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

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

2 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.

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

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

5 Emergia = (R+N) + (M+S + S adicionais)

6 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. 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).

7 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.

8 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.

9 1.Prepara-se o diagrama de fluxos de energia, materiais e serviços do sistema; 2.Obtenção dos valores dos fluxos das entradas e dos estoques utilizados; Cálculo do desempenho emergético de um sistema 3.Conversão desses valores em fluxos de emergia solar (mediante a multiplicação com fatores de conversão de energia ou transformidades); 4.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.

10 Exemplo simples de cálculo: Os fluxos desses materiais estão expressos em diversas unidades: kg de madeira/lápis, kg de tinta/lápis, kg de grafite/lápis, $ de serviços/lápis. 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.

11 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, $). Temos que conseguir as transformidades da madeira, da tinta, do grafite, do trabalho humano, e dos serviços em termos de sej/J,sej/kg, sej/$.

12 Depois de obter os valores dos fluxos de emergia, é possível somar os fluxos (pois todos eles estão na mesma unidade: emergia solar equivalente). Os valores em emergia representam os verdadeiros valores dos recursos. 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.

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

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

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

16 Diagrama simplificado de fluxos agregados

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

18 Índices de desempenho emergético

19 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. Indicadores de desempenho emergético Transformidade:Tr = Y/E Uma idéia interessante é usar duas transformidades complementárias para denotar a parte renovável e a não renovável: Tr = (Y R /E) + (Y N /E)

20 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. %Ren = (R / Y)*100. Subsídio de sustentabilidade. Porcentagem de renovabilidade: 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.

21 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). Ren = (R + M R + S R ) / Y Este índice pode ser aprimorado, se considerarmos que os materiais e os serviços da economia são em parte renováveis:

22 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). EYR = Y/FTaxa emergética de rendimento líquido: EYR = (I + F) / F = ((R+N) + (M+S)) / 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:

23 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.

24 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+F R )/F)+((N+F N )/F) EYR = EYR R +EYR N

25 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). Taxa emergética de investimento: Esse índice mede a proporção entre os recursos da economia com custo monetário (F) e a emergia da natureza gratuita (I). EIR = F/I

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

27 A razão de intercâmbio de emergia (emergy exchange ratio) é a proporção entre a emergia cedida e a emergia recebida na transação. Taxa de intercâmbio emergético: 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. EER = Y / Σ [(produção anual*preço)*(emergia/USD)] Para o consumidor quanto maior o valor melhor.

28 Este índice permite avaliar o intercâmbio 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. Hoje há uma grande falta de equidade no intercâmbio da riqueza real no comércio internacional.

29 Tendências dos índices ao mudar o modelo global

30 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

31 Obs.Item Fração renovável QuantidadeUnidade Fator de conversão Transformidad e dos fluxos (sej/unidade) Emergia renovável E12 sej/ha/ano Emergia não renovável E12 sej/ha/yr Emergia total E12 sej/ha/ano R1Sol J/ha/ano R2Vento J/ha/ano R3Chuva J/ha/ano R4Água de Córrego J/ha/ano R5 Fósforo atmosférico kg/ha/ano R6 Nitrogênio atmosférico kg/ha/ano N1Perda do solo J/ha/ano M1 Combustível Fóssil J/ha/ano M2Eletricidade J/ha/ano M3 Cálcio Queletizado kg/ha/ano M4 Sulfato de Magnésio kg/ha/ano M5Calcário kg/ha/ano Exemplo de cálculo

32 M6Sementes kg/ha/ano M7Concreto0.0190kg/ha/ano M8Potássio kg/ha/ano M9Aço kg/ha/ano M10Mudas Frutíferas US$/ha/ano M11Hormônios US$/ha/ano M12Sulfato de Cobre kg/ha/ano M13Fósforo kg/ha/ano M14Nitrogênio kg/ha/ano M15Fungicida kg/ha/ano M16Herbicida kg/ha/ano M17Inseticida kg/ha/ano S1Mão de Obra J/ha/ano S2Impostos US$/ha/ano S3Externalidades0360US$/ha/ano

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35 Sistema geralValoresUnidades Área26.5ha Massa seca total kg/ha/ano Energia do produto2.08E10 J/ha/ano Vendas US$/ano Emergia recebida na venda7.62E13 sej/ha/yr Valor real do produto em-US$/ha/yr

36 Índices de desempenho emergético EquaçãoValor Comentário Transformidade (sej/J) Tr=Y/E=Emergia/Energia Bom Transformidade (sej/kg) Tr=Y/M=Emergia/Massa seca5.18 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 Razoável 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).

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

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

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

40 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.

41 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.

42 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!


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