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Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA. Enrique Ortega, Faculdade de Engenharia de Alimentos Unicamp,

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2 Análise energética na aqüicultura: cultivo de bagre no Alabama, EUA. Enrique Ortega, Faculdade de Engenharia de Alimentos Unicamp, VII EnBraPOA Laguna, SC, 22 de outubro de 2004

3 Histórico A criação de bagre nos Estados Unidos começou nos anos 40 e rapidamente se transformou na atividade aquícola mais importante. A maioria dos viveiros estão no Centro Oeste do Alabama. Essa atividade tem vivido várias décadas de crescimento econômico.

4 Inovações e expansão O uso de ração balanceada de boa qualidade permitiu um aumento da produtividade (maior densidade de peixes) e também houve avanços no tratamento das doenças e nas práticas do manejo da água. A adoção dessas técnicas aumentou o lucro e motivou o crescimento da área cultivada.

5 Críticas e riscos Porém, nos duas últimas décadas, a criação de bagre recibiu muitas críticas, foram levantados muitos questiõnamentos sobre as técnicas adotadas pelos produtores. A população percebe que a sustentabilidade ecológica está diminuíndo e que o impacto ambiental aumenta e perjudica outras atividades dentro da bacia hidrográfica.

6 Pontos a ser discutidos Preocupa o alto potencial poluidor da ração com alto nível de proteínas (N,P). Gera suspeitas tanto a quantidade quanto a qualidade das substâncias químicas adicionadas aos tanques. Também se questiona e o alto consumo de energia elétrica para o enchimento e aeração dos viveiros.

7 Se desconhece e preocupa o impacto causado pela sal usada para reduzir a intoxicação devida ao nitrito. O fosfato é sedimentado no fundo dos tanques de cultivo de bagre e fica inerte, mais até 66% do fosfato das rações pode sedimentar!

8 Se a depesca de arrastão não é devidamente feita, os sólidos dos sedimentos (P) se tornam suspensos e podem sair do tanque e ir para os córregos e rios, causando problemas de eutroficação e a consequente perda da potabilidade da água.

9 A renovabilidade ou sustentabilidade é determinada pela proporção de energia renovável utilizada em relação ao total de energia consumida. Essa aquicultura se torna cada vez mais insustentável. A renovabilidade pode ser medida pela metodologia emergética. Neste trabalho se mostram os resultados da aplicação dessa metodologia.

10 Mudanças na Aquicultura Perda de sustentabilidade Perda de competitividade

11 Opção 1: Nova Revolução Verde (uso de mais insumos derivados de recursos energéticos fósseis) versus Opção 2: Eco-aquicultura (Agenda 21, Planejamento Ecossistêmico Regional,... e algo mais!)

12 ANALISE EMERGÉTICA Uma metodologia de análise de ecossistemas muito útil porque considera toda a energia utilizada na Biosfera para a produção de um recurso. Parte dessa energia pode vir de outras regiões e de outros tempos.

13 Os valores dos fluxos dos recursos da natureza podem ser convertidos em fluxos de energia solar equivalente ou emergia. O nome do fator de conversão é transformidade solar. A conversão de todos os fluxos a energia solar equivalente permite a comparação de sistemas (Odum 1971, 1983, 1996).

14 Emergia, escrita com “m”, é definida como toda a energia disponível utilizada em ecossistemas, para a produção de um recurso. Trata-se do “custo energético” da produção de um recurso ou em outras palavras, da “memória energética” (Scienceman, 1987; Odum, 1986).

15 Os resultados da Análise Emergética fornecem informações científicas para : - Medir a sustentabilidade; - Definir políticas de proteção ambiental; - Estabelecer taxas para a água; - Estabelecer taxas para a poluição, - Orientar a gestão de bacias.

16 Productividade = kg peixe/ha/ano Tamanho da fazenda = 4-60 ha (80% da área ocupada com lagoas) (tamanho mais economico = 40 ha) Tamanho do viveiro = 0,1-15 ha (média 5 ha) Trabalho familiar Dados da criação de bagres no Centro Oeste do Alabama

17 Drenagem completa em 7,5 anos. Consumo do aerator: 2000 kWh/ha Produtos: sal, cal, fertilizantes, alguicidas. Bombeamento (água): 1300 kWh/ha Ração: pelets produzidos na região. Efluentes com solidos solúveis e suspensos um pouco acima dos padrões aceitáveis! Fazendas de criação de bagre

18 O orçamento da fazenda aquicola inclui: a construção e manutenção de tanques, a produção ou compra de alevinos, a alimentação mecanizada do peixe, o transporte de suprimentos e outros produtos, além do consumo da família do aquicultor. INFRAESTRUTURA

19 Viveiros de produção de bagre Tubo de drenagem do excedente de água

20 Aerador Um agitador elétrico e um mecânico

21 Ração balanceada Fábrica de ração e alimentador mecânico

22 Colheita mecanizada

23 Colheita manual (não usada)

24 Análise dos sistemas de produção

25 ANALISE EMERGÉTICA Permite comparar fluxos diferentes. Mesmas unidades Joules de energia solar equivalente (seJ) Contribuições da natureza Insumos e serviços da economia Fluxo de energia Fluxo de emergia x Transformidade =

26 DIAGRAMA EMERGÉTICO

27 FluxoEnergia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/anoha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Recursos Renováveis Recursos Não-renováveis Materiais da economia Serviços da economia Contabilidade Emergética:

28 FluxoEnergia (J/a/ha) Massa (kg/a/ha) Dinheiro ($/a/ha) Transformidade sej/unidade Emergia 1,E+13 sej/ha/a Chuva1,33 m3/m2 ano4,94E10 x ,9 Água da bacia0,64 m3/m2 ano4,94E10 x 4,85E4153,2 Água de poço (total)0,42 m3/m2 ano4,94E10 x 4,85E4100,5 Água de poço (inicial)0,30 m3/m2 ano4,94E10 x 4,85E471,8 Sedimentos naturais3076 Kg/a/ha9,04E05 x 7,38E420,5

29 Fluxo Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Perda de solo0 Kg/ano/ha00

30 Fluxo Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Lagoas e canais160,0 $/ano/ha1,25E+1220,0 Casa e celeiro160,0 $/ano/ha1,25E+1220,0 Maquinário160,0 $/ano/ha1,25E+1220,0 Alevinos 3 500,0 peixe/ano/ha 1,25E+1221,9 Ração balanceada6 250,0 Kg/ano/ha 3,39E06 x 2,00E05 423,8 Cal113,0 Kg/ano/ha1,00E+1211,3 Fertilizantes12,0 Kg/ano/ha1,10E+121,3

31 Fluxo Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Herbicidas0,5 Kg/ano/ha8,24E+1442,8 Pesticidas (CuSO4) 30,0 Kg/ano/ha1,48E+1344,4 NaCl (controle nitrito) 800,0 Kg/ano/ha1,00E+1280,0 Outros produtos15,0 $/ano/ha1,25E+121,9 Eletricidade 3 000,0 KWh/ano/ha 1 000,00 x 2,00E05 0,1 Combustível230,0 Kg/ano/ha 4,48E07 x 6,60E04 68,0

32 Consumo familiar Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Água36 000,0 Kg/ano/ha4940,00 x 1,00E051,8 Eletricidade4 000,0 KWh/ano/ha1 000,00 x 2,00E050,1 Alimentação116,8 Kg/ano/ha1,02E07 x 5,00E0559,4 Vestimenta80,0 $/ano/ha1,25E+1210,0 Saúde80,0 $/ano/ha1,25E+1210,0 Educação80,0 $/ano/ha1,25E+1210,0 Lazer80,0 $/ano/ha1,25E+1210,0 Telefone30,0 $/ano/ha1,25E+123,8 Combustivel200,0 $/ano/ha1,25E+1225,0

33 Fluxo Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Mão de obra exrterna50,0 $/ano/ha1,25E+126,3 Administração externa120,0 $/ano/ha1,25E+1215,0 Serviços públicos100,0 $/ano/ha1,25E+1212,5 Seguros50,0 $/ano/ha1,25E+126,3 Subsídios0,0 $/ano/ha1,25E+120,0 Empréstimos100,0 $/ano/ha1,25E+1212,5

34 Fluxo agregado Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Recursos RenováveisR = 466,0 Recursos Não – renováveisN = 0,0 Materiais da economiaM = 755,5 Serviços da economiaS = 182,5 Somatória dos fluxosY = 1404,0

35 Peixe unidades Peso por unidade0,4 Kg/unidade Massa produzida5 107 Kg/ano/ha Fator de conversão5,65 E+06 J/Kg Energia2,89 E+10 J/ha/ano Produção:

36 Preço por unidade1,76 US$/Kg Vendas9 000 US$/ano/ha Preço:

37 Emergia do produto1,4 E+16 Emergia das vendas1,1 E+16 Emergias totais de entrada e saída:

38 R = 466,0 N = 0,0 I = 466,0 Fluxos emergéticos agregados (vezes ) M = 755,5 S = 182,5 F = 938,0 Y = 1404,0

39 Diagrama de fluxos agregados

40 Índices emergéticos: TR = Y/Qp Transformidade EYR= Y/F Razão de Rendimento Emergético 1,50 EIR= F/I Razão de Investimento Emergético 2,01 ELR= (N+F)/R Razão de Carga Ambiental 2,01 %R= 100 (R/Y) Renovabilidade (%) 33,2 ER = Epro/ E$ Razão de Troca Emergética 1,25 RESULTADOS E DISCUSSÃO

41 Rentabilidade econômica: Renda líquida Vendas – Custo econômico = = = 29,6 Gastos anuais Custo de Produção Econômica 6945

42 Perdas do sistema (causam externalidades): Fluxo Energia (J/ano/ha) Massa (kg/ano/ha) Dinheiro ($/ano/ha) Transformidade sej/unidade Emergia (sej/ha/ano) 1,E+13 Evaporação da água1,17 m3/m2/ano4,94E+10 x 4,85E+04280,6 Infiltração de água0,56 m3/m2/ano4,94E+10 x 4,85E+04133,2 Transbordamento0,44 m3/m2/ano4,94E+10 x 4,85E+04104,9 Captação de água0,20 m3/m2/ano4,94E+10 x 4,85E+0447,6 Outros usos da água0,32 m3/m2/ano4,94E+10 x 4,85E+0476,6 Sólidos suspensos2744,0 Kg/ano/ha9,04E+05 x 7,38E+0418,3 Fertilizantes8,4 Kg/ano/ha1,10E+120,9 Outros produtos3,0 $/ano/ha1,25E+120,4 Emergia total perdida662,5

43 RENOVABILIDADE % R = 100 (R/Y) = 33% R = Emergia dos recursos renováveis. Y = Emergia total usada A renovabilidade é maior que a dos sistemas agrícolas convencionais. Pode ser melhorada em diversas formas. Deve discutir-se sobre as Práticas de Manejo Recomendaveis (BMP).

44 Um dos problemas nas próximas décadas será a carência de combustíveis fósseis (petróleo) que é atualmente a base da maioria dos sistemas produtivos em todo o mundo. Então, sistemas de produção com baixo percentual de índice de renovabilidade acarretarão sérios problemas no futuro.

45 A energia eólica, captada em terra, poderia ser usada em bombas d’água para aereação. A integração da aquicultura com outras atividades rurais tais como a agricultura ecológica, a silvicultura e a criação de outros animais (galinhas e porcos), pode fornecer meios de diminuir o uso de ração comercial. Pode adotar-se a policultura de peixes.

46 RENDIMENTO EMERGÉTICO EYR = Y/F = 1,0 + (I/F) = 1.23 Y = Emergia total mobilizada = I + F F = Contribuição da Economia (materiais e serviços) Saldo energético pequeno, pode ser melhorado de diversas maneiras, sobre tudo com a integração com outros ecossistemas através do Planejamento e da Gestão Regional.

47 TAXA DE INVESTIMENTO EMERGÈTICO EIR = F/I = 4.83 F = M+S = materiais e serviços pagos I = R+N = recursos naturais renováveis e não renováveis. Um pouco menor que o valor médio para a agricultura convencional. Para ser melhorado deve haver políticas fortes de Desenvolvimento Sustentável (Agenda 21) e Planejamento Regional.

48 Quando o EIR do cultivo de bagre (4,8) é comparado a outros sistemas de produção animal dos EUA obtém-se a indicação de que a indústria do bagre tem melhor competitividade do que as criações de galinha, porcos e gado que têm EIR maior (12); mais corre o risco de não pode competir com aquicultura de países periféricos.

49 A agricultura e a a quicultura dos EUA poderiam encarar os problemas ocasionados pela abertura de mercado em conseqüência da globalização, mas não o fazem de forma positiva. Os sistemas de produção baseados em recursos fósseis não tem condições de competir com a aquicultura de outros países que são usam um investimento econômico menor (F) e contam com grande contribuição natural (I). Assim, correm o risco de ir a falência se não forem protegidos mediante subsídio, travas alfandegarias e o controles dos produtores externos.

50 A criação de bagres nos EUA pode aumentar a sustentabilidade, através da adoção de tecnologias simples e apropriadas e políticas ambientais. Uma formas para alcançar um impacto ambiental menor é a aplicação das Melhores Práticas de Manejo (BMP’s) propostas por Boyd (1998).

51 1.Reduzir a erosão e suas conseqüências sobre as perdas de solo e sobre a deterioração da qualidade da água, por meio da proteção das áreas adjacentes aos tanques de criação e reduzindo as áreas expostas das bordas. 2.Minimizar a erosão do fundo dos tanques e nas margens causada pela aeração incorreta. BMPs propostas por Claude Boyd

52 3.Evitar o desperdício de água durante a pesca; 4.Evitar que os tanques fiquem vazios durante o inverno; 5.Fechar as válvulas quando o tanque estiver vazio e ao renovar a terraplanagem; 6.Usar o sedimento do tanque na terraplanagem.

53 7.Estender o cano de drenagem além das margens, de preferência até os rios; 8.Construir canais para diminuir a erosão; 9.Usar estruturas de concreto para reduzir a corrente de água ao longo dos canais de drenagem 10.Liberar os efluentes do tanque em fossas naturais.

54 TAXA DE INTERCÂMBIO DE EMERGIA EER=Y/($ * sej/$ ) = 2.23 Y = Emergia contida no produto. ($)(sej/$) = Emergia contida no dinheiro recevido pelas vendas do produto Pode ser melhorada por BMPs e educação ampliada dos produtores visando a auto-organização, para atuar nos foros de comercio nacional e internacional e participar da discussão das politicas públicas sobre meio ambiente e economia.

55 TRANSFORMIDADE Tr = Y/Qp = 8.7 x 10 5 sej/J Y = Emergia usada para produzir um recurso Qp = Energia disponível em um kg de bagre Valor esperado, talvez possa ser aprimorado em novos cálculos no futuro.

56 O índice de transformidade obtido para a produção de bagre no Alabama foi, sej/J, e é um pouco menor do que índices de transformidade de outros sistemas de produção animal dos EUA, como por exemplo, frangos, porcos e vacas leiteiras ( sej/J).

57 Recomendações Claude Boyd Julio Queiroz José Maria Gusman Enrique Ortega

58 Aparentemente a quantidade de sal adicionada aos tanques não elevou a concentração de cloreto acima dos níveis tolerados pelas espécies nativas de água doce da região (Boyd, 1999). Assume-se no momento que se a concentração de cloreto de sódio nas águas dos tanques for controlada pelo aquicultor, o impacto nos lençóis freáticos será baixo. Mas pesquisas independentes são necessárias!

59 A dependência de recursos não renováveis tem como componente principal o petróleo e seus derivados, como fertilizantes, pesticidas e produtos químicos. Atualmente, muitos sistemas produtivos ainda estão em operação porque alguns países controlam fortemente o preço do petróleo, criando subsídios para todos os produtos obtidos dele, direta e indiretamente.

60 Contudo, este recurso é limitado e há perspectivas que apontam para uma crise num futuro próximo. De acordo com especialistas, como Campbell (1997), a próxima crise do petróleo não pode ser evitada e estratégias para reduzir a dependência do mesmo devem ser tomadas, levando em consideração os novos formas de planejamento e modelos de produção e consumo.

61 Recursos não renováveis (petróeo). Sistemas de aquicultura realmente mais eficientes e renováveis Planejamento e Gestão Regional e Global Boas Práticas de Manejo (BMPs) Sistemas agrícolas dos EUA (incluindo a Aquicultura)

62 Resumo das BMP’s - I 1. Diminuir a densidade e a alimentação. 2. Conservar a água. 3. Preferir os tanques (cavados) aos reservatórios de parede (tipo represa). 4. Alimentação com menos proteína. 5. Proteção das bordas dos viveiros 6. Proteção da microbacia

63 Resumo das BMP’s - II 7. Não esvaziar a água imediatamente após a colheita (depesca final) 8. Colocar os aereadores mecânicos em posições que minimizem a erosão do fundo e das bordas do tanque 9. Integração com outras atividades humanas (produção de milho, arroz, silvicultura, gado, porcos, aves) e ecossistemas (alagados, florestas).

64 Resultados esperados das BMPs Reduzir as perdas de solo e água por erosao, trasbordos, escoamento superficial, evaporacão, etc. Maiores taxas de conversão (aumento da eficiência da alimentação) Melhor qualidade da água (efluentes com menos [N] e [P]) (menor eutroficaçào das lagoas e córregos) Menos custos e externalidades

65 AGENDA 21 Compromisso com o planeta. As recomendações existentes para a adoção de sistemas de agricultura mais sustentáveis, sugeridas pela Agenda 21, a nível global e a nivel nacional e regional, poderiam servir de guia para serem feitos ajustes progressivos.

66 Esses ajustes levarão a redução de impactos ambientais e sociais causados pelos sistemas de produção atuais de todo o mundo. Os sistemas de aquicultura são um caminho para a produção de proteína animal de boa qualidade.

67 Possibilidade de integração de sistemas AQUICULTURA CONVENCIONAL Proteina animal de boa qualidade para atender a demanda de peixe Possibilidade de reciclagem de nutrientes

68 ECO-AQUICULTURA 1.Estudo do potencial produtivo de especies locais e de viveiros e opções de alimentação e densidade adequados. 2.Trabalhar a nivel de bacia hidrográfica e em equipes interdisciplinares. Usar a modelagem e as técnicas computacionais para simular cenários futuros de acordo com diversas políticas públicas. 3.Desenvolver a certificação de qualidade e sustentabilidade, com garantia de sanidade. 4.Criar a Redes locais da Rede Brasileira de Ecoaquicultura. 5.Interagir com grupos internacionais com interesses similares. 6.Quantificar as externalidades!

69 É importante discutir sistêmicamente a aquicultura local junto com a globalização e a mundialização (Agenda 21) É uma tarefa difícil...mas necessária! Obrigado pela atenção, fico a disposição


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