dr. enrique ortega rodríguez laboratório de engenharia ecológica fea, unicamp, cp 6121 campinas,...

Dr. Enrique Ortega RodríguezLaboratório de Engenharia Ecológica

FEA, Unicamp, CP 6121 Campinas, SP 13083-862Campinas, SP, 18 de maio de 2010

Análise emergética da sustentabilidade da produção agrícola e pecuária

Energiasrenováveis Produtores

Q1

Q4

Produção

Consumi-dores

Q2

Decom-positores

Q3

Consumo

Conteúdo desta apresentação

1. O que é sustentabilidade do ponto de vista da Ecologia de Sistemas

2. Gráfico sobre Limites do Crescimento de Meadows e colaboradores.

3. A modelagem de sistemas e a contabilidade para o diagnóstico da agricultura.

4. Dados de um estudo de caso.

5. Quem tem interesse na sustentabilidade e quem é contra?

A perspectiva científica da Ecologia de Sistemas:

Tempo

Est

oque

s in

tern

os

Q1Q2

Ciclos de produção lenta e consumo rápido.

produção consumo nutrientesQ2

Energiasrenováveis Produtores

Q1

Consumi-dores

Q2

Sistema natural, alta diversidade e complexidade.

Decom-positores

Q3

Q4

Na natureza se estabelece um sistema cíclico através do qual se consegue o equilíbrio dinâmico entre os

consumidores e seu meio.

Os sistemas de Produção e Consumo podem ser sustentáveis ... mais eles

devem ser auto-ajustados.O consumo depende da capacidade natural de produção .. que é limitada!

O consumo deve ser limitado!

Ecologia dos sistemas naturais

Energiasrenováveis

Produtores

BV

Cons.prim.

BA

Sistema natural, alta biodiversidade, complexidade e reciclagem.

Decom.

Q3

Q

Cons.sec.

BA

Cons.terci.

BA

BA

Tempo

Quantidade de biomassa de cada estágio da cadeia trófica

Energiasrenováveis

QPlantas e algas

Consumidores primários

Consumidores secundários

Consumidores terciários

Decompositores

Desenvolvimento do ecossistema em uma cadeia de transformação

de energia e recursos.

Os seres humanos estão nos níveis superiores da cadeia trófica (mas não

necessariamente no topo).

Ecologia dossistemas antrópicos que usam energia fóssil Energias

renováveisProdutores

BV

Cons.prim.

BA

Sistema natural, alta biodiversidade, complexidade e reciclagem.

Decom.

Q3

Q

Cons.sec.

BA

Cons.terci.

BA

BA

NR

Tempo


Energiasrenováveis

Tempo


Energiasrenováveis

Cadeia trófica alterada (agricultura e pecuária intensiva)

Cadeia trófica natural

Q

Possibilidade de colapso: temos que rever nossa atitude com o meio

A sociedade de consumo deve virar uma sociedade consciente!

População urbana (economia industrial

do petróleo)

NR

Metabolismo Campo-Cidade

Consumi-dores

Q3

Decom-positores

Q4

NR

Serviços ambientais

Alimentos, fibra e energia

Efluentes, emissões

Resíduos

Produtos e serviços da economia urbana

Materiais não renováveis

Maiores efluentes e emissões

(produção industrial com novas entradas

Serviços ambientais adicionais

(população maior)

Energiasrenováveis

Mata nativa

Q1

Q4

ProduçãoQ2

Q4

Consumi-dores locais

Q3

Efluentes, emissões

Energiasrenováveis

Mata nativa

Q1Q4

2000 2010 2100

Vivemos os limites da etapa do crescimento humano

Sustentabilidade

Meadows, D.H., Meadows, D.L., Randers, J. e Behrens III, W.W., 1978. Limites do Crescimento. Editora Perspectiva. 2a edição.

Nossa sobrevivência depende da sustentabilidade (uso de recursos renováveis)

Para entender o funcionamento dos sistemas de produção agrícola é necessário

nas bacias hidrográficas, no país,

conhecimento multidisciplinar de boa qualidade

sobre a interação entre os recursos físicos, biológicos e humanos

na economia global e na Biosfera.

Análise emergética

Diagrama = Síntese = modelo do funcionamento energético do ecossistema

Finalidades:• Avaliar o desempenho atual,

• Estudar os mecanismos de resposta a novos arranjos das forças externas e internas para simular no computador novos cenários para o futuro.

Modelagem de sistemas agrícolas:

Geralmente o valor econômico e o valor real de um recurso no coincidem, porque o preço de mercado omite (ou mede de forma incorreta) os fatores de produção.

Valor = Custos comuns

Contribuições ambientais

Impactos

Energia gasta (calor de baixa intensidade)

Processo

Matérias-primas agrícolas

Insumos e serviços

Produto

Externalidades negativas como serviços adicionais

+ Contribuição da natureza

+ Serviços Adicionais

+ Custos ocultos

A análise de sistemas agrícolas gera uma síntese

R1

NR

Recursos biológicos

naturais

FN

AgriculturaCurso-de-águaResíduos, dejetos

Produtos agrícolas

FR

Energia degradada


Contribuições renováveis da natureza dependentes da biodiversidade

Feedback não renovável da Economia externa

Mudanças nos estoques internos

SAÍDAS

Emissões

R2

Perda do capital naturalEnergia renovável

ENTRADAS

NN

Estoques antrópicos

Feedback renovávelda Economia externa

Depreciação

(a) Medir a capacidade de suporte renovável e compará-la com a capacidade aumentada ao usar produtos obtidos de recursos não renováveis;

A análise energética dos sistemas permite:

(b) Prever a redução da capacidade de suporte quando os recursos no renováveis entram em declínio e pelo efeito dos subprodutos nocivos

Recursos renováveis

(c) Calcular o saldo energético do sistema agrícola para o sustento das cadeias tróficas humanas;

(d) Visualizar as tendências de evolução do sistema

Ren = renewability = ----RY

Renováveis / Recursos totais

Tr = transformity = ----YE

Valor inverso da eficiência

EIR = investment ratio = ----FI

Recursos pagos / Gratuitos

EYR = yield ratio = ----- =YF

Saldo líquido de emergia1+ --+--R NF F

Fontes externas de energia (limitadas)

Sumidouro de Energia

Sistema da Biosfera

Evolução da biosfera: etapa inicial

Produtores

Estoques da biosfera:atmosfera, minerais, sedimentos

Estoques biológicos

Estoques energéticos fósseis

Consumidor sustentável

Renováveis anualmente

Minerais

Materiais de fora

Saída de materiais

Renováveis em centenas ou milhares de anos

FluxosEstoquesnão- renováveis

Fluxos de energia e materiais na Biosfera



Sistema da Biosfera

Civilização urbana não industrial

Produtores






Minerais

Materiais de fora

Saída de materiais


Consumidornão- sustentável

FluxosEstoques



Sistema da Biosfera

Civilização atual

Produtores






Minerais

Materiais de fora

Emissões e Resíduos

Saída de materiais



FluxosEstoques



Sistema da Biosfera

Situação inicial do reajuste

Produtores



Energias fósseis



Minerais

Materiais de fora

Emissões e Resíduos

Saída de materiais

Não Renováveis


Fluxos

Estoques decrescentes

Transferência de pessoas e recursos

Senescência

“Decoupling”“Degrowth”

Tempo

Seres anaeróbicos e atmosfera ácidaSeres aeróbicos, atmosfera neutra termo-regulada com O2

- 10 000

Desenvolvimento Sustentável

De 0 até 4 bilhões de anos da Terra

Gráfico das mudanças nos estoques da Biosfera

Biodiversidade, imobilização de Carbono

1500

2000 2100

Transição

Recuperação dos ecossistemas

Crescimento humano em detrimento de outras espécies, ainda sem uso de energéticos fósseis

Crescimento industrial

Ajuste da população e mudança dos sistemas de produção e consumo

opções

Apostar no Crescimento

Manter o sistema como esta hoje

Recuperar a resiliência e a sustentabilidade por meio da

ruralização ecológica

homeostase

extinção

(e) Prever situações de risco e discutir as medidas para solucionar esses problemas.

Restringir o aquecimento

Cuidar de todos os componentes da sociedade global

Preservar a biodiversidade

A produção de alimentos pode ser feita de duas formas:

(a) Sistemas agroecológicos que usam recursos naturais locais;

(b) Sistemas agroquímicos que usam insumos industriais derivados do petróleo, mecanização e sementes modificadas.

A produção de milho baseada em recursos naturais ainda existe em alguns lugares e a produtividade varia entre 500 e 5000 kg/ha/ano.

Ela ocorre junto com a produção de grande diversidade de plantas e animais, sem poluição.

A produção agrícola sustentável depende de:

1. Energia solar (sol, vento e chuva);

2. Recursos da bacia (água de córregos, com húmus e sedimentos);

3. Minerais do solo mobilizados pela biota;

4. Nitrogênio fixado pelas bactérias;

5. Trabalho complexo derivado das funções da biodiversidade;

6. Trabalho animal e humano com infra-estrutura e organização.

R1

NR


AgriculturaCurso-de-água

Produtos agrícolas

FR

Energia degradada



Acumulo interno

SAÍDASR2

Energia renovável

ENTRADAS

NN



Depreciação

WT

Resíduos

Sistema agrícola sustentável

Fertilizantes, pesticidas, herbicidas e mecanização intensa (derivados do petróleo);

Mudanças não renováveis na agricultura:

Infra-estrutura cara;

Maquinaria, eletricidade, combustível;

Produtos químicos diversos;

Sementes produzidas fora da região;

Rações para animais feitas com grãos da agricultura química não renovável;

Resíduos animais em excesso.

Deforestação (extração predatória da mata nativa);

Nos sistemas agroquímicos a produtividade pode ser maior. No caso de milho: 2000 a 12000 kg/ha/ano e para a soja entre 2000 a 6000 kg/ha/ano.

Os sistemas agroquímicos de alta produtividade causam um impacto ambiental e social muito grande e o uso de recurso renováveis é mínimo (sustentabilidade muito baixa).

Mas ocorre: destruição da vegetação nativa, perda da biodiversidade com diminuição das funções ecossistêmicas, poluição, expulsão de posseiros e pequenos produtores da região, concentração de renda e dependência de recursos de fora.

R1

NR


FN


Produtos agrícolas

Energia degradada




ACUMULO INTERNO

SAÍDAS

Emissões

R2

Perda do capital natural

Energia renovável

ENTRADAS

NN

Estoques antrópicos Depreciação

WT

Resíduos

Sistema agroquímico de baixa sustentabilidade

R1

NR


FN

AgriculturaCurso-de-água

Produtos agrícolas

Energia degradada



Mudanças internas

SAÍDAS

Emissões de gases

Capital natural e social reparado

Energia renovável

ENTRADAS

NN

Estoques antrópicos Depreciação

WT

Resíduos

FNFR

Externalidades negativas

Inclusão das externalidades negativas (custos ocultos)

Vamos mostrar, passo a passo, o processo de abstração de ecossistemas que permite descobrir seus componentes essenciais e suas interações básicas.

A contabilidade ecológica usa como medida de valor de um recurso todo o trabalho da natureza e do homem que foi incorporado no processo de produção. Devemos saber como se produzem os recursos (memória energética).

A idéia é obter um diagrama de fluxos que permita visualizar seu comportamento.

Sol

Rocha

Vento

Água

superficial

Minerais e biomassa

Evapo-transpiração

Combustíveis fósseis, bens e

serviços

Indústria e atividades urbanas

subterrânea

NutrientesMatéria orgânica

Sedimentos

Órgãos estaduais regionais

População humana

Substâncias tóxicas

Pecuária

Agricultura PastagensSilvicultura

Vegetação nativa

Curso-de-água

Água com resíduos, dejetos, e perda de solo

Infor-mação

N e Patmosfera

Bio-diversidade

regionalChuva

Intemperismo

Correntes de ar

Produtos industriais incluindo os da agricultura

Diagrama resumido das interações de um sistema agrícola.

Sol

Água da bacia, Sedimentos,

Matéria orgânica

VentoSolo e bio-diversidade

local


Serviços públicos e privados

População humana

Organização familiar e dos trabalhadores

residentes

Agricultura Curso-de-água

Resíduos, dejetos, perdas

Infor-mação

N e Patmosfera

Bio-diversidade

regional

Chuva

Produtos da agricultura

Produtos agrícolas

Produtos pecuários

Insumos químicos

Substâncias tóxicas

Infra-estrutura

Infra-estrutura produtiva

Bens

Serviços para o exterior

Energia degradada


Combus-tíveis e

eletricidade

Emissões

Diagrama de fluxos de energia, materiais e informação.

Recursos renováveis da

natureza (diretos)

N1

Solo e biodiversidade

não reposta


Serviços da economia urbana (não renováveis)

Agricultura Curso-de-águaResíduos, dejetos, perdas

Recursos renováveis da

natureza (indiretos)

Produtos da agricultura

Materiais da economia urbana (não renováveis

N2

Infra-estrutura e organização

não repostaServiços para o exterior

Energia degradada


Albedo

R1

R2M S

Emissões

Diagrama resumido dos fluxos de energia, materiais e informação na agricultura.

Diagrama de fluxos agregados de um sistema agrícola.

R1

NR

Recursos biológicos

FN


Produtos agrícolas

FR

Energia degradada




Mudanças nos estoques internos

SAÍDAS

Emissões

R2

Perda do capital naturalEnergia renovável

ENTRADAS

NN



Depreciação

O diagrama de fluxos agregados deve incluir o cuidado com as externalidades negativas assim como a produção de serviços ambientais

R

N

Atividades agrícolas

Perda dos estoques internos

Produtos agrícolas

F


INPUT

Estoques internos

OUTPUTI = R + N

M = MR + MNY = I + F

E = sum (Ei)

E = energia dos produtos

Fluxos de saída não tratados(alto impacto)

R

Resíduos e contaminantes

Tratamentos e cuidados especiais

Fluxos de saída tratados (baixo impacto)

Emissões

F = M + S

S = SR + SN

Despesas adicionais

R

N


Perdas internas

Produtos agrícolas

F


INPUT

Estoques internos

OUTPUT

I = R + NM = MR + MN

Y = I + F

E = sum (Ei)E = energy of products

Fluxos não tratados (alto impacto)

R


Fluxos tratados (baixo impacto)

Emissões gasosas

F = M + S

S = SR + SN

Despesas adicionais (mais Feedback)Mata nativaR


A2

A1

A3

A2: Área para fornecer serviços ambientais locais e regionais

A1: Área para alimentos, fibra, animais e produção de energia

A3: Área para absorção do impacto social e ambiental.

A produção rural exige um projeto de Engenharia Ecológica

O diagrama mínimo de fluxos agregados permite visualizar as forças que definem o comportamento do sistema agrícola

... e também definir indicadores de desempenho.

R

N


Perdas internas

Produtos agrícolas

F


INPUT

Estoques internos

OUTPUT


Y = I + F



R



Emissões gasosas

F = M + S

S = SR + SN


Tratamentose cuidados especiais



Os indicadores são razoes entre os fluxos agregados.

Pode-se avaliar a eficiência, a sustentabilidade, o saldo de energia líquida, a pressão no ambiente, entre outros.

EYR = yield ratio = ----- =YF

Saldo líquido de emergia1 + ----R+NFTr = transformity = ----

YE

Valor inverso da eficiênciaEIR = investment ratio = ----FI


R

N


Perdas internas

Produtos agrícolas

F


INPUT

Estoques internos

OUTPUT


Y = I + F



R



Emissões gasosas

F = M + S

S = SR + SN


Tratamentose cuidados especiais

Nos últimos séculos e sobre tudo nas últimas décadas os sistemas agrícolas incorporaram recursos não renováveis e destruíram as reservas de mata nativa que geram serviços ambientais importantes.

RN

F

R

Sistema agro-ecológico antigo.

Sistema agro-químico “moderno”.

RN

F

R

Sistema agro-químico super intensificado.

R

N

F

Sistema sem fertilidade, de baixa produtividade.

Sistema agro-ecológico recuperadoTransição agro-ecológica

RN

F

R

R1

R2

R3

N

S

M

Não renováveis

Renováveis

R1

R2

R3

N

S

M

SA

As externalidades negativas dos sistemas agrícolas exigem serviços adicionais (custos extras) da economia e dos ecossistemas. Por exemplo: os cuidados com as mudanças climáticas.

Não renováveis

Renováveis



Resíduos e dejetos

Emissões

Produção

Investimentos e custos

Concentração de área

Preço dos insumos

Lucro por hectare

Preço dos produtos Margem de lucro

Problemas sociais e climáticos

RN

F



Saldo líquido de emergia

EYR = yield ratio = ----YF

Valor inverso da eficiência

Tr = transformity = ----YE


EIR = investment ratio = ----FI

RN

F

R

N

F

R

F

N

PEx

Sistema degradado sem fertilidade

Sistema regenerado ecologicamente



Produtos

Impactos(Externalidades)


R

N

F

Fluxos agregados de emergia

Índices de emergia

Feedback da economia

R

N

F FF

R

N

FRecomendações:Pagar os serviços ambientais devidosCobrar os impactos socioambientais

Ep

FFN)(R

Ep

YTr

''

Deve-se contabilizar:o saldo nos estoques naturais (solo, água, biodiversidade, pessoas) que geram serviços ambientais (percolação de água, captura de carbono, vigor genético, controle biológico, cultura ecológica), a poluição, o assoreamento, os serviços urbanos para a população marginalizada.

R

N


Perdas internas

Produtos agrícolas

F


INPUT

Estoques internos

OUTPUT


Y = I + F



R



Emissões gasosas

F = M + S

S = SR + SN



Sugestões de Políticas Publicas:

Vai ser necessário estudar de forma sistêmica os processos que geram serviços ambientais e impactos sócio-ambientais e daqueles que cuidam das externalidades negativas para conhecer seus custos unitários para poder incluí-los no balanço econômico-ecológico

Pagamento de serviços ambientais prestados

Cobrança das externalidades negativas

Por outro lado, como não se reconhecem os serviços ambientais remanescentes e não se cobram as externalidades negativas se sacrifica o ambiente e o futuro da humanidade. Assim chegamos a uma situação de:

- Baixa sustentabilidade (ou renovabilidade);

A intensificação do uso de recursos não renováveis (subsidiados pela economia global) aumenta a rentabilidade das empresas

- Perda da capacidade de suporte renovável;

- Atingir os limites de resiliência da biosfera

Mudança de assunto

Vamos agora conversar sobre emergia e índices emergéticos

J

sej

Ep

YTrTransfomidade =Transfomidade =

Diagrama do sistema

Sol, vento, chuva

Solo

MateriaisServiços

Produto agrícola

Perdas de estoques e insumos

$ $

Produtor rural

Parcela agrícola

Recursos derivados da

ação da biodiversidade

Resíduos, efluentes, emissões

Infor-mação

Nutrientes do solo de do ar

Serviços ambientais locais

Mão-de-obra

Insumos e serviços externos (privados

e públicos)

Dinheiro

Erosão


provenientes de outros espaços

Energias renováveis que incidem diretamente

Água e outros materiais da bacia

Vendas

Água percolada

Água evapo-transpirada

Água superficialque arrasta solo

Uso racional

Água infiltrada

Renovabilidade =Renovabilidade =Y

RRen i

I=ΣRi+N F=M+S

Y=I+F

EpR1

R2

R3

N

MS

Emergia que entra

no sistema

Exergia que sai

do sistema

Ex

Externalidades

METODOLOGIA EMERGÉTICA

Discutir a interação entre a economia e os ecossistemas

Mostrar a dependência do produto das diversas fontes de energia (naturais ou fósseis)

Quantificar a sustentabilidade

Quantificar os fluxos de energia do sistema

As contribuições da natureza

Como todos os fluxos são colocados em termos de energia solar incorporada (emergia solar) podemos agregar fluxos e fazer comparações

A metodologia emergética considera dois tipos de fluxos de energia:

O fornecimento de insumos e trabalho humano da economia

Emergia: é a energia disponível (exergia), previamente utilizada, para produzir um certo recurso (produto ou serviço), em outras palavras: a emergia de um recurso corresponde a seu custo exergético.

A emergia de um tipo que corresponde à energia de outro tipo denomina-se Transformidade (é um fator de conversão de emergia em energia) Joules de emergia solar Energia de um recurso

= Transformidade

Energia

do produto

Visão convencional

Energias das entradas

Emergias das entradas

Visão de análise de ciclo de vida até a produção do recurso

Fontes primárias

Processo Emergia

do produto

R

insumos industriais

solo

chuva

milho

carne

R

R

petróleo

resíduos industriais

efluentes tratados

absorção e modificação bioquímica

AVALIAÇÃO DE EMERGIARealizada em três etapas:

1.Medida dos fluxos emergéticos de entrada e das energias produzidas pelo sistema

2.Obtenção dos índices emergéticos

3.Interpretação dos índices emergéticos

O primeiro passo para conhecer um sistema é identificar seus principais componentes, as entradas e as saídas

Desenhar um diagrama para mostrar de forma simbólica os caminhos seguidos pelos fluxos de massa e energia

R1

Processo de fotossíntese

Infra-estrutura e processamento

R2N

F

benshumanos

Unidade de produção

Energiadegradada

ProdutosvendidosE1

Perdas e desperdício(sem taxar)

E2

Serviços ambientais (sem retribuição)

E3

Albedo

Soma (Ei) = produto total

Erosão

Controle

R2 = fluxos renováveis do local e da região

R1 = energia solar, lunar e calor interno da terra (recursos renováveis diretos)

N = fontes não- renováveis da natureza: destruição do capital biológico local

F=Retro-alimentação (Feedback) de bens e serviços comprados da economia urbana (basicamente não renováveis)

As contribuições da natureza (I):

I = R + N

A retro-alimentação ou feedback (F):

F = M + S A emergia do recurso produzido (Y)

ou exergia incorporada:

Y = I + F

Da figura do sistema de produção podemos identificar:

As contribuições da natureza

Como todos os fluxos são colocados em termos de energia solar incorporada (emergia solar) podemos agregar fluxos e fazer comparações

A metodologia emergética considera dois tipos de fluxos de energia:

O fornecimento de insumos e trabalho humano da economia

FR

R1

R2

R3

$NH

Processa-mento

$

$

$

$kg/ha/a

kg/ha/a

kg/ha/a

Lavoura

Mata nativa

FN

NB

kg/ha/a

NB

$

Produto processado

Matéria prima

Resíduos sem tratar

Reciclagem

Consumo interno

Mão de obra local

Distribuição das entradas da economia para uso dentro do sistema Entradas da economia

de tipo não renovável


Entradas da economia de tipo renovável

N

Estoque biológico

Infra-estrutura e bens humanos

locais

Estoque monetário

local

Forças e recursos externos da natureza de tipo não renovável(o impacto pode ser negativo)

Recursos externos renováveis da bacia hidrográfica incluindo a migração de espécies

Erosão

kg/ha/a

(Gases, efluentes e sólidos problemáticos)

Radiação do Sol, calor interno da Terra, força gravitatória da Lua

Água e minerais do subsolo e do ar obtidos pela ação da biodiversidade local (microbiota e plantas de raízes profundas)


internos

Investimento

Pagamentos pelos insumos e serviços

Vendas

Multas e taxas

Pagamento pelo consumo de água da bacia

Índices emergéticos convencionaisÍndices emergéticos convencionais

Densidade Emergética (Y) (R+N) + (M+S)

Soma dos produtos (E) Produção total (J ou kg)

Transformidade (Tr) Y/E

Renovabilidade (%Ren) 100 (R/Y)

EYR (razão de rendimento) Y/F

EIR (razão de investimento) (F)/(R+N)

EER (razão de intercâmbio) Y/[(kg/ano)($/kg)(seJ/$)]

Suporte não renovável

Sobre os índices de emergia (1)

NRp

N

p

R

p

TTE

Y

E

Y

E

YTr

321 RRRR

NR MMM NR SSS

NR YYY

F deve incluir as externalidades negativas como F adicional

F

N

F

R1

F

NRF

F

YEYR

F

RRS

F

NNS

NR FFF

R deve considerar todos os fluxos renováveis

Tr pode ser divida em dois termos: Tr renovável e Tr não renovável

Cada fluxo de M e S tem uma certa renovabilidade

No índice EYR, os termos N/F e R/F apresentam efeitos opostos, por isso esse índice deve ser dividido:

Diretos, derivados da biodiversidade, regionais

NSRS1EYR

Suporte renovável

Assim, F, Y e Tr apresentam uma renovabilidade

Y

SMR

Y

RRen RRi

N

Ri

FN

FR

renováveisnão

renováveisELR

subsídiosvendas

amb. serviçosprodutos

recebidaY

produtoYEER

NR

SM

I

FEIR

R

SM

R

FEIR

Y

reciclagem de internos fluxos

Y

CWR


A Renovabilidade deve considerar todos os fluxos renováveis, incluindo MR e SR

ELR deve considerar

FR e FN

EER deve incluir os serviços ambientais prestados (produto) e o subsídio (entrada)

Uma nova definição de EIR sem incluir N

A reciclagem é indispensável nos sistemas ecológicos e deve haver um índice especial

Índices emergéticos modificadosÍndices emergéticos modificados

Densidade Emergética (Y) (R+N) + (M+S)

Soma dos produtos (E) Produção (J ou kg) +

Serviços ambientais (kg)

Transformidade (Tr) Y/E = (YR /E) + (YN /E )

Renovabilidade (%Ren) 100 ((R+MR+SR)/Y)

EYR (razão de rendimento) Y/F= 1 + R/F + N/F

EIR (razão de investimento) F/I = (F)/(R+N)

EER (razão de intercâmbio) Y/[(kg/ano)($/kg)(seJ/$)]

O fim do petróleoProdução atual e futura

Índices que aumentaram:N/F, ELR, EIR, TrN, EER

Crescem: %Ren, R/F, TrR

Decrescem: %Ren, R/F, TrR

Índices que decresceram:N/F, ELR, EIR, TrN, EER

Individualismo, capitalismocompetição e exclusão

Soluções comunitárias

Recursos renováveis disponíveis

O uso de R/F e N/F ajuda a entender melhor as tendências do que EYR

O mesmo pode se dizer de TrN end TrR


Dinâmica dos sistemas agrícolas.

Y = Fluxo de energia solar absorvido

Sol

E = Fluxo de energia dentro do sistema

Q = Energia dispersada nas transformações

F = Feedback dentro do sistema

Resíduos

Decom-positores

Ciclagem de nutrientes dentro do sistema

Ep = Energia produzida pelo sistema

Ep1

Ep2

Feedback externo

F1

F2

Nutrientes externos

Ep3

Sistema natural.

Y = Fluxo de energia solar absorvido

Sol

E = Fluxo de energia dentro do sistema

Q = Energia dispersada nas transformações

F = Feedback dentro do sistema

Resíduos

Decom-positores

Ciclagem de nutrientes dentro do sistema

Ep = Energia produzida pelo sistema

Ep1

Ep2

Feedback externo

F1

F2

Nutrientes externos

Ep3

Sistema natural.

Comportamentotemporário como resposta a um pulso de energia externa

Produtividade

Tempo

Capacidade de suporte natural (máxima renovabilidade e diversidade)

Capacidade de suporte aumentada artificialmente usando recursos não-renováveis

Retorno ao desenvolvimento sustentável

Uso de petróleo e seus derivados na produção, consumo e tratamento

Ciclos de produção e consumo na agricultura

Sistema de agricultura

simples


mais intenso


super intensificado

Retorno aos níveis de maior renovabilidade

Sistemanatural

O ciclo dos sistemas humanos consta de quatro etapas: exploração (organização do sistema político e social), desenvolvimento (manutenção e proliferação do sistema), desagregação (revolução e/ou colapso) e reorganização (mudança de regime e novo paradigma). .

Dinâmica de sistemas (Holling, 1986)

Oligotrofia

Mesotrofia

Hipertrofia

Distrofia

Eutrofia

Porém o cenário do futuro se complica muito mais se consideramos as mudanças climáticas.

petróleo

CO2

CH4

Produtos industriais

CO2

Aquecimento da temperatura média do planeta acima de 2 graus Celsius.

Gases do Permafrost,auto-ignição de florestas,

clatratos

Ameaça gravíssima a resiliência da Biosfera!

Concentração de CO2 na atmosfera

280

300

320

340

360

380

400

420

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

pp

m d

e C

O2

6 anos?

Tem que ocorrer uma inversão da tendência!

Como?

Com inovação transdisciplinar que cuide de todos aspectos do novo modelo de desenvolvimento baseado em SIPAES

Vegetação Nativa

Bezerros Magros

Micro-usina de álcool, agroindústria local e regional.

Minerais

Pessoas

Materiais,energia

Formicida

Mão-de-obra

Serviços

Nitrogênio Atmosferico

Sol, vento, chuva

Água, solo, biodiversidade,

micro-clima

Parcela individual

Pastos, grãos, arbustos

Eucalipto

Cana-de-açucar

Gado

Consumo interno

Vinhoto

Cinzas

Produto e serviços do

bosque nativo

Produtos da horta e do pomar

Gado gordo em pé

Álcool 94%

Esterco

Postes

SIPAES: sistema integrado de produção de alimentos, energia e serviços ambientais

PoliculturaReflorestamento Integração

Comparação dos indicadores emergéticos de usinas de álcool: convencional versus SIPAES.

ÍndiceFórmulas

Grande usina

(30 000 ha)

Micro usina + policultura e

SAF (30 ha)

Tr (seJ/J) Y/E 48 700 74 000

%R* 100 x ((R+MR+SR)/Y) 35 76

EYR Y/(MN+SN) 1,57 6,31

EIR (MN+SN)/(R+MR+SR+N) 1,39 0,37

ELR* (N+MN+SN)/(R+MR+SR) 1,82 0,29

O sistema que combina policultura ecológica, sistema agroflorestal (ou agrosilvopastoril) e micro-destilaria de etanol ganha em quase todos os indicadores da análise emergética: maior renovabilidade

maior saldo energético,

menor taxa de investimento,

menor carga ambiental.

Os resultados da análise econômica estão sendo revisados, mas se mostram promissores.

A taxa de emprego corresponde a da agricultura familiar (1 família/10 ha) melhor que o modelo agroquímico (1 trabalhador/300 ha).

Cientistas dizem que a Humanidade esgota seu "espaço de operação"

Folha de São Paulo (26/09/2009 - 09h25)www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u629600.shtml

A humanidade está destruindo a estabilidade ambiental que existe desde 10 mil anos atrás e criando uma crise com conseqüências "catastróficas".

http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u629600.shtml





http://www.folha.uol.com.br/

O alerta foi publicado em artigo recente na revista "Nature“ por um grupo de 29 especialistas em Paleoclimatologia e no funcionamento da biosfera, entre eles Paul Crutzen, Nobel de Química em 1995 por seu trabalho sobre a camada de ozônio.

Eles identificaram nove fatores-chave do funcionamento do planeta que não deveriam ser perturbados além de um certo limite para que a estabilidade ambiental continue.

1. A mudança climática (aquecimento global); 2. A perda da biodiversidade; 3. A alteração no ciclo do nitrogênio;

Limites de resiliência excedidos

Podem ultrapassar seus limites,

Sem informação suficiente,

Revertido aos valores pré-industriais.

4. A poluição química; 5. O lançamento de aerossóis na atmosfera;

6. O uso de água doce; 7. A mudança no uso da terra; 8. A acidificação dos oceanos;

9. A destruição do ozônio estratosférico.

O grupo de pesquisadores aponta que o fato de "apenas" três limiares terem sido cruzados não é garantia de que o mundo não sofrerá mudanças catastróficas pois, afinal, há múltiplas interações entre os limiares.

"Transgredir a barreira do nitrogênio-fósforo pode erodir a resiliência dos ecossistemas marinhos, reduzindo sua capacidade de absorver CO2, afetando assim a barreira climática."

Novas idéias: Eco-Socialismo e Decrescimento. É tempo de:

1. Reavaliar os sistemas2. Refazer e renovar os conceitos 3. Re-estruturar os sistemas de P-C4. Recuperar os ecossistemas5. Redistribuir os meios de produção6. Re-localizar os sistemas7. Reduzir as escalas de produção e consumo8. Reutilizar/reciclar

Questionar, estudar e atuar coerentemente!

MineraisEnergia

fóssil

Monoculturas

Extração predatória

Duas visões em conflito Cultura

humana ecológica

Sistemas agro-químicos

Biodiver-sidade

Cultura humana industrial

Sistemas agroecológicos

ErosãoResíduosEmissões

Perdas sociaise biológicas

Cambio climático

Reciclagem, manejo sustentável

Impacto social, ambiental e climático

Produtos químicos, maquinaria, diesel, subsídios

Maior produção, menor preço, mas gente

Custos ocultos

Agradeço a atenção e fico a disposição!

Contatos: [email protected]

www.unicamp.br/fea/ortega/

mailto:[email protected]

dr. enrique ortega rodríguez laboratório de engenharia ecológica fea, unicamp, cp 6121 campinas,...

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