga o programa, incentivando os cidadãos a separar os materiais em sacos, ajudando, assim, os coletores que poderão trabalhar de forma mais eficiente e ganhar um salário mais digno. Os coletores de lixo oficiais do estado também serão beneficiados, pois mais lixo será previamente coletado pelos coletores independentes diminuindo o total de lixo nos caminhões tornando mais breve suas barulhentas coletas noturnas. A economia do estado, o meio ambiente e a cidade só tem a ganhar.

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PROGRAMA ESTADUAL: BACIA DO GUARIROBA/MATO GROSSO DO SUL A degradação de recursos naturais causa e ameaça a sustentabilidade da agricultura, economia e usos de outros recursos. A fim de diminuir o risco da degradação e contaminação do nosso ambiente e mesmo para recupera-lo, é necessário controlar a qualidade dos recursos de água, solo e ar. Estas ações envolvem alto custo e conflitos de interesses econômicos, sendo difícil executá-las. As decisões exigem um conhecimento amplo das estratégias alternativas capazes de manter o ambiente limpo com os custos aceitáveis. Mas antes de empregar qualquer atitude no sentido da qualidade da água, é necessário identificar os problemas existentes na bacia hidrográfica, um sistema de coleta de dados das fontes de poluentes deve ser implantado para detectar as causas dos problemas. Pelo fato das bacias hidrográficas estarem degradadas em larga escala, vem sendo envidados esforços no sentido de se estimular estudos que visem conservar recursos naturais e recuperar danos causados pelo mau uso da terra e água. O Estado de Mato Grosso do Sul localiza-se em uma região privilegiada quanto aos recursos hídricos. Mesmo assim já enfrenta inúmeros problemas referentes à qualidade e quantidade de água. A bacia Guariroba possui uma área aproximada de 389,27 Km² e encontra-se situada na nascente do Córrego Saltinho, afluente do Córrego Guariroba. Na foz da bacia há um reservatório de Captação de Água Superficial, responsável pelo abastecimento de 90% da água portável para a população urbana de Campo Grande/MS. Entretanto, os problemas causados pela erosão e impróprio manejo dos dejetos animais comprometem seu uso para consumo humano, o que resultou na redução do abastecimento para 60%. A Bacia do Guariroba está ocupada com atividades agropecuárias, implicando em cerca de cerca de 40 propriedades rurais, das quais muitas destinam-se à criação de bovinos de corte, cria e recria, de forma extensiva e outras menores concetram-se em atividades como: piscicultura, gado de leite e avicultura. A água é utilizada no sustento dos bovinos, despejo de córregos e nascentes. A água para consumo humano é proveniente de poços superficiais e artesianos. A formação de pastagens destas áreas se fez com a retirada da vegetação natural e o plantio de sementes de pastagens.

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Os proprietários que exploram o solo da região utilizam técnicas que romperam o equilíbrio ambiental, provocando um processo acentuado de assoreamento no Córrego Guariroba, e a contaminação da água no reservatório. O uso da terra e sua ocupação aconteceu desordenadamente, com grandes propriedades, pouco exploradas devido a baixa fertilidade dos solos. Contudo, no final da década de 70 e início da década de 80, os programas de incentivo a ocupação do cerrado proporcionaram a ocupação acelerada destas áreas e a conseqüente degradação dos recursos naturais. O assoreamento que ocorre na Bacia do Córrego Guariroba, acontece devido ao desmatamento de grande parte da vegetação ciliar, pelos bebedouros utilizados por bovinos e pastagens degradadas em conseqüência da falta de práticas adequadas de manejo e conservação dos solos. Após a implantação da divisão do Estado de Mato Grosso em 1979, dois programas foram criados para viabilizar a política de implantação, destinando recursos para a infra-estrutura social: o Programa de Desenvolvimento do Estado de Mato Grosso (Promat) e o Programa de Desenvolvimento de Mato Grosso do Sul (Prosul). Os primeiros anos de existência do Estado de Mato Grosso do Sul, coincidiram com a aceleração no processo de ocupação da área afetada, incorporando grandes áreas ao processo produtivo, mas a vegetação nativa foi sendo depredada. Recomenda-se a adoção de práticas de uso e manejo do solo que evitem sua pulverização, compactação e que protejam o solo da ação erosiva das chuvas. Antes de tentar recuperar áreas degradadas é necessário identificar quais as limitações que tais solos impõem à produtividade destas áreas. Alguns solos podem ser recuperados pela simples recomposição do nível de fertilidade perdida, outros solos talvez nunca mais serão completamente recuperados. A deterioração dos recursos naturais pode ser identificada mediante o monitoramento da micro bacia hidrográfica degradada. Portanto, para diminuir o risco de contaminação e degradação do ambiente e mesmo para recuperá-lo deve-se monitorar a qualidade da água, do solo e do ar. Em razão dos problemas enfrentados, em 21 de setembro de 1.995, pelo decreto número 7.183, assinado pelo Prefeito do Município de Campo Grande, foi criada a Área de Proteção Ambiental dos Mananciais do Córrego Guariroba. Esta iniciativa visa assegurar o uso adequado dos recursos naturais, bem como implementar ações para a recomposição das áreas degradadas. Mas até presente, as ações adequadas para conservação do meio ambiente ainda não foram tomadas. Portanto, o objetive principal deste projeto

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é demonstrar as técnicas economicamente viáveis no controle da erosão e qualidade da água, conscientizando os agricultoras e incetivando-os a implantar técnicas apropriadas na conservação do meio ambiente. Uma harmonia entre os interesses econômicos dos proprietários e a conservação do meio ambiente poderá ser alcançada, se os proprietários se adaptarem aos sistemas adequados de produção agropecuária sustentável. PROGRAMA FEDERAL: CICLO DO BAMBU/BRASIL O bambu, há cerca de 15 anos, vem sendo utilizado como matéria-prima geradora de trabalho e renda pelo Programa de Desenvolvimento do Ciclo do Bambu no Brasil. O programa já é aplicado em 07 estados e beneficia pessoas de baixa-renda e, em decorrência do interesse de setores empresariais e governamentais, deverá ser implantado em outros estados do país. O principal objetivo do programa é a promoção do bem estar físico, social, cultural e econômico e para a reintegração da população excluída ao meio produtivo. Um dos maiores êxitos do projeto foi a premiação do cabide de bambu, feito com matéria-prima 100% biodegradável e compatível com a preservação do meio ambiente Além do cabide, as cooperativas de trabalho, cerca de 50 espalhadas pelos estados de Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Alagoas, Mato Grosso do Sul, Distrito Federal, Espírito Santo e Paraná, também produzem brinquedos educativos, maletas, bolsas, acessórios, ventiladores, jogos e móveis de baixo custo e alta qualidade. A armação de óculos de bambu é um produto já idealizado, mas que ainda não ingressou no mercado. O bambu alcança seu ponto de maturidade de produção aos três anos e quanto mais de colhe, mais se produz, portanto, não é necessário ser replantado. O programa auxilia na preservação do meio ambiente e, ainda, serve de incentivo às comunidades carentes, que encontram um meio de subsistência. O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL NO COTIDIANO DO CIDADÃO A crescente diminuição dos recursos naturais brasileiros levou o Governo vem divulgando informações para economia e preservação destes recursos, visando garantir o futuro de nossos descendentes.

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Ao mesmo tempo em que o cidadão reduz ou elimina o desperdício, economiza dinheiro. Neste trabalho explicaremos algumas das idéias e recomendações oferecidas pelo Governo no sentido de desenvolvermos nossas atividades diárias de forma sustentável ÁGUA Hoje, metade da população mundial enfrenta problemas de abastecimento de água, quando 97% da água existente no planeta Terra é salgada, 2% formam geleiras inacessíveis e, apenas, 1% é água doce, das quais muitas fontes já estão poluídas ou, simplesmente, secaram. Nossas reservas de água estão ameaçadas em razão da ameaça representada por esgotos, lixo, resíduos de agrotóxicos e industriais. O programa tem como objetivo imputar a responsabilidade por essa triste realidade a cada cidadão, induzindo-o a contribuir no dia-a-dia, economizando no consumo de água no banho, na higiene, na comida, na lavagem de louça e roupas, na limpeza da casa, na plantas, prestando atenção para a existência de vazamentos etc. ENERGIA ELÉTRICA O consumo de energia elétrica aumenta a cada ano no Brasil, sendo que em breve, estaremos importando energia elétrica de países vizinhos. Os estabelecimentos comerciais já vem auxiliando na economia de energia com a dinamização de suas atividades, dias e horários de funcionamento. O consumo residencial e comercial representam cerca de 42% do consumo total e cresce cada vez mais em razão do crescimento do mercado de eletrodomésticos, sendo recomendada a observância do selo Procel – Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica nos produtos adquiridos. Outra forma de economia de energia é representada pela utilização de lâmpadas fluorescentes, evitando, assim, a implantação de programas de economia como o famoso “Apagão”. Economizando energia, o cidadão contribui para o adiamento da construção de novas hidrelétricas, que causam grandes impactos ambientais e para diminuição da exploração de recursos naturais não renováveis

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LIXO O lixo produzido pela sociedade e demais e aumenta a cada dia. Essa dificuldade é maior quando associada aos custos para se criar aterros sanitários. A situação torna-se pior quando constatamos que na maioria das cidades brasileiras o lixo é despejado em terrenos baldios ou nos “famosos” e inadequados lixões. Em contraposição a essas práticas, ecologicamente incorretas, vem-se estimulando o uso de métodos alternativos de tratamento como a compostagem e a reciclagem ou, dependo do caso, incineração. A incineração (queima do lixo) é a alternativa menos aceitável, vez que provoca graves problemas de poluição atmosférica e exige investimentos de grande porte para a construção de incineradores. A compostagem é uma maneira fácil e barata de tratar o lixo orgânico (detritos de cozinha e fragmentos de plantas). A reciclagem é uma das melhores alternativas para o lixo inorgânico (plásticos, vidros, metais e papéis), é possível recuperar e reutilizar a maior parte dos materiais que na rotina do dia-a-dia é jogada fora. O programa fornece, ainda, recomendações para o uso adequado dos aparelhos responsáveis pela poluição atmosférica, como por exemplo a geladeira, o freezer e o ar condicionado. CONCLUSÃO Nossa saúde é intimamente ligada com o meio ambiente: o ar que respiramos, a água que bebemos e o solo em que vivemos. O uso inadequado dos recursos naturais compromete tanto a nossa existência como das gerações futuras. Em decorrência da imensidão do território brasileiro, muita gente acreditava que os recursos naturais do nosso país eram inesgotáveis. Entretanto, em uma descoberta recente, se comparada com a idade da planeta, o ser humano compreendeu que a água, o ar, o solo, a fauna e a flora consistem em recursos finitos em quantidade e qualidade. Foi pensando neste problema que surgiu a idéia de um sistema de consumo e desenvolvimento sustentável, representado pelo uso conciente dos recursos naturais na satisfação de nossas necessidades, evitando o comprometimento da sobrevivência das gerações futuras. O desenvolvimento sustentável difundiu-se pelo mundo com velocidade correspondente à necessidade humana de preservar o meio

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ambiente, e logo passou a ser discutido como requisito para a existência da humana no planeta. A Conferência de Estocolmo e a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento - ECO 92, representam um marco na implantação de programas de desenvolvimento sustentável pelo mundo. A partir destas duas reuniões, o assunto passou a ser discutido não apenas como um projeto futuro, mas como uma realidade necessária e desejada tanto por grupos militantes de proteção à natureza, mas por líderes políticos mundiais, por grandes empresas e por toda a sociedade. Como não poderia deixar de ser, o desenvolvimento sustentável tornou-se alvo do ordenamento jurídico mundial, quando diversas leis regulamentando o tema foram instituídas, com importância especial à Agenda 21. O primeiro passo da legislação brasileira, neste sentido ocorreu com a criação da Agenda 21 Brasileira, a partir daí, diversas normas foram criadas. Segundo o artigo 02º, da Lei do SNUC, o uso sustentável consiste na: “(...) exploração do ambiente de maneira a garantir a perenidade dos recursos ambientais renováveis e dos processos ecológicos, mantendo a biodiversidade e os demais atributos ecológicos, de forma socialmente justa e economicamente viável;” Assim, surgiram diversos programas de implantação nacional, estadual e municipal do desenvolvimento sustentável foram surgindo. Refletetindo claramente a aplicação do velho jargão popular: saber usar para nunca faltar. E isso não exige um grande esforço, somente mais atenção com o que está ao nosso redor, no nosso ambiente. Basta fazermos uma pequena reflexão sobre como agimos e como devemos agir. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ANTUNES, Paulo de Bessa. Direito ambiental. 6ª ed. Rio de Janeiro: Ed. Lumen Juris, 2002. 2. DERANI, Cristiane. Direito ambiental e econômico. São Paulo: Editora Max Limonad, 1997. 3. FIORILLO, Celso Antônio Pacheco. Curso de direito ambiental brasileiro. 3ª ed. São Paulo: Saraiva, 2002.

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4. FIORILLO, Celso Antônio Pacheco e RODRIGUES, Marcelo Abelha. Direito ambiental e patrimônio genético. Belo Horizonte: Del Rey, 1996. 5. FREITAS, Vladimir Passos de. A Constituição Federal e a efetividade das normas ambientais. 2ª ed. São Paulo: Ed. Revista dos Tribunais, 2002. 6. MILARÉ, Édis. Direito do ambiente. 2ª ed. São Paulo: Editora RT, 2001.

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1-Desenvolvimento econômico, sustentável e a engenharia da sustentabilidade

O que é desenvolvimento econômico

Tradicionalmente, o desenvolvimento é associado ao desenvolvimento

econômico. Quando se pensa em um país desenvolvido, se pensa na riqueza

deste país, ou em quanto dinheiro circula anualmente neste país.

Desenvolvimento econômico é a riqueza econômica dos países ou regiões

obtida para o bem-estar dos seus habitantes. Em economia e em negócios, a

riqueza de uma pessoa ou uma nação é o valor líquido dos ativos. Há ativos

que são tangíveis (terra e capital) e aqueles que são financeiros (dinheiro,

títulos, etc). As medidas de riqueza normalmente excluem os ativos intangíveis

ou não comercializáveis, tais como capital humano e capital social.

O PIB é um indicador de desempenho econômico, calculado no Brasil pelo

IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). O PIB real mede o

produto total de bens e serviços de um país e, portanto, a capacidade desse

país de satisfazer as necessidades e desejos de seus cidadãos. O PIB cresce

quando os fatores de produção aumentam ou a tecnologia avança. Admite-se

que, no longo prazo, a capacidade de um país de produzir bens e serviços

determina o nível de vida de seus cidadãos.

O que é PIB?

É o produto interno bruto agregado que expressa o total da produção final de

bens e serviços finais produzido em determinado período de tempo.

PIB = C + G + I + (X – M)

Sendo:

G = Consumo do governo

C = consumo das famílias

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I = investimento bruto

X = exportações de bens e serviços

M = importações de bens e serviços

Nesta abordagem, o aumento do bem estar econômico e a melhora na

qualidade de vida (incluindo lazer saúde, cultura e educação) são

conseqüências da maior circulação de dinheiro em um país. De maneira

resumida, quanto maior o PIB mais desenvolvido seria um país.

Porém, enquanto o Brasil apresenta o 10º PIB mundial, ao analisar-se sua

produção sob o foco do PIB per capita percebe-se que o país cai para o 53º

lugar do ranking. Desta forma, o valor do PIB é insuficiente para indicar se um

país é desenvolvido ou não, já que não considera a distribuição de renda pela

população.

Por outro lado, a análise isolada do PIB per capita, que oferece apenas um

valor médio, ainda não dispõe da capacidade de conduzir a percepções muito

conclusivas a respeito do grau de desenvolvimento econômico do país,

necessitando ser complementada por outros elementos que envolvam

indicadores sociais e de distribuição de renda do país.

Desenvolvimento medido pelo IDH

Como o PIB pretende medir o desenvolvimento econômico sem levar em conta

aspectos como ao bem estar social (que inclui saúde e educação), surgiu o IDH

(Índice de Desenvolvimento Humano), que mede a média das realizações de

um país em três dimensões básicas do desenvolvimento humano: uma longa

expectativa de vida, o conhecimento e um padrão de vida digno para a

população.

O Índice de Desenvolvimento Humano é uma medida comparativa de pobreza,

alfabetização, esperança de vida para os diversos países do mundo. Seu

cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais próximo da unidade,

mais desenvolvido é considerado o país.

27

A escolaridade inclui a alfabetização dos adultos e a educação primária,

secundária e terciária da população em geral. O PIB per capita entra no cálculo

do IDH como um substituto de uma medida do padrão de vida ou de

distribuição de renda.

Calculando o IDH

O diagrama mostra a estrutura do IDH (Fig. 1.1).

Fig. 1.1. Estrutura para cálculo do IDH

Antes de calcular o IDH, se deve calcular os índices de cada dimensão e, para

isto, são estabelecidos valores mínimos e máximos para cada indicador (Tab.

1.1).

Tab. 1.1. Valores máximos e mínimos de cada dimensão para o cálculo do IDH.

Indicador Valor máximo Valor mínimo

Expectativa de vida anos 85 25

Alfabetização de adultos % 100 0

Educação geral % 100 0

PIB per capita US$/hab 40.000 100

28

O desempenho em cada dimensão é expresso por um valor entre 0 e 1:

O IDH é então calculado pela média das três dimensões. São considerados

países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentam IDH > 0,8.

Os países com 0,799 < IDH < 0,5 são considerados países de desenvolvimento

intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 são considerados de baixo

desenvolvimento humano.

Como exemplo, mostra-se o cálculo do IDH para a Turquia para o ano de 2005.

1) Calculando o índice de expectativa de vida.

Para a Turquia, a expectativa de vida em 2005 era de 71,4 anos:

29

2) Calculando o índice de educação.

Na Turquia, em 2005, a taxa de alfabetização de adultos era de 87,4% e a

porcentagem da população recebendo educação primária, secundária e

terciária era de 68,7%.

3) Calculando o índice do PIB per capita.

O PIB per capita da Turquia em 2005 foi de US$ 8.047 por habitante.

30

4) Calculando o IDH.

Para maiores informações sobre o IDH veja:

http://hdr.undp.org/en/reports/global/hdr2000/

31

Com o IDH foram incluídos fatores sociais no cálculo da medida de

desenvolvimento, mas para avaliar se este desenvolvimento seria sustentável,

ainda falta um fator essencial a ser considerado: o meio ambiente.

2. O que é desenvolvimento sustentável

Sustentabilidade

No dicionário, a sustentabilidade simplesmente implica que uma determinada

atividade ou ação seja susceptível de ser sustentada (ou seja, de continuar

indefinidamente). Pensando no meio ambiente, esta definição não é

particularmente útil uma vez que muitas práticas altamente nocivas podem ser

mantidas por longos períodos de tempo, além do tempo da vida humana

individual.

A emergência nas décadas de 80 e 90 para as questões ambientais de alcance

global, como o empobrecimento da camada do ozônio e as alterações

climáticas, chamou a atenção para o acentuado aumento na taxa e na

amplitude das mudanças no ambiente forjadas pela expansão da economia

global.

Talvez a mais conhecida definição de sustentabilidade venha do relatório

Brundtland de 1987. Os autores definem desenvolvimento sustentável como

“...o desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem

comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas

próprias necessidades”.

O desafio do desenvolvimento sustentável

O grande desafio deste século é o de alcançar a situação denominada de

desenvolvimento sustentável. Isto implica em compreender que a sociedade e

a economia estão inseridas no meio ambiente. A natureza fornece materiais e

energia e, quando estes são abundantes, a economia cresce, o conhecimento

e as aspirações dos seres humanos aumentam. Se o meio ambiente for

explorado a uma velocidade superior àquela que o planeta tem condições de

repor, os valores, projetos e aspirações tendem a desacelerar. Somente

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quando dispõe de fontes de energia ricas e novas é que a humanidade está

livre para realizar seus desejos individuais.

Ao longo do tempo, os seres humanos têm modificado a capacidade de carga

do meio ambiente. Pesquisadores têm desenvolvido métodos para estimar o

impacto ambiental das populações com relação ao uso de recursos per capita,

como por exemplo, a Identidade de Ehrlich:

Que pode ser reescrita na forma:

I = P x A x T

onde:

I é o impacto sobre o ambiente resultante do consumo

P é a população que ocupa uma determinada área

A é o consumo per capita (riqueza)

T é o fator tecnológico

Quanto menor o impacto de uma população sobre uma área, maior seria a sua

sustentabilidade. A tabela 2.1 mostra a variação da população do Brasil,

juntamente com a variação do PIB e da emissão de gases de efeito estufa

(ECO2) para o intervalo de 1990-2000. Uma terceira coluna mostra uma

projeção para o ano de 2025, considerando que o padrão de variação se

mantenha o mesmo no futuro.

Poluição = Habitantes x Produção econômica x Poluição

Área área Habitantes Produção econômica

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Tab. 2.1. Dados de população, econômicos e de emissão de gás de efeito

estufa.

Área

(106 km2)

População

(108 Hab)

PIB

(1012 US$)

ECO2

(1014 CO2 equiv.)

1990 2000 2025* 1990 2000 2025* 1990 2000 2025* Brasil 8,5 1,50 1,70 2,40 0,435 0,610 1,220 5,17 6,90 12,10

PIB – produto interno bruto.

ECO2 – unidade de CO2 equivalente da emissão de gás de efeito estufa.

* projeção

Utilizando-se a igualdade de Ehrlich observa-se que, no exemplo tomado, a

população por área aumenta, o PIB per capita também aumenta, mas a

tecnologia apresenta melhora, já que há uma diminuição da emissão de dióxido

de carbono ao longo dos anos (Tab. 2.2.).

Tab. 2.2. Termos da equação de Ehrlich para o Brasil.

População/área

(Hab/m2)

P

PIB/pop

(US$/Hab)

A

ECO2/PIB

(CO2equiv / US$)

T 1990 18 2900 1189 2000 20 3588 1131 2025* 28 5083 992

Sustentabilidade Ambiental

A Identidade de Ehrlich, inclui o meio ambiente, inclui a pressão do tamanho de

uma população e o fator econômico para calcular o impacto desta população

sobre uma determinada área. Mas, o fato de I diminuir garante a ocorrência de

um desenvolvimento sustentável?

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Para que uma sociedade seja sustentável, alguns fatores devem ser

observados. Segundo Herman Daly, ideólogo da Teoria da Sustentabilidade, há

dois princípios básicos a serem atendidos:

1º princípio da sustentabilidade ambiental

Os recursos naturais não devem ser consumidos a uma velocidade que impeça

sua recuperação.

2º princípio da sustentabilidade ambiental

A produção de bens não deve gerar resíduos que não possam ser absorvidos

pelo ambiente de forma rápida e eficaz.

Nos modelos de interação dos sistemas humanos (econosfera e sociosfera)

com o meio ambiente (ecosfera) surgem na literatura, três tipos de

sustentabilidade: a econômica, a social e a do meio ambiente.

Os fluxos a que se referem aos princípios da sustentabilidade de Herman Daly

podem ser identificados nos modelos de interação dos sistemas humanos.

Dependendo do tipo de interação considerado, a sustentabilidade pode ser

classificada de três formas diferentes: fraca, média e forte dependendo de

quanto se considera a substituição entre os tipos de capital (natural, econômico

e social).

O primeiro modelo representa a interação entre os sistemas humano e natural

como compartimentos separados e ilimitados em seu desenvolvimento (Fig.

2.2). Neste tipo de sustentabilidade fraca, a soma de todos os capitais

(ambiental, econômico e social) é mantida constante, sem diferenciação do tipo

de capital.

35

Fig. 2.2. Modelo de sustentabilidade fraca

Dada a atual ineficiência na utilização dos recursos do meio ambiente, a

sustentabilidade fraca seria uma melhoria bem-vinda como uma primeira etapa,

mas este modelo não representa a sustentabilidade ambiental, já que os

capitais não são substitutos perfeitos uns aos outros, pelo contrário, são

complementos.

O segundo modelo de sustentabilidade média considera os três

compartimentos (eco, econo e sociosfera) com áreas de domínio comuns (Fig.

2.3). Contudo, neste modelo há outras áreas que são independentes. As

interações de troca entre os sistemas humanos (social e econômico) possuem

áreas que não dependem fortemente do sistema natural. Neste tipo de

sustentabilidade, a soma dos três tipos de capital (ecológico, econômico e

social) é também mantida constante, porém a substituição entre os diferentes

tipos de capital seria parcial.

36

Fig. 2.3. Modelo de sustentabilidade média

No modelo de sustentabilidade ambiental forte, o meio ambiente contém os

sistemas humanos, fornecendo recursos (como minérios e energia) e

prestando serviços ambientais (como a dispersão de poluentes), figura 2.4.

Estes recursos e serviços ambientais são a base do desenvolvimento

socioeconômico e são a fonte da real prosperidade humana. Os sistemas

humanos estão contidos no sistema natural e a econosfera e a sociosfera não

podem crescer além das limitações intrínsecas da biosfera.

Neste tipo de modelo, para alcançar a sustentabilidade é necessário manter o

capital intacto separadamente.

No modelo se sustentabilidade forte, observam-se os diferentes fluxos de troca

entre os diferentes sistemas (Fig. 2.4). A humanidade é usuária dos recursos

naturais e controla estes fluxos. Os fluxos de troca entre os sistemas humanos

têm maior qualidade, pois abrangem a troca de recursos manufaturados

(especialmente entre o sistema econômico e o social) e de informação

(especialmente entre o sistema social e o econômico). Os sistemas humanos

(a econosfera e a sociosfera) têm hierarquia mais alta que os sistemas

naturais, pois as decisões tomadas nestes sistemas controlam os fluxos de

troca entre o sistema natural e o humano.

37

3. A engenharia da sustentabilidade

Um princípio simples, conhecido pelos engenheiros, é o de que tudo está

baseado em energia. A energia constitui a fonte e o controle de todas as

coisas, todos os valores e todas as ações dos seres humanos e da natureza.

Quando a energia disponível é abundante, a economia, o conhecimento e as

aspirações dos seres humanos crescem. Se as fontes de energia são

exploradas a uma velocidade superior àquela que o planeta tem condição de

regenerar, os valores, projetos e aspirações dos seres humanos são

desacelerados, ou no mínimo, adiados. Este fenômeno vem se repetindo ao

longo de toda a história da humanidade e da natureza.

Na busca pela sustentabilidade, os engenheiros devem utilizar técnicas para

medir e avaliar os sistemas de fornecimento de energia considerando tanto o

homem como a natureza, incluindo ainda em seus cálculos a economia. Este

engenheiro deve perceber que a maior parte dos avanços tecnológicos que

ocorreram no século passado (em que houve um crescimento acelerado) só foi

possível pela utilização da energia disponível, como a utilização do petróleo em

grande escala. À medida que a disponibilidade desta forma de energia diminui,

alguns avanços tecnológicos estão fadados a desaparecer.

O entendimento da Engenharia da Sustentabilidade implica portanto em

entender como as leis da energia controlam todos os modelos humanos, a

economia, os períodos de crescimento e de estabilidade. Deve-se hoje

contemplar o mundo como um todo e considerar a forma como os seres

humanos podem se adaptar ao ambiente. Conhecendo a forma com que a

energia produz e mantém a ordem para a humanidade e para a natureza, será

possível oferecer soluções de engenharia econômicas e inteligentes para que

os indivíduos possam escolher sua forma de viver.

Os fluxos de energia que formam e mantém os sistemas humanos e naturais

Enquanto havia energia em abundância para a rápida expansão da

produtividade e para o desenvolvimento da cultura humana, o abastecimento

de alimentos, a tecnologia e o conhecimento, o homem foi induzido a

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considerar a energia, a economia e a sociedade como bens garantidos à sua

sobrevivência (modelo de sustentabilidade fraca). Ao refletir sobre o futuro, se

pensava em diminuir a desigualdade social e garantir o desenvolvimento

econômico das sociedades. Entretanto, o rápido crescimento que caracterizou

o último século, aliado à percepção da capacidade de carga do planeta e à

compreensão de que nossas fontes de energia são limitadas, nos leva a tentar

compreender a este problema complexo de acordo com o modelo de

sustentabilidade forte.

Em engenharia, para que se possa avaliar um sistema tão complexo se utilizam

“sistemas” e diagramas de sistemas para se realizar os cálculos sobre fluxos e

depósitos de recursos. Por exemplo, a planta da instalação hidráulica de uma

casa é um diagrama de sistemas. A partir dele, podemos compreender a

velocidade de entrada e saída de água, quanto custará manter o sistema em

funcionamento e as formas de energia necessárias para sua operação. Já que

a energia está incluída em todos os processos, se podem fazer diagramas para

todos eles, desde os de fluxos de água de uma casa, até os de sistemas de

plantação de alimentos e de operação de sistemas mais complexos como uma

cidade ou um país.

Diagramas simples de energia permitem visualizar de que modo os recursos

controlam o que acontece aos sistemas e prever o futuro.

Definição de sistema

Sistema se refere a tudo o que funciona como um todo devido à interação de

suas partes organizadas. Por exemplo, uma casa é um sistema com

tubulações de água, condutores elétricos, materiais de construção, etc. Um

time de futebol é um sistema composto por jogadores com funções diferentes,

mas que atuam de comum acordo por interações combinadas durante o

treinamento. Um bosque é um sistema constituído de árvores, solo, nutrientes,

animais e microrganismos. Com a interação entre estes elementos, o bosque

se mantém como unidade.

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Para todos estes sistemas, se podem aplicar as leis da energia e construir

diagramas de energia. Diagramas de sistemas e fluxos de energia

A figura 3.1 é um diagrama que mostra os processos que ocorrem em uma

fazenda. De forma simples, o diagrama ilustra de que modo a plantação

depende das interações dos fluxos de entrada de energia solar, de chuva,

nutrientes do solo, do trabalho humano e do maquinário.

A fazenda é um sistema, composto de partes que interagem para formar o

todo. O quadrado marca os limites do sistema. Entrando no sistema, são

mostrados os fluxos de energia e materiais, necessários para a plantação de

alimento. Para que a produção seja possível, deve-se dispor da energia do sol,

da chuva e, também, da mão de obra e de máquinas. Dentro do limite, são

mostrados alguns fluxos que interagem e afetam a produção da fazenda. Para

que a fazenda produza, é necessária a interação entre os nutrientes fornecidos

pelo solo com a mão de obra e as máquinas (fornecidas pelos sistemas

humanos) e com o sol e a chuva (fornecidos pelo meio ambiente). O fluxo que

sai do sistema é o alimento produzido. Este fluxo será utilizado por outros

sistemas, como uma cidade ou um grande mercado. O fluxo apontando para

baixo mostra a energia que foi degradada e que se encontra agora na forma de

calor dissipado.

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Fig. 3.1. Fluxos energéticos necessários para a produção de alimentos em uma

fazenda.

Da mesma forma que a fazenda foi representada por um diagrama de energia,

pode-se representar qualquer tipo de sistema. O mundo está cheio de sistemas

com características semelhantes. Vários sistemas, aparentemente diferentes,

têm características comuns, que podem ser identificadas com o entendimento

dos diagramas. Pode-se representar desde sistemas simples até aqueles mais

complexos.

Fig. 3.2. Fluxos de energia entre plantas e consumidores.

41

A figura 3.2 mostra como a biosfera atua de forma semelhante aos sistemas

mostrados anteriormente. A biosfera utiliza a luz do sol para produzir alimento

que os bosques naturais e os organismos marinhos proporcionam aos

consumidores, de forma semelhante àquela com que os alimentos produzidos

em uma fazenda chegam aos seres humanos. Estes alimentos e fibras são

utilizados pelos consumidores (seres humanos, animais, cidades e

microorganismos) e os consumidores devolvem ao ambiente materiais para

serem reutilizados. Os materiais neste caso são aqueles reutilizados para o

crescimento das plantas, como o dióxido de carbono e os nutrientes

(fertilizantes como o nitrogênio, o fósforo e o potássio). O fluxo destes

elementos é movido pelo fluxo de energia solar. Os fluxos, ao circular,

armazenam energia e seus modelos de organização estabilizam o fluxo de

energia, fazendo possível que a vida na biosfera continue.

As fontes de energia controlam a forma dos sistemas

Um sistema está limitado pelas fontes de energia que chegam a ele. Um

sistema muito iluminado rico em energia solar tem um tipo diferente de

vegetação de outro que, por causa de sua localização geográfica ou altitude

elevada, recebe menos energia do sol. Os modelos de agricultura das

civilizações antigas estavam baseados somente nos fluxos de sol e chuva.

Hoje, na agroindústria, se empregam fontes adicionais de energia, como

combustíveis fósseis, que direta ou indiretamente, alimentam o maquinário e os

serviços das atividades agroindustriais.

As fontes de energia externas dão fundamento a um sistema. O sistema

gradualmente auto-organiza suas reservas, seus ciclos de materiais, seus

sistemas de retro alimentação e seu formato de forma a otimizar o uso da

energia disponível. Neste processo de tentativa e erro, há uma seleção entre

alternativas. Os sistemas que sobrevivem são aqueles que melhor utilizam sua

energia armazenada para estimular o fluxo energético.

Quando o fluxo de energia externa de um sistema muda, necessita-se de um

tempo para o desenvolvimento de um novo sistema adaptado à nova fonte de

energia. Por exemplo, quando o clima muda novas formas de vegetação

42

substituem as formas primitivas. Quando ocorrem mudanças nos modelos

energéticos de uma região, ocorrem também mudanças nos modelos agrícolas,

industriais, econômicos, culturais e no estilo de vida da população.

Recursos limitados e ilimitados

O desenvolvimento de um sistema está limitado a seus recursos energéticos.

Se estes podem suportar mais crescimento ou se o sistema deve ser limitado

em sua atividade depende da disponibilidade de energia externa (Fig. 3.3).

Pensando em uma represa para fornecimento de energia elétrica, pode-se

distinguir duas situações. A represa pode estar limitada pelo fluxo de água que

chega a ela, se os fluxos que chegam não forem suficientes para fornecer água

suficiente para girar as turbinas. Por outro lado, se o fornecimento de água à

represa for maior que a pressão necessária para mover as turbinas, esta

represa pode ser ilimitada.

Fig. 3.3. Comparação entre duas fontes de energia: (a) fonte de energia de

grande capacidade, com fluxo de saída suficiente para cada usuário e (b) fonte de energia limitada, com fluxo disponível fixo por unidade de tempo.

43

O fornecimento de energia ilimitado (a) contrasta com o fornecimento de

energia limitado (b). Uma fonte ilimitada pode proporcionar energia a qualquer

consumidor que se conecte a ela, como por exemplo os primeiros

consumidores de uma central hidroelétrica. Quando a fonte é limitada, os

consumidores têm de adaptar-se a seu fluxo.

A luz solar é outro exemplo, uma floresta não pode empregar mais energia por

hectare do que aquela que chega regularmente a cada dia. Uma vez que a

floresta está desenvolvida para captar toda a luz disponível, não é possível

prosseguir maximizando o fluxo energético que produz a partir daquela fonte.

Para sobreviver, os sistemas geram ordem, desenvolvem retroalimentações de

energia e reciclam materiais. Os fluxos de energia podem ser esquematizados

em diagramas com características básicas. As fontes ilimitadas de energia

podem suportar o aumento de consumo e a acumulação de reservas que

chamamos de crescimento. Os fluxos de energia limitada na fonte não podem

suportar um crescimento ilimitado e os sistemas que empregam estas fontes

tem de se desenvolver de forma a manter o armazenamento de energia e de

reservas em um nível que o fluxo de entrada possa suportar.

Já que a energia acompanha todos os processos e fluxos, modelos que

empreguem diagramas de energia de sistemas podem ser utilizados para

descrever os diversos sistemas do nosso planeta, sejam eles naturais ou

criados pelo homem. Os diagramas de energia de sistemas representam as leis

da energia. A primeira lei (conservação da energia) estabelece que a energia

que flui para dentro de um sistema deve ser igual àquela que sai ou fica

depositada no sistema. No exemplo da roda d’água movida pela ação de um

fluxo constante de água, a energia potencial da água se converte em energia

cinética e ao mesmo tempo parte desta energia se converte em calor. De

acordo com a segunda lei, a energia dispersa (que não pode ser mais utilizada

para realizar trabalho) deixa o sistema de forma degradada (calor). Nos

diagramas, a energia degradada é sempre mostrada deixando o sistema em

direção ao sumidouro de energia.

44

2- Modelos de Crescimento A engenharia da sustentabilidade

MODELOS

Os engenheiros sabem que tudo está baseado em energia. Na busca pela

sustentabilidade, os engenheiros devem utilizar técnicas para medir e avaliar

os sistemas e suas fontes de energia e, para isto, utilizam modelos.

Modelos representam sistemas e os sistemas são constituídos de partes e de

suas interconexões. Nosso planeta (um sistema) é constituído de lagos, rios,

oceanos, montanhas, organismos, pessoas e cidades. Algumas partes são

grandes, outras pequenas. Há processos que interconectam estas partes, às

vezes diretamente, às vezes indiretamente. Pode-se dizer que nosso mundo é

um enorme sistema complexo, mas para que o homem possa compreender

este mundo complexo e suas inúmeras interconexões, criamos modelos.

Para construir um modelo, a primeira coisa a fazer é criar uma caixa imaginária

que contenha nosso sistema de interesse. Desta forma definimos o sistema. A

seguir, podemos desenhar símbolos que representam as influências externas,

símbolos que representam as partes internas de nosso sistema e as linhas de

conexão entre estes símbolos, que representam relações e fluxos de materiais

e energia. Para que o modelo se torne quantitativo, adicionamos valores

numéricos a cada fluxo. Desta forma, podemos utilizar os modelos para

avaliações quantitativas e para simulações, que permitem acompanhar/prever

o comportamento do sistema ao longo do tempo.

Um modelo simples de um sistema de armazenamento

Vamos começar modelando um sistema simples que contém apenas um

processo de armazenamento (Fig. 4.1.). Apesar de usarmos a água como

exemplo do material a ser armazenado, este modelo se aplica a qualquer tipo

de estoque (petróleo, minérios, dinheiro, pessoas, livros, etc). A primeira coisa

a fazer é criar a caixa imaginária que contém o sistema que, neste caso, é

45

constituído de um estoque, um fluxo de entrada e um fluxo de saída. A

utilização dos símbolos adequados torna o modelo mais preciso.

Fig. 4.1. Exemplo de modelo de sistema de estoque. O sistema contém um

estoque, um fluxo de entrada e um fluxo de saída.

O fluxo de entrada é provido por uma fonte externa (círculo). O estoque de

água no tanque é representado pelo símbolo de estoque, que alimenta um

fluxo de saída para outro sistema externo. O modelo do diagrama é observado

da esquerda para a direita. Pode-se imaginar o fluxo de água entrando no

tanque para depois sair em um fluxo proporcional à pressão de água no

tanque. A água sai do sistema pela direita, atravessando a fronteira

estabelecida para nosso sistema (caixa imaginária). O modelo representa a

primeira lei da energia: a energia disponível na fonte de água entra no tanque,

é estocada como energia potencial (de acordo com a altura da água no tanque)

e à medida que a água sai, parte da energia é perdida por atrito na forma de

calor (segunda lei). A energia perdida no processo é também representada

como um fluxo de calor (não água).

Quanto mais água entra, maior será o depósito e maior o fluxo de saída. Se a

entrada de água for constante, o estoque irá aumentar até que o fluxo de

entrada se iguale ao de saída. Depois disso, o nível de água se mantém

constante (Fig. 4.2).

46

Fig. 4.2. Representação gráfica para o crescimento de um estoque, como o

representado pelo modelo de armazenamento.

Utilizando a linguagem da energia para entender os sistemas e empregar

diagramas de energia de sistemas permite definir equações matemáticas para

cada sistema.

Equações para um sistema simples de armazenamento

Vamos começar com o modelo simples de armazenamento de água em um

tanque (Fig. 4.3). A descrição verbal do modelo apresentado estabelece que a

mudança na quantidade de água do estoque é proporcional à diferença entre

os fluxos de entrada e saída. Agora podemos escrever uma equação para

estas palavras com um termo para “a mudança na quantidade de água” e outro

para “diferença entre os fluxos de entrada e saída”.

Na figura , o fluxo de entrada de água é representado por J. O fluxo de saída

deve ser proporcional à pressão exercida pelo estoque (coluna d’água), ou em

outras palavras, o fluxo de saída é proporcional à quantidade armazenada Q.

Dizer que um fluxo é proporcional a uma quantidade é o mesmo que dizer que

quando a quantidade aumenta, o fluxo também aumenta. A quantidade com

que o fluxo aumenta é representada por uma constante k1, que é normalmente

obtida de dados experimentais. k1 é chamada de constante pois seu valor não

varia à medida que o estoque aumenta ou diminui.

47

Fig. 4.3. O sistema de armazenamento contém um estoque (Q), um fluxo de

entrada (J) e um fluxo de saída (k1 x Q).

Verbalizando o modelo mostrado na figura tem-se:

A mudança na quantidade armazenada com o tempo (dQ/dT) é a

diferença entre o fluxo de entrada J e o de saída k1 x Q.

E a equação que corresponde ao modelo verbal é:

dQ/dT = J – k1 x Q

Esta equação diferencial estabelece a mudança do estoque com o tempo em

termos gerais, sem utilizar ainda valores numéricos. Para um caso particular

pode-se encontrar o valor de J e o de k1 x Q. Por exemplo, sabendo-se que o

fluxo de saída de um determinado depósito de 1000L é de 100 litros por hora,

temos que:

k1 x Q = 100 L/h

ou

48

k1 = 100/Q = 100/1000 = 0,1 h-1

Pode-se também lidar com as mudanças de estoque com o tempo utilizando

intervalos discretos de tempo. Assim

Novo Q = Velho Q + mudança de Q x intervalo de tempo

ou

Q1= Q0 + DQ x Dt

De posse das equações que descrevem o sistema, pode-se construir gráficos

que podem ser comparados com as expectativas do comportamento do

sistema e para verificar se o modelo corresponde ao que acontece no mundo

real.

Tomando-se como exemplo o modelo de armazenamento de água e as

equações que descrevem o sistema, pode-se construir uma tabela para

acompanhar/prever o comportamento do sistema com o tempo.

Tomando-se valores de J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,03 h-1, pode-se acompanhar

as mudanças na quantidade armazenada em um depósito (Q0 = 1 L) que

recebe 2 L/h com um fluxo de saída inicial de 0,03 L (k1 x Q), ver tabela 4.1.

Tab. 4.1. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água. Os

valores iniciais são destacados em negrito.

Tempo Fluxo de saída Variação Quantidade armazenada

t+Dt k1 x Q DQ = J - k1 x Q Q + DQ

0 0,00 2,00 1,00

1 0,03 1,97 2,97

2 0,09 1,91 4,88

3 0,15 1,85 6,73

4 0,20 1,80 8,53

5 0,26 1,74 10,28

6 0,31 1,69 11,97

49

7 0,36 1,64 13,61

8 0,41 1,59 15,20

9 0,46 1,54 16,74

... ... ... ...

299 2,00 0,00 66,66

300 2,00 0,00 66,66

A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada em

www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/. Com os dados da tabela

pode-se acompanhar as mudanças da quantidade ao longo do tempo como

mostra o gráfico na figura 4.4. Observa-se que após aproximadamente 150 h a

quantidade armazenada se estabiliza entre 60 L e 70 L.

Fig. 4.4. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água para

de

J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,03 h-1, ver www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

50

Aumentando-se o fluxo de saída (k1 = 0,06 h-1), observa-se que o estoque se

estabiliza após aproximadamente 80 horas, mas a quantidade armazenada cai

para 33 L (Fig. 4.5).

Fig. 4.5. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água para

de J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,06 h-1, ver www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

5. A engenharia da sustentabilidade

MODELOS DE CRESCIMENTO

Quando o uso das palavras se conecta a análises quantitativas utilizando

diagramas de sistemas e simulações, obtém-se uma compreensão profunda e

rigorosa dos sistemas de interesse.

Vimos que as diferentes opções para o futuro dependem da capacidade do

meio ambiente em fornecer materiais e energia e à capacidade dos seres

humanos de perceber e compreender que o desenvolvimento depende dos

fluxos provenientes da natureza e é limitado por eles. Os engenheiros sabem

que tudo está baseado em energia. Quando a energia disponível é abundante,

51

há crescimento. Se as fontes de energia são exploradas a uma velocidade

superior àquela que o planeta tem condição de regenerar, o crescimento tem

de parar.

Na busca pela sustentabilidade, os engenheiros devem conhecer as fontes de

energia e avaliar sua disponibilidade de acordo com modelos quantitativos que

permitam prever e acompanhar o uso de cada tipo de energia.

Modelo de Crescimento utilizando uma fonte de energia renovável

Este modelo de crescimento (Figura 5,1) possui uma unidade autocatalítica

baseada em um fluxo externo e limitado de energia. Por exemplo, uma floresta

em que o crescimento de biomassa (folhas, troncos, raízes, animais, bactérias,

etc) utiliza os fluxos de entrada regulares de luz solar. Este tipo de fonte de

energia é renovável, porém extremamente limitado (ver CONTEÚDO 1). A

maneira como esta luz solar é utilizada não pode afetar o seu fluxo. Uma

floresta que utiliza a luz solar cresce, aumentando a sua biomassa até utilizar

quase toda a luz solar disponível a cada dia. Quando a quantidade de

biomassa que cresce for igual à quantidade que entra em decomposição, a

quantidade estocada de biomassa Q se torna constante, e o sistema entra em

estado estacionário.

52

Fig. 5.1. Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma fonte renovável. Ao alto o diagrama completo, abaixo o diagrama simplificado em

que k3 = k1 – k2.

J é o fluxo constante de entrada de energia (luz do sol). A energia utilizada

pelo processo de produção é k0 x R x Q. R é a energia que está disponível

para uso adicional: R = J - k0 x R x Q.

A quantidade estocada Q é dada pelo balanço entre a contribuição positiva

pelo fluxo de produção k1 x R x Q, a drenagem por perda k4 x Q e pela

retroalimentação do estoque para auxiliar na produção k2 x R x Q. No exemplo

da floresta, a produção de biomassa k1 x R x Q é proporcional à luz disponível

(k0 x R x Q) e à quantidade de biomassa Q já crescendo. Como em muitos

53

outros modelos de crescimento autocatalítico, a produção e a retroalimentação

são combinados como um fluxo de produção líquida k3 x R x Q, onde k3 é a

diferença entre os coeficientes k1 e k2.

A morte e decomposição de biomassa k4 x Q é proporcional à biomassa

estocada de Q da floresta e a equação para a variação da biomassa da floresta

em cada iteração DQ é:

DQ = k1 x R x Q – k2 x R x Q - k4 x Q.

DQ = k3 x R x Q – k4 x Q.

A quantidade de biomassa a cada instante é dada pela biomassa inicial (Q)

somada a variação DQ durante o intervalo de iteração DT:

Q = Q + DQ x DT

As variações do estoque são multiplicadas por DT (mudança no tempo) assim,

a quantidade de variações adicionadas são ajustadas para o intervalo de tempo

de cada iteração.

Fig. 5.2. Representação gráfica para o modelo de crescimento utilizando uma fonte renovável. A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada

em www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/ .

Inicialmente, o crescimento de biomassa da floresta Q é quase exponencial,

enquanto existir luz solar que os organismos podem utilizar (Fig. 5.2). A

quantidade de biomassa armazenada Q chega ao estado estacionário no

54

momento em que a luz se torna limitante e a produção equilibra as perdas

devido a depreciação, dispersão, etc.

Este modelo é apropriado para sistemas naturais (florestas, campos, pântanos,

rios, lagos, oceanos) crescendo por intermédio de fontes que possuem

renovabilidade limitada (sol, chuva, vento, marés, ondas). Um exemplo é um

sucessivo crescimento de uma vegetação em um campo vazio, de ervas que

se tornarão árvores. Primeiramente surgem as ervas que crescem

rapidamente, então começam a aparecer arbustos, mudas de árvores e,

finalmente, forma-se uma floresta que utiliza todo o fluxo de entrada de energia

solar e de chuva disponíveis.

Como exemplo da economia pode-se tomar um empreendimento com um fluxo

estacionário de matéria prima, por exemplo, couro. O estabelecimento utiliza o

couro para a produção de cintos e adquire capital para a compra de mais

couro. Assim, os níveis de estoque se nivelam quando o número de cintos é

limitado pela taxa de suprimento de couro. As civilizações humanas que se

baseiam em energia com renovabilidade limitada seguem este modelo.

Modelo de Crescimento utilizando uma fonte de energia lentamente

renovável

O modelo de crescimento lentamente renovável possui dois estoques em série

(Fig. 5.7). O fluxo de entrada J, vindo de uma fonte externa para o sistema,

acumula-se no primeiro estoque E. O estoque E torna-se uma reserva

provedora de recursos para o crescimento de uma unidade consumidora,

alimentando os bens acumulados em Q. Na ausência da unidade consumidora,

uma grande reserva de estoque E se desenvolve devido aos fluxos de saída

serem pequenos. Caso uma unidade de consumo, com uma retroalimentação

que aumenta ativamente este consumo, seja conectada, a quantidade de bens

em Q cresce, mas reduz o estoque E a um valor mais baixo.

A simulação da figura 5.7 inicia-se com uma grande reserva E acumulada

antes da unidade consumidora utilizá-la. O estoque da unidade de consumo Q

cresce rapidamente, retirando mais e mais energia, reduzindo a reserva E.

55

Com menos energia disponível, a quantidade acumulada Q diminui novamente

e a reserva recupera-se um pouco, pois recebe o fluxo externo e lento J.

Apesar da entrada do fluxo lento, esta é utilizada pela unidade consumidora tão

rapidamente quanto é recebida. Um novo balanço se desenvolve entre os

fluxos de entrada e saída, com a unidade consumidora conseqüentemente

abastecida um fluxo menor.

A reserva de energia armazenada E resulta do balanço entre o fluxo de entrada

J e dois fluxos de saída. Conforme mostrado na figura 5.7, as perdas k4 x E

são proporcionais ao estoque E. A utilização de k0 x E x Q para o acúmulo de

bens em Q é autocatalítica. Variações nos bens acumulados em Q resultam do

balanço entre a produção (k1 x E x Q) e as perdas k3 x Q, que representam a

depreciação, o consumo e a dispersão dos bens de Q.

Fig. 5.7. Modelo de fonte lentamente renovável. Diagramas de energia de

sistema e equações (esquerda) e curva típica de simulação (direita).

Este arranjo, de uma unidade consumidora “autocatalítica”, é encontrado em

muitos tipos de sistemas geológicos, químicos e econômicos. Este modelo

pode representar a maneira com que os recursos estão suprindo a nossa

sociedade consumidora de energia. O tanque de reserva E representa os

grandes estoques de carvão, óleo, gás natural, solo, madeira, e minerais

disponíveis há centenas de anos. Nossa civilização vem crescendo em um

ritmo extremamente acelerado, utilizando estas reservas. Se nosso sistema

econômico seguir este modelo simplificado, a civilização terá que ser reduzida,

pois a geração de matéria orgânica (combustíveis e biomassa) é mais lenta do

que a quantidade utilizada.

56

O modelo também pode representar uma população de peixes em uma

represa, que resultou do alagamento de uma floresta. A matéria orgânica que

resulta da decomposição das árvores submersas, abastece uma grande

quantidade de peixes por alguns anos. Porém, as populações mais novas

devem viver somente do fluxo de entrada regular da matéria orgânica

proveniente do rio que abastece a represa e da fotossíntese local.

Outro exemplo é o de uma cidade que se desenvolve por meio do

desmatamento de uma floresta virgem. Com o passar do tempo, esta cidade

terá de viver de modo regular, aguardando o crescimento renovável de árvores

replantadas e cortando as mesmas de acordo com seu ritmo de crescimento.

6. A engenharia da sustentabilidade

MODELOS DE CRESCIMENTO

Modelo de Crescimento utilizando uma Fonte Não-Renovável

O modelo de crescimento que utiliza uma fonte não-renovável (Figura 6.1)

representa o consumo de um recurso armazenado que não é reposto. Como

não há fluxos de entrada, estes recursos são chamados não-renováveis. Por

exemplo, um tronco de árvore derrubado por uma tempestade é um grande

estoque de madeira disponível para a alimentação de besouros. A população

de besouros vai crescer exponencialmente ao se alimentar desta madeira.

Como a quantidade desta madeira diminuirá rapidamente, a população de

besouros desaparecerá assim que toda a madeira for consumida.

57

Fig. 6.1. Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma fonte

não renovável.

Ao alto o diagrama completo, abaixo o diagrama simplificado em que k3 = k1 – k2.

Na figura 6.1, E é o estoque de recursos não-renováveis utilizados pelos

consumidores Q a uma taxa k0 x E x Q, que depende tanto da quantidade de

recursos E (a madeira) como da quantidade de consumidores armazenados em

Q (os besouros). A produção de consumidores (besouros, k1 x E x Q) é função

da quantidade de recursos E e da de consumidores Q. O termo k2 x E x Q

representa a retroalimentação dos consumidores. A variação na quantidade de

consumidores em Q resulta de um balanço entre a produção, a

retroalimentação e as perdas k4 x Q (dispersão e mortalidade). Os fluxos de

produção e retroalimentação no loop autocatalítico são combinados em um

único termo, k3 x E x Q, onde k3 = k1 – k2. Ao final de cada ciclo (DT), a

quantidade dos consumidores Q (besouros) é igual ao número inicial de

besouros Q somado a ?Q e multiplicado pelo intervalo de tempo do ciclo:

Q = Q +DQ x DT

58

Fig. 6.2. Representação gráfica para o modelo de crescimento utilizando uma

fonte não renovável. A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada em www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

Na simulação (Fig. 6.2), os estoque de besouros em Q cresce, mas retorna a

zero, a medida que a reserva de energia se esgota.

Este modelo representa sistemas que utilizam estoques que não são

renovados. Um exemplo da economia pode ser o de uma cidade próxima a

uma jazida de ouro. Enquanto a jazida é explorada, a cidade aumenta seus

rendimentos devido à extração do ouro. Quando a mina se esgota, a economia

da cidade se desacelera até que todos os seus habitantes partam para outras

cidades, o que pode resultar em uma “cidade fantasma”.

Modelo de crescimento utilizando duas Fontes: Renovável e Não-

Renovável

No modelo das duas fontes (Fig. 6.8), a energia para o crescimento do estoque

de consumidores em Q vem de duas fontes, uma fonte renovável J e outra em

que a energia é retirada por um estoque que não é reabastecido, o estoque

não-renovável E. Este modelo combina outros dois modelos (o que usa apenas

uma fonte renovável e o que emprega apenas uma fonte não renovável). As

equações são, portanto, uma combinação das equações dos dois modelos

mais simples.

Este modelo oferece uma perspectiva de nossa própria sociedade global. A

economia mundial cresceu baseada tanto nos combustíveis fósseis quanto em

fontes renováveis. Caso o modelo esteja correto, a economia terá de ajustar-se

59

de forma a utilizar menor quantidade de combustíveis fósseis não-renováveis

para que estes não se esgotem.

Fig. 6.8. Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma duas

fontes.

No diagrama (Fig. 6.8), o estoque de energia não-renovável E, localizado fora

do sistema, diminui por uso, k4 x E x Q. No símbolo de interação, parte da

energia é transformada em fluxo de produção k7 x E x Q. O fluxo de energia k0

x R x Q é proveniente da fonte de energia renovável J e o segundo símbolo de

interação é utilizado para gerar o fluxo de produção k3 x R x Q. A energia

renovável disponível R é a diferença entre o fluxo de entrada J e sua utilização.

A quantidade armazenada em Q resulta de um balanço entre os dois fluxos de

entrada de produção e as perdas k8 x Q que são proporcionais ao estoque.

Como indicado e explicado nos modelos anteriores, a produção bruta e os

loops de retroalimentação da produção estão combinados com um coeficiente

representando as contribuições da produção líquida (k7 e k3).

60

Fig. 6.9. Representação gráfica para o modelo de crescimento utilizando uma fonte renovável. A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada

em www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

A simulação na figura 6.9 é típica, com os recursos não-renováveis E sendo

reduzidos a medida que a quantidade armazenada em Q aumenta. Q diminui

novamente até que a reserva de energia desapareça.

Um exemplo que pode ser representado por este modelo é o crescimento de

população de micróbios que decompõem uma pilha de folhas caídas das

árvores. A quantidade de micróbios cresce rapidamente, porém quando a pilha

de folhas acaba, a população de micróbios diminui para um número que

consiga sobreviver com as folhas que caem regularmente.

3- O que é o desenvolvimento Econômico

. O que é desenvolvimento econômico

Tradicionalmente, o desenvolvimento é associado ao desenvolvimento

econômico. Quando se pensa em um país desenvolvido, se pensa na riqueza

deste país, ou em quanto dinheiro circula anualmente neste país.

Desenvolvimento econômico é a riqueza econômica dos países ou regiões

obtida para o bem-estar dos seus habitantes. Em economia e em negócios, a

riqueza de uma pessoa ou uma nação é o valor líquido dos ativos. Há ativos

que são tangíveis (terra e capital) e aqueles que são financeiros (dinheiro,

61

títulos, etc). As medidas de riqueza normalmente excluem os ativos intangíveis

ou não comercializáveis, tais como capital humano e capital social.

O PIB é um indicador de desempenho econômico, calculado no Brasil pelo

IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). O PIB real mede o

produto total de bens e serviços de um país e, portanto, a capacidade desse

país de satisfazer as necessidades e desejos de seus cidadãos. O PIB cresce

quando os fatores de produção aumentam ou a tecnologia avança. Admite-se

que, no longo prazo, a capacidade de um país de produzir bens e serviços

determina o nível de vida de seus cidadãos

O que é PIB?

É o produto interno bruto agregado que expressa o total da produção final de

bens e serviços finais produzido em determinado período de tempo.

PIB = C + G + I + (X – M)

Sendo

G = Consumo do governo

C = consumo das famílias

I = investimento bruto

X = exportações de bens e serviços

M = importações de bens e serviços

Nesta abordagem, o aumento do bem estar econômico e a melhora na

qualidade de vida (incluindo lazer saúde, cultura e educação) são

conseqüências da maior circulação de dinheiro em um país. De maneira

resumida, quanto maior o PIB mais desenvolvido seria um país.

Porém, enquanto o Brasil apresenta o 10º PIB mundial, ao analisar-se sua

produção sob o foco do PIB per capita percebe-se que o país cai para o 53º

lugar do ranking. Desta forma, o valor do PIB é insuficiente para indicar se um

62

país é desenvolvido ou não, já que não considera a distribuição de renda pela

população.

Por outro lado, a análise isolada do PIB per capita, que oferece apenas um

valor médio, ainda não dispõe da capacidade de conduzir a percepções muito

conclusivas a respeito do grau de desenvolvimento econômico do país,

necessitando ser complementada por outros elementos que envolvam

indicadores sociais e de distribuição de renda do país.

4_ Desenvolvimento medido pelo IDH

Como o PIB pretende medir o desenvolvimento econômico sem levar em conta aspectos como ao bem estar social (que inclui saúde e educação), surgiu o IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), que mede a média das realizações de um país em três dimensões básicas do desenvolvimento humano: uma longa expectativa de vida, o conhecimento e um padrão de vida digno para a população. O Índice de Desenvolvimento Humano é uma medida comparativa de pobreza, alfabetização, esperança de vida para os diversos países do mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país. O IDH era calculado pela média de três dimensões. Eram considerados países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentavam IDH > 0,8. Os países com 0,799 < IDH < 0,5 eram considerados países de desenvolvimento intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 eram considerados de baixo desenvolvimento humano. O Relatório de 2010 recalculou o IDH de anos anteriores usando uma consistente (e nova) metodologia e série de dados. Esses números não são comparáveis com os resultados dos Relatórios de Desenvolvimento Humano anteriores. O novo IDH combina três dimensões:

• Uma vida longa e saudável: Expectativa de vida ao nascer • O acesso ao conhecimento: Anos Médios de Estudo e Anos Esperados

de Escolaridade • Um padrão de vida decente: PIB (PPC) per capita

Calculando o IDH No Relatório de Desenvolvimento Humano de 2010 o PNUD começou a usar um novo método de cálculo do IDH. Os três índices seguintes são utilizados:

63

Expectativa de vida ao nascer: EV = (EVpaís - 20) / (83,2-20) Índice de educação: IE = [(IAME - IAEE)1/2 - 0]/ (0,951 - 0) onde : Ìndice de anos médios de estudo IAME = AME / 13,2 (AME = anos médios de estudo do país) Índice de anos esperados de escolaridade IAEE = AEE / 20,6 (AEE = anos esperados de escolaridade do país) Índice de renda: IR = [ln(PIBpaís) - ln (163)] / [ln(108.211) - ln(163)] Finalmente, o IDH é a média geométrica dos três índices anteriores normalizados:

IDH = (EV x IE x IR)1/3

O IDH antigo utilizava limites absolutos para classificar os países quanto ao grau de desenvolvimento humano, mas o novo IDH utiliza limites relativos. A classificação dos países se dá de acordo com os quartis do IDH (muito elevado, elevado, médio e baixo) Um país está no grupo mais elevado se o seu IDH estiver no quartil superior, no grupo elevado se o seu IDH estiver entre 51–75 percentis, no grupo médio se o seu IDH se situar entre 26–50 percentis e no último grupo se o seu IDH se situar no quartil inferior. 5- O IDH até 2009

IDH é então calculado pela média das três dimensões. São considerados países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentam IDH > 0,8. Os países com 0,799 < IDH < 0,5 são considerados países de desenvolvimento intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 são considerados de baixo desenvolvimento humano.

Como exemplo, mostra-se o cálculo do IDH para a Turquia para o ano de 2005.

1) Calculando o índice de expectativa de vida.

Para a Turquia, a expectativa de vida em 2005 era de 71,4 anos:

64

2) Calculando o índice de educação.

Na Turquia, em 2005, a taxa de alfabetização de adultos era de 87,4% e a

porcentagem da população recebendo educação primária, secundária e

terciária era de 68,7%.

65

3) Calculando o índice do PIB per capita.

O PIB per capita da Turquia em 2005 foi de US$ 8.047 por habitante.

4) Calculando o IDH.

Para maiores informações sobre o IDH veja:

http://hdr.undp.org/en/reports/global/hdr2000/

66

Com o IDH foram incluídos fatores sociais no cálculo da medida de

desenvolvimento, mas para avaliar se este desenvolvimento seria sustentável,

ainda falta um fator essencial a ser considerado: o meio ambiente

6- O que é Desenvolvimento Sustentável

Sustentabilidade

No dicionário, a sustentabilidade simplesmente implica que uma determinada

atividade ou ação seja susceptível de ser sustentada (ou seja, de continuar

indefinidamente). Pensando no meio ambiente, esta definição não é

particularmente útil uma vez que muitas práticas altamente nocivas podem ser

mantidas por longos períodos de tempo, além do tempo da vida humana

individual.

A emergência nas décadas de 80 e 90 para as questões ambientais de alcance

global, como o empobrecimento da camada do ozônio e as alterações

climáticas, chamou a atenção para o acentuado aumento na taxa e na

amplitude das mudanças no ambiente forjadas pela expansão da economia

global.

Talvez a mais conhecida definição de sustentabilidade venha do relatório

Brundtland de 1987. Os autores definem desenvolvimento sustentável como

“...o desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem

comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas

próprias necessidades”.

O desafio do desenvolvimento sustentável

O grande desafio deste século é o de alcançar a situação denominada de

desenvolvimento sustentável. Isto implica em compreender que a sociedade e

a economia estão inseridas no meio ambiente. A natureza fornece materiais e

energia e, quando estes são abundantes, a economia cresce, o conhecimento

e as aspirações dos seres humanos aumentam. Se o meio ambiente for

explorado a uma velocidade superior àquela que o planeta tem condições de

repor, os valores, projetos e aspirações tendem a desacelerar. Somente

67

quando dispõe de fontes de energia ricas e novas é que a humanidade está

livre para realizar seus desejos individuais.

Ao longo do tempo, os seres humanos têm modificado a capacidade de carga

do meio ambiente. Pesquisadores têm desenvolvido métodos para estimar o

impacto ambiental das populações com relação ao uso de recursos per capita,

como por exemplo, a Identidade de Ehrlich:

Que pode ser reescrita na forma:

I = P x A x T

onde:

I é o impacto sobre o ambiente resultante do consumo

P é a população que ocupa uma determinada área

A é o consumo per capita (riqueza)

T é o fator tecnológico

Quanto menor o impacto de uma população sobre uma área, maior seria a sua

sustentabilidade. A tabela 2.1 mostra a variação da população do Brasil,

juntamente com a variação do PIB e da emissão de gases de efeito estufa

(ECO2) para o intervalo de 1990-2000. Uma terceira coluna mostra uma

projeção para o ano de 2025, considerando que o padrão de variação se

mantenha o mesmo no futuro.

Poluição = Habitantes x Produção econômica x Poluição

Área área Habitantes Produção econômica

68

Tab. 2.1. Dados de população, econômicos e de emissão de gás de efeito

estufa.

Área

(106 km2)

População

(108 Hab)

PIB

(1012 US$)

ECO2

(1014 CO2 equiv.)

1990 2000 2025* 1990 2000 2025* 1990 2000 2025* Brasil 8,5 1,50 1,70 2,40 0,435 0,610 1,220 5,17 6,90 12,10

PIB – produto interno bruto.

ECO2 – unidade de CO2 equivalente da emissão de gás de efeito estufa.

* projeção

Utilizando-se a igualdade de Ehrlich observa-se que, no exemplo tomado, a

população por área aumenta, o PIB per capita também aumenta, mas a

tecnologia apresenta melhora, já que há uma diminuição da emissão de dióxido

de carbono ao longo dos anos (Tab. 2.2.).

Tab. 2.2. Termos da equação de Ehrlich para o Brasil.

População/área

(Hab/m2)

P

PIB/pop

(US$/Hab)

A

ECO2/PIB

(CO2equiv / US$)

T 1990 18 2900 1189 2000 20 3588 1131 2025* 28 5083 992

7-Sustentabilidade Ambiental

A Identidade de Ehrlich, inclui o meio ambiente, inclui a pressão do tamanho de

uma população e o fator econômico para calcular o impacto desta população

sobre uma determinada área. Mas, o fato de I diminuir garante a ocorrência de

um desenvolvimento sustentável?

69

Para que uma sociedade seja sustentável, alguns fatores devem ser

observados. Segundo Herman Daly, ideólogo da Teoria da Sustentabilidade, há

dois princípios básicos a serem atendidos:

1º princípio da sustentabilidade ambiental

Os recursos naturais não devem ser consumidos a uma velocidade que impeça

sua recuperação.

2º princípio da sustentabilidade ambiental

A produção de bens não deve gerar resíduos que não possam ser absorvidos

pelo ambiente de forma rápida e eficaz.

Nos modelos de interação dos sistemas humanos (econosfera e sociosfera)

com o meio ambiente (ecosfera) surgem na literatura, três tipos de

sustentabilidade: a econômica, a social e a do meio ambiente.

Os fluxos a que se referem aos princípios da sustentabilidade de Herman Daly

podem ser identificados nos modelos de interação dos sistemas humanos.

Dependendo do tipo de interação considerado, a sustentabilidade pode ser

classificada de três formas diferentes: fraca, média e forte dependendo de

quanto se considera a substituição entre os tipos de capital (natural, econômico

e social).

O primeiro modelo representa a interação entre os sistemas humano e natural

como compartimentos separados e ilimitados em seu desenvolvimento (Fig.

2.2). Neste tipo de sustentabilidade fraca, a soma de todos os capitais

(ambiental, econômico e social) é mantida constante, sem diferenciação do tipo

de capital.

70

Fig. 2.2. Modelo de sustentabilidade fraca

Dada a atual ineficiência na utilização dos recursos do meio ambiente, a

sustentabilidade fraca seria uma melhoria bem-vinda como uma primeira etapa,

mas este modelo não representa a sustentabilidade ambiental, já que os

capitais não são substitutos perfeitos uns aos outros, pelo contrário, são

complementos.

O segundo modelo de sustentabilidade média considera os três

compartimentos (eco, econo e sociosfera) com áreas de domínio comuns (Fig.

2.3). Contudo, neste modelo há outras áreas que são independentes. As

interações de troca entre os sistemas humanos (social e econômico) possuem

áreas que não dependem fortemente do sistema natural. Neste tipo de

sustentabilidade, a soma dos três tipos de capital (ecológico, econômico e

social) é também mantida constante, porém a substituição entre os diferentes

tipos de capital seria parcial.

71

Fig. 2.3. Modelo de sustentabilidade média

No modelo de sustentabilidade ambiental forte, o meio ambiente contém os

sistemas humanos, fornecendo recursos (como minérios e energia) e

prestando serviços ambientais (como a dispersão de poluentes), figura 2.4.

Estes recursos e serviços ambientais são a base do desenvolvimento

socioeconômico e são a fonte da real prosperidade humana. Os sistemas

humanos estão contidos no sistema natural e a econosfera e a sociosfera não

podem crescer além das limitações intrínsecas da biosfera.

Neste tipo de modelo, para alcançar a sustentabilidade é necessário manter o

capital intacto separadamente.

72

Fig. 2.4. Modelo de sustentabilidade forte

No modelo se sustentabilidade forte, observam-se os diferentes fluxos de troca

entre os diferentes sistemas (Fig. 2.4). A humanidade é usuária dos recursos

naturais e controla estes fluxos. Os fluxos de troca entre os sistemas humanos

têm maior qualidade, pois abrangem a troca de recursos manufaturados

(especialmente entre o sistema econômico e o social) e de informação

(especialmente entre o sistema social e o econômico). Os sistemas humanos

(a econosfera e a sociosfera) têm hierarquia mais alta que os sistemas

naturais, pois as decisões tomadas nestes sistemas controlam os fluxos de

troca entre o sistema natural e o humano.

8- A engenharia da Sustentabilidade

Um princípio simples, conhecido pelos engenheiros, é o de que tudo está

baseado em energia. A energia constitui a fonte e o controle de todas as

coisas, todos os valores e todas as ações dos seres humanos e da natureza.

Quando a energia disponível é abundante, a economia, o conhecimento e as

aspirações dos seres humanos crescem. Se as fontes de energia são

exploradas a uma velocidade superior àquela que o planeta tem condição de

regenerar, os valores, projetos e aspirações dos seres humanos são

desacelerados, ou no mínimo, adiados. Este fenômeno vem se repetindo ao

longo de toda a história da humanidade e da natureza.

73

Na busca pela sustentabilidade, os engenheiros devem utilizar técnicas para

medir e avaliar os sistemas de fornecimento de energia considerando tanto o

homem como a natureza, incluindo ainda em seus cálculos a economia. Este

engenheiro deve perceber que a maior parte dos avanços tecnológicos que

ocorreram no século passado (em que houve um crescimento acelerado) só foi

possível pela utilização da energia disponível, como a utilização do petróleo em

grande escala. À medida que a disponibilidade desta forma de energia diminui,

alguns avanços tecnológicos estão fadados a desaparecer.

O entendimento da Engenharia da Sustentabilidade implica portanto em

entender como as leis da energia controlam todos os modelos humanos, a

economia, os períodos de crescimento e de estabilidade. Deve-se hoje

contemplar o mundo como um todo e considerar a forma como os seres

humanos podem se adaptar ao ambiente. Conhecendo a forma com que a

energia produz e mantém a ordem para a humanidade e para a natureza, será

possível oferecer soluções de engenharia econômicas e inteligentes para que

os indivíduos possam escolher sua forma de viver.

Os fluxos de energia que formam e mantém os sistemas humanos e

naturais

Enquanto havia energia em abundância para a rápida expansão da

produtividade e para o desenvolvimento da cultura humana, o abastecimento

de alimentos, a tecnologia e o conhecimento, o homem foi induzido a

considerar a energia, a economia e a sociedade como bens garantidos à sua

sobrevivência (modelo de sustentabilidade fraca). Ao refletir sobre o futuro, se

pensava em diminuir a desigualdade social e garantir o desenvolvimento

econômico das sociedades. Entretanto, o rápido crescimento que caracterizou

o último século, aliado à percepção da capacidade de carga do planeta e à

compreensão de que nossas fontes de energia são limitadas, nos leva a tentar

compreender a este problema complexo de acordo com o modelo de

sustentabilidade forte.

Em engenharia, para que se possa avaliar um sistema tão complexo se utilizam

“sistemas” e diagramas de sistemas para se realizar os cálculos sobre fluxos e

74

depósitos de recursos. Por exemplo, a planta da instalação hidráulica de uma

casa é um diagrama de sistemas. A partir dele, podemos compreender a

velocidade de entrada e saída de água, quanto custará manter o sistema em

funcionamento e as formas de energia necessárias para sua operação. Já que

a energia está incluída em todos os processos, se podem fazer diagramas para

todos eles, desde os de fluxos de água de uma casa, até os de sistemas de

plantação de alimentos e de operação de sistemas mais complexos como uma

cidade ou um país.

Diagramas simples de energia permitem visualizar de que modo os recursos

controlam o que acontece aos sistemas e prever o futuro.

Definição de sistema

Sistema se refere a tudo o que funciona como um todo devido à interação de

suas partes organizadas. Por exemplo, uma casa é um sistema com

tubulações de água, condutores elétricos, materiais de construção, etc. Um

time de futebol é um sistema composto por jogadores com funções diferentes,

mas que atuam de comum acordo por interações combinadas durante o

treinamento. Um bosque é um sistema constituído de árvores, solo, nutrientes,

animais e microrganismos. Com a interação entre estes elementos, o bosque

se mantém como unidade.

Para todos estes sistemas, se podem aplicar as leis da energia e construir

diagramas de energia. Diagramas de sistemas e fluxos de energia

A figura 3.1 é um diagrama que mostra os processos que ocorrem em uma

fazenda. De forma simples, o diagrama ilustra de que modo a plantação

depende das interações dos fluxos de entrada de energia solar, de chuva,

nutrientes do solo, do trabalho humano e do maquinário.

A fazenda é um sistema, composto de partes que interagem para formar o

todo. O quadrado marca os limites do sistema. Entrando no sistema, são

mostrados os fluxos de energia e materiais, necessários para a plantação de

alimento. Para que a produção seja possível, deve-se dispor da energia do sol,

da chuva e, também, da mão de obra e de máquinas. Dentro do limite, são

75

mostrados alguns fluxos que interagem e afetam a produção da fazenda. Para

que a fazenda produza, é necessária a interação entre os nutrientes fornecidos

pelo solo com a mão de obra e as máquinas (fornecidas pelos sistemas

humanos) e com o sol e a chuva (fornecidos pelo meio ambiente). O fluxo que

sai do sistema é o alimento produzido. Este fluxo será utilizado por outros

sistemas, como uma cidade ou um grande mercado. O fluxo apontando para

baixo mostra a energia que foi degradada e que se encontra agora na forma de

calor dissipado.

Fig. 3.1. Fluxos energéticos necessários para a produção de alimentos em uma

fazenda.

Da mesma forma que a fazenda foi representada por um diagrama de energia,

pode-se representar qualquer tipo de sistema. O mundo está cheio de sistemas

com características semelhantes. Vários sistemas, aparentemente diferentes,

têm características comuns, que podem ser identificadas com o entendimento

dos diagramas. Pode-se representar desde sistemas simples até aqueles mais

complexos.

76

Fig. 3.2. Fluxos de energia entre plantas e consumidores.

A figura 3.2 mostra como a biosfera atua de forma semelhante aos sistemas

mostrados anteriormente. A biosfera utiliza a luz do sol para produzir alimento

que os bosques naturais e os organismos marinhos proporcionam aos

consumidores, de forma semelhante àquela com que os alimentos produzidos

em uma fazenda chegam aos seres humanos. Estes alimentos e fibras são

utilizados pelos consumidores (seres humanos, animais, cidades e

microorganismos) e os consumidores devolvem ao ambiente materiais para

serem reutilizados. Os materiais neste caso são aqueles reutilizados para o

crescimento das plantas, como o dióxido de carbono e os nutrientes

(fertilizantes como o nitrogênio, o fósforo e o potássio). O fluxo destes

elementos é movido pelo fluxo de energia solar. Os fluxos, ao circular,

armazenam energia e seus modelos de organização estabilizam o fluxo de

energia, fazendo possível que a vida na biosfera continue.

As fontes de energia controlam a forma dos sistemas

Um sistema está limitado pelas fontes de energia que chegam a ele. Um

sistema muito iluminado rico em energia solar tem um tipo diferente de

vegetação de outro que, por causa de sua localização geográfica ou altitude

elevada, recebe menos energia do sol. Os modelos de agricultura das

civilizações antigas estavam baseados somente nos fluxos de sol e chuva.

Hoje, na agroindústria, se empregam fontes adicionais de energia, como

77

combustíveis fósseis, que direta ou indiretamente, alimentam o maquinário e os

serviços das atividades agroindustriais.

As fontes de energia externas dão fundamento a um sistema. O sistema

gradualmente auto-organiza suas reservas, seus ciclos de materiais, seus

sistemas de retro alimentação e seu formato de forma a otimizar o uso da

energia disponível. Neste processo de tentativa e erro, há uma seleção entre

alternativas. Os sistemas que sobrevivem são aqueles que melhor utilizam sua

energia armazenada para estimular o fluxo energético.

Quando o fluxo de energia externa de um sistema muda, necessita-se de um

tempo para o desenvolvimento de um novo sistema adaptado à nova fonte de

energia. Por exemplo, quando o clima muda novas formas de vegetação

substituem as formas primitivas. Quando ocorrem mudanças nos modelos

energéticos de uma região, ocorrem também mudanças nos modelos agrícolas,

industriais, econômicos, culturais e no estilo de vida da população.

Recursos limitados e ilimitados

O desenvolvimento de um sistema está limitado a seus recursos energéticos.

Se estes podem suportar mais crescimento ou se o sistema deve ser limitado

em sua atividade depende da disponibilidade de energia externa (Fig. 3.3).

Pensando em uma represa para fornecimento de energia elétrica, pode-se

distinguir duas situações. A represa pode estar limitada pelo fluxo de água que

chega a ela, se os fluxos que chegam não forem suficientes para fornecer água

suficiente para girar as turbinas. Por outro lado, se o fornecimento de água à

represa for maior que a pressão necessária para mover as turbinas, esta

represa pode ser ilimitada.

78

Fig. 3.3. Comparação entre duas fontes de energia: (a) fonte de energia de

grande capacidade, com fluxo de saída suficiente para cada usuário e (b) fonte de energia limitada, com fluxo disponível fixo por unidade de tempo.

O fornecimento de energia ilimitado (a) contrasta com o fornecimento de

energia limitado (b). Uma fonte ilimitada pode proporcionar energia a qualquer

consumidor que se conecte a ela, como por exemplo os primeiros

consumidores de uma central hidroelétrica. Quando a fonte é limitada, os

consumidores têm de adaptar-se a seu fluxo.

A luz solar é outro exemplo, uma floresta não pode empregar mais energia por

hectare do que aquela que chega regularmente a cada dia. Uma vez que a

floresta está desenvolvida para captar toda a luz disponível, não é possível

prosseguir maximizando o fluxo energético que produz a partir daquela fonte.

Para sobreviver, os sistemas geram ordem, desenvolvem retroalimentações de

energia e reciclam materiais. Os fluxos de energia podem ser esquematizados

em diagramas com características básicas. As fontes ilimitadas de energia

podem suportar o aumento de consumo e a acumulação de reservas que

chamamos de crescimento. Os fluxos de energia limitada na fonte não podem

79

suportar um crescimento ilimitado e os sistemas que empregam estas fontes

tem de se desenvolver de forma a manter o armazenamento de energia e de

reservas em um nível que o fluxo de entrada possa suportar.

Já que a energia acompanha todos os processos e fluxos, modelos que

empreguem diagramas de energia de sistemas podem ser utilizados para

descrever os diversos sistemas do nosso planeta, sejam eles naturais ou

criados pelo homem. Os diagramas de energia de sistemas representam as leis

da energia. A primeira lei (conservação da energia) estabelece que a energia

que flui para dentro de um sistema deve ser igual àquela que sai ou fica

depositada no sistema. No exemplo da roda d’água movida pela ação de um

fluxo constante de água, a energia potencial da água se converte em energia

cinética e ao mesmo tempo parte desta energia se converte em calor. De

acordo com a segunda lei, a energia dispersa (que não pode ser mais utilizada

para realizar trabalho) deixa o sistema de forma degradada (calor). Nos

diagramas, a energia degradada é sempre mostrada deixando o sistema em

direção ao sumidouro de energia.

9-Modelos de Crescimento-1

Os engenheiros sabem que tudo está baseado em energia. Na busca pela

sustentabilidade, os engenheiros devem utilizar técnicas para medir e avaliar

os sistemas e suas fontes de energia e, para isto, utilizam modelos.

Modelos representam sistemas e os sistemas são constituídos de partes e de

suas interconexões. Nosso planeta (um sistema) é constituído de lagos, rios,

oceanos, montanhas, organismos, pessoas e cidades. Algumas partes são

grandes, outras pequenas. Há processos que interconectam estas partes, às

vezes diretamente, às vezes indiretamente. Pode-se dizer que nosso mundo é

um enorme sistema complexo, mas para que o homem possa compreender

este mundo complexo e suas inúmeras interconexões, criamos modelos.

Para construir um modelo, a primeira coisa a fazer é criar uma caixa imaginária

que contenha nosso sistema de interesse. Desta forma definimos o sistema. A

seguir, podemos desenhar símbolos que representam as influências externas,

80

símbolos que representam as partes internas de nosso sistema e as linhas de

conexão entre estes símbolos, que representam relações e fluxos de materiais

e energia. Para que o modelo se torne quantitativo, adicionamos valores

numéricos a cada fluxo. Desta forma, podemos utilizar os modelos para

avaliações quantitativas e para simulações, que permitem acompanhar/prever

o comportamento do sistema ao longo do tempo.

Um modelo simples de um sistema de armazenamento

Vamos começar modelando um sistema simples que contém apenas um

processo de armazenamento (Fig. 4.1.). Apesar de usarmos a água como

exemplo do material a ser armazenado, este modelo se aplica a qualquer tipo

de estoque (petróleo, minérios, dinheiro, pessoas, livros, etc). A primeira coisa

a fazer é criar a caixa imaginária que contém o sistema que, neste caso, é

constituído de um estoque, um fluxo de entrada e um fluxo de saída. A

utilização dos símbolos adequados torna o modelo mais preciso.

Fig. 4.1. Exemplo de modelo de sistema de estoque. O sistema contém um

estoque, um fluxo de entrada e um fluxo de saída.

O fluxo de entrada é provido por uma fonte externa (círculo). O estoque de

água no tanque é representado pelo símbolo de estoque, que alimenta um

fluxo de saída para outro sistema externo. O modelo do diagrama é observado

da esquerda para a direita. Pode-se imaginar o fluxo de água entrando no

tanque para depois sair em um fluxo proporcional à pressão de água no

81

tanque. A água sai do sistema pela direita, atravessando a fronteira

estabelecida para nosso sistema (caixa imaginária). O modelo representa a

primeira lei da energia: a energia disponível na fonte de água entra no tanque,

é estocada como energia potencial (de acordo com a altura da água no tanque)

e à medida que a água sai, parte da energia é perdida por atrito na forma de

calor (segunda lei). A energia perdida no processo é também representada

como um fluxo de calor (não água).

Quanto mais água entra, maior será o depósito e maior o fluxo de saída. Se a

entrada de água for constante, o estoque irá aumentar até que o fluxo de

entrada se iguale ao de saída. Depois disso, o nível de água se mantém

constante (Fig. 4.2).

Fig. 4.2. Representação gráfica para o crescimento de um estoque, como o

representado pelo modelo de armazenamento.

Utilizando a linguagem da energia para entender os sistemas e empregar

diagramas de energia de sistemas permite definir equações matemáticas para

cada sistema.

Equações para um sistema simples de armazenamento

Vamos começar com o modelo simples de armazenamento de água em um

tanque (Fig. 4.3). A descrição verbal do modelo apresentado estabelece que a

mudança na quantidade de água do estoque é proporcional à diferença entre

os fluxos de entrada e saída. Agora podemos escrever uma equação para

82

estas palavras com um termo para “a mudança na quantidade de água” e outro

para “diferença entre os fluxos de entrada e saída”.

Na figura , o fluxo de entrada de água é representado por J. O fluxo de saída

deve ser proporcional à pressão exercida pelo estoque (coluna d’água), ou em

outras palavras, o fluxo de saída é proporcional à quantidade armazenada Q.

Dizer que um fluxo é proporcional a uma quantidade é o mesmo que dizer que

quando a quantidade aumenta, o fluxo também aumenta. A quantidade com

que o fluxo aumenta é representada por uma constante k1, que é normalmente

obtida de dados experimentais. k1 é chamada de constante pois seu valor não

varia à medida que o estoque aumenta ou diminui.

Fig. 4.3. O sistema de armazenamento contém um estoque (Q), um fluxo de

entrada (J) e um fluxo de saída (k1 x Q).

Verbalizando o modelo mostrado na figura tem-se:

A mudança na quantidade armazenada com o tempo (dQ/dT) é a

diferença entre o fluxo de entrada J e o de saída k1 x Q.

83

E a equação que corresponde ao modelo verbal é:

dQ/dT = J – k1 x Q

Esta equação diferencial estabelece a mudança do estoque com o tempo em

termos gerais, sem utilizar ainda valores numéricos. Para um caso particular

pode-se encontrar o valor de J e o de k1 x Q. Por exemplo, sabendo-se que o

fluxo de saída de um determinado depósito de 1000L é de 100 litros por hora,

temos que:

k1 x Q = 100 L/h

ou

k1 = 100/Q = 100/1000 = 0,1 h-1

Pode-se também lidar com as mudanças de estoque com o tempo utilizando

intervalos discretos de tempo. Assim

Novo Q = Velho Q + mudança de Q x intervalo de tempo

ou

Q1= Q0 + DQ x Dt

De posse das equações que descrevem o sistema, pode-se construir gráficos

que podem ser comparados com as expectativas do comportamento do

sistema e para verificar se o modelo corresponde ao que acontece no mundo

real.

Tomando-se como exemplo o modelo de armazenamento de água e as

equações que descrevem o sistema, pode-se construir uma tabela para

acompanhar/prever o comportamento do sistema com o tempo.

Tomando-se valores de J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,03 h-1, pode-se acompanhar

as mudanças na quantidade armazenada em um depósito (Q0 = 1 L) que

recebe 2 L/h com um fluxo de saída inicial de 0,03 L (k1 x Q), ver tabela 4.1.

84

Tab. 4.1. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água. Os

valores iniciais são destacados em negrito.

Tempo Fluxo de saída Variação Quantidade armazenada

t+Dt k1 x Q DQ = J - k1 x Q Q + DQ

0 0,00 2,00 1,00

1 0,03 1,97 2,97

2 0,09 1,91 4,88

3 0,15 1,85 6,73

4 0,20 1,80 8,53

5 0,26 1,74 10,28

6 0,31 1,69 11,97

7 0,36 1,64 13,61

8 0,41 1,59 15,20

9 0,46 1,54 16,74

... ... ... ...

299 2,00 0,00 66,66

300 2,00 0,00 66,66

A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada em

www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/. Com os dados da tabela

pode-se acompanhar as mudanças da quantidade ao longo do tempo como

mostra o gráfico na figura 4.4. Observa-se que após aproximadamente 150 h a

quantidade armazenada se estabiliza entre 60 L e 70 L.

85

Fig. 4.4. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água para

de

J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,03 h-1, ver www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

Aumentando-se o fluxo de saída (k1 = 0,06 h-1), observa-se que o estoque se

estabiliza após aproximadamente 80 horas, mas a quantidade armazenada cai

para 33 L (Fig. 4.5).

86

Fig. 4.5. Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água para

de J = 2 L/h, Dt = 1h e k1 = 0,06 h-1, ver www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/.

10-Modelos de Crescimento 2

MODELOS DE CRESCIMENTO

Quando o uso das palavras se conecta a análises quantitativas utilizando

diagramas de sistemas e simulações, obtém-se uma compreensão profunda e

rigorosa dos sistemas de interesse.

Vimos que as diferentes opções para o futuro dependem da capacidade do

meio ambiente em fornecer materiais e energia e à capacidade dos seres

humanos de perceber e compreender que o desenvolvimento depende dos

fluxos provenientes da natureza e é limitado por eles. Os engenheiros sabem

que tudo está baseado em energia. Quando a energia disponível é abundante,

há crescimento. Se as fontes de energia são exploradas a uma velocidade

superior àquela que o planeta tem condição de regenerar, o crescimento tem

de parar.

87

Na busca pela sustentabilidade, os engenheiros devem conhecer as fontes de

energia e avaliar sua disponibilidade de acordo com modelos quantitativos que

permitam prever e acompanhar o uso de cada tipo de energia.

Modelo de Crescimento utilizando uma fonte de energia renovável

Este modelo de crescimento (Figura 5,1) possui uma unidade autocatalítica

baseada em um fluxo externo e limitado de energia. Por exemplo, uma floresta

em que o crescimento de biomassa (folhas, troncos, raízes, animais, bactérias,

etc) utiliza os fluxos de entrada regulares de luz solar. Este tipo de fonte de

energia é renovável, porém extremamente limitado (ver CONTEÚDO 1). A

maneira como esta luz solar é utilizada não pode afetar o seu fluxo. Uma

floresta que utiliza a luz solar cresce, aumentando a sua biomassa até utilizar

quase toda a luz solar disponível a cada dia. Quando a quantidade de

biomassa que cresce for igual à quantidade que entra em decomposição, a

quantidade estocada de biomassa Q se torna constante, e o sistema entra em

estado estacionário.

88

Fig. 5.1. Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma fonte

renovável. Ao alto o diagrama completo, abaixo o diagrama simplificado em

que k3 = k1 – k2.

J é o fluxo constante de entrada de energia (luz do sol). A energia utilizada

pelo processo de produção é k0 x R x Q. R é a energia que está disponível

para uso adicional: R = J - k0 x R x Q.

A quantidade estocada Q é dada pelo balanço entre a contribuição positiva

pelo fluxo de produção k1 x R x Q, a drenagem por perda k4 x Q e pela

retroalimentação do estoque para auxiliar na produção k2 x R x Q. No exemplo

da floresta, a produção de biomassa k1 x R x Q é proporcional à luz disponível

(k0 x R x Q) e à quantidade de biomassa Q já crescendo. Como em muitos

outros modelos de crescimento autocatalítico, a produção e a retroalimentação

89

são combinados como um fluxo de produção líquida k3 x R x Q, onde k3 é a

diferença entre os coeficientes k1 e k2.

A morte e decomposição de biomassa k4 x Q é proporcional à biomassa

estocada de Q da floresta e a equação para a variação da biomassa da floresta

em cada iteração DQ é:

DQ = k1 x R x Q – k2 x R x Q - k4 x Q.

DQ = k3 x R x Q – k4 x Q.

A quantidade de biomassa a cada instante é dada pela biomassa inicial (Q)

somada a variação DQ durante o intervalo de iteração DT:

Q = Q + DQ x DT

As variações do estoque são multiplicadas por DT (mudança no tempo) assim,

a quantidade de variações adicionadas são ajustadas para o intervalo de tempo

de cada iteração.

Fig. 5.2. Representação gráfica para o modelo de crescimento utilizando uma fonte renovável. A planilha Excell com a tabela completa pode ser encontrada

em www.advancesincleanerproduction.net/disciplinas/ .

Inicialmente, o crescimento de biomassa da floresta Q é quase exponencial,

enquanto existir luz solar que os organismos podem utilizar (Fig. 5.2). A

quantidade de biomassa armazenada Q chega ao estado estacionário no

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momento em que a luz se torna limitante e a produção equilibra as perdas

devido a depreciação, dispersão, etc.

Este modelo é apropriado para sistemas naturais (florestas, campos, pântanos,

rios, lagos, oceanos) crescendo por intermédio de fontes que possuem

renovabilidade limitada (sol, chuva, vento, marés, ondas). Um exemplo é um

sucessivo crescimento de uma vegetação em um campo vazio, de ervas que

se tornarão árvores. Primeiramente surgem as ervas que crescem

rapidamente, então começam a aparecer arbustos, mudas de árvores e,

finalmente, forma-se uma floresta que utiliza todo o fluxo de entrada de energia

solar e de chuva disponíveis.

Como exemplo da economia pode-se tomar um empreendimento com um fluxo

estacionário de matéria prima, por exemplo, couro. O estabelecimento utiliza o

couro para a produção de cintos e adquire capital para a compra de mais

couro. Assim, os níveis de estoque se nivelam quando o número de cintos é

limitado pela taxa de suprimento de couro. As civilizações humanas que se

baseiam em energia com renovabilidade limitada seguem este modelo.

Modelo de Crescimento utilizando uma fonte de energia lentamente

renovável

O modelo de crescimento lentamente renovável possui dois estoques em série

(Fig. 5.7). O fluxo de entrada J, vindo de uma fonte externa para o sistema,

acumula-se no primeiro estoque E. O estoque E torna-se uma reserva

provedora de recursos para o crescimento de uma unidade consumidora,

alimentando os bens acumulados em Q. Na ausência da unidade consumidora,

uma grande reserva de estoque E se desenvolve devido aos fluxos de saída

serem pequenos. Caso uma unidade de consumo, com uma retroalimentação

que aumenta ativamente este consumo, seja conectada, a quantidade de bens

em Q cresce, mas reduz o estoque E a um valor mais baixo.

A simulação da figura 5.7 inicia-se com uma grande reserva E acumulada

antes da unidade consumidora utilizá-la. O estoque da unidade de consumo Q

cresce rapidamente, retirando mais e mais energia, reduzindo a reserva E.

91

Com menos energia disponível, a quantidade acumulada Q diminui novamente

e a reserva recupera-se um pouco, pois recebe o fluxo externo e lento J.

Apesar da entrada do fluxo lento, esta é utilizada pela unidade consumidora tão

rapidamente quanto é recebida. Um novo balanço se desenvolve entre os

fluxos de entrada e saída, com a unidade consumidora conseqüentemente

abastecida um fluxo menor.

A reserva de energia armazenada E resulta do balanço entre o fluxo de entrada

J e dois fluxos de saída. Conforme mostrado na figura 5.7, as perdas k4 x E

são proporcionais ao estoque E. A utilização de k0 x E x Q para o acúmulo de

bens em Q é autocatalítica. Variações nos bens acumulados em Q resultam do

balanço entre a produção (k1 x E x Q) e as perdas k3 x Q, que representam a

depreciação, o consumo e a dispersão dos bens de Q.

Fig. 5.7. Modelo de fonte lentamente renovável. Diagramas de energia de

sistema e equações (esquerda) e curva típica de simulação (direita).

Este arranjo, de uma unidade consumidora “autocatalítica”, é encontrado em

muitos tipos de sistemas geológicos, químicos e econômicos. Este modelo

pode representar a maneira com que os recursos estão suprindo a nossa

sociedade consumidora de energia. O tanque de reserva E representa os

grandes estoques de carvão, óleo, gás natural, solo, madeira, e minerais

disponíveis há centenas de anos. Nossa civilização vem crescendo em um

ritmo extremamente acelerado, utilizando estas reservas. Se nosso sistema

econômico seguir este modelo simplificado, a civilização terá que ser reduzida,

pois a geração de matéria orgânica (combustíveis e biomassa) é mais lenta do

que a quantidade utilizada.

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O modelo também pode representar uma população de peixes em uma

represa, que resultou do alagamento de uma floresta. A matéria orgânica que

resulta da decomposição das árvores submersas, abastece uma grande

quantidade de peixes por alguns anos. Porém, as populações mais novas

devem viver somente do fluxo de entrada regular da matéria orgânica

proveniente do rio que abastece a represa e da fotossíntese local.

Outro exemplo é o de uma cidade que se desenvolve por meio do

desmatamento de uma floresta virgem. Com o passar do tempo, esta cidade

terá de viver de modo regular, aguardando o crescimento renovável de árvores

replantadas e cortando as mesmas de acordo com seu ritmo de crescimento.