GESTÃO SUSTENTÁVEL DE RESÍDUOS, O CONTRIBUTO DA ECOLOGIA

INDUSTRIAL

Paulo Manuel Cadete Ferrão

II JORNADAS DO CURSO DE ENGENHARIA DO AMBIENTE E BIOLÓGICA 

2 de Março de 2012

• Desenvolvimento que garanta a satisfação das necessidades do presente sem comprometer a capacidade de as futuras gerações satisfazerem as suas próprias.

Desenvolvimento sustentável,Brundtland*

* “Our common future”, Brundtland Report, 1987

Modelo Convencional da Economia

Famílias

Empresas

Mercado

Serviços

Fluxos financeiros

Consumo

Economia “real”: Um sistema aberto

Extracção

Resíduos

ConsumoProduçãoProcessamento

Reciclagem

Transformação

AMBIENTEImpactes ambientais Externalidades

Desenvolvimento Sustentável ?

Impacte Ambiental = Impacte Ambiental = (População)*(PIB/Capita)*(Impacte ambiental/PIB)(População)*(PIB/Capita)*(Impacte ambiental/PIB)

Aumento da Aumento da Eco-eficiênciaEco-eficiência

Papel da Papel da EngenhariaEngenharia

“A questão ambiental”

Haverá um problema mundial?

Pegada EcológicaFerramenta de avaliação que quantifica a

área de ecosistemas produtivos, terrestres ou marinhos, necessária para suportar o consumo de recursos e os requisitos de assimilação de alguns poluentes associados a uma população.

Conceito de “carrying capacity”: população máxima que uma determinada zona pode suportar indefinidamente.

Metodologia de cálculo• Os métodos de cálculo consideram

diferentes tipos de utilização da Terra, como sejam:– Solo arável e pastagens– Mar– Floresta– Minerais– Espaço adaptado (infraestruturas)– Energia: absorção de CO2

Solo arável e pastagens• O solo arável corresponde ao solo mais produtivo, a

qual pode gerar quantidades significativas de biomassa. Segundo a FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) existem na Terra, menos de 0.25 hectares per capita de solo arável.

• As pastagens correspondem a zonas não tão produtivas como as de solo arável e que são utilizadas para alimentar gado. Actualmente, estima-se a sua disponibilidade em 0.6 hectares per capita. O seu potencial para produzir biomassa é muito inferior ao do solo arável e, adicionalmente, a sua conversão em carne contribui para reduzir a energia bioquimica disponível de um factor de 10.

Espaços adaptados e Mar• Os Espaços adaptados pelo homem, estendem-se hoje

a valores que representam aproximadamente 0.03 hectares per capita.

• O Mar cobre mais de 6 hectares per capita. No entanto, estima-se que cerca de 95% da “produção ecológica” do mar ocorra em apenas 0.5 hectares per capita, os quais se usam para representar a capacidade produtiva do mar. Medir a produtividade ecológica do mar em termos de área (e não de volume), faz algum sentido, porque os factores mais relevantes para a sua produtividade estão associados à absorção de enrgia solar e a trocas gasosas com a atmosfera.

Floresta• A Floresta é essencialmente utilizada para a

produção de madeira. No entanto, serve muitos outros propósitos, como sejam a prevenção da erosão dos solos, a consolidação dos ciclos hidrológicos e a protecção da biodiversidade. Com esta definição, a floresta não é um candidato a sumidouro de CO2.

• Actualmente, devem estar disponíveis cerca de 0.6 hectares de floresta per capita

Energia

• A utilização de Energia obtida com base em combustíveis fósseis requer a sua absorção em biomassa, nomeadamente em novas florestas.

• No entanto, este conceito é frágil, pois há que prever a conservação da biomassa de forma a que esta não venha a ser transformada em CO2.

Pegada Ecológica: Quantificação

• Área de ecossistemas produtivos disponíveis na Terra:–Solo arável: 0,25 hectares/capita–Espaços adaptados: 0,03 hectares/capita–Pastagens: 0,60 hectares/capita–Mar: 0,50 hectares/capita–Floresta: 0,60 hectares/capita

TOTAL: 2 hectares/capita

No entanto, para além do Homem, cerca de 30 milhões de espécies devem ocupar algum desse espaço. Considerando, de acordo com a World Commission on Environment and Development, que pelo menos 12% da capacidade ecológica lhes deve ser atribuida para preservação da biodiversidade:

TOTAL disponível para o Homem: 1,7 hectares/capita

Temos um problema...

http://www.panda.org/news_facts/publications/general/livingplanet/index.cfm

Cálculos personalizados

Pegada Ecológica - Exemplos

http://www.ecouncil.ac.cr/rio/focus/report/english/footprint/ranking.htm

Population FootprintAvailable capacity

Ecological deficit (if negative) Total fp Total av.cap

(in 1997) in [ha/cap] in [ha/cap] in [ha/cap] [km2] [km2]Argentina 35,405,000 3.9 4.6 0.7 1,380,795 1,628,630Australia 18,550,000 9 14 5 1,669,500 2,597,000Austria 8,053,000 4.1 3.1 -1 330,173 249,643Netherlands 15,697,000 5.3 1.7 -3.6 831,941 266,849New Zealand 3,654,000 7.6 20.4 12.8 277,704 745,416Nigeria 118,369,000 1.5 0.6 -0.9 1,775,535 710,214Norway 4,375,000 6.2 6.3 0.1 271,250 275,625Pakistan 148,686,000 0.8 0.5 -0.3 1,189,488 743,430Peru 24,691,000 1.6 7.7 6.1 395,056 1,901,207Philippines 70,375,000 1.5 0.9 -0.6 1,055,625 633,375Poland, Rep 38,521,000 4.1 2 -2.1 1,579,361 770,420Portugal 9,814,000 3.8 2.9 -0.9 372,932 284,606Russian Federation 146,381,000 6 3.7 -2.3 8,782,860 5,416,097Singapore 2,899,000 7.2 0.1 -7.1 208,728 2,899South Africa 43,325,000 3.2 1.3 -1.9 1,386,400 563,225Spain 39,729,000 3.8 2.2 -1.6 1,509,702 874,038Sweden 8,862,000 5.9 7 1.1 522,858 620,340Switzerland 7,332,000 5 1.8 -3.2 366,600 131,976Thailand 60,046,000 2.8 1.2 -1.6 1,681,288 720,552Turkey 64,293,000 2.1 1.3 -0.8 1,350,153 835,809United Kingdom 58,587,000 5.2 1.7 -3.5 3,046,524 995,979United States 268,189,000 10.3 6.7 -3.6 27,623,467 17,968,663Venezuela 22,777,000 3.8 2.7 -1.1 865,526 614,979WORLD 5,892,480,000 2.8 2.1 -0.7

Limitações do conceito

• A selecção de produtos considerados na métrica não é exaustiva e, em questões ambientais, quantidade não é perigosidade.– A pegada ecológica não inclui todos os impactes

ambientais, apenas considera o consumo de recursos e a regeneração de alguns poluentes pela biosfera.

• O conceito deixa de fora questões sociais e económicas.

Da contabilização à motivação• A área biologicamente

produtiva disponível por pessoa é inferior a 2 hectares.

• A pegada Ecológica média excede já significativamente (>30%) a área disponível.

• Estamos perante um “deficit de sustentabilidade”: O capital natural, de cuja sobrevivência dependemos, está a diminuir.

Mudança de Paradigma e Práticas Correntes

MétricaÉ importante

Ferramentas

Nova Visão

Novos Conceitos

Novas condutas

Novos objectivos

Decisão

Medição

Práticas

Objectivos

Redução do nível de ansiedade

Estágio de Mudança de Paradigma

Estágio de Práticas Correntes

ConsciênciaFrustração ?Ansiedade ?

MetáforasSão importantes

Extensão da responsabilidade Extensão da responsabilidade do produtordo produtor

Eco-eficiênciaEco-DesignConceito de Ciclo de Vida

ACV

Orientada para o Orientada para o produtoproduto

Business-as-usualBusiness-as-usual

Cumprimento da legislaçãoPrevenção da poluição

EIA, Auditorias energéticas

Orientada para o Orientada para o processoprocesso

Evolução das estratégias ambientaisEvolução das estratégias ambientais

A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais

RSU

Outros

EEE

Espaço

do ci

clo de

vida

do pr

oduto

Ambiente

Automóvel

Fabrico de componentes

Montagem do

veículo

Uso

Recursos Resíduos (VFV)

Ciclos de vida do produto

Outros

RSU

EEE

AutomóvelFabrico dos

componentesMontagem dos componentes

Uso

Incineração

Aterro

Recursos

Reciclagem

Espaço do ambiente

Tecno

logias

de E.

I.

Fragm

entad

ores

Espaço

do ci

clo de

vida

do pr

oduto

Ecologia IndustrialEcologia Industrial

Sustentabilidade globalEcossistemas industriais fechadosPromoção de trocas de resíduos

Visão sistémicaVisão sistémica

+, MFA,...

A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais

Extensão da responsabilidade Extensão da responsabilidade do produtordo produtor

Eco-eficiênciaEco-DesignConceito de Ciclo de Vida

ACV

Orientada para o Orientada para o produtoproduto

Business-as-usualBusiness-as-usual

Cumprimento da legislaçãoPrevenção da poluição

EIA, Auditorias energéticas

Orientada para o Orientada para o processoprocesso

Evolução das estratégias ambientaisEvolução das estratégias ambientais

Ecologia Industrial: Principais conceitos

• A capacidade Natural para o fecho de ciclos deve ser replicada nos sistemas industriais.

– Fechar os ciclos dos materiais– Promover a utilização da energia em cascata– Aproximar os sistemas do “equilibrio termodinâmico”

• Equílibrar o desenvolvimento Humano com Equílibrar o desenvolvimento Humano com NaturezaNatureza.– Balizar o crescimento (com respeito pela capacidade

natural de regeneração)

Economias Industrial e Natural

Economia Industrial Economia Natural

Impulsionada por questões financeirasProdução centralizada, em larga escala

MonoculturasSistema linear, baseado no mercado de matérias primas

Ênfase na produçãoResíduos sem valorização (lixo):deficiência na utilização de recursos

Impulsionada pela energia solarProdução descentralizada, com dispersão de riscosDiversidadeSistema circular, capacidade de renovar

Ênfase na reprodução

Reciclagem de resíduos

Ecossistema IndustrialUm ecosistema industrial é constituido por uma rede de empresas e outras organizações estabelecidas numa determinada região, as quais decidiram interagir trocando sub-produtos de uma forma que promova um ou mais dos seguintes benefícios relativamente operações não interactuantes:

• Redução no total de consumo de materiais• Redução das emissões poluentes e da

produção de resíduos • Aumento da eficiência energética• Maior valor acrescentado

Prof. John Ehrenfeld, MIT

Análise do metabolismo da economia

• O método da análise do fluxo de materiais• Interacções entre o desenvolvimento

económico e o consumo de materiais• Análise dinâmica do consumo de

materiais na economia Portuguesa• O metabolismo da economia Portuguesa,

análise do “balanço de massa” no ano 2000

Ambiente Interno

O método da análise do fluxo de materiais

Sistema Económico Exportações

OutputDoméstico,(DPO) Impactes no

ambiente doméstico

Ar Água

Ar Água

TMR

Fluxos externos não considerados

Fluxos domésticos não considerados

Fluxos domésticos não considerados

Importações

DMIExtracção doméstica Stocks

Portugal no contexto Europeu

Adaptado de Bringezu and Schütz, 2000, Total Material Requirement of the European Union, European Environment Agency, Technical report No 55.

(1988-1997)

Estamos em transição!

De que tipo?

É inevitável ?

Evolução do DMI Português

• Fonte

“Revolução, evolução não chega”, ...talvez!

Canas, A., Ferrão, P., Conceição, P. (2001) “Material inputs of the Portuguese economy: the DMI approach”. 1st International Society or Industrial Ecology Conference-– The science and Culture of Industrial Ecology, Leiden, The Netherlands, November, 12th- 14th, 2001.

Composição do DMI

Adaptado de Ângela Canas(2002) “Análise da Intensidade de Utilização de Materiais na Economia”, Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão de Tecnologia

• O principal contributo para a evolução do consumo de materiais domésticos não renováveis provém da categoria de pedra, argila e areia.

• O principal contributo para a evolução das importações provém da categoria de combustíveis

Análise do metabolismo da Economia Portuguesa

Portugal

90,0100,0110,0120,0130,0140,0150,0160,0170,0

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Ano

(199

0=10

0)

DPO para o ar (CO2)

Total DMI

GDP (US$, 1990)

Tempo de metabolização

Uma nova curva de Kuznets ?

itititit yydmi 2210

Canas, A., Ferrão, P. and Conceição, P. (2003) “A new environmental kuznets curve? Relationship between direct material input and income per capita: evidence from industrialized countries”. Ecological Economics. Volume 46, Issue 2, September 2003 , Pages 217-229.

Consumo energético vs. PIB(1991-2000)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000

PIB per capita (Euro/capita)

Cons

umo

ener

gétic

o pe

r cap

ita (k

goe/

capi

ta)

Pt

GrEsp It

RU

FinBel

Sue

Hol

Aus

DinUE15Fr Alem

Irl

Lux

Evolução da capitação de RSU vs. PIB na UE, 1995-2000

Evolução da capitação de RSU face ao PIB na UE (excepto Luxemburgo) (1995*-2000*)

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000 22.000 24.000 26.000 28.000 30.000

PIB per capita em Euros (com base em PPC)

Capi

taçã

o de

RSU

(kg/

hab.

ano)

Grécia**

Portugal

Espanha

Reino Unido*

Irlanda

Itália

EU-15

Dinamarca

Suécia***

Áustria*Finlândia***

Belgica

FrançaAlemanha

Holanda

Ferrão, P., Ribeiro, P. E Costa, I. (2003). Os RSU em Portugal: Evolução num contexto Europeu. Golden Book dos Resíduos Sólidos - Ambiente Qualidade

Metabolismo da economia Portuguesa, no ano 2000

S. Niza and P. Ferrão (2004) “ Metabolism of a transitional economy: The Portuguese case study”. Paper submitted for publication in the journal: Resources, Conservation and Recycling.

DPO da economia Portuguesa, no ano 2000

S. Niza and P. Ferrão (2004) “ Metabolism of a transitional economy: The Portuguese case study”. Paper submitted for publication in the journal: Resources, Conservation and Recycling.

40

23

1

6

28

Resíduos de biomassa EmissõesCinzas Resíduos de construção e demoliçãoRSU sem biomassa Outros resíduos Industriais

Valores em Mt

Objectivos estratégicos estabelecidos para a fase de uso:

2008/2009 – metas de 140 g/km/veículo novo para as emissões de CO2 (Recomendações da Commissão envolvendo as associações de contrutores europeus - ACEA, japoneses - JAMA e coreanos - KAMA)

Extensão da responsabilidade do produtor: o automóvel

Políticas ambientais baseadas no conceito de ciclo de vida do produto

Directiva Europeia sobre VFV.

As exigências a partir do ano de 2015 constituem critérios para a homologação de automóveis a partir do ano de 2005.

Valorização Energética < 5 %Valorização > 85 %

Eliminação < 15 %

2006Reutilizaçãoe Reciclagem > 80 %

2015

> 95 %

< 5 %

< 10 %> 85 %

Valorização de VFV

Mov02118.mpg

Mov02120.mpg

Interacções com a Economia: Soc. Gest. de prod. fim de vida: Valorpneu, ...

VALORPNEU: PU entregues sem encargosAcesso a recauchutadores e carcaceiros

Utilizador Distribuidor Ponto de recolha ValorizadorTriagem

PUNR

Reciclador Instituto dosPU PU PUR CAGEP

PUNR

Valoriz.

Energético

PUNR PUNR

(fragmentado)Outros fins

Aterro

P REC.PUNR

RecauchutadorCarcaceiro

PU = Pneu usado P REC = Pneu recauchutadoPUR = Pneu usado recuperável VFV = Veículo em Fim de VidaPUNR = Pneu usado não recuperado

Fluxo de pneus fora da área de intervenção da Valorpneu, lda

Fluxo monetário fora da área de intervenção da Valorpneu, Lda

Fluxo de pneus na área de intervenção da Valorpneu, Lda

Fluxo monetário na área de intervenção da Valorpneu, Lda

Fluxo monetário a cargo do produtor

Contratos Área de intervenção da Valorpneu, Lda

Fluxo de informação Licenciamento / controle / assessoria

PRODUTOR

VALORPNEU, LDA

Resíduos

VFV

Triagem

PUNR

(Fragmentador)Transformador

Ecovalor

Pesquisa & Desenvolvimento

Comunicação

Simbioses Industriais e Eco Parques

Dra. Inês Costa

icosta@dem.ist.utl.pt

Prof. Paulo Ferrão

ferrao@ist.utl.pt

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Empresas• DFE• Prevenção poluição• Eco eficiência• Green accounting

Entre Empresas• Simbioses Industriais• Avaliação de ciclo de vida• Iniciativas sectoriais

Regional/Global• Fecho de ciclos• MFA• Desmaterialização e descarbonização

Evolução cultural, ética e religiosa Evolução

institucional

OPERACIONALIZAÇÃO

Simbioses Industriais

CONCEITO

Objectivo: assegurar a eficiência dos recursos materiais e económicos, através da promoção de sinergias entre fluxos de materiais ou energéticos em indústrias de diferentes sectores

Os efluentes produtivos, de baixo valor, de uma empresa podem ser redireccionados e utilizados como matérias primas de outras entidades regionais e locais, a preços competitivos.

Redução de custosRedução de impactos

Fortalecimento das economias locaisVantagens competitivas sustentáveis

Simbioses Industriais

CONCEITO

RecursosProdutos

Sub produtos

Resíduos/Emissões

Materiais

Energia

Água

Gestão de resíduos

Simbioses Industriais

IDENTIFICAÇÃO

Recursos

Produtos

Sub produtos

Resíduos/Emissões

Materiais

Energia

Água

Simbioses Industriais

IMPLEMENTAÇÃO

Recursos

Produtos

Sub produtos

Resíduos/Emissões

Materiais

Energia

Água

Ultrapassar barreiras/desafios

Simbioses Industriais

TRANSPOR BARREIRAS

Complexidade

Processual

Disponibilização de

Informação

Custos Económic

osPrograma de Simbiose

IndustrialEspaço/canal de comunicação entre empresas, dispondo de:

• materiais disponibilizados;

• agentes envolvidos na transacção;

• características de resíduos e processos;

• informação técnica;

• apoio técnico

• Lei mais avançada;

• Viabilização de um regime de comércio dos resíduos destinados a valorização;

• Maior leque de destinos finais possíveis;

• Atribuição de valor acrescentado aos resíduos;

• Optimização da cadeia de valor na valorização de resíduos;

• Menores custos na valorização de resíduos.

Simbioses Industriais

IMPLEMENTAÇÃO

Recursos

Produtos

Sub produtos

Resíduos/Emissões

Recursos

Recursos alternativos

Produtos Inovadores

Tecnologias inovadoras

Simbioses Industriais

PROCESSO DE CRIAÇÃO

ProgramaSimbiose Industrial

Produtor

Receptor

a) Identidade;b) Identificação do tipo, quantidade e localização do efluente;c) Processo produtivo em que o efluente

de produção vai ser utilizado, prazo de utilização;

d) Declaração certificativa de que o efluente

é apto de ser utilizado, como matéria-prima no processo produtivo declarado.

Entidade oficial /INR

AutorizaçãoTransacção

Comunicação da contratualização da

transacção

Notifica

Valida

Simbioses Industriais

TIPOLOGIA DE SIMBIOSES

Eco Parques Industriais

Ocorre numa área definida onde um conjunto de empresas estão

localizadas, podendo partilhar matérias-primas, energia e serviços

como transporte, marketing e licenciamento, envolvendo também a

interactividade com a comunidade envolvente

Empresas organizadas “virtualmente” numa região relativamente vasta

Compreende a comunidade de uma vasta região económica, na qual o potencial de

identificação de parcerias é elevado simplesmente devido ao grande número de empresas existentes. Normalmente estão associados a mecanismos tipo “bolsa de resíduos”, embora o nome seja limitativo quanto ao tipo de recursos que poderiam constituir o intercâmbio entre empresas,

devendo incluir recursos materiais, energéticos e mesmo serviços.

Dinamizam mecanismos de melhoria de eficiência na utilização de recursos, integrando tecnologias centradas nas trocas de recursos e infraestrutura ,

destacando-se de uma abordagem preventiva

Eco Parques Industriais

CONSTRANGIMENTOS

Parque Industrial Eco parque industrial

• As comunidades envolventes não podem bloquear a instalação de potenciais negócios, apenas com base na falha de ajuste entre as necessidades de materiais de input e de output das empresas;

• As pequenas e médias empresas (PME), apesar de procurarem uma optimização dos recursos e eficiência de custos, podem não possuir a capacidade financeira para investir em tecnologias que permitam ligar-se aos seus vizinhos;

Eco Parques Industriais

VANTAGENS

• Trocas de subprodutos• Emparelhamento com vendedores

regionais • Compras colectivas • Distribuição de energia onsite• Cogeração de energia e calor• Estratégias de energias renováveis• Reutilização de água, pré-tratamento

• Gestão local inovadora

• Armazenamento e transportes partilhados

• Partilha de informação

• Umbrella permitting

• Facilidade de intercambio de trabalhadores

Eco Parques Industriais

IMPLEMENTAÇÃO

1 – Definição prévia de : * partes interessadas do projecto/empresas interessadas* papel das entidades envolvidas* mecanismo de gestão do projecto* mecanismo de financiamento do projecto

2 – Análise de condicionantes sociais, económicas e físicas à implementação de um eco parque industrial, e mecanismos que permitam agir sobre essas condicionantes.

3 - Análise dos potenciais benefícios, de ordem social, económica e ambiental para a região, resultantes da implementação de um EPI

4 - Concepção e desenvolvimento de Políticas de estabelecimento do Eco-Parque, incluindo condicionantes, especificações e incentivos para a localização

Eco Parques Industriais

IMPLEMENTAÇÃO

5 – Identificação e análise das tecnologias necessárias para a aplicação do conceito de simbiose industrial: recuperação/valorização/reciclagem

6 – Concepção e desenvolvimento de acções de sensibilização e informação paralelas, privilegiando as relações públicas com profissionais, centros de informação ou exposição e à população local, dirigidas aos vários grupos de interesse e à escala nacional e regional

7 – Criação de uma comissão de acompanhamento do projecto, constituída por peritos internacionais nas áreas científica e empresarial e da administração autárquica e central.

8 - Concepção e desenvolvimento de uma plataforma web (portal de Internet) dedicada ao acompanhamento da evolução do Eco Parque

9 - Desenvolvimento de programa de monitorização e acompanhamento

O MUNICÍPIO

O Eco Parque da Chamusca

11 492 habitantes ~ 4500 familias (censos 2001) / 12 922 habitantes (censos 1991)

Variação do número de habitantes com + 65 anos: +16.2% relativamente a ‘91

Escolaridade predominante: 1º ciclo ensino básico

746 km2, divididos em sete freguesias

Terreno para instalação de PME’s. Fábrica de

aproveitamento de soros de leite, sucatas, plásticos, etc. Já

loteado

CIRVERAterro RIB, RSU, estação triagem

Resitejo

Central de valorização de resíduos orgânicos