mudanças globais: os desafios do futuro. acesso à água e ... · –aplicação de água doce em...

Rodrigo Proença de Oliveira

DASE 2017

Mudanças globais: Os desafios do futuro. Acesso à água e ao saneamento; Água, solo

e a segurança alimentar; Água e energia; Água e urbanização.



DASE 2017 Tópicos

1. A grande aceleração e os grandes desafios da humanidade

2. O estado da água

3. O acesso à água e ao saneamento

4. Água, solo e segurança alimentar

5. O nexus água e energia

6. Água e urbanização

7. Notas finais: Pessimismo ou otimismo


DASE 2017

A GRANDE ACELERAÇÃO E OS GRANDES

DESAFIOS DA HUMANIDADE 1

0

5000

10000

15000

20000

25000

1750 1850 1950 2050


DASE 2017 O crescimento da população


DASE 2017 A grande aceleração

The Great Acceleration Graphs. Steffen et al 2004.


DASE 2017

ESTADO DA ÁGUA 2


DASE 2017 O planeta azul

• Cerca de 70% da superficie da Terra é coberta por água (oceanos);

• Só 3% desse volume é água doce;

• Cerca de 77% da água doce está em icebergs e glaciares.

Volume total de água na Terra: 1 360 000 000 km3


DASE 2017 Balanço hídrico global

Esc. superficial

44.800 km3/ano

Precipitação sobre

continentes

119.000 km3/ano

Precipitação

sobre oceanos

458.000 km3/ano

Evapotranspiração

de continentes

72.000 km3/ano

Evaporação de

oceanos

505.000 km3/ano

Esc. subterrâneo

2.200 km3/ano

World Water Balance and Water Resources, UNESCO, 1978

Transporte de

humidade do ar

47.000 km3/ano


DASE 2017 Recursos hídricos disponíveis per capita


DASE 2017

Variabilidade do escoamento(Diferença entre o percentil 10% e a média)


DASE 2017 Impacto da variabilidade climática no PIB

Círculos maiores (maior GDP) em países com menor CVI


DASE 2017 Variação da precipitação e do PIB na Etiópia

From: World Bank: Etiopia: Managing waterresouces to maximize sustainable growth


DASE 2017 Capacidade de armazenamento per capita


DASE 2017 Crescimento populacional


DASE 2017 Procura de água


DASE 2017

O ACESSO À ÁGUA E AO SANEAMENTO 03


DASE 2017

Uso de água potável no abastecimentopúblico


DASE 2017 Abastecimento à população


DASE 2017 Águas residuais tratadas e não tratadas


DASE 2017 Impactos na mortalidade


DASE 2017 Escassez de água: Física e económica


DASE 2017

Financiamento versus necessidades de investimento

• A ajuda internacional já atinge os 140 mil milhões de USD por ano.

• A necessidades são muitas, mas a falta de projetos viáveis em

condições de ser financiados (bankable projects) é um problema

crescente.


DASE 2017 Thames Tideway Tunnel


DASE 2017 Thames Tideway Tunnel

• Tunel com 25 km de comprimento e 7 metros de diâmetro, construído 65 metros abaixo do Tamisa, para receber 3,9 mil milhões de m3 de descargas de esgoto urbano e encaminha-los para uma ETAR;

• Investimento de 4,2 mil milhões de libras.


DASE 2017

Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016-2020

• 2 tuneis de 5 m de diâmetro:– Campolide –Santa Apolónia, 5 km

– Chelas – Beato, 2 km

• 180 milhões de euros de investimento


DASE 2017

ÁGUA, SOLO E SEGURANÇA ALIMENTAR 04


DASE 2017 Consumo médio de calorias em 1995

• Uma dieta saudável requere a ingestão de 2000 cal (mulheres) a 2500 cal (homens);

• Existem 870 mil pessoas no mundo que sofrem de má nutrição;


DASE 2017 Dieta média mundial

Mundo: 2870 cal/dia

Cereais: 51%

Açucares e gorduras: 19%

Carne, peixe, leite e ovos: 14%

Produtos frescos: 8%.

Tubérculos:5%.

Outros: 3%


DASE 2017 Fatores de produção de alimentos

• Água

• Solo– Camada superficial (1 a 2 m) da superfície terrestre

onde crescem plantas;

– É composto por material mineral, matéria orgânica, microrganismos água e ar;

– É um dos principais recursos naturais (juntamente com a água e o ar);

– Solo > rególito > solo


DASE 2017 Solo, um recurso natural

• Produção de solo:– 400 milhões de ton de solo por ano (World Watch Institute)– 10’000 a 50’000 anos para criar um metro de solo (taxa de 0,02

a 0,11 mm /ano) (Merrits et al., 1998) – 80 a 400 anos para criar 1 cm de solo de superficial (Tarbuck et

al., 2009).

• Perda de solo– World Watch Institute: 25 mil milhões de solo por ano; em

cerca de 35% da área agrícola mundial a erosão é maior que a produção de solo.

– Volume de caudal sólido nos cursos de água do planeta antes do aparecimento do homem: 9x109 ton/ano; Actualmente: 24x109 ton/ano

– Perda de terra arável: EUA: 4 a 5 milhões de acres são perdidospor ano; Mundo: desde 1950 que se perdeu 1/3 da terra cultivada devido à erosão.


DASE 2017

Agentes de erosão

• Agentes erosivos:

– Precipitação:

– Vento: Menos significativo

• Erosão por precipitação

– Distribuída no espaço interfluvial

– Localizada

• Sulcos

• Ravinas

• Rede hidrográfica

– Deslizamento de vertentes


DASE 2017 As vinhas da ira

• Grandes Planícies dos Estados Unidos (1935)– Um período húmido no final dos anos 1920 levou muitos a

cultivarem extensivamente as planícies do Oklahoma, Texas e de outros estados;

– Seguiu-se uma seca que deixou o solo seco e exposto a ventos– Em 14 de Abril de 1935 milhões de toneladas de solo foram

levadas pelo vento– Houve abandono de quintas e migrações em massa de uma

população pobre– Em 1939 Steinbeck escreveu as Vinhas da Ira (The grapes of

Wrath) e em 1940 John Ford fez um filme

• Grandes Planícies dos Estados Unidos (1996)– Uma nova geração de agricultores mantém praticas de

conservação de solo, sobretudo a manutenção de árvores e cobertura de solo com restos de vegetação

– Uma seca semelhante à de 1930 não provocou tantos danos


DASE 2017


DASE 2017Texas 1935


DASE 2017


DASE 2017 Salinização de solos

• Processo natural: – Desagregação de rocha

– Dissolução de sais no contacto água - rocha

– Deposição de sais por evaporação da água

• Acelerado por causas antropogénicas– Irrigação:

• A aplicação de água que evapora deixando sais

• O aumento do nível piezométrico promove a evaporação da água dos aquíferos

• A criação de albufeiras facilita a evaporação e a salinização da água para rega

– Desertificação:• A desflorestação reduz a intercepção e a evaporação, aumenta a infiltração e conduz a um aumento do

nível piezométrico

– Urbanização:• A importação de água para abastecimento em canais favorece a evaporação, a salinização da água que

em caso de roturas contamina o solo

– Exploração de aquiferos em zonas costeiras• Descida do nível piezométrico proporciona condições para a intrusão salina


DASE 2017Salinização de solos

• Impactos da salinização:

– Contaminação da água que fica imprópria para consumo

– Desfloculação de argilas e desestruturação do solo

– Redução no crescimento das plantas por toxicidade

– Proporciona condições de desertificação

• Medidas de prevenção

– Irrigação em quantidade adequadas

– Redução das perdas de água por evaporação e por fugas

– Utilização de plantas mais resistentes

– Melhoria da drenagem dos solos

• Possíveis soluções de remediação:

– Melhoria da drenagem dos solos

– Aplicação de água doce em excesso

– Plantação de espécies de removam o sal

– Aplicação de produtos químicos (e.g. cal) para transformação dos sais


DASE 2017 Erosão e desertificação

• Erosão é diferente de desertificação

• Desertificação é diferente de seca ou de escassez de água

• Desertificação: Degradação do terreno por erosão e deterioração do solo (redução significativa da sua produtividade).


DASE 2017 Degradação do solo


DASE 2017Agricultural land

Source:http://data.worldbank.org/


DASE 2017 Arable land



DASE 2017Definições (FAO)

• Arable land (% of land area): Arable land includes land defined by the FAO as land under temporary crops (double-cropped areas are counted once), temporary meadows for mowing or for pasture, land under market or kitchen gardens, and land temporarily fallow. Land abandoned as a result of shifting cultivation is excluded.

• Agricultural land (% of land area): Agricultural land refers to the share of land area that is arable (temporary crops), or is under permanent crops or permanent pastures.

• Sources:

– Food and Agriculture Organization, electronic files and web site.

– World bank: :http://data.worldbank.org/


DASE 2017Disponibilidade de terra


DASE 2017

Agricultura de regadio vs agricultura de sequeiro

De acordo com esta fonte 80% das necessidades de água da agricultura são satisfeitas directamentepela precipitação. Outras fontes indicam

- 80% da área agricola é abastecida directamente pela precipitação;

- 60% da produção agrícola é assegurada directamente pela precipitação.


DASE 2017Agricultural irrigated land



DASE 2017 Água virtual


DASE 2017

0

1000

2000

3000

4000

5000

potatoes beans w heat rice poultry beef

Litro

sd

e á

gu

a

Batata Feijão Trigo Arroz Aves Bovinos

Água consumida para produzir 10g de proteinas

Á Água consumida para produzir 500 calorias

67

89

132

421

135

219

204

251

303

1515

1000

4902

Basead California crop yields and water productivity. Source: Renault and Wallender (2000)

Consumo de água por quantidade de proteínas e de calorias


DASE 2017

Necessidades de água para produção de alimentos per capita


DASE 2017 Como alimentar 9 mil milhões de pessoas?

• Consumo doméstico = 100 l/hab/dia

• Alimentação (2000-3000 cal/dia) = 3000 litros/dia

• Necessidade por pessoa = 1130 m3/hab/ano + consumos de energia e produtosindustriais

• População actual = 7 mil milhões (inc. 856 milhões subnutridos)

• Necessidades de água:– Consumo doméstico = 220 km3/ano

– Alimentação = 7000 km3/ano

– Total = ~7300 km3/ano + consumos de energia e produtos industriais

• População em 2050 = 9 mil milhões (0 milhões de subnutridos)

• Necessidades de água:– Consumo doméstico = 320 km3/ano

– Alimentação = 10 000 km3/ano

– Total = ~10 300 km3/ano + consumos de energia e produtos industriais


DASE 2017

O desafio da produção de alimentos (3000 kcal/pessoa/dia)

Fonte: SIWI, IFPRI, IUCN, IWMI (2005) citado em Obuodie, E. et al, 2005, The role of green water in food trade, UniversitatBonn.


DASE 2017 Desperdício de produção

• Um terço da produção de alimentos para consume humano é perdido: 1300 milhões de toneladas por ano.


DASE 2017 Recursos hídricos disponíveis

Precipitação

110.300

km3/ano

Evapotranspiração

(Água verde)

69.600 km3/ano

Escoamento

(Água azul)

40.700 km3/ano

Disponível

12.500 km3/ano

Não captado

20.426 km3/ano

Em regiões remotas

7.780 km3/ano

ETP utilizada

18.200 km3/ano

Florestas

ETP não utilizada

51.400 km3/ano

Agricultura não irrigada

Captado 4.430 km3/anoUsos no curso 2.350 km3/ano

Não utilizado 5.520 km2/ano

51.400 km3/ano 18.200

km3/ano3.000 km3/ano

3.700 km3/ano

24.980 km3/ano

28.206 km3/ano

Fonte: baseado em Rogers, P., 2006, Water governance, water security and water sustainbility. In: Rogers, Lamas e Martinez-Cortina, Water crisis: mith or reality?, Fundacion Marceino Botin, 2006


DASE 2017

Transações globais de água associadas a produtos agrícolas


DASE 2017

O NEXUS ÁGUA E ENERGIA 05


DASE 2017 O nexus água-energia


DASE 2017

Fluxos globais de energia Diagrama de Sankey (2010)

Fonte: Global Energy Outlook (2012)


DASE 2017 Produção de energia

IEA Report. World Energy Outlook Special Report 2013: Redrawing the Energy Climate Map.


DASE 2017 Produção de energia primária

LBST (2006): Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH


DASE 2017

Produção de energia elétrica de fontes não renováveis


DASE 2017

Produção de energia e os impactos nos recursos hídricos

• Os vários cenários sugerem a manutenção da produção líquida de eletricidade de origem hídrica;

• Qual será o papel da hidroeletricidade no armazenamento de energia produzida por outras fontes renováveis, como por exemplo a eólica e a solar?

• Tecnologias disruptivas:

• Redes energéticas inteligentes

• Produção e consumo local, com armazenamento de excedentes em “super” baterias

• Armazenamento de energia por ar comprimido em maciços geológicos


DASE 2017

ÁGUA E URBANIZAÇÃO 06


DASE 2017 Concentração da população em cidades


DASE 2017 Urbanização

• A urbanização concentra as pressões antropogénicas sobre os recursos

naturais, incluindo os hídricos.

• Reunindo os estratos mais afluentes da população, as cidades

consumem recursos e produzem emissões e resíduos numa parcela

desproporcional à sua população.

• No entanto, com mais de 50% da

população mundial as cidades

ocupam apenas 3% da superfície do

planeta e produzem 80% do PIB

global.

• Os serviços de infraestruturas podem ser oferecidos de forma mais

eficiente e a custos mais baixos.

• Existe um enorme potencial de

reutilização e de utilização eficiente

dos recursos.


DASE 2017

PESSIMISMO OU OTIMISMO? 07


DASE 2017 Um mundo de crises

Água

Energia

Clima

Alimentação

Recursos

financeiros


DASE 2017 Otimismo ou pessimismo?

• Há muita água no mundo

• Na natureza a água é gratuita

• Em muitos locais a água está acessível a custos baixos

• A natureza recicla a água de forma contínua

• Há enormes reservas de água subterrâneas.

• Há 5 mil milhões de pessoas com acesso a água potável

• Há 3 800 milhões de pessoas com acesso a saneamento básico

• Há milhões de pessoas a sair da pobreza

• A agricultura e a industria estão tornar-se cada vez mais eficientes

• O mundo está ganhar consciência para os problemas da água

• Nem sempre onde e quando precisamos

• As infraestruturas hídricas são caras

• As pessoas assumem como garantido o acesso à água

• A contaminação aumenta a um ritmo mais rápido do que a natureza pode reciclar.

• O consumo de água aumenta mais rapidamente que a reciclagem da água.

• Há 1 milhão de pessoas que não tem acesso a água portável

• Há 2 400 milhões de pessoas sem acesso a saneamento básico

• O aumento do nível de vida conduz a um aumento do consumo de água per capita

• O aumento da população e do seu nível de vida aumentam a procura de água

• A consciencialização tarda a converter-se em acção.


DASE 2017 A crise do estrume de 1894• No final dos anos 1800 as grandes

cidades dependiam dos cavalos para o transporte de pessoas e bens.

• Em Londres havia 50 000 cavalos e em Nova Iorque 100 000 cavalos.

• Cada cavalo produz por dia cerca de 6 a 16 kg de estrume e 1 litro de urina.

• Em 1894, o The Times previu que em 50 anos as ruas de Londres ficaria soterradas em 3 metros de estrume.

• O problema foi debatido em 1898 na 1ª conferencia de planeamento urbano em Nova Iorque.

Em 1908, Henry Ford lançou no

mercado o Ford T.

Em 1920 o automóvel tinha

substituído os cavalos nas cidades.

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