Enrique Ortega (Fac. Eng. de Alimentos)

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1 Uso da metodologia emergética na análise dos sistemas de produção e consumo
Enrique Ortega (Fac. Eng. de Alimentos) Miguel Bacic (Instituto de Economia) VIII Encontro Soc. Bras. Economia Ecológica - ECOECO. Cuiabá, Mato Grosso, 5-7 de agosto de 2009.

2 O Dr. H. T. Odum, professor de Ecologia de Sistemas da Universidade da Florida, após várias décadas de estudos sobre o funcionamento dos ecossistemas e da biosfera, esquematizou a metodologia emergética para calcular o valor biofísico dos recursos da natureza e dos produtos da atividade humana. Howard T. Odum

3 De acordo com Odum, o valor econômico e o valor biofísico geralmente não coincidem, pois o preço no mercado omite (ou não considera devidamente) fatores de produção. Valor = Custos comuns + Contribuição + Serviços da natureza Adicionais

4 Teoria do valor Sobre o conceito e a medição do valor na Economia, existem duas linhas de pensamento principais: A considera que o valor decorre de fatores objetivos (o trabalho incorporado) Outra que o valor decorre de elementos subjetivos (utilidade para o consumidor).

5 A emergia de um recurso corresponde a seu valor-trabalho integral.
Adam Smith A proposta teórica de Howard T. Odum ( ) se enquadra na teoria do valor-trabalho de Adam Smith, David Ricardo e Karl Marx Karl Marx ... e a amplia, pois considera tanto o trabalho humano quanto o trabalho da natureza na formação do valor de um recurso. David Ricardo H.T. Odum A emergia de um recurso corresponde a seu valor-trabalho integral.

6 Após o livro de Karl Marx “O Capital” ser publicado, vários economistas da Europa propuseram a teoria do valor-utilidade. William S. Jevons, Carl Menger e Leon Walras postulam que os indivíduos decidem livremente quanto pagam por um produto, sem considerar o trabalho incorporado apenas a utilidade. Pode-se contra-argumentar que as decisões dos seres humanos não são realmente livres, elas são condicionadas pela estrutura social imperante, através da propaganda e da opinião da mídia.

7 Identificação Sentimento de ser parte da natureza e assumir a responsabilidade de seu cuidado (manutenção).

8 Alienação Sentimento de não ser parte da natureza. Aproveitar-se dela sem se preocupar com a sua recomposição

9 A emergia de um recurso corresponde a seu valor-trabalho integral.
Emergia = a energia potencial (exergia) gasta, direta e indiretamente, na produção de um recurso. Mede-se em Joules de energia solar equivalente (seJ) por unidade de recurso (kg, J, etc.) A análise da economia de um país permite obter a taxa [Emergia/Dinheiro] que permite converter fluxos monetários em fluxos de emergia.

10 A Análise Emergética ajuda a compreender os temas que desafiam hoje a análise econômica:
Visualizar a organização dos sistemas Conhecer a intensidade energética dos recursos; Medir a contribuição da natureza; Estimar a área prestação de serviços ambientais e a área de absorção de impacto. Calcular o saldo energético das fontes de energia (renováveis e não renováveis); Avaliar a capacidade de suporte e a resiliência das distintas regiões da Terra e da Biosfera;

11 Objetivo desta apresentação
Mostrar como se faz a análise sistêmica dos processos físicos, biológicos, econômicos e ecológicos dentro da perspectiva da análise emergética

12 Utilizaremos a linguagem dos sistemas desenvolvida por H. T
Utilizaremos a linguagem dos sistemas desenvolvida por H. T. Odum na Universidade da Flórida. Como toda linguagem ela tem símbolos que se usam nos diagramas dos sistemas que mostram as interações das forças (fontes externas e estoques internos) que geram novos recursos.

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14 Análise de um processo físico
A matéria é modificada por ação da força aplicada e desse trabalho surge um recurso com novos potenciais (capaz de ser utilizado em outros sistemas) e também se dissipa calor. Nesta representação não se diz de onde vêm as energias, nem como são geradas.

15 Como a matéria pode ser expressa em termos de energia pode-se fazer um balanço de energia:
A eficiência do processo pode ser calculada:

16 Análise de um processo biológico
Este modelo de interação é denominado sistema auto-catalítico, As estruturas do sistema estabelecem seu limite de crescimento. A produção bruta forma um estoque interno e parte dele é aproveitado na retro-alimentação reduzindo a quantidade de produto que sai do sistema.

17 Para aproveitar os recursos disponíveis (energia e materiais, externos e internos), as unidades auto-organizadas de produção de biomassa (vegetal e animal) formam redes.

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19 Cadeia trófica simplificada.
Os consumidores não podem destruir a base que os sustenta senão o sistema colapsa. As redes desenvolvem laços duplos de energia, materiais e informação. A sobrevivência do sistema depende da qualidade dessas interações. Cadeia trófica simplificada.

20 A cadeia trófica (seqüência articulada de produtores e consumidores) mostra a origem dos recursos que sustentam o ciclo de produção e respiração (consumo).

21 O ciclo de produção de biomassa vegetal e consumo dela é denominado metabolismo do ecossistema.
Produção e acumulo Consumo dos recursos 20 B B 16 C 12 Emergia, sej A C A 8 D D 4 40 80 120 160 200 240 280 320 Tempo A produção de biomassa vegetal ocorre lentamente e o consumo se realiza como pulso rápido.

22 Análise de um processo econômico simples
Nos capítulos iniciais dos livros de Economia (Robinson e Eatwell, 1979) inicia-se a análise dos processos econômicos com o exemplo do produtor individual. Esse produtor produz para se manter e destina parte de sua produção para fazer trocas com outros produtores individuais que produzem outros bens.

23 Processo econômico simples.
Geralmente, não se analisa o modo de produção, não se menciona a origem dos recursos que utiliza nem se fala da sua relação com a natureza. Processo econômico simples.

24 Processo econômico com dois ou mais produtores.
Análise do escambo O produtor participa diretamente da negociação e existe a possibilidade de troca justa (veja a linha de força que vai para o processo de troca). Um processo econômico mais elaborado considera a existência de vários produtores individuais que trocam mercadorias por meio do escambo. Processo econômico com dois ou mais produtores.

25 Relação entre campo e cidade usando moeda

26 Agricultura individual.
A produção rural muda com as inovações e pelas pressões externas. Em alguns casos, o produtor individual pode subsistir. Agricultura individual. Agricultores associados. Os produtores rurais podem se auto-organizar ou podem ser organizados por terceiros; nesse caso, as vantagens se distribuem entre eles e o novo elemento. O produtor rural ecológico aproveita a biodiversidade para obter recursos do meio usados na produção de biomassa, materiais para a família e serviços ambientais para a região.

27 Se os estoques naturais forem destruídos, o sistema deixa de captar recursos,
Um sistema agrícola sem biodiversidade perde entradas naturais, sua fertilidade diminui e pode colapsar.

28 Quando o sistema econômico cresce, as relações de troca podem tornar-se injustas, pois a força de pressão dos grupos humanos varia com a capacidade de organização, nela se aplica conhecimento e poder. Surgem atravessadores que concentram o poder de compra do agrupamento urbano e pressionam para obter menores preços por parte dos produtores rurais, assim se transfere a riqueza do meio rural para a cidade. A menor organização dos agricultores contribui para permitir a transferência de riqueza. O campo se empobrece.

29 As relações dentro da cidade e pressão pela renda.
A distribuição da renda dentro da cidade é desigual e concentra a riqueza no topo da cadeia de transformação de recursos. As relações dentro da cidade e pressão pela renda.

30 Estoques não renováveis
Relação cidade-cidade influenciada pelos produtos derivados de petróleo e minerais.

31 Nos últimos 300 anos, o sistema econômico passou a usar de forma intensa estoques que não repõe: florestas, minerais e hidrocarbonetos (madeira, carvão, petróleo, gás). Para a economia urbana esses recursos têm custo mínimo, pois somente paga os custos de extração. Com eles a indústria produz insumos agrícolas de baixo preço que substituem o trabalho da natureza e do homem e destroem a biodiversidade diminuindo os serviços ambientais vitais. O sistema rural perde fertilidade, permite o crescimento das cidades e se coloca frente a possibilidade do colapso.

32 Análise do funcionamento de um ecossistema

33 Análise de um processo econômico dentro de uma região

34 Análise de um processo econômico dentro da biosfera

35 A agricultura deixou de ser limitada pela reciclagem dos nutrientes.
O trabalho humano e da natureza foi substituído pelo trabalho realizado por produtos químicos e máquinas movidas à energia fóssil, porém com custos ambientais e sociais significativamente elevados. O impacto sócio-ambiental decorre do uso de recursos com enorme capacidade de trabalho, que substituem o trabalho humano e cujos impactos sócio-ambientais (externalidades negativas) constituem custos adicionais que não são considerados na contabilidade econômica.

36 O uso de recursos não renováveis propicia o aumento da produção mas ao mesmo tempo gera externalidades negativas importantes: Perda de biodiversidade, poluição com substâncias tóxicas, diminuição da água doce potável disponível, concentração do poder econômico e político, êxodo rural, marginalização. A solução é a mudança do modo de produção social (novas ideologias, uso de recursos renováveis, menos emissões, tratamento e reciclagem de efluentes e resíduos e um trabalho humano de melhor qualidade).

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42 Relação do processo econômico
com os processos geológicos, biológicos e culturais da biosfera

43 O fluxo de materiais, serviços e informação produzidos no passado na biosfera· exige retribuições adequadas por parte da sociedade humana.

44 Modelo de simulação da economia baseada no petróleo (Odum e Odum, 2001).
O declínio do petróleo vai gerar aumento de preços e redução da produção industrial (Odum e Odum, 2001).

45 Em breve continuaremos.
Pequena pausa Em breve continuaremos.

46 Recursos naturais A reprodução das forças de trabalho coloca um limite aos capitalistas. A existência de grandes estoques de recursos naturais (que se esgotarão num prazo relativamente curto, dado o consumo frenético), leva a valorações que se concentram nos custos de extração e exploração correntes e desconsideram seu custo de reposição. Isso aliado ao fato dos recursos naturais terem ciclos de reposição muitos longos, leva a uma sobre-exploração, ao esgotamento e finalmente ao colapso de processos econômicos e atmosféricos.

47 Modelo de simulação da biosfera (elaboração própria).

48 Análise emergética e políticas públicas.
No caso do trabalho da natureza se apresentam dois casos extremos: o da abundância e o da escassez. Quando os recursos são abundantes o trabalho da natureza é considerado gratuito! E o valor dos recursos naturais é inversamente proporcional ao preço. O dinheiro pago não corresponde ao trabalho realizado pela natureza. A análise emergética pode colaborar na informação dos preços reais dos recursos, induzindo uma maior racionalidade em sua utilização, por meio da formulação de políticas públicas que intervenham na estrutura de preços do sistema econômico.

49 Como a disponibilidade dos recursos varia com o tempo, as políticas públicas devem mudar a cada etapa dos ciclos de co-evolução. Para garantir o aporte de recursos da natureza deve-se reconhecer seu trabalho e investir para que a natureza possa seguir oferecendo os serviços ambientais: Absorção dos resíduos, infiltração da água da chuva, fixação biológica de nitrogênio, mobilização de nutrientes do solo agrícola e manutenção da qualidade do clima.

50 Pode se usar a metodologia emergética para analisar de forma sistêmica os processos ecológico-econômicos e as políticas públicas.

51 Pode se usar a metodologia emergética para analisar de forma sistêmica os processos ecológico-econômicos e as políticas públicas.

52 6. Analise de sistemas produtivos
O capitalismo gera “Urbanização Econômica” que degrada o meio e reduz os serviços ambientais. Nesse modelo se planeja estrategicamente para atender interesses externos! Esse modelo causa erosão social, concentra o poder e a propriedade, transfere os benefícios para fora da região, gera emprego rural de péssima qualidade, depende de recursos do petróleo e tem saldo prejudicial de gases de efeito estufa.

53 O modelo alternativo (“Ruralização Ecológica”), têm como base os sistemas integrados de produção de alimentos, energia e serviços ambientais (SIPAES) e visa a descentralização e a recuperação do meio ambiente para sustentar cidades menores. Os SIPAES podem ser projetados para absorver os impactos das mudanças climáticas: Capturar dióxido de carbono, regular a temperatura e os fluxos hídricos, preservar a biodiversidade, incorporar pessoas desempregadas.  Novas variáveis de projeto!

54 Sistema de produção de alimentos, energia e serviços ambientais (SIPAES)

55 Interação sustentável entre campo e cidade com base em SIPAES (adaptado de Odum, 2007).

56 Exemplo de aplicação metodologia emergética: a produção de etanol.
A continuação mostra-se a aplicação de fatores de intensidade emergética (transformidades) para obter os valores de emergia das entradas ... de um sistema de produção de etanol de cana-de-açúcar em São Paulo de tipo padrão agroquímico: ha de cana, sem reserva florestal (Pereira, 2007).

57 Destilaria comum de álcool (adaptado de Pereira, 2007)

58 Intensidade energética
Contribuições Fluxo de entrada nas unidades comuns SI Unidades Intensidade energética Fluxo de emergia Dólares equivalentes % sej/unidade sej/ha/ano USD/ha.ano Contribuições renováveis da natureza 1 Radiação solar 1727 kWh/m2.ano 2 Chuva (potencial químico) 1660 mmca/m2.ano 3 Água (ferti-irrigação) 500 l /ha.ano 4 Água (uso industrial) 1,5 m3/TC Não renováveis da natureza 5 Perda do estoque de solo arável 11,9 t/ha.ano Subtotal 592,13 30% 1 5,22E+13 14,11 3,06E+04 2,07E+15 559,90 1,85E+05 4,63E+11 0,13 6,66E+13 18,00 20,95 1% 2,40E+04 7,75E+13 5,22E+13 J/ha.ano 6,77E+10 2,50E+06 3,60E+08 3,23E+09

59 Intensidade energética
Contribuições Fluxo de entrada nas unidades comuns SI Unidades Intensidade energética Fluxo de emergia Dólares equivalentes Percentual sej/unidade sej/ha/ano USD/ha.ano Materiais serviços Subtotal 1348,23 69% 6 Infra-estrutura industrial 0,23 USD/ha.ano 3,70E+12 8,51E+11 7 Equipamento agrícola (aço) 4,33 kg /ha.ano kg/ha.ano 1,13E+13 4,89E+13 13,22 8 Equipamentos industriais (aço) 4,05 4,58E+13 12,37 9 Veículos (aço) 7,58 8,57E+13 23,15 10 Insumos industriais 93,2 3,80E+12 3,54E+14 95,72 11 Mudas 2,8 t /ha.ano 2800 7,50E+10 2,10E+14 56,76 12 Corretivos 80 2,4E+8 J/ha.ano 2,72E+06 6,64E+14 179,37

60 Materiais serviços 13 Nitrogênio 16,0 kg/ha.ano 1,60E+01 6,38E+12 1,02E+14 27,59 14 Fosfato 98 kg /ha.ano 9,80E+01 6,55E+12 6,42E+14 173,49 15 Potássio 21 2,10E+01 2,92E+12 6,13E+13 16,57 16 Herbicidas 45 4,50E+01 2,48E+10 1,12E+12 0,30 17 Diesel 186,12 l/ha.ano 6,55E+09 J/ha.ano 5,50E+04 3,60E+14 97,36 18 Pneus 3,94 3,94E+00 1,79E+13 7,05E+13 19,06 19 Mão-de-obra agricola-transporte 43,65 pessoa/ha.ano 2,13E+08 2,80E+06 5,96E+14 161,19 20 Mão-de-obra industria-distribuição 204,6 2,77E+07 7,76E+13 20,96 Despesas administrativas 195 USD/ha.ano 1,95E+02 3,70E+12 7,22E+14 195,00 22 Impostos e Taxas 255,88 2,56E+02 9,47E+14 Total 1,07E+16 1961,3 100% Como pode ser visto, é possível converter todos os fluxos de entrada de um sistema de produção, em termos de emergia solar equivalente e depois em termos de dólares equivalentes para comparar os valores de cada entrada.

61 Dados do produto e da produção
Itens Valor Unidade  Produção obtida por hectare 6560 Litros/ha.ano Valor calórico unitário 7000 kcal/litro Fator de conversão de kcal para Joules 4186 J/kcal Energia produzida em unidades padrão 1,92E+11 J/ha.ano Preço do etanol 0,55 USD/litro Cabe observar que o estudo realizado (Pereira, 2007) não considera a produção residual de serviços ecossistêmicos nem a produção de externalidades negativas.

62 Indicadores do processo.
Índices emergéticos Fórmula  Valor Unidades Emergia utilizada: Y = soma de todas as emergias utilizadas 1,07E+16 seJ/ha.ano Energia do produto: E= valor calórico da produção de etanol obtida 1,92E+11 J/ha.ano Eficiência sistêmica = E/Y 0,001794 % Transformidade: Tr= Y/E 5,57E+04 sej/J Taxa de troca: EER = Y/(litros etanol/ha.ano)*(dólares/litro)*(emergia/dólar) 0,80 Renovabilidade: Ren= (contribuições renováveis da natureza)/ Y 30% Saldo emergético: EYR= Y/(materiais e serviços econômicos) 1,45 Taxa de investimento: EIR (contribuição da economia)/(contribuição da natureza) 2,28

63 Das tabelas se destacam os seguintes fatos:
A contribuição da natureza (560 USD/ha.ano) corresponde a 30% do valor em dólares equivalentes da produção total (1961 USD/ha.ano) e esse valor é desconsiderado no cálculo econômico convencional. No escopo de uma visão sustentável que exige a reposição dos recursos da natureza este valor deveria ser cobrado do produtor para ser utilizado em fundos que garantam ações para que as áreas agrícolas e as áreas protegidas possam manter a mata nativa que gera serviços ambientais necessários a continuidade da produção e da qualidade de vida humana.

64 Cabe notar como desdobramento desta observação que a metodologia emergética tem condições de calcular as áreas necessárias para gerar os serviços ambientais e para absorver o impacto ambiental de uma população. A chuva é o item mais importante dentro do sistema, porém nada garante a disponibilidade deste recurso senão forem implementadas ações de governo que evitem a destruição da floresta da Amazônia e das matas locais, o que exige recursos monetários.

65 A tabela de indicadores de desempenho mostra que a eficiência ecossistêmica da produção de etanol produzido de forma convencional é muito baixa (0,001794%) o que coloca em discussão as políticas que promovem a expansão ampla deste modelo de produção. Deveriam considerar-se alternativas! Uma tarefa pendente seria comparar os valores dos insumos econômicos em dólares equivalentes com os valores monetários de mercado o que permitiria encontrar distorções algumas das quais estariam vinculadas ao preço subsidiado do petróleo na economia internacional.

66 8. Conclusão A energia é o motor que move a natureza, os ecossistemas e o sistema econômico. À visão de um sistema econômico composto basicamente por fluxos e estoques monetários deve ser contraposta outra visão, na qual o sistema econômico seja visto como um ecossistema composto por fluxos e estoques de energia. Nesta concepção a análise emergética permite estudar a natureza dos elementos intervenientes nos sistemas humanos analisados e calcular o valor do trabalho da natureza informando claramente onde o preço de mercado está distorcido.

67 Esta informação é fundamental para o desenho de políticas públicas que assegurem que esse valor seja incluído nos preços (por exemplo: por meio de tributação ou racionamento) de forma a garantir que haja reposição do que foi extraído ou para manter a fertilidade natural e assegurar a sustentabilidade e governança futura. Esta visão permite efetuar estudos comparativos de desempenho de sistemas de produção atuais com os sistemas ecológicos projetados para máximo desempenho emergético (SIPAES) incorporando os valores dos serviços ambientais devidos e as externalidades negativas.

68 A visão sistêmica/energética gera idéias e propostas para programas de governo, investimentos, educação laica e dialogo ecumênico.

69 Ciclos e Colapsos Energia Exergia Emergia Capacidade de suporte
Sustentabilidade Resiliência Mudanças climáticas