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Valoração de Serviços Ecossistêmicos utilizando a metodologia emergética: Cana-de-açúcar e floresta nativa Candidato a PhD: Marcos D.B. Watanabe Orientador:

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1 Valoração de Serviços Ecossistêmicos utilizando a metodologia emergética: Cana-de-açúcar e floresta nativa Candidato a PhD: Marcos D.B. Watanabe Orientador: Enrique Ortega Curso de Extensão, LEIA Julho de 2011

2 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Estudo de caso Conclusões

3 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Resultados obtidos Conclusões

4 Serviços ecossistêmicos
Ecossistemas são capazes de produzir bens e serviços que trazem benefícios aos seres humanos. Avaliação Ecossistêmica do Milênio (ONU, ): 24 serviços de ecossistemas Produção de biomassa; Purificação de água; Provisão de alimentos e fibras; Regulação climática; Valores culturais e espirituais; Etc... Indispensáveis para a sobrevivência humana Influenciam diretamente as atividades econômicas

5 Serviços ecossistêmicos (SE)
Relatório Avaliação Ecossistêmica do Milênio (ONU, ): Devastação dos ecossistemas nos últimos 50 anos supera qualquer destruição ocorrida em outra época da história da humanidade; 15 dos 24 serviços: degradados ou usados de forma não sustentável Regulação climática Purificação de água e do ar Pesca Extinção em massa de espécies (humana) comparável ao efeito do impacto de asteróide (parágrafo 11).

6 Serviços ecossistêmicos (SE)
Possível causa desta problemática mundial: Não se atribui valor econômico ($) aos SE; Substituição de ecossistemas por sistemas que produzem bens e serviços com valor de mercado: 1- Exploração dos estoques 2- Agricultura e pecuária 3- Sistemas urbanos, indústria

7 Serviços ecossistêmicos (SE)
Expectativa da mudança de uso da terra (2000 – 2050) Ocupação por pastagens/plantações Foley et al. 2005, NASA LCLUC Program.

8 Serviços ecossistêmicos (SE) Serviços ecossistêmicos (SE)
E se o valor econômico dos SE fosse considerado ? Prestadora de 14 (serviços) Regulação climática Regulação distúrbios Regulação hídrica Provisão Água Controle erosão Formação solo Ciclo nutrientes Tratam. resíduos Matérias-primas Alimentos Controle biológico Informação genética Recreação Cultura Valor: 2000 US$.ha-1.ano-1 Costanza et al. (1997) - Revista Nature Floresta natural

9 Serviços ecossistêmicos (SE) Serviços ecossistêmicos (SE)
E se o valor econômico dos SE fosse considerado ? Valor: USD.ha-1.ano-1 Costanza et al. (1997) - Revista Nature Produção de alimentos Polinização Controle biológico Prestador de 3 (serviços) Agricultura intensiva Agricultura intensiva Valor (US$) Variedade de serviços Floresta Nativa Alimentos

10 Serviços ecossistêmicos (SE)
Projetos implementados (World Bank e Global Environmental Facility, GEF): Costa Rica (41 mi) Foto: Stefano Pagiola, World Bank Global: (30 mi) El Salvador (10 mi) México (90 mi) Colômbia (4,5 mi) Investimentos para estimular projetos em que usuários dos SE paguem para produtores dos SE (Payments for Ecosystem Services- “PES”) Foco destes investimentos: proteção qualidade da água, fixação de carbono e aperfeiçoamento de projetos agrícolas (agroflorestas).

11 Serviços ecossistêmicos (SE)
Pagamento por serviços ambientais (PSA) Extrema –MG “ Programa Produtor de água” Pagamento aos pecuaristas pela proteção de nascentes de rios

12 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Resultados obtidos Conclusões

13 Importância da avaliação:
Cenário mundial Instabilidade preços, não-renovabilidade Mudanças climáticas ‣ Protocolo de Kyoto Expansão da cana-de-açúcar: demanda crescente por etanol ‣ biocombustíveis (renováveis?) Brasil ‣ país-chave São Paulo ‣ maior Estado produtor Ano 2008 ‣ 2018 : Área paulista de cana: 3,65 ‣ 5,45 milhões de hectares (~50%) Competição com ecossistemas naturais

14 X Importância da avaliação: Importância da avaliação:
Considerando o valor monetário dos SE: Pergunta: a expansão da agricultura intensiva (cana) representa uma vantagem econômica, ecológica e social? Como mensurar esta perda sem usar metodologias econômicas neoclássicas? (que podem subestimar o valor ) X Análise emergética Vantagem frente à economia neoclássica: não atribui valores aos SE baseando-se em preferências humanas.

15 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Resultados obtidos Conclusões

16 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Howard Odum ( ) Contabilidade considera os fluxos de energia e materiais e não as preferências humanas; Todos fluxos em base comum: joule de energia solar equivalente (seJ); Atribui valores para serviços ecossistêmicos conforme investimento de energia da natureza para prover bens e serviços; Possibilita a conversão de energia solar para valor monetário

17 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Serviço ecossistêmico: Dependente de processos biogeoquímicos (1 ou vários); Processos que se repetem, constituindo ciclos em ecossistemas; Necessitam de energia para sua manutenção. Precipitação Evapotranspiração Escoamento Infiltração

18 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Serviços ecossistêmicos avaliados no trabalho: Ligados à 3 ciclos de materiais (alterados global e localmente): 1.Ciclo da água escassez e poluição da água doce; emissões de gases de efeito estufa (CH4, CO2) 2.Ciclo do carbono fertilização excessiva na agricultura e emissão de gases de efeito estufa (N2O) 3.Ciclo do nitrogênio

19 Environmental Science and Policy (2011)

20 Environmental Science and Policy (2011)

21 Environmental Science and Policy (2011)

22 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Importância da avaliação: Cálculo do valor dos SE sob uma perspectiva global Emergia renovável que movimenta os materiais na Biosfera (Buenfil, 2001; Brown & Ulgiati, 2004)

23 Diagrama sistêmico do ciclo global da água
1 – Formação de nuvens 2 – Aquecimento (circulação nuvens) 3 – Precipitação (chuva) 4 – Reflexão solar (nuvens) 5 – Evaporação 6 – Congelamento de água (geleiras) 7 – Interceptação da chuva 8 – Escoamento superficial 9 – Escoamento de base 10 – Transpiração da vegetação 11 – Reflexão nas geleiras 12 – Derretimento gelo 13 – Efeito das marés em zonas costeiras 8’ – Escoamento Superficial agrícola 14-15 – Captação de água 17 - efluentes sem tratamento 18 – Confinamento em reservatórios

24 1a etapa: cálculo de valores globais Importância da avaliação:
Ciclo global da água

25 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Importância da avaliação: Valores dos processos hidrológicos Fonte: Watanabe (2008)

26 Diagrama sistêmico do ciclo global do carbono
1- Fotossíntese 2- Efeito estufa 3- Form. ácido carbônico 4- Precipitação ácida 5- Foto-oxidação 6- Formação exoesqueleto (CaCO3) 7- Decomposição de M.O. 8- Soerguimento 9- Respiração (CO2) 10- Trasporte C. Orgânico 11- Oxidação CH4 no solo 12- Decomposição 13- Intemperismo 14- Incêndios naturais 15- CH4 em solos inundados 2’ – Aumento do forçamento radiativo 7´: Decomposição de resíduos ec. 9´: emissão CO2 da economia 16- Queima de resíduos agrícolas 17- Queima de comb. fósseis 18 – Mudança de uso da terra

27 1a etapa: cálculo de valores globais
Ciclo global do carbono

28 Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Importância da avaliação: Valores dos processos do carbono: Fonte: Watanabe (2008)

29 Diagrama sistêmico do ciclo global do nitrogênio
1-fixação biológica 2- nitrificação 3- decomposição 4-denitrificação 5-forçamento radiativo 6- fotólise 7- foto-oxidação 8- deposição atmosférica 9- neutralização de ácido 10-lixiviação 11-volatilização 12- incêndios naturais 13- fertilização artificial 14- queima de resíduos 15- queima de comb. fósseis

30 1a etapa: cálculo de valores globais Importância da avaliação:
Ciclo global do nitrogênio

31 Importância da avaliação: Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Importância da avaliação: Importância da avaliação: Avaliação Emergética Valores dos processos de nitrogênio: Fonte: Watanabe (2008)

32 Increasing values (Em$) for biogeochemical processes
Hierarquia de ciclos biogeoquímicos Increasing values (Em$) for biogeochemical processes

33 H.T. Odum’s proposed 6th Law of Energy (2000)
Hierarquia de ciclos biogeoquímicos H.T. Odum’s proposed 6th Law of Energy (2000)

34 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Estudo de caso Conclusões

35 Importância da avaliação: Importância da avaliação:
Avaliação Emergética Resultados Áreas selecionadas:

36 Importância da avaliação: Avaliação Emergética
Resultados Serviços ecossistêmicos do ciclo da água: US$.ha-1.ano-1 Cana US$.ha-1.ano-1 Floresta

37 Importância da avaliação: Avaliação Emergética
Resultados Serviços ecossistêmicos do ciclo do carbono: US$.ha-1.ano-1 Cana Mas Campos (2003) – saldo negativo (15 t eq. CO2) em sistema com queima (CO2, CH4, N2O) e solos (CO2). US$.ha-1.ano-1 Floresta

38 Importância da avaliação: Avaliação Emergética
Resultados Serviços ecossistêmicos do ciclo do nitrogênio US$.ha-1.ano-1 Cana US$.ha-1.ano-1 Floresta

39 Floresta x Cana Redução na percolação de água -2450 USD.ha-1.ano-1
Incremento na fixação de carbono (NPP) + 476 * USD.ha-1.ano-1 * Sem considerar perda pela colheita e emissões do solo Aumento na lixiviação e runoff de N do fertilizante USD.ha-1.ano-1

40 Floresta x Cana Redução na percolação de água -2450 USD.ha-1.ano-1
Incremento na fixação de carbono (NPP) + 476 * USD.ha-1.ano-1 * Sem considerar a colheita, emissões da queima e do solo Aumento na lixiviação e runoff de N do fertilizante USD.ha-1.ano-1

41 Floresta x Cana Redução na percolação de água -2450 USD.ha-1.ano-1
Incremento na fixação de carbono (NPP) + 476 * USD.ha-1.ano-1 * Sem considerar perda pela colheita e emissões do solo Aumento na lixiviação e runoff de N do fertilizante USD.ha-1.ano-1

42 Escopo Serviços ecossistêmicos Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas Resultados obtidos Conclusões

43 Importância da avaliação: Avaliação Emergética
Conclusões Avaliando o valor dos SE mais significativos (água, carbono, nitrogênio): 1- Expansão das áreas de cana-de-açúcar sobre regiões de floresta nativa é desvantajosa devido à alteração nos SE: Ciclo da água: Serviço de percolação de água: perdeu 2450 EM$.ha-1.ano-1 Ciclo do carbono: Serviço fixação de carbono na biomassa: ganhou 476 EM$.ha-1.ano-1 (mas o saldo no sistema em termos de CO2 equivalente foi negativo) Ciclo de nitrogênio Lixiviação e runoff de nitrogênio inorgânico: perdeu 2850 EM$.ha-1.ano-1 2- Valores baseados na análise emergética podem embasar políticas públicas de cobrança/pagamento por SE nas escalas local e global

44 1- Estudos futuros: SE em uma bacia hidrográfica
Importância da avaliação: Avaliação Emergética Importância da avaliação: Sugestões: 1- Estudos futuros: SE em uma bacia hidrográfica 2 - Refinar valores emergia específica escala local 3 – Simular a dinâmica emergética em base diária

45 Obrigado!


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