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IMPLICAÇÕES DA RELAÇÃO CIÊNCIA, TECNOLOGIA , SOCIEDADE E AMBIENTE E ENSINO DE FÍSICA: o estudo do caso da Usina Termelétrica a Gás de Araucária/PR
João Amadeus Pereira Alves
PPG em Educação para a Ciência, FC/Unesp-Bauru e Professor Assistente do Deptº de Métodos e Técnicas de Ensino, UEPG, Ponta Grossa, PR, [email protected].
Washington Luiz Pacheco de Carvalho
PPG em Educação para a Ciência, FC/Unesp-Bauru e Professor Doutor Adjunto do Deptº de Física e Química, FEIS/Unesp, Ilha Solteira, SP, [email protected].
Resumo: Nas três últimas décadas, inúmeras pesquisas têm abordado estudos de diferentes
estratégias aplicadas na Educação Básica no Brasil no campo do ensino de Ciências Naturais,
visando uma aproximação desta área à realidade dos educandos. Recentemente, o estudo de
casos reais de natureza sócio-ambiental demonstra a necessidade de estratégias nessa área
como contribuição à formação de uma cultura científica e tecnológica fundamentada por uma
visão de mundo mais ampla. Assim, apresentamos um trabalho desenvolvido na disciplina de
Física de uma escola da cidade de Curitiba/PR, buscando aproximar alunos do segundo ano
do Ensino Médio aos acontecimentos de um caso que envolvia a construção e o
funcionamento da Unidade Termelétrica a Gás de Araucária (UEGA) em Araucária/PR e
outras instituições diretamente envolvidas com essa unidade na época. A multiplicidade de
relações se configurou em um caso sócio-ambiental devido a impasses de caráter ambiental,
econômico, técnico, político etc. gerados com a UEGA. Levado o caso para a referida turma,
as orientações metodológicas fornecidas aos alunos foram para que inicialmente eles
realizassem buscas na internet, em jornais e em outros veículos de grande circulação (local ou
não) que informassem sobre o referido caso, de modo que posteriormente todos nós
analisássemos o conteúdo de tais buscas e o debatêssemos no grande grupo. Os conteúdos
clássicos da temática Termodinâmica, em Física, foram tratados com respeito aos dados
compartilhados por meio das buscas e interlocuções citadas. As constatações obtidas revelam
a importância de trabalhos dessa natureza na direção de uma educação crítica em Física a
partir do estudo aprofundado de casos dessa magnitude, principalmente, quando o
conhecimento sobre diferentes perspectivas de um mesmo fenômeno social e técnico-
científico é capaz de contribuir para o rompimento da tradição estabelecida na escola de que
pouco de concreto se faz com informações buscadas/fornecidas pelos alunos.
Palavras -chave: Ensino de Física; Energia e Desenvolvimento Humano; Caso UEGA.
1 INTRODUÇÃO
A importância da energia para existência da vida nem sempre tem sido pensada
como uma essência (BAZZO, 2003), principalmente quando os padrões atuais de vida, tidos
como modernos, fazem com que nos preocupemos mais detidamente com assuntos ligados à
energia somente quando sentimos sua escassez ou sua ausência. Originária nas
transformações de sistemas bióticos e/ou abióticos – fundamentais à manutenção da vida – as
questões energéticas passam muitas vezes despercebidas pela consciência humana.
A necessidade sempre crescente de consumo de energia no Brasil e no mundo a
fora tem levado muitas nações a utilizarem os recursos naturais, próprios e/ou de outros
países, de forma descontrolada (BRASIL, 2000). Alimentação e petróleo são provas que
evidenciam isto, em que se tem como conseqüência a geração de conflitos historicamente
registrados, sejam eles: internacionais, étnicos e/ou econômicos, mas que parecem apresentar
uma aceleração nas últimas décadas, provocando tensões por vezes irremediáveis, como
facilmente se pôde e se pode notar na África, quanto à escassez de comida, e no Oriente
Médio, quanto às disputas pelo petróleo.
Como este texto deter-se-á a uma modalidade específica de energia – a elétrica,
procuraremos centrar atenções à transformação de uma fonte energética de natureza química
para outra de natureza térmica, que finalmente gerará eletricidade – a partir da combustão de
gás natural para sua geração. Porém, sobre o que vamos tratar é impossível deixar á margem
outros tipos de transformações, de naturezas: sócio-ambiental, econômica, política e
tecnológica, vinculadas à necessidade de geração e consumo de eletricidade. Para tanto, o
subsídio para nossas análises fundamenta -se a partir de ocorrências políticas, técnicas e
econômicas circunscritas à transformação energética, estudadas no interior da disciplina
escolar Física, em uma instituição de educação básica. Assim, sobre o que temos a apresentar
vemos que se configura em um tema atual e de nosso interesse – trata-se do estudo das
implicações da relação Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) no ensino da área
de Ciências Naturais, mais especificamente em Física.
No Brasil, a inconsistência da sua política energética visível na tênue e paliativa
preocupação com possíveis colapsos sócio-ambientais, a exemplo do que aconteceu em 2002,
que possam comprometer o fornecimento de eletricidade por sua matriz energética, nos deixa
a mercê de condições climáticas que permitam a manutenção de níveis favoráveis nas represas
das usinas hidrelétricas, uma vez que a base de tal matriz neste país se encontra
majoritariamente vinculada à hidroeletricidade, conforme dados dos Ministérios de Minas e
Energia e do Meio Ambiente .
No Estado do Paraná isso não é diferente, uma vez que este se configura como
uma das principais unidades da federação geradoras de hidroeletricidade, mas mesmo diante
da grande representatividade da Companhia Paranaense de Eletricidade (COPEL) –
subsidiária da energia elétrica no Estado – encontra-se frágil a variações ambientais,
econômicas e políticas.
Com a necessidade de infra-estrutura para o crescimento e a melhoria na
qualidade de vida no país, constata -se que ainda na década de 1990 foi dado início a um
programa energético brasileiro (COPEL, 2006). Atrelado a ele, configurava -se a necessidade
de construção de um conjunto de mega-termelétricas “a gás”, que segundo informações
disponibilizadas nos sites da própria COPEL e do Ministério das Minas e Energia1, esse
conjunto congregava muitas unidades, das quais hoje já estão em funcionamento, algumas
delas como: Uruguaiana (RS), Cuiabá (MT) e Campo Grande (MS); e outras apenas
licenciadas, como: Iberité (MG), Baixada e Macaé (RJ) e Cubatão (SP). Em adição às usinas
citadas, há uma que nos chamou especial atenção – refere-se à Unidade Termelétrica a Gás de
Araucária (UEGA), no município de Araucária, na região metropolitana sul da capital
paranaense, que mesmo estando licenciada e liberada para funcionamento esta unidade ainda
apresenta dificuldade s importantes para sua plena operação.
Nosso olhar para a UEGA parece ser facilmente compreensível ao leitor,
primeiramente, porque no intuito de desenvolvermos atividades educacionais, a escola em que
elas foram realizadas se localiza em Curitiba/PR, o que torna a realidade “mais próxima” aos
interesses dos alunos. Uma segunda justificativa diz respeito ao fato de que essa realidade se
mostra mais concreta porque alguns eventos envolvendo a UEGA e algumas instituições
públicas e público-privadas são contemporâneos. Outra justificativa, não menos importante
que as anteriores, diz respeito ao tratamento didático-pedagógico dado para a situação em
foco, em que se pôde e se pode abordar o assunto no interior de uma disciplina escolar em
pleno curso dos seus conteúdos convencionais, de Física – neste caso, Termodinâmica.
2 O ESTUDO DE CASOS NA ESCOLA E O CASO UEGA
O trabalho envolvendo casos sócio-ambientais não é algo novo no meio
educacional. Entretanto o tratamento desses casos é que se torna um diferencial. Em um
trabalho de Alves (2005) tratou-se de um caso de dano ambiental contemporâneo em sala de
aula, o qual foi amplamente difundido nos meios de comunicação em massa deste país. Esse
caso, ao ser estudado e exaustivamente analisado na sala de aula teve como objetivo
aproximar um grupo de alunos às pessoas e instituições diretamente envolvidas com ele
(ALVES; CARVALHO, 2005), de modo que os educandos tivessem acesso às múltiplas
perspectivas sobre o mesmo e pudessem emitir pareceres mais consistentes acerca de
1 Esses dados estão disponíveis nos sites http://www.copel.com e http://www.mme.gov.br
significados sobre Ciência e Tecnologia (C&T). Para Carvalho et. al. (2005), a exploração de
múltiplas perspectivas sobre impactos ambientais, dentre outras coisas, contribui para o aluno
formar opinião própria, estabelecer diferentes entendimentos sobre o conceito de
desenvolvimento e perceber temas controversos em C&T, pois segundo Latour (2000) e
Freire-Maia (2000) não sabemos das negociações feitas no campo da C&T, o que inclui o
expressivo desconhecimento nas aulas de Ciências Naturais, seja pelos professores desta e
extensivamente por seus alunos.
Souza Cruz (2001) realizou uma pesquisa com alguns elementos que são comuns
àqueles anteriormente descritos. Por meio da abordagem metodológica pautada na
“Aprendizagem Centrada em Eventos” (ACE), a autora analisou dois eventos atrelados à
questão nuclear: o acidente radioativo de Goiânia (1989) e a perspectiva da construção da
Usina de Angra III, no Estado do Rio de Janeiro.
No entanto, o caso UEGA aqui apresentado recebeu um tratamento educacional
diferenciado àqueles realizados por Souza Cruz (2001) e Alves (2005), pois sua ocorrência,
em situações muito diferentes dos outros, fez com que o contato inicial dos alunos a esse caso
ocorresse mediado por buscas a partir da internet e jornais, uma vez que não tínhamos à nossa
disposição recursos didáticos que nos localizasse historicamente no assunto [como se percebe
em Souza Cruz (2001)], como também o acesso direto às pessoas e instituições envolvidas
não foi possibilitado devido a condicionantes práticos [como descreve Alves (2005)].
Mas afinal, como podemos dizer que a situação exposta se configura em um caso
potencialmente pedagógico?
Este caso diz respeito a um evento de grande repercussão no primeiro semestre de
2006, pois refletiu inicialmente conflitos de naturezas política, econômica e técnica , que
juntas ganharam conotação judicial envolvendo a empresa norte americana El Paso (do ramo
energético), a COPEL, o Governo do Estado do Paraná (influenciado pelo posicionamento
político do seu governador), e a Petrobras – a menos interessada, aparentemente. A
distribuição acionária inicial estava assim configurada: El Paso, com 60%; COPEL, com 20%
e Petrobras, com outros 20%.
O impasse judicial decorreu do impedimento de funcionamento da UEGA por
razões técnicas, segundo alegaram o Governo do Estado do Paraná e a referida companhia de
eletricidade. Com isso, declarando apresentar grandes prejuízos, a El Paso entrou com uma
ação jurídica internacional, junto à Corte Internacional de Paris, pe dindo aos outros acionistas
o ressarcimento financeiro devido aos prejuízos acumulados desde a liberação a
funcionamento até meados de 2006.
O envolvimento da Petrobras nesse episódio aconteceu porque além de
participante em um quinto das ações da UEGA, um interesse ainda anterior às disputas
judiciais derivou da utilização do gás boliviano explorado pela própria Petrobrás no país
vizinho. Portanto, a Petrobras esteve atrelada em duplo sentido – se por um lado ela teria
prejuízo com um funcionamento precário (alegado pelo Governo do Estado do Paraná e pela
COPEL); por outro, ela contava com o consumo do combustível sob sua responsabilidade de
exploração, conforme regiam os contratos comerciais firmados há algum tempo com a
Bolívia. Assim, à luz de razões estratégicas (de seu interesse com os dois lados), a Petrobras
se manteve “neutra” perante os outros envolvidos.
Entretanto, a dependência do gás oriundo da Bolívia (via gasoduto GasBol)
começou a ficar complexa logo após Ivo Morales assumir a presidência desse país, em
dezembro de 2005. Objetivando nacionalizar os recursos naturais bolivianos, Morales
obstacularizou os negócios envolvendo a Petrobras em seu país, por meio das especulações
sobre o assunto, o que deu mais munição a algumas instituições envolvid as com a UEGA, na
contestação de sua viabilidade de funcionamento e das ações do Governo do Estado do
Paraná .
Passando o Estado do Paraná, no outono e inverno de 2006, por uma época de
escassez de água sem precedentes nos últimos setenta anos, ambientalistas e a mídia abriram
mais uma discussão – tratava-se da viabilidade dessa usina termelétrica quanto a sua
localização, pois seu funcionamento demanda de grande quantidade de água. Mas, ao que se
percebe esta questão não sustentou argumentação de qualquer um dos outros lados , que eram
potencialmente mais capazes de intervir de modo direto. Ela consistiu em uma preocupação
presente nos artigos acadêmicos sobre termoeletricidade e nos discursos dos ambientalistas;
sem nenhum comprometimento do lado político ou econômico – que a nosso ver é algo
bastante problemático.
A potencialidade desse caso para gerar ações educacionais é percebida pela
multiplicidade de relações nele envolvidas (ALVES; CARVALHO, 2005), bem como pela
diversidade de instituições atreladas a sua problemática – a geração de eletricidade.
Sobretudo, tal potencialidade decorre de sua capacidade em gerar subsídios aos conteúdos
físicos, neste caso em Termodinâmica. Isto se torna mais perceptível a seguir.
3 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NA ESCOLA
As ações educacionais desenvolvidas na escola ocorreram com um grupo de 28
alunos de uma turma de 2ª série do Ensino Médio, em que:
I – Inicialmente, no mês de maio de 2006, apresentamos aos alunos uma proposta
de trabalho e todos nós rumaríamos à luz dos seguintes objetivos:
a) tomar conhecimento ao máximo possível sobre o caso UEGA, quanto aos seus
envolvidos e a sua importância ambiental, social, econômica e tecno-científica;
b) analisar o caso em sala de aula de modo a tornar sabido a todos sobre as
particularidades encontradas por cada um deles sobre o assunto.
A proposta foi aceita pelos alunos. Assim, sob orientação de um dos autores deste
trabalho, os alunos começaram a fazer buscas sobre a UEGA e as implicações envolvidas na
sua construção e “funcionamento”.
II – Posteriormente, no mês de junho de 2006, analisamos o que havia sido
encontrado pelos alunos sobre o assunto. A partir disso organizamos:
a) a apresentação de pontos que mais se destacaram pelas buscas efetuadas, em
grupos de no máximo quatro alunos;
b) a estruturação dos pontos destacados pelos alunos envolvendo a UEGA,
conforme a tabela abaixo, por eles configurada.
Tabela 1
PONTOS DESTACADOS PELOS ALUNOS
1 Necessidade de produção de energia elétrica pelo e para o país.
2 Tipo mais comum de produção de energia elétrica no Brasil.
3 Contribuição que a termoeletricidade tem a oferecer.
4 O que temos de produção de energia a partir de usinas termoelétricas?
5 Vantagens e desvantagens sócio-ambientais que as unidades termelétricas (UTE’s)
provocam, comparadas com outras transformações.
6 Como se transforma fisicamente a energia nas UTE’s?
7 Que episódios têm ocorrido no caso da UEGA (personagens e/ou instituições
envolvidos, interesses envolvidos e viabilidades técnicas e tecnologias)?
c) as análises e os debates acerca dos sete pontos da tabela 1 ocorreram de modo
concomitante, durante 4 horas-aula, em um anfiteatro da escola, com utilização de projetor
multimídia acoplado a um computador conectado à internet.
III – A terceira fase do traba lho consistiu no estudo da temática Termodinâmica,
em que as apresentações subsidiaram discussões acerca de conteúdos clássicos dessa matéria
– ou seja, a transposição acerca dos conteúdos de transformações gasosas, equação geral dos
gases, rendimento térmico, leis 1 e 2 da termodinâmica e ciclo de Carnot.
3.1 – Apresentações dos alunos
Após os alunos terem feito suas buscas na internet, eles realizaram suas
apresentações com a perspectiva de todos aproximarem-se o máximo possível do assunto. Das
apresentações feitas por eles (fase II), a partir das orientações iniciais (fase I), são sintetizados
a seguir alguns dos aspectos mais relevantes.
(a) Quanto à necessidade de produção de energia elétrica no Brasil, os alunos
enfatizaram suas considerações a partir percentual da demanda de energia elétrica no Brasil,
por setor consumidor , conforme a tabela a seguir :
Tabela 2
PERCENTUAL DA DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA
NO BRASIL, POR SETOR CONSUMIDOR
SETOR %
Industrial 41,7
Transportes 20,5
Residências 16,1
Energético 7,8
Comércio 5,2
Agricultura 4,9
Público 3,8
(b) A termoeletricidade como alternativa à hidroeletricidade foi descartada pelos
alunos, uma vez que o potencial hidrelétrico fluvial atual brasileiro (que ainda é superior à
demanda total) é o seguinte (ver tabela 3 a seguir):
Tabela 3
POTENCIAL HIDRELÉTRICO FLUVIAL BRASILEIRO
BACIA Potência (MW)
Amazônica 105.550
Tocantins 27.821
Paraná 57.358
São Francisco 26.354
Uruguai 13.902
Leste 14.469
Sul e Sudeste 9.622
Outras 3.979
Total 259.055
(c) Acerca dos aspectos estruturais da UEGA, os educandos deram ênfase ao
seguinte:
– construída em uma área de 250 mil m2, em Araucária/PR, a referida usina teve
investimentos em torno de torno de US$ 300 mi;
– a geração será da ordem de 480 MW, com capacidade líquida de 469 MW;
– duas turbinas a gás acopladas a duas caldeiras de recuperação de calor, que
permitem o funcionamento de uma terceira turbina (a vapor);
– a usina teve seu controle adquirido pela COPEL , por US$ 190 mi junto a El
Paso, colocando fim à pendência judicial citada;
– para voltar a funcionar, a UEGA carece de investimentos de US$ 41 mi para que
possa operar com outros combustíveis, além do gás natural, devido à complexa situação
política internacional acerca do gás boliviano.
(d) A respeito do funcionamento de uma usina os educandos destacaram:
– seus principais dispositivos (reservatório, caldeira, turbina e gerador) funcionam
interligados conforme a figura a seguir ...
Figura 1
– o processo de geração elétrica ocorre segundo o esquema a seguir ...
Figura 2
(e) Quanto a vantagens das usinas termelétricas a gás, em relação a outras formas
de transformação (termelétricas ou não), os alunos destacaram que:
– elas podem ser construídas próximas aos locais de grande consumo, em especial
nas proximidades de indústrias petroquímicas e químicas (de natureza não petroquímica) e,
siderúrgicas – tal qual serão os grandes consumidores da UEGA, como o pólo petroquímico
Araucária -Joinville, propiciando assim menos dissipação e outros gastos na sua transmissão;
– o gás natural, de razoável abundância na Bolívia, é a principal matéria-prima
utilizada;
– é uma modalidade menos poluente que aquela gerada a partir do carvão;
– apresenta custo de implantação inferior às termonucleares, tomando como
referência à potência gerada;
(f) Em relação a desvantagens, os alunos destacaram que:
– essas usinas apresentam elevados gastos com o consumo de combustível e com
sua manutenção, comparada às formas alternativas de transformação de energia;
– os impactos ambientais mais relevantes refere m-se ao alto consumo de água,
poluição atmosférica, agravamento do efeito estufa e geração de chuva ácida.
3.2 – O tratamento dos conteúdos físicos, ditos clássicos
As apresentações dos alunos subsidiaram o desenvolvimento dos conteúdos
físicos acerca da temática Termodinâmica. A transposição dos conteúdos ocorreu levando em
conta a dimensão vivencial dos alunos na exploração das informações sobre a UEGA.
Trabalhamos com os assuntos de transformações gasosas, equação geral dos gases,
rendimento térmico, leis da Termodinâmica e ciclo de Carnot de modo a aproximá-los a
situação tomada como parâmetro com os alunos. Neste momento apresentaremos alguns
somente:
- Trocas de calor durante as transformações gasosas: exploramos a energia
térmica que alimenta as caldeiras (E total), na forma de calor, bem como a energia que de fato
foi transformada em trabalho mecânico (τ = Eaproveitada) e a energia térmica dissipada para o
meio exterior, que não é usada para a realização de trabalho (Edissipada ).
- Com isto, foi possível trabalhar quanto à eficiência energética , largamente
difundida como rendimento , em que pudemos sistematizar η= 1- (Eaprov./ Etotal). Aqui foi
possível perceber que a Etotal deveria decorrer do fornecimento de gás natural, boliviano. Em
adição, trabalhos com a dissipação: Edissipada = E total - Eaproveitada. É preciso destacar que ficou
claro aos alunos o que é a Ineficiência do sistema térmico. Nesta parte do desenvolvimento do
conteúdo ficou evidente o conceito de Conservação da Energia – somadas as energias
aproveitada (na forma de trabalho realizado) e dissipada a igualdade resultante foi sempre
percebida pelos alunos como a energia total. Com isto, o questionamento feito aos alunos
sobre o que fazer para se ter maior rendimento a partir de uma mesma energia fornecida? A
resposta, após alguns minutos de discussão, foi a de que é preciso investir em recursos
tecnológicos que permitam maior aproveitamento. Mas, felizmente, houve aqueles que
também disseram que associado a resposta anterior, seria muito proveitoso para a humanidade
que o consumo de energia se tornasse cada vez mais racional.
- As grandezas físicas envolvidas, como a energia e sua equivalência em calor,
neste caso, e o rendimento como uma grandeza adimensional.
É preciso considerar que durante tais abordagens ficou sólido aos alunos :
- os custos sócio-ambientais para geração de eletricidade sob essa modalidade ,
decorrente da emissão de gases poluentes, bem como de vapor d’água a elevada temperatura
nos arredores da Usina, o que produz degradação ambiental;
- as negociações políticas e econômicas envolvidas na produção de energia , que
acabam definindo o custo da geração de energia, pago pelo consumidor final, bem como
oferecem riscos em razão da dependência do país vizinho;
- algo que também ficou saliente diz respeito à necessidade de se aprimorar os
recursos tecnológicos para geração de energia, de modo a se aumentar o rendimento das
máquinas térmicas.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
No trabalho apresentado objetivávamos levar os alunos a terem contato com a
realidade energética local e do país, a qual constitui implicações da relação Ciência,
Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), em que se percebessem fortes vínculos à política,
economia, conhecimento téc nico, direito etc., e que não tem sido objetos de preocupação
sistêmica na Educação Básica brasileira. Isto significa que novas atribuições são evidenciadas
ao professor. Mas também implica em oferecer condições a esse profissional para desenvolvê-
las, tanto nos cursos de formação inicial e continuada de professores, quanto nos eventos
científicos que incorporam a temática sócio-ambiental como matriz das preocupações e
orientações educacionais.
Não se trata de ir em “busca de outra Física”, até porque ela não existiria, mas de
abordar os conhecimentos físicos, ditos clássicos à luz do contexto vivencial dos envolvidos –
alunos e professor. Esse trabalho implicou em propiciar uma visão mais ampla, complexa
também, contra a fragmentação de conhecimentos mais abrangentes e sistêmicos da Física.
Não hesitamos em permitir na sala de aula que alunos argumentassem,
expusessem seus dados coletados (sob orientação anterior). Isto implicou em que eles se
viram participantes ativa mente do processo ensino-aprendizagem.
Partimos para uma comunicabilidade entre ciência, tecnologia, sociedade e
ambiente, por meio do estudo de um caso, contra uma ação instrumental da Física, em prol de
um racionalismo técnico. A comunicabilidade das relações CTSA é um sinônimo do
tratamento humanístico mínimo dos casos sócio-ambientais em sala de aula. Assim, discutir o
ensino de Física e o estudo desse caso local oxigenou novas possibilidades de se ensinar esta
sub-área das Ciências Naturais, de modo a contribuir na cidadania dos envolvidos – alunos e
professor, bem como para a formação de uma cultura científica e tecnológica destes. Mas
também, foi possível perceber que o caso tem endereço, porém suas origens e implicações não
são tão locais assim.
As constatações obtidas revelam a importância de trabalhos dessa natureza na
direção de uma educação em Física a partir do estudo aprofundado de casos dessa magnitude,
principalmente, quando o conhecimento sobre diferentes perspectivas de um mesmo
fenômeno soc ial e técnico-científico é capaz de contribuir para o rompimento da tradição
estabelecida na escola de que pouco de concreto se faz com informações buscadas e
fornecidas pelos alunos.
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partir de um Caso de Dano Ambiental. Dissertação (Mestrado). FC-UNESP. 2005.
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