Como funciona a natureza?

Apresentação em tema: "Como funciona a natureza?"— Transcrição da apresentação:

1 Como funciona a natureza?
Modulo #1. Parte 1 (37p) Como funciona a natureza? Enrique Ortega e Mileine Zanghetin Laboratório de Engenharia Ecológica Campinas, SP, outubro de 2008. (Revisões: abril e julho de 2009). 1

2 Conceitos básicos sobre a biosfera, os ecossistemas e a economia humana
2

3 O objetivo desta apresentação é explicar o mundo em que vivemos.
Vamos usar a abordagem sistêmica, um método de estudo que consiste em visualizar as coisas como partes ativas de um todo maior. Um sistema é um conjunto de objetos (componentes funcionais) que estabelecem interações positivas e negativas (fluxos de energia, materiais, informação) entre si e com o exterior. Todos os sistemas se relacionam entre si. Esses relacionamentos variam de forma e de intensidade com o tempo. 3

4 Interessa-nos descobrir como funcionam os seguintes sistemas:
1. Nosso planeta, 2. A região onde vivemos, 3. As organizações humanas para produzir e consumir. 4

5 Vamos mostrar os símbolos dessa linguagem:
Vamos aprender a desenhar sistemas, mostrando as forças e os estoques externos, os componentes internos e, finalmente, as interações entre todos eles. Usaremos a linguagem dos sistemas. Ela foi desenvolvida pelo professor H. T. Odum da Universidade da Florida. Como toda linguagem ela tem símbolos e os agrupa de maneira a expressar o sentido do mundo que nos rodeia. Vamos mostrar os símbolos dessa linguagem: 5

6 Caminho Energético: Fluxo de energia ou materiais.
Fonte de Energia: Energia existente nos recursos usados pelo ecossistema, como o sol, o vento, a chuva, as marés, as ondas nas praias, as sementes trazidas pelo vento e as aves. Depósito: É um lugar onde se armazena um recurso: biomassa florestal, solo, matéria orgânica, água subterrânea, areia, nutrientes, etc. Sumidouro de energia degradada: Energia dispersada durante um processo que não pode mais ser utilizada, como a água evaporada durante a fotossíntese, o calor do metabolismo animal, os mortos em uma guerra, as perdas dos estoques internos de um sistema, etc. 6

7 Interação: Processo que combina diferentes tipos de energias e materiais para produzir uma ação ou um recurso diferente. Produtor: Unidade auto-catalítica que produz biomassa a partir de energia e materiais básicos, como as plantas das lavouras, árvores, os sítios e as fazendas. Consumidor: Unidade auto-catalítica que utiliza os produtos fabricados pelos produtores. Exemplos: insetos, microorganismos, animais da fauna local, gado, seres humanos, cidades, países, o consumo global. 7

8 Transação: Intercâmbio de um recurso produzido (bens ou serviços) por outros recursos (dinheiro, energia, materiais ou serviços prestados). Interruptor: Dispositivo que dispara um processo que estava inativo. Esse processo pode ser longo ou curto, pode se iniciar e terminar logo, como um incêndio ou a polinização das flores. Caixa: Símbolo para definir os limites de um sistema, ou de um subsistema, etc. 8

9 A partir dessa frase podemos fazer um desenho:
Vamos fazer o diagrama de uma lavoura. Temos que expressar como se fazem as coisas no sítio ou na fazenda: “o sol, a chuva, o solo e as sementes são coisas necessárias para obter uma colheita”. A partir dessa frase podemos fazer um desenho: 9

10 Na linguagem de sistemas ficaria assim:
10

11 Vamos incluir essas coisas no desenho:
Mas nessa unidade produtiva é necessário o trabalho humano, bem como o trabalho do animal que vai puxar o arado e também alguns insumos. Vamos incluir essas coisas no desenho: 11

12 Na linguagem de sistemas ficaria assim:
12

13 Para completar a representação do sistema rural, ele deveria incluir a família que mora nesse lugar e que consome parte da produção e também mostrar que uma parte da produção é vendida em troca de outras coisas úteis ou de dinheiro. 13

14 Na linguagem de sistemas ficaria assim:
14

15 Agora vamos estudar sistemas mais complexos
Agora vamos estudar sistemas mais complexos. Começaremos pelo diagrama de uma semente germinando. 15

16 Diagrama da planta como sistema independente
16

17 Agora vamos fazer o diagrama do corpo humano com seus diversos subsistemas: locomotivo (esquelético-muscular), circulatório, endócrino, nervoso, digestivo, respiratório. 17

18 Diagrama do ser humano como sistema autônomo, com fluxos externos e internos e órgãos funcionais.
18

19 Acoplamento entre plantas e animais (sem o homem).
19

20 Plantas e animais se integram em um ciclo de produção e consumo impulsionado pelas energias que a biosfera recebe do Sol, da Lua e da Terra (calor, gravitação, materiais, forma e informação), A fotossíntese das plantas transforma a radiação solar e os nutrientes básicos em biomassa vegetal que alimenta os animais. Os decompositores usam os resíduos e devolvem os nutrientes básicos. 20

21 A biomassa animal tem energia disponível que é aproveitada por outros animais (os predadores). Esse consumo gera uma “cadeia trófica”. Os resíduos dos animais ainda têm um pouco de energia disponível, a qual é aproveitada por um grupo especial de animais: os decompositores. Eles devolvem os nutrientes básicos ao sistema para que o ciclo de vida possa recomeçar. 21

22 O mundo hoje 22

23 As coisas mudaram muito no planeta quando a humanidade desenvolveu a capacidade de extrair e usar primeiro carvão e depois petróleo e gás. O trabalho realizado pela natureza na formação destes recursos foi muito grande (levou milhões de anos) e por tanto sua intensidade energética é alta. Acontece que esse trabalho biofísico não é considerado na contabilidade econômica. Hoje, os custos do petróleo são apenas a extração, o transporte e o beneficiamento, por isso o petróleo custa pouco. Durante décadas seu valor monetário foi de 10 dólares/150 litros = 0,2 Reais/litro (aprox.) 23

24 Forças causais → Conseqüências
Os grupos humanos podem destruir os ecossistemas sem a ajuda da energia fóssil! Exemplos: as civilizações Maias e Anasazi (América do Norte), Acadiana (Mesopotâmia), a população da ilha de Páscoa, etc. Forças causais → Conseqüências Derrubada de florestas, caça excessiva, uso inadequado do solo agrícola → perda de espécies, erosão, salinização, desertificação, diminuição da água disponível, mudança do clima local. Invasão de territórios → injustiça, morte, concentração da riqueza, marginalização. Alienação → falta de percepção do funcionamento dos ecossistemas e da interferência humana. 24

25 Êxodo rural = marginalização (vida em favelas).
Quando o homem usa os recursos fósseis seu impacto ambiental aumenta muito! O trabalho da natureza e humano é substituído pelo trabalho de produtos químicos e máquinas a motor com custos sociais e ambientais elevados: Maior destruição das matas nativas = perda da biodiversidade, diminuição da água disponível. Desapropriação (violência social) = concentração da riqueza, irresponsabilidade, injustiça. Êxodo rural = marginalização (vida em favelas). Uso de substâncias tóxicas = doenças e mortes na lavoura, poluição (custo de tratamento caro). Alienação = ignorância, perda do sentido da vida. Mudanças climáticas globais= extinção da espécie! 25

26 Resíduos, efluentes e emissões
Os resíduos gerados pelos países industriais são grandes e perigosos, tanto que eles os jogam no mar ou os depositam em outros países. É a falsa solução para evitar que suas populações vivam cercadas por imensos lixões. Os esgotos sem tratar vão para os rios e os oceanos. Ao queimar o petróleo ou transformá-lo em produtos industriais geram-se gases, muitos deles tem efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrogênio e enxofre) que aumentam a absorção do calor que a Terra emite, aumentando o Aquecimento Global. 26

27 Aquecimento global: situação atual e riscos futuros
A queima de energia fóssil e florestas libera grandes estoques de CO2 e CH4 (calotas polares, geleiras, permafrost, clatratos). 27

28 Um ecossistema: 28

29 Explicação do diagrama de um ecossistema.
A chuva, o escoamento superficial e o resultado dos processos geológicos em outras regiões entram no sistema para criar estoques de solo, matéria orgânica, água e estruturas geológicas. A vegetação local recebe a energia do sol e do vento e utiliza os estoques de água, solo e matéria orgânica do solo para criar um estoque interno de biomassa. Essa vegetação fornece alimento aos animais. 29

30 Há intercâmbio de pessoas e produtos.
Por sua vez, os resíduos desses animais e da biomassa vegetal geram matéria orgânica para o solo. Há migração de animais. Há intercâmbio de pessoas e produtos. Observamos um escoamento superficial de água que arrasta parte do estoque de solo; vemos um fluxo de infiltração, e fluxos de transpiração e evaporação que, graças a ação do vento, saem do sistema. Por último, uma parte da energia sai do sistema como energia degradada. 30

31 Usina de álcool (sem mostrar impacto sócio-ambiental):
31

32 O sistema dispersa energia e materiais.
O diagrama representa uma usina de álcool de forma simplificada. Observamos que ha um escoamento superficial de água, que junto com a chuva gera um estoque de água. Os processos geológicos externos geram um estoque de solo. O cultivo da cana, o corte, transporte, extração, fermentação e destilação demandam: energia do sol, água e solo, mão-de-obra, combustíveis, produtos químicos e bens econômicos. Se produz um resíduo (vinhoto), que é reciclado como fertilizante na lavoura. A venda do etanol gera um estoque de capital (dinheiro) usado para pagar insumos, serviços externos e gerar lucro. O sistema dispersa energia e materiais. 32

33 Usina de álcool mostrando o impacto sócio-ambiental:
Êxodo rural (marginalização). Perda de espécies. Menos água no subsolo. Menos regulação hídrica, biológica e climática. Redução do espaço ecossistêmico de 100 para 20%: perda de funções ambientais importantes. Aumento do espaço destinado ao consumo humano urbano. Aumento da poluição química.

34 Tratamento de resíduos e Reciclagem
Absorção do impacto ambiental: Serviços ambientais a montante Tratamento de resíduos e Reciclagem Serviços ambientais a jusante Absorção do impacto social: Mudança do modelo de produção, integração do metabolismo campo-cidade utilizando recursos renováveis e pleno emprego 34

35 Diagrama sistêmico de uma região:
35

36 Três áreas fazem fotossíntese: o setor agrícola, os ecossistemas remanescentes e os jardins da cidade. Os resíduos da indústria, do comércio e da população são reciclados. Supõe-se que o processo de estoque de resíduos inclui um processo de tratamento de resíduos. A infra-estrutura da suporte a indústria, ao comércio e as moradias. Supõe-se que todos cidadãos participam do governo da região. A região vende produtos e compra combustíveis e bens industriais, paga impostos e recebe serviços e as pessoas circulam livremente. O diagrama mostra um sistema não renovável, sem pessoas no espaço rural. 36

37 Laços de retro-alimentação nos sistemas.
Os sistemas se auto-organizam criando laços de retro-alimentação e estruturas para aproveitar a energia disponível e realizar trabalho sistêmico. A cultura, as leis, os preços, o trabalho, os gostos, as necessidades sociais constituem a retro-alimentação para a autonomia e a a auto-suficiência. 37

38 Em breve continuaremos.
Primeira pausa Em breve continuaremos.

39 Contabilidade Emergética dos Sistemas
Modulo #1. Parte 2 (31) Contabilidade Emergética dos Sistemas

40 Contabilidade emergética dos sistemas
Já sabemos interpretar sistemas e desenhar seus diagramas, agora vamos estudar sua contabilidade. Para comparar coisas diferentes precisamos colocá-las na mesma base. Várias metodologias podem ser usadas. Entre elas, aquela que usa como conceito de riqueza ou valor: a emergia solar equivalente (ou, simplesmente, emergia). “Emergia” se define como a energia total utilizada para produzir um recurso da Biosfera. Ao colocar todos os fluxos em emergia solar podemos conhecer o custo energético integral dos produtos e comparar processos. 40 40

41 Porque necessitamos da visão sistêmica?
Na economia convencional, o preço de um produto se calcula somando as despesas com insumos e serviços mais a margem de lucro desejada. Preço = Custo dos insumos e serviços + Lucro Este preço desconsidera custos importantes: Custo das contribuições da natureza Custo dos serviços ambientais perdidos Custo das externalidades negativas Custo de subornos, coerções e subsídios O valor dos serviços ambientais residuais 41 41

42 Valor = Contribuição + Custo + Serviços + Lucro
da natureza dos insumos Adicionais e serviços (externalidades) 42 42

43 A metodologia emergética coloca todas as entradas do sistema (energia, materiais, moeda, informação) em termos de energia solar equivalente (emergia). A metodologia leva em conta o princípio básico que rege os sistemas abertos: Os sistemas na natureza se auto-organizam para aproveitar ao máximo a energia disponível através da criação de estruturas unitárias auto-catalíticas e da formação de redes que integram produtores e consumidores em cadeias de transformação de energia (hierarquias funcionais). 43 43

44 Definições: Emergia é a energia potencial disponível (exergia) que foi previamente utilizada, em forma direta ou indireta, para produzir um produto ou serviço. A emergia (exergia dissipada) fornece o valor do trabalho realizado na produção de um recurso, o que constitui seu valor. A qualidade de um recurso é medida em emergia por unidade (massa, energia, dinheiro, informação, área, pessoa, país, biosfera). A emergia por dólar indica a capacidade de aquisição de riqueza de uma moeda. A serie histórica deste indicador mostra a inflação. 44 44

45 A razão (emergia/dinheiro) varia com o tempo e também entre países.
Ela permite converter os fluxos de emergia em fluxos de dólares emergéticos (emdólares). = E também converter os serviços humanos pagos em dólares em fluxos de emergia. = 45 45

46 Os fluxos de energia e materiais da Biosfera constituem o potencial e o limite para o desenvolvimento humano. Princípio básico: 46 46

47 A capacidade de suporte pode aumentar temporariamente acima da capacidade sustentável se o desenvolvimento se faz com recursos não renováveis. Princípio básico: 47 47

48 Considerando esses princípios, podemos dizer que as políticas públicas terão sucesso se conseguem aproveitar a emergia disponível em cada etapa do sistema e prevêem os estágios futuros. Cuidado! A emergia disponível varia com o tempo, pode haver várias situações: abundância de recursos sem condições de usá-los, crescimento rápido, desaceleração devido ao esgotamento dos recursos, estancamento, declínio, tempos de grande escassez e tempos de recuperação. Cada momento exige uma política diferente que considere as etapas passadas e futuras do ciclo pois há o risco de perder a resiliência (a capacidade de recuperação do ecossistema ou da biosfera). 48 48

49 Além disso, as políticas públicas terão sucesso
Se retribuem adequadamente o trabalho de todos os componentes da cadeia energética; Se extraem os recursos naturais sem exceder sua capacidade de reposição pela natureza e se repõem os nutrientes extraídos para manter a fertilidade natural e a produtividade; Se beneficiam a base natural, não somente o setor humano. O trabalho da natureza deve ser reconhecido, valorizado e reforçado. Vejam as linhas de cor roxa no seguinte diagrama 49 49

50 Interação entre campo e cidade (Odum, 2007).
50 50

51 Conceitos básicos da metodologia emergética
Se considerarmos que em tudo há energia, a energia pode ser usada para avaliar a riqueza. Para comparar diversos tipos de energia, temos que colocá-las “na mesma base de medida”. O conceito de emergia resolve esse problema ao reconhecer a posição de cada energia na hierarquia universal de energia e expressar isso como intensidade energética. Assim, se consegue a resposta a pergunta: Um Joule desse tipo de energia equivale a quantos Joules de energia solar? 51 51

52 A natureza e a humanidade são partes de uma hierarquia universal de energia, estão imersos em uma rede de transformação de energia, que une os sistemas pequenos aos grandes sistemas, e estes, à sistemas ainda maiores. Para medir a qualidade (funcionalidade) de cada tipo de energia deve-se avaliar o trabalho que foi realizado na sua formação. Com essa informação é possível calcular a eficiência ecossistêmica. O valor inverso da eficiência ecossistêmica se denomina transformidade, e indica a posição do recurso na hierarquia universal de energia. A transformidade mede a conversão de energia. 52 52

53 Cadeia alimentar da floresta (visão simples).
O valor energético da biomassa é diferente em cada estágio da cadeia alimentar da floresta. 53 53

54 Hierarquia da transformação de energia:
(a) Ocupação do território pelas unidades da rede de energia; (b) Rede de energia incluindo transformação e retroalimentação; (c) Cadeia de emergia com símbolos que indicam unidades agregadas; (d) Diagrama de barras dos fluxos de energia entre os diversos níveis da cadeia trófica; (e) Gráfico dos valores das transformidades. 54 54

55

56

57

58 Diagrama de um sistema agroecológico completo:
58 58

59 Considerações sobre a elaboração do diagrama;
Os diagramas de energia devem mostrar os elementos importantes para o funcionamento de um sistema. Os fluxos simples, ou de menor intensidade, se colocam à esquerda, os fluxos de maior intensidade e mais complexos, à direita. A energia potencial disponível é transformada para produzir energias diferentes, em quantidade menor, esses novos recursos são aproveitados nas etapas seguintes do sistema ou em outros sistemas. 59 59

60 Este enunciado se explica a seguir:
A auto-organização do sistema se consegue pelos laços de retroalimentação que reforçam o funcionamento das estruturas primárias (à esquerda no diagrama), fornecendo energias de maior qualidade vindas dos elementos no topo da cadeia trófica (à direita no diagrama) e buscam o aumento da captação de energia. As energias de tipo diferente diferem em sua capacidade de fornecer trabalho útil. Este enunciado se explica a seguir: 60 60

61 Cadeia energética que inclui uma usina termoelétrica.
61 61

62 Comparação de tipos de energia:
1 Joule de matéria orgânica = 2000 Joules de energia solar; 1 Joule de carvão = Joules solares; 1 Joule de eletricidade = Joules solares 1 J de trabalho humano = 10 x 106 de Joules solares. Um Joule difere em sua capacidade de fornecer trabalho útil dependendo do tipo de energia desse joule. A funcionalidade da energia depende de sua transformidade, assim como sua posição na jerarquia de energia da Biosfera. 62 62

63 Quanto maior o espaço-tempo necessário para a produção de um recurso, maior a qualidade da energia produzida. Há menos energia, porém mais emergia por unidade, nas coisas que exigem mais etapas nas cadeias de transformação. A metodologia emergética usa como unidade a energia solar equivalente (emergia solar). Para não confundir a energia (exergia) que existe em um produto (Joules) com a exergia total empregada para fazê-lo (emergia), se especifica que as unidades da emergia são emjoules solares (sej). 63 63

64 A “transformidade” é uma medida da eficiência, da conversão de emergia em exergia:
A transformidade da chuva é 1,53 x 108 joules de energia solar por quilograma de água. O petróleo tem uma transformidade de joules de energia solar por Joule de petróleo. Conhecida a transformidade de um recurso é possível calcular a emergia solar equivalente. 64 64

65 Transformidades dos recursos da biosfera
Usamos transformidades solares: emergia solar por unidade de energia [emjoules solares por Joule ou (sej/J)]. 65 65

66 Cálculo da relação [emergia utilizada/dinheiro circulante]
Emdolar = [emergia/dinheiro] Emergia=soma de exergia 66 66

67 Emdolar do país nesse ano = [emergia/dinheiro].
Como as pessoas têm dificuldades de lidar com números grandes (como os valores em emergia solar) se recomenda o uso do emdólar. O valor do emdólar se obtêm ao fazer a análise emergética da economia local. Emdolar do país nesse ano = [emergia/dinheiro]. Essa taxa varia com o tempo e o perfil da economia da região. Essa informação nos permite converter o valor de um fluxo de emergia em fluxo de emdólares (e vice-versa). Fluxo de emdolares = dinheiro/(emergia/USD) 67 67

68 A relação emergia/dinheiro da Biosfera foi avaliada em
3.4 x 1012 seJ/dólar (Odum, 1996) . No início da década dos anos 90, 70% da riqueza global vinha de recursos não renováveis e apenas 30% de energias renováveis (Brown e Ulgiati, 1994). 68 68

69 Continuaremos em breve.
Segunda pausa Continuaremos em breve.

70 Análise Emergética dos Sistemas
Modulo #1. Parte 3 (42) Análise Emergética dos Sistemas Enrique Ortega e Fábio Takahashi

71 A análise “emergética” de sistemas
A análise “emergética” visa ser uma Economia Biofísica com visão crítica e política. Capaz de analisar, comparar, diagnosticar, formular e atuar. É o fruto de muitos anos de pesquisa liderada pelo professor Howard T. Odum. Hoje, ela é usada por cientistas de diversas áreas, no mundo inteiro. Objetivos: A análise emergética consegue avaliar a renovabilidade, a emergia líquida, a carga ambiental e a relação de troca entre sistemas. Os índices emergéticos permitem analisar as opções da sociedade e apontar as melhores. 71

72 “Emergia” como conceito de valor
A emergia considerar a contribuição da natureza, o trabalho humano e os custos adicionais das externalidades negativas. 72

73 “Emergia” como conceito de valor
A emergia considerar a contribuição da natureza, o trabalho humano e os custos adicionais das externalidades negativas. 73

74 “Emergia” = (R+N) + (M+S + S adicionais)
74

75 A tendência da economia é mobilizar tão rápido quanto possível os estoques de alta qualidade.
No caso dos recursos naturais se apresentam dois casos extremos: o da abundância e o da escassez. Quando os recursos são abundantes o trabalho da natureza é considerado gratuito! Nesse caso, o valor dos recursos naturais é inversamente proporcional ao preço. O valor monetário recebido é menor que o valor real (o trabalho da natureza). E, quando os recursos naturais se esgotam (e a demanda se mantém), o preço aumenta e acelera a extração dos recursos remanescentes colocando em risco sua preservação. 75

76 A absorção dos resíduos, A infiltração da água da chuva,
Como a disponibilidade dos recursos varia com o tempo, as políticas devem mudar a cada etapa dos ciclos de evolução. Para garantir o aporte de recursos da natureza deve-se reconhecer seu trabalho e investir para que possa seguir oferecendo os serviços ambientais, entre eles: A absorção dos resíduos, A infiltração da água da chuva, A fixação biológica de nitrogênio, A mobilização de nutrientes do solo agrícola A manutenção da qualidade do clima. 76

77 O trabalho da natureza deve ser valorizado e o dinheiro relativo à sua contribuição deve ser usado para garantir a sustentabilidade e governança do sistema, cuidando da reposição do foi extraído e de manter a fertilidade e qualidade do ecossistema. 77

78 Cálculo do desempenho emergético de um sistema
Prepara-se o diagrama de fluxos de energia, materiais e serviços do sistema; Obtenção dos valores dos fluxos das entradas e dos estoques utilizados; Conversão desses valores em fluxos de emergia solar (mediante a multiplicação com fatores de conversão de energia ou “transformidades”); Ao ter todos os fluxos expressos na mesma unidade (emergia solar) surge a possibilidade de agregar os fluxos conforme seu tipo e calcular os índices de desempenho. 78

79 Exemplo simples de cálculo:
Para calcular a energia agregada na produção de um lápis devemos considerar a madeira, a tinta, o grafite, a mão de obra e os serviços utilizados na sua produção. Os fluxos desses materiais estão expressos em diversas unidades: kg de madeira/lápis, kg de tinta/lápis, kg de grafite/lápis, $ de serviços/lápis.  79

80 Para fazer a conversão para os fluxos equivalentes expressos em Joules de energia solar devemos usar os fatores de conversão: as transformidades solares. Elas expressam essas relações em termos de Joules equivalentes de energia solar (sej) por unidade de recurso (J, kg, $). Temos que conseguir as transformidades da madeira, da tinta, do grafite, do trabalho humano, e dos serviços em termos de sej/J,sej/kg, sej/$. 80

81 Os valores em emergia representam os verdadeiros valores dos recursos.
Depois de obter os valores dos fluxos de emergia, é possível somar os fluxos (pois todos eles estão na mesma unidade: emergia solar equivalente). Assim podemos obter o valor da energia necessária para produzir o lápis, ou, de acordo com a metodologia empregada, a "emergia" do lápis, expressa em Joules de energia solar equivalente (seJ/lápis) ou emdolares/lápis.  Os valores em emergia representam os verdadeiros valores dos recursos. 81

82 Para entender um sistema deve fazer-se a análise de ciclo de vida
(desde as origens das matérias primas até o consumo dos produtos).

83 Análise de ciclo de vida
(desde as matérias primas do lápis até o consumo do produto).

84 Emergia de um lapis: = + + + =
0,006 kg de madeira/lápis = 3 x 1011 sej = 0,01 emdolares 0,001 kg de tinta/lápis = 1 x 1011 sej = 0,006 emdolares 0,005 kg de grafite/lápis = 2 x 1011 sej = 0,02 emdolares 0,02 $ de serviços/lápis =  6 x 1011 sej = 0,026 emdolares = + + + = 12 x 1011 sej = 0,042 emdolares 84

85 Diagrama simplificado de fluxos agregados

86 Cálculo dos fluxos de Emergia das Entradas, Perdas e da Energia dos Produtos

87 Índices de desempenho emergético

88 Indicadores de desempenho emergético
Transformidade: Tr = Y/E A transformidade (“transformity”) é o valor inverso da eficiência ecossistêmica. Avalia a intensidade da energia produzida. É obtida dividindo a emergia total (Y) entre a energia (ou a massa) do recurso produzido (E). Costuma-se considerar apenas o produto principal, porém a tendência é considerar a soma das energias de todos os produtos. Uma idéia interessante é usar duas transformidades complementárias para denotar a parte renovável e a não renovável: Tr = (YR/E) + (YN/E) 88

89 Porcentagem de renovabilidade:
%Ren = (R / Y)*100. Pode-se calcular a renovabilidade dividindo a emergia dos recursos renováveis (R) entre a emergia total usada no sistema (Y). É uma medida da sustentabilidade. Subsídio de sustentabilidade. Como a renovabilidade dos países industriais é baixa e dos países subdesenvolvidos é alta, no intercâmbio internacional há uma transferência da riqueza ambiental da periferia aos países centrais. 89

90 No decorrer de um século a renovabilidade da biosfera que era de 95 caiu a 28% e nos países industriais a renovabilidade caiu mais (5-10%) (Brown, 1998). Este índice pode ser aprimorado, se considerarmos que os materiais e os serviços da economia são em parte renováveis: Ren = (R + MR + SR) / Y 90

91 Taxa emergética de rendimento líquido: EYR = Y/F
Para conhecer o benefício líquido, calcula-se a razão de rendimento emergético (“emergy yield ratio” ou “net emergy ratio”) dividindo a emergia total pela emergia das entradas da economia (F). Indica se o processo pode competir com outros no fornecimento de energia primária para a economia (o conjunto de consumidores). Este indicador pode ser aprimorado: EYR = (I + F) / F = ((R+N) + (M+S)) / F 91

92 Os produtos florestais rendem entre 2 e 10 vezes o investimento feito.
Os recursos energéticos fósseis, dependendo da concentração, localização, preço e situação política fornecem 3 a 15 vezes mais emergia (valor alto de N) que a investida na extração e processamento. Porém a tendência é a queda no valor do EYR do petróleo, pois valor de F está aumentando. Os produtos florestais rendem entre 2 e 10 vezes o investimento feito. Os produtos agrícolas obtidos com insumos agro-químicos apresentam valores pequenos (entre 1,1 e 2). Os produtos agro-ecológicos apresentam valores maiores. 92

93 EYR = Y/F = (R+N+F)/F = 1.0+[(R+N)/F] EYR = 1.0 + (I/F)
Quando o valor de EYR é próximo da unidade, não há emergia líquida, pois a captura da energia da natureza (I/F) é mínima: EYR = Y/F = (R+N+F)/F = 1.0+[(R+N)/F] EYR = (I/F) Pode-se aprimorar separando o saldo renovável e o saldo não renovável: EYR = (I+F)/F = ((R+FR)/F)+((N+FN)/F) EYR = EYRR+EYRN 93

94 Taxa emergética de investimento: EIR = F/I
Esse índice mede a proporção entre os recursos da economia com custo monetário (F) e a emergia da natureza gratuita (I). Em certa forma mede a viabilidade econômica. Quando a contribuição da fonte ambiental é alta e os custos de produção são baixos. Para sobreviver, os países industriais com produtos de EIR alto taxam as importações de países da periferia que usam mais recursos naturais (EIR menor). 94

95 Taxa de carga ambiental: ELR = (N+F)/R
A taxa de carga ambiental (“emergy loading ratio”) mede a proporção entre recursos não renováveis e os renováveis. Os processos ecológicos apresentam um valor baixo, já os processos que usam intensamente os recursos não renováveis possuem valores altos. Este indicador pode ser aprimorado: ELR= (renováveis)/(não renováveis) = (N+MN+SN)/(R+MR+SR) 95

96 Taxa de intercâmbio emergético:
EER = Y / Σ [(produção anual*preço)*(emergia/USD)] A razão de intercâmbio de emergia (“emergy exchange ratio”) é a proporção entre a emergia cedida e a emergia recebida na transação. Para o consumidor quanto maior o valor melhor. As matérias-primas (minerais, produtos agrícolas, pesqueiros e da silvicultura), apresentam valores altos de EER. O dinheiro recebido somente paga parte dos serviços humanos e não retribui o trabalho da natureza. 96

97 Este índice permite avaliar o intercâmbio internacional.
Hoje há uma grande falta de equidade no intercâmbio da riqueza real no comércio internacional. Ao comprar matérias-primas de países menos desenvolvidos as nações industriais transferem um saldo de emergia, pois a emergia dos recursos monetários recebidos é muito menor que a contida nas matérias-primas vendidas. 97

98 Tendências dos índices ao mudar o modelo global
98

99 2000 As reflexões de H.T Odum e E.C. Odum sobre o futuro (após a era do crescimento) podem ser lidas no livro: “Prosperous Way Down”, publicado em 2001

100 Exemplo de cálculo Obs. Item Fração renovável Quantidade Unidade
Fator de conversão Transformidade dos fluxos (sej/unidade) Emergia renovável E12 sej/ha/ano Emergia não renovável E12 sej/ha/yr Emergia total E12 sej/ha/ano R1 Sol 1.0 J/ha/ano 1 0.031 0.000 R2 Vento 2450 0.077 R3 Chuva 31000 R4 Água de Córrego 176000 8.307 R5 Fósforo atmosférico 4.53 kg/ha/ano 99.660 R6 Nitrogênio atmosférico 3.4 81.940 N1 Perda do solo 124000 M1 Combustível Fóssil 0.01 110000 0.490 48.466 48.955 M2 Eletricidade 0.05 269000 10.962 M3 Cálcio Queletizado 0.765 0.003 0.288 0.291 M4 Sulfato de Magnésio 8.15 3.066 3.097 M5 Calcário 226.42 2.264

101 M6 Sementes 0.01 2.11 kg/ha/ano 1 0.031 3.092 3.123 M7 Concreto 90 1.386 M8 Potássio 45.28 0.788 77.999 78.787 M9 Aço 19.2 0.422 41.818 42.240 M10 Mudas Frutíferas 36.8 US$/ha/ano 1.144 M11 Hormônios 52.7 1.639 M12 Sulfato de Cobre 0.86 0.055 5.432 5.487 M13 Fósforo 9.962 M14 Nitrogênio 33.96 8.184 M15 Fungicida 17.92 4.462 M16 Herbicida 2.51 0.625 61.874 62.499 M17 Inseticida 1.584 0.394 39.047 39.442 S1 Mão de Obra 0.6 J/ha/ano 84.784 S2 Impostos 0.05 66.9 10.403 S3 Externalidades 360 0.000

102

103

104 Sistema geral Valores Unidades Área 26.5 ha Massa seca total kg/ha/ano Energia do produto 2.08 E10 J/ha/ano Vendas US$/ano Emergia recebida na venda 7.62 E13 sej/ha/yr Valor real do produto em-US$/ha/yr

105 Índices de desempenho emergético
Equação Valor Comentário Transformidade (sej/J) Tr=Y/E=Emergia/Energia 337417 Bom Transformidade (sej/kg) Tr=Y/M=Emergia/Massa seca 5.18 E12 - Renovabilidade Ren=(100)*((R+Mr+Sr)/Y) 30.52% Baixa Taxa de rendimento EYR=Y/(Mn + Sn) 1.47 Razoável Taxa de investimento EIR=(Mn+Sn)/(R + Mr +Sr +N) 2.22 Taxa de intercâmbio EER=Y/(Emergia recebida nas vendas) 0.92 Quase bom Taxa de carga ambiental ELR=(N+Mn+Sn)/(R+Mr+Sr) 2.28 Exige cuidados A renovabilidade é baixa (30%) em comparação a sistemas agro-florestais e agrosilvopastoris que valores entre 60 e 95%. Os valores de taxa de rendimento e de investimento são razoáveis. O produtor vende seus produtos a bom preço e quase atinge a igualdade entre a emergia do produto vendido e a emergia do dinheiro recebido. Deve começar a se preocupar com os insumos que usa, pois são do tipo não renovável (derivados do petróleo).

106 Software para a avaliação emergética
Hoje usamos o computador para facilitar nossa vida. É possível fazer compras, acessar a conta bancária, consultar informações, etc. Na página web do Laboratório de Engenharia Ecológica se explicações sobre a metodologia emergética, acesse: 106

107 Nessa página web pode acessar um sistema de avaliação emergética on-line de sistemas agrícolas.

108 Ao acessar o sistema, se abre uma página com explicações
Ao acessar o sistema, se abre uma página com explicações. Depois de ler elas, clique no link como indicado na figura.

109 Você será redirecionado para a página do sistema, onde poderá se cadastrar e começar sua análise.
Você poderá usar tabelas de modelos já estudados ou usar uma tabela geral (útil para qualquer sistema). Pode usar ela para criar uma nova análise. Preencha as caixas de texto com os valores dos insumos utilizados no seu sistema.

110 Após o usuário colocar os dados o programa mostra uma nova página web com um gráfico que da as porcentagens de recursos renováveis e não renováveis utilizados e uma tabela com os indicadores emergéticos.

111 Acesse já e veja como é fácil!
Desta forma podemos obter os índices emergéticos de uma forma fácil e rápida. Qualquer pessoa pode acessar o sistema, modificar os valores existentes e verificar como a sustentabilidade é modificada com o aumento ou diminuição do uso de um insumo. Acesse já e veja como é fácil! 111