Contabilidade Ambiental Emergia e Tomada de Decisão Ambiental Environmental Accounting Emergy and Environmental Decision Making Howard T. Odum Center for Environmental Policy Environmental Engineering Sciences University of Florida, Gainesville Avaliando Recurso Naturais (Capítulo 7) Resumo e Comentários Ari Nelson Rodrigues Costa aricosta@fea.unicamp.br 28/04/2007

…This pattern is not sustainable, does not maximize world wealth and emergy, does not reinforce world production, and will not last. These patterns will become discredited as world opinion changes, as revolutions occur, and worldwide resource depletion soon cuts off the largesse of the overdeveloped countries." (H.T. Odum, 1994) "The Law of conservation of energy tells us we can't get something for nothing, but we refuse to believe it.“ (Isaac Asimov, 1988) Isaac Asimov's Book of Science and Nature Quotations

Avaliação do Impacto Cumulativo Avaliação de Risco Sumário Contabilidade Ambiental 7. Avaliando Recursos Ambientais Avaliação Área-Tempo Assinatura de Emergia Recursos de Água Ecosistemas Mitigação Parques Naturais Mineração e Minerais Recursos Renováveis Impacto Avaliação do Impacto Cumulativo Avaliação de Risco Sumário

7. Avaliando Recursos Ambientais Avaliação de Trabalhos Ambientais Produto da Área do Trabalho pela Duração do Trabalho Giampietro e Pimentel, 1991 Equivalente Emergético para Área-Tempo Emergia anual de terra dividida pela área 9,44 x 1024 sej/ano = = 6,29 x 1014 sej/ha-ano 1,50 x 1010 ha Valores em emdólares 6,29 x 1014 sej/ha-ano = = $ 449/ha-ano 1,40 x 1012 sej/$ Áreas de concentração de trabalho ambiental como encostas, foz de rios, praias, cidades correm o risco de serem sub-avaliadas Área-Tempo é uma medida simples e facilmente adaptada para a legislação e para os tribunais Não leva em consideração que a superfície da terra é hierarquicamente organizada no espaço O método da Área-Tempo também não reconhece os surtos de pulsos de produção que ocorrem a diferentes tempos Avaliação Área-Tempo

Empotência (E21 SeJ/ano) 7. Avaliando Recursos Ambientais Empotência (E21 SeJ/ano) Assinatura de Emergia

7. Avaliando Recursos Ambientais Haden, Andrew C. Emergy Evaluations of Denmark and Danish Agriculure Ecological Agriculture, 37, Março, 2003 Swedish University of Agricultural Sciences, Upsala, Suécia Assinatura de Emergia da Agricultura Dinamarquesa em 1936, 1970 e 1999. (Dados em E+20 sej/ano) Assinatura de Emergia

Assinatura de Emergia para o Cenário 2 7. Avaliando Recursos Ambientais Coleta de RSU em Roma Cenário 0 – Disposição em Aterro Sanitário – Caso Real de Roma Cenário 1 – Aterro Sanitário com Recuperação de Biogás para Produzir Eletricidade Cenário 2 – Triagem para produzir Eletricidade, Biogás, Metais Ferrosos e Compostagem Cenário 3 – Incineração Direta do RSU para Geração de Eletricidade Assinatura de Emergia para o Cenário 2 Cherubini, F.; Bargigli, S.; Raugei, M.; Ulgiati, S. Depto de Química, Universidade de Siena, Itália Assinatura de Emergia

7. Avaliando Recursos Ambientais Fluxo Convergente Papel Especial do Ciclo Hidrológico na Organização da Geobiosfera Acoplamento da Energia Solar com as Energias da Terra Leva Energia Química Potencial – Pureza Leva Energia Potencial Fluxo Divergente Assentamentos Humanos Vapor Sol Chuva Rede Fluvial Convergente e Divergente, Mostrando a Localização Histórica das Cidades em Zonas de Alta Transformidade e Alta Emergia Disponível. Rio Oceanos Ciclos da Terra Dois Tipos de Energia Potencial Potencial Geológico Potencial Químico Duas Transformidades Solares Médias para a Chuva Esquema em Corte da Circulação de Água e da Terra Recursos de Água

7. Avaliando Recursos Ambientais Chuva 1. Transpirado pelas Plantas Dois Fluxos Energia Utilizada: Energia Livre de Gibbs para a diferença de concentração entre a água da chuva e água de alta salinidade mantida dentro das folhas pelo sol e pelo vento. Para uma vegetação típica: é cerca de 5 J/g de água transpirada Transpirado pelas Plantas Superfície ou subsolo 2. Superfície ou Subsolo Avaliação da Emergia Energia Utilizada: Energia Geopotencial convertida em Trabalho Friccional pela Água Corrente. O Cálculo desta Energia Física é o Produto da Mudança de Nível pela Densidade da Água e pela Gravidade Multiplicar a Transformidade Adequada pela Energia Disponível Utilizada em Cada um dos Fluxos Recursos de Água

Contabilidade da Emergia 7. Avaliando Recursos Ambientais Contabilidade da Emergia Classificação e Mapeamento de Ecosistemas e suas Contribuições Avaliação dos Ecosistemas como um Todo Avaliação dos Processos e dos Componentes Importantes Diagramas de Sistema Tabela de Avaliação da Emergia Tabela de Transformidades Tabela de Emergia Armazenada Panorama Ambiental é Originalmente Composto de Muitos Tipos de Ecosistemas Florestas Alagados Cerrados Lagos Etc Ecosistemas

Diagrama de Energia para o Mangue Avaliando Recursos Ambientais Chuva, Rios Pesca Maré Formação de Canais Sol Vento Pequenos Animais Peixes Processos do Mangue Solos de Turfa Mangue Diagrama de Energia para o Mangue Base para Avaliação Emergética Ecosistemas

Emergia Anual das Entradas para 1 ha de Mangue 7. Avaliando Recursos Ambientais Emergia Anual das Entradas para 1 ha de Mangue no Noroeste da Flórida Item, Unidades Dados Transformidade Solar (sej/unidade) Emergia Solar (x 10 14 sej/ano) Em$ ($/ano)* Notas Juncus Sol Direto, J 5,95 x 10 13 1 0,60 30 Absorção da Maré, J 0,7 x 10 10 23.564 1,65 84 2 Transpiração, J † 7,3 x 10 10 15.423 11,30 565 3 Total (Itens 2 +3) ‡ 12,95 648 4 * Dólar de 1990, obtido pela divisão dos valores de emergia anual por 2,0 x 10 12 sej/dólar de 1990 † Transpiração do Mangue, que é a água fresca utilizada e inclui os fluxos vindos da terra e do mar. A Transpira-ção integra as entradas combinadas de energia de insolação, energia absorvida do vento, gradientes de pressão de vapor no ar e a atividade da água fresca das águas dos estuários. ‡ Aqui a maré é adicionada como um contribuição separada e não inclui a trasnformidade da chuva. 1 Insolação de Gainesville com 10% de albedo: (1,58 x 10 6 kcal/m²/ano).(1-0,10).(1 x 10 4 m²/ha).(4.186 J/kcal)= 5,95 x 10 13 J/ha/ano. 2 Um quarto (25%) da maré de 80 cm absorvida: (0,25).(1 x 10 4 m²).(0,5).(0,8m).(1.025 kg/m³).(9,8 m/s²).(705 marés/ano) = 0,7 x 10 10 J/ano 3 Transpiração do Mangue, 4,0 (?) mm/dia por 365 dias = 1.460 mm: (1,46 m).(1,0 x 10 4 m²).(1 x 106 g/m³).(5 J/g) = 7,3 x 10 10 J/ano 4 Soma dos Itens 2 e 3 Ecosistemas

7. Avaliando Recursos Ambientais * Quociente das duas colunas anteriores (Emergia Solar/Energia). As Transformidades Solares são Baseadas na Tabela do Slide Anterior 1 Unidade por Definição. 2-9 Emergia, 12,95 x 10 14 sej/J/ano da Tabela do Slide Anterior. 2 Energia em Produção Bruta: (5 g C/m²/dia).(8 kcal/g C).(4.186 J/kcal).(365 dias/ano).(1 x 10 4 m²/ha)= 6,11 x 10 11 J/ha/ano 3 Energia na Produção Diária Líquida: (3,2 g C/m²/dia).(8 kcal/g C).(4.186 J/kcal).(365 dias/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 3,9 x 10 11 J/ha/ano 4 Energia em 24 Horas de Fotossíntese Líquida: (1,57 g C/m2/dia).(8 kcal/g C).(4.186 J/kcal).(365 dias/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 1,91 x 10 11 J/ha/ano 5 Biomassa Viva sobre o Solo, base seca 1.111 g/m², tempo de reposição 1 ano: (1.111 g/m2).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 1,86 x 10 11 J/ha/ano 6 Energia no Subsolo e Produção Líquida Anual de Detrito: (0,7 g C/m2/dia) .(11 kcal/g C).(4.186 J/kcal).(365 dias/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 1,17 x 10 11 J/ha/ano 7 Biomassa Morta sobre o Solo, base seca 880 g/m², tempo de reposição 1 ano: (880 g/m2).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 1,47 x 10 11 J/ha/ano 8 Biomassa no Subsolo, base seca em g/m² (Kruczynski et al., 1978); tempo de reposição 5(?) anos: (4.600 g/m²).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1 x 10 4 m²/ha)/5 anos = 1,54 x 10 11 J/ha/ano 9 Sedimento Peaty, espessura 1 m: 10,5% de matéria orgânica, densidade aparente 0,7 (Coultas e Calhoun, 1976); tempo de reposição 100 (?) anos: (0,105).(1 x 10 4 m²/ha).(0,7 x 106 g/m²).(12 kcal/g).(4186 J/kcal)/100 anos = 3,69 x 1011 J/ha/ano 10 Peixes, Caranguejos e Camarões, 8,2 g de peso conservado por m²; tempo de reposição 2 anos; 5000 mg de detrito/m² de canais/dia (Holmer, 1977; Hall et al., 1986; Figura 2.6); transformidade dos detritos = 11.000 sej/J Fluxo de Emergia (5 g/m²/dia).(365 dias/ano).(5 kcal/g).(4.186 J/kcal).(11000 sej/J) = 4,2 x 10 11 sej/m² canal/ano Fluxo de Energia (8,2 g/m²/2 anos).(0,2 seco).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal) = 13.730 J/m²/ano 11 Formação de canais terrestres pela maré se gerados em 100 anos. Metade da energia da maré por área de mangue alagado-drenado – item 2 do slide anterior. Emergia: (100 anos).(3,3 x 10 14 sej/ha/ano) = 3,3 x 10 16 sej/há Energia do deslocamento da lama: 2 m de profundidade, 10% da área, 1.000 kg/m³ de lama deslocada, centro de gravidade 1 m. (0,1).(1 x 10 4 m²/ha).(2 m profundidade média).(1.000 kg/m³).(1 m).(9,8 m/s²) = 19,6 x 10 6 J/ha Transformidades Solares de Componentes e Processos de um Mangue Item Emergia Solar (sej/ha/ano ) Energia (J/ha/ano) Transformidade Solar (sej/J) Notas Processos, Tempo de Reposição Menor que 1 Ano Insolação Solar 1 Juncus 12,95 x 10 14 Fotossíntese Bruta 6,1 x 10 11 2.119 2 Fotossíntese Diária Líquida 3,9 x 10 11 3.320 3 Fotossíntese 24 horas Líquida 1,91 x 10 11 6.780 4 Biomassa Viva Sobre o Solo 1,86 x 10 11 6.962 5 Biomassa Morta Sobre o Solo 1,17 x 10 11 11.068 6 Produção de Detritos 1,47 x 10 11 8.809 7 Matéria Orgânica do Subsolo 1,54 x 10 11 7.662 8 Sedimento Peaty 3,69 x 10 11 3.509 9 Peixes, Caranguejos, Camarões 4,2 x 10 11 1,37 x 10 4 3,0 x 10 7 10 Formação de Canais pela Maré 3,3 x 10 16 19,6 x 10 6 1,6 x 10 9 11 Ecosistemas

Transfor-midade Solar 7. Avaliando Recursos Ambientais Avaliação da Emergia Armazenada em 1 ha de Mangue Típico do Noroeste da Florida Item, Unidades Dados Transfor-midade Solar (sej/unid) † Emergia Solar (x 1014sej) Em$* (1990 $) Notas Mangue de Juncus Biomassa Viva Sobre o Solo 1,86 x 10 11 6.962 13,0 650 1 Biomassa do Subsolo do Mangue 7,5 x 10 11 7.662 57,0 2.850 2 Biomassa Morta Sobre o Solo 1,17 x 10 11 8.809 10,0 500 3 Sedimento Peaty 3,69 x 10 11 3.509 4 Total 100,0 4.800 Peixes, Caranguejos, Camarões 17,7 x 10 6 31 x 10 6 5,4 270 5 Estrutura de Canais da Maré 19,6 x 10 6 1,6 x 10 9 313,0 15.650 6 * Dólares de 1990 obtidos pela divisão dos valores de EMERGIA anual por 2,0 x 10 12 sej/US$ 1990 † Slide anterior 1 Biomassa Viva Sobre o Solo, base seca 1.111 g/m²: (1.111 g/m²).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1/ano).(1 x 10 4 m²/ha) = 1,86 x 10 11 J/ha 2 Biomassa do Subsolo do Mangue, base seca 4600 g/m² (Kruczynski et al., 1978): (4.600 g/m²).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1 x 104 m²/ha)/5 anos = 1,54 x 1011 J/ha/ano 3 Biomassa Morta sobre o Solo, base seca 880 g/m²: (880 g/m2).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal).(1/ano).(1 x 104 m²/ha) = 1,47 x 10 11 J/ha/ano 4 Sedimento Peaty, espessura 1 m: 10,5 % de carbono orgânico (Coultas e Calhoun, 1976): (0,105).(1 x 10 4 m²/ha).(0,7 x 10 6 g/m²).(12 kcal/g).(4186 J/kcal)/100 anos = 3,69 x 1011 J/ha/ano 5 Nekton Grandes nos Canais da Maré: 5,3 g de peso preservado/m² (Homer, 1977); usando 10% da área dos canais da maré: (5,3 g/m²).(1 x 10 4 m²/ha).(0,2 seco).(4 kcal/g).(4.186 J/kcal) = 17,7 x 10 6 J 6 Canais da Maré cobrindo 10% (?) da área; trabalho de escavação: (0,1).(1 x 10 4 m²/ha).(2 m profundidade média).(1.000 kg/m³).(1 m).(9,8 m/s²) = 19,6 x 10 6 J/ha Ecosistemas

Avaliação da Emergia de uma Baleia Média 7. Avaliando Recursos Ambientais Atmosfera e Oceanos Espécie Dominante Colheita Diagrama de Energia para Espécie Dominante Circu- lação Luz Solar Baleia Krill Fitoplâncton Outros Ecosistema do Oceano Meridional Item Dados Notas Área de Oceano por Baleia 3,8 x 10 7 m² 1 Emergia Anual Suportando cada Baleia 3,5 x 10 17 sej/ano 2 Emergia Armazenada em uma Baleia Média 52,5 x 10 17 sej 3 Emdólares ($ 1990) $2,6 x 10 6 4 1 Uma área de 3,8 x 10 13 m² da área entre a Convergência Antártica e o Gelo Polar suportava originalmente 1 milhão de baleias de barbatana (Knox, 1984). 2 Metade da EMERGIA Solar por Território de Baleia = EMERGIA Solar Anual da Terra (9,44 x 10 24 sej/ano) Vezes a Fração de Área da Terra por baleia (3,8 x 10 7 m²/5,1 x 10 14 m²). 3 Tempo de Vida Médio (15 anos) Vezes a EMERGIA anual por Baleia. 4 EMERGIA por Baleia (52,5 x 10 17 sej) dividida pela relação US$ dólar/EMERGIA de 1990 (2,0 x 10 12 sej/$) Fonte: Modificado por Odum de Odum, Diamond e Brown, 1987, Emergy Analysis Overview of the Mississipi River Basin. Diagrama de Energia para o Ecosistema do Oceano Meridional para Avaliação de uma Baleia Avaliação da Emergia de uma Baleia Média 2,6 milhões de dólares Ecosistemas

7. Avaliando Recursos Ambientais Equivalência Quantitativa entre Ecosistemas Quanto um Tipo de Ambiente Vale em Relação a Outro? Gerenciamento do Ambiente e de Desenvolvimento Avaliação de Emergia de Ecosistemas para Mitigação (x 10 14 sej/ha) Item Plantação de Floresta Floresta Tropical * Mangue † Contribuição Anual 3 6 13 Armazenado no Ecosistema 15 1.530 467 * Da Tabela 12.1 do Mesmo Livro † Tabela 7.3 (Odum e Hornbeck, 1995) Política (ou Banco) de Mitigação Compra de Áreas para Restauração de Recursos Créditos de Mitigação para Projetos de Desenvolvimento Deslocamento de Projetos de Áreas Protegidas Substituição de um Ganho Ambiental por uma Perda Avaliação por Emdólares Mitigação

Biodiversidade Ambiental 7. Avaliando Recursos Ambientais Bens e Serviços Diagrama de Energia e Resumo da Avaliação de EMERGIA para o Parque Nacional de Everglades, Florida, EUA – Tabela no Próximo Slide Visitantes $ 5,6 256 242 Visitantes $ Insta-lações $ Recursos de Energia Orçamento Federal $ $ 7,5 6,8 Biodiversidade Ambiental Experiência Parque Nacional de Everglades E6 $/ano E20 sej/ano Parques Naturais

Transfor-midade Solar 7. Avaliando Recursos Ambientais Principais Entradas de EMERGIA para o Parque Nacional de Everglades, Florida, EUA Item, Unidades Dados Brutos (unid/ano) Transfor-midade Solar (sej/unid) Emergia Solar (x 10 20 sej/ano) Valores Em$* (x 10 6 1985 $) Notas Orçamento dos Parques Federais, $ 7,5 x 10 6 2,2 x 10 12 0,16 7,5 1 Visitantes, $ 242 x 10 6 5,32 242,0 2 Combustíveis, J 1,71 x 10 14 6,6 x 10 4 0,11 5,1 3 Concessões no Parque, $ 1,56 x 10 6 0,034 1,56 4 Chuva, J 2,9 x 10 16 1,82 x 10 4 5,2 237,0 5 Fluxo de Água Fresca, J 2,7 x 10 15 4,8 x 10 4 1,3 59,0 6 Marés, J 2,15 x 10 15 1,6 x 10 4 0,34 17,2 7 Ambiental, Total 6,84 313,0 8 Sociedade, Total 5,62 256,0 9 1 Orçamento para Parques Federais dos Arquivos de Parques Nacionais US $ 7.520.000,00 2 780.000 Pessoas por Ano Visitaram o Parque (Resumo Estatístico da Florida, Bureau de Pesquisa Econômica e de Negócios da Flórida, 1988): ($ 80/dia/pessoa).(2 pessoas/viagem) + (150 US$/viagem) = US$ 310/pessoa, US$ 2,42 x 10 8 3 Combustível Utilizado em Barcos e Carros: Barcos: 6.500 viagens de barco/ano; 20 gal/viagem; 4,71 x 10 9 kcal/ano Carros: 100.000 viagens de carro/ano; 10 gal/viagem; 4,09 x 10 10 kcal/ano Barcos e Carros: 4,09 x 10 10 kcal/ano 4 Arquivos do Serviço Nacional de Parques, US$ 1.560.000,00. 5 Área de Terra do Parque: (3,24 x 10 9 m²).(1,52 m/ano).(1.000 kg/m³).(4,94 x 10 3 J/kg) = 1,46 x 10 16 J/ano Baia da Flórida: (2,43 x 10 9 m²).(1,2 m/ano).(1.000 kg/m³).(4,94 x 10 3 J/kg) = 1,44 x 10 16 J/ano 6 Energia Potencial Química do Fluxo de Entrada de Água Fresca: (450.000 acres-pés/ano).(1.233 m 3 /acre).(1.000 kg/m³).(4.940 J/kg) = 2,74 x 10 15 J/ano 7 (2,42 x 10 9 m² bar área).(0,5). (7,06 x 10 2 marés/ano).(0,5 m).(0,5 m de variação).(9,8 m/s²). .(1,03 x 10 3 kg/m³) = 2,15 x 10 15 J/ano 8 Soma dos Itens 5 – 7 9 Soma dos Itens 1 – 4 Fonte: Simplificado de DeBellevue et al., 1979 e Gunderson, 1989, os quais incluem outros itens menores Parques Naturais

Combustíveis Eletricidade 7. Avaliando Recursos Ambientais Combustíveis Eletricidade Bens Serviços Chuva Fósforo Nos Mares 2,3 3,8 6,5 Isostasia $16 Sol Vento Rocha Calcárea com 1% P Rocha De Fósforo Mine-ração Fabri-cação de Fertili-zantes Trans-porte 2,3 Vegetação Terrestre Pântano Água Ácida Depósitos de Fosfato na Florida Diagrama de Energia para o Processo Geológico de Formação de Depósitos de Fosfato na Florida, EUA – Tabela no Próximo Slide E13 sej Mineração e Minerais

7. Avaliando Recursos Ambientais Avaliação Emergética da Formação e Mineração de Fosfato na Flórida (Formação e Mineração de 200 kg de Rocha com 10 % de P após sua Concentração de 2.000 kg da Rocha Calcárea Original pela Percolação em Águas de Pântano Ricas em Matéria Orgânica)* Item Dados e Unidades Transfor-midade Solar (sej/unid) Emergia Solar (x 10 12 sej) Notas Rocha de Fosfato Formada, 200 kg Sol Direto, 10 m² de terra 2,31 x 10 14 J 1 23,0 Rocha Calcárea Marl Uplift 2 x 10 6 g 1,0 x 10 9 J/g 200,0 2 Chuva e Correnteza 1,87 x 10 10 J 1,82 x 10 4 340,0 3 EMERGIA Solar Total para Formação da Rocha (2 + 3) 540 4 Rocha de Fosfato Minerada, 180 kg Serviços $ 2,84 4,1 x 10 12 11,6 5 Combustível 1,58 x 10 8 J 6,6 x 10 4 10,4 6 Eletricidade 7,03 x 10 6 J 2,0 x 10 5 141,0 7 EMERGIA Solar Total para Rocha de Fosfato Minerada (4 + 5 + 6 +7) 703,0 8 EMERGIA Solar por Unidade Calculada pela Divisão da EMERGIA Solar Total Usada Previamente pela Energia ou Peso Respectivamente Transformidade Solar (sej/J) Emergia Solar por Massa Notas (sej/g) Rocha de Fosfato no Chão 7,7 x 10 6 2,7 x 10 9 9 Rocha Minerada 10,1 x 10 6 3,9 x 10 9/g fosfato 10 1,78 x 10 10/g P 10 * Tempo para desenvolvimento do depósito de fosfato estimado através da taxa de percolação através dos pântanos da Flórida: 10 % da chuva sobre 10 m² corre para uma área estimada de pântano de 1 m²; 2,5 cm/semana (130 cm/ano) percola carregando 100 mg/L de matéria orgânica que oxida gerando ácido que dissolve a rocha calcárea durante a percolação. (1,3 m³/m²/ano).(100 g org/m³).(72/180 g C/g org)/(12 g C/mol) = 4,33 mol/m²/ano Para dissolver 90% de uma rocha de densidade 1,9 a 4,33 mol/m²/ano: (1 x 10 6 cm³/m³).(1,9 g/cm³).(0,9)/(100 g/mol CaCO3) = 1,71 x 10 4 mol de CaCO3 (1,71 x 10 4 mol de CaCO3/m³ de rocha)/ 4,33 mol/m²/ano) = 3.949 anos 1 Sol Direto sobre 10 m² de área de onde converge a água para 1 m²: (10 m²).(1,4 x 10 6 kcal/m²/ano).(4.186 J/kcal).(3.949 anos) = 2,31 x 10 13 sej/10 m² 2 Energia Solar Direta sobre o ecosistema que opera no estuário acumulando marl das conchas, 1 m³ em volume por 10 m². Mesmo valor da nota 1, 2,31 x 10 13 sej/10 m² 3 Correnteza da Chuva, 10 % da água de chuva sobre 10 m² convergindo para o pântano e operando na vegetação e no período de ataque ácido na rocha calcárea: (1,08 m/ano de chuva utilizada).(10 m ²).(1 x 10 6 g/m³).(4,4 J/g).(0,10) = 4,75 X 10 6 J/ano (4,75 X 10 6 J/ano).(3.949 anos) = 1,87 x 10 10 J água de chuva/10 m² 4 EMERGIA Solar (total de 2 e 3). Energia livre de Gibbs na concentração de fósforo em relação às soluções que prevalesciam e das quais o fósforo foi primeiramente concentrado pelas conchas e peixes para 1 % e em seguida pela solução do pântano para 10%. Equilíbrio da Solução com fosfato sólido tomado como 1 ppm: Energia Livre/g = (8,33 J/mol/grau/300 graus) 1,0 . ln = 348 J/g (33 g/mol) 0,01 Índice de fósforo concentrado inicialmente em 1 %, com uma densidade de 2 g/cm³ (0,01).(1 x 10 6 cm³/m³).(2 g/cm³).(348 J/g) = 6,96 x 10 6 J/10 m² 5 Serviços, rocha de fosfato, US$ 15,8/ton em 1977 quando a EMERGIA Solar/US$ era 4,1 x 10 12 sej/$: (180 kg de rocha).($ 15,8 x 10 -3/kg) = US$ 2,84 6 Combustível para mineração, 1 ton: (318 x 10 10 kcal/15,1 10 6 ton) = 2,1 x 10 5 kcal/ton (Rushton, 1981) (180 kg/1000 kg/ton).(2,1 x 10 5 kcal/ton).(4,186 J/kcal) = 1,58 x 10 8 J 7 Eletricidade: 1400 x10 10 kcal/15,1 x 10 6 ton = 9.327 kcal/ton (180 kg/1000 kg/ton).(9.327 kcal/ton).(4,186 J/kcal) = 7,03 x 10 6 J 8 Soma dos Itens 4 a 7 9 Transformidade Solar da rocha de fosfato não minerada, 200 kg por rocha: Energia de Gibbs: (200 kg).(1000 g/kg).(348 J/g) = 6,96 x 10 7 J (540 x 10 12 sej)/(6,96 x 10 7 J fosfato) = 7,75 x 10 6 sej/J rocha não minerada de fosfato EMERGIA/g: (540 x 10 12 sej)/(2 x 10 5 g fosfato) = 2,7 x 10 9 sej/J rocha não minerada de fosfato 10 Transformidade Solar da rocha de fosfato minerada: (703 x 10 12 sej)/(6,96 x 10 7 J fosfato) = 1,01 x 10 7 sej/J fosfato minerado EMERGIA Solar por massa: Por grama de fosfato: (703 x 10 12 sej)/(1,8 x 10 5 g fosfato) = 3,9 x 10 9 sej/g fosfato minerado Por grama de P, 22% fosfato de cálcio: (703 x 10 12 sej)/(0,22).(1,85 x 10 5 g fosfato) = = 1,78 x 10 10 sej/g P Mineração e Minerais

7. Avaliando Recursos Ambientais Chuva Solo Sol Vento Estética E Água Economia Principal A Ecosistema Combustíveis, Eletricidade, Bens e Serviços Sobre-carga C Minério Processo De Mineração Rendimento R Emergia Líquida = R – E – A - C Diagrama de Energia para Mineração, Interrupção das Contribuições Ambientais e Recuperação. A Avaliação de EMERGIA Líquida é Igual ao Rendimento Menos as Perdas Ambientais Mineração e Minerais

7. Avaliando Recursos Ambientais Emergia de Recuperação e Restauração de Terras após a Mineração de Fosfato na Flórida Item Dados Emergia Solar/Unidade (sej/unidade) Emergia Solar (x 10 14 sej/ano) Em$* (x 10 9 1992 $) Notas Mineração Combustíveis Motores 1,32 x 10 16 J 6,6 x 10 4/J 8,70 0,500 1 Eletricidade 5,9 x 10 16 J 2,2 x 10 5/J 118,00 8,400 2 Serviços $ 1,39 x 10 9 4,4 x 10 12/1977 $ 62,00 4,400 3 Rendimento do Fosfato 9,56 x 10 13 g 3,9 x 10 9 sej/g 3,720,00 264,000 4 Ambiente Custo do Litígio 0,11 x 10 9 $ 4,80 0,340 5 Água Retirada 3,8 x 10 14 J 4,8 x 10 4/J 0,18 0,012 6 Produção Retirada da Terra 1,89 x 10 17 J 1 x 10 4/J 18,90 1,340 7 * Fluxo de EMERGIA dividido por 1,4 x 10 12 sej/1992 $ 1 – 6 Do Plano de Impacto da Mississipi Chemical Corporation. 6 Energia Livre de Gibbs da água fresca em relação à transpiração das folhas das plantas. 3,5 Custos Estimados de 1977: (15,8 US$/ton).(9,56 x 10 7 ton) = US$ 1,51 x 10 9. Fonte: Modificado de uma avaliação de mineração em Hardee County by Rushton (1981). Mineração e Minerais

7. Avaliando Recursos Ambientais Entradas Ambientais: Sol Vento Chuva Água Rochas Maré Etc. Entradas Adquiridas: Mão de Obra Serviços Combustíveis Eletricidade Equipamentos Materiais Etc. Agricultura Exploração de Florestas Aquacultura Pesca Dependendo da Intensidade do Uso Econômico Entradas Ambientais contribuem de 5% a 95% da Emergia dos Produtos Recursos Renováveis

7. Avaliando Recursos Ambientais Inventário de Interações de Impactos em um Sistema Ações de Impactos na Primeira Linha Diagrama de Energia de Sistema H. T. Odum, 1972 Wang et al., 1980 Prováveis Interações nas Células da Tabela Propriedades Ambientais na Primeira Coluna Informação Energia Usada Fluxo de Materiais para Fora Materiais Produtores Fontes de Energia Consumidores Fonte de Materiais Reciclagem de materiais Matriz ou Tabela de Impactos Leopold et al., 1981 Impacto

Água com Efluentes de Lavagem de Baterias 7. Avaliando Recursos Ambientais Avaliação de Alternativas para Recuperação de Chumbo de Baterias Automotivas (1992). Projeto da D. T. Sendzimir Foundation com a Universidade da Flórida. Água com Efluentes de Lavagem de Baterias Correnteza na Terra H+ Pb Chuva Fluxo de Água para Fora Fluxo Pequeno de PB Castores na Natureza Pb H+ Pb Água Reciclagem Fraca de Pb Espécies Externas Trabsoiração Peixes Pb Vento Vapor D’água S Pb Biomassa Ciprestes e Gum Mortalidade Tóxica Sol Pb Detritos de Lignina PbS Micróbios Microzoários Pb Madeira Morta e Lixo Pb Biomassa Plantas Aquáticas Flutuantes Diagrama de Energia para o Pântano Sapp, um Terreno Alagado de Ciprestes que Filtrava a Água Ácida de Lavagem de Baterias no Condado de Jackson, Florida. As Linhas Grossas Indicam os Caminhos Principais do Chumbo, sua Filtração e o Impacto. Impacto

Recuperação De Chumbo Avaliando Recursos Ambientais Impacto 52 Serviços Equipamentos, Mão-de-Obra, Eletricidade, Produtos Químicos Baterias: 65.700 139 Ácido: 30 Recuperação De Chumbo Planta para Recuperação de Baterias e Tratamento Químico de Efluentes Água Ar Terra Reuso de Chumbo: 65.000 1,2 Reuso de Plástico: 413 Reuso de Ácido: 28 E 16 sej Avaliação de Emergia dos Métodos Tecnológicos Baterias 65.700 Bens e Serviços Ácido Avaliação de Emergia do Impacto do Chumbo no Pântano Sapp, Florida * Item X 10 16 sej/ano Em$/ano † Notas Produção Anual antes do Impacto 7,10 47.333 1 Fluxo de Entrada de Chumbo 2,47 16467 2 Produção Anual depois do Impacto 2,20 14.666 3 * Área de 29,2 de Superfund, Condado de Jackson, Florida † Emergia Solar dividida por 1,5 x 10 12 sej/J 1 Baseado na Produção Primária Bruta e numa Transformidade Solar de 1.317 sej/J 2 Baseado na Emergia Solar por Massa de 7,3 x 10 10 sej/g 3 Baseado na Análise da Curva Diurna do Oxigênio nas Águas e na Estimativa do Índice de Área de Folha para a Contribuição das Árvores Fonte: Dados de Pritchard, 1992. Sol Água Ar Terra 2,2 Sapp Lavagem de Baterias 65.000 Reuso de Chumbo Chumbo Águas: 3,8 Ácido: 28 Recursos do Ambiente 0,8 Ciprestes Poça de Resina 2,2 Estoques Peat: 555 Chumbo: 16,6 3,5 E 16 sej Avaliação de Emergia da Lavagem Ácida com o Pântano Recebendo os Efluentes Impacto

Caso Exxon Valdez Impacto Amplificado pela Informação Avaliando Recursos Ambientais TV Recepção de TV Audiência Petróleo do Alaska Caso Exxon Valdez Impacto Amplificado pela Informação 8 Dias de Interrupção 47,7 0,49 5,1 Transporte de Petróleo para os EUA Imagens Ambientais Preocupação pelo Ambiente Acumulada Vazamento de Petróleo Ecosistemas Marinhos 7 0,8 EMERGIA dos Serviços em Resposta à Pressão Pública 79 EMERGIA da Informação Compartilhada Danos à Biota Resposta da EXXON Corp 132 Informação Imagens 2,3 2,3 Extração e Transmissão Compartilha-mento da Informação $ E 20 sej EMERGIA do Vazamento de Petróleo do Exxon Valdez e o Papel de sua Informação Baseado em 1 Hora de Transmissão de Televisão e 0,5 Hora de Recepção por Pessoa O Diagrama Acima é uma Avaliação Emergética Aproximada da Maneira que as Redes de Televisão Podem Ter Causado uma Resposta não Apropriada para o Vazamento de Petróleo do Navio Valdez em Prince William Sound no Alaska. A Avaliação Emergética Feita com o Apoio da Sociedade Cousteau, Abrangeu o Vazamento de Petróleo, Interrupções no Oleoduto, Dano Ecológico, Ruptura Social, Operação do Oleoduto no Alaska, Alternativas de Suprimento e a Economia Global do Alaska (M. T. Brown et al., 1973; Woithe, 1992). Os Fluxos de EMERGIA da Indústria da Televisão Foram Avaliados para Uma Hora de Cobertura do Valdez no Verão de 1989, Conforme é Mostrado na Tabela do Slide Seguinte. A Exxon Pagou US$ 3,5 bilhões para o Sistema do Alaska até 1994, como Resposta à Reação Pública Mundial, Desviando de Outros Fluxos Normais da Economia Mundial. Outras Pendências em Julgamento em 1994 Somavam US$ 5 bilhões. O Diagrama Sugere que Houve uma Amplificação de EMERGIA de 100 Vezes Quando o Ciclo de Extração e Divulgação da Informação Atingiu Milhões de Pessoas, Canalizando Bilhões de Dólares para Prince William Sound. Impacto

Avaliação de Emergia do Impacto do Chumbo no Pântano Sapp, Florida * Avaliando Recursos Ambientais O Dano à Comunidade Foi Parcialmente Devido à Grande Quantidade de Dinheiro Pago que Injetou Muita Empotência numa Área Pequena e num Curto Período de Tempo sem Muitas Maneiras de Produzir Trabalho Útil. A EMERGIA que Foi Desviada Foi muito Desproporcional a Qualquer Conceito de Reparo ou Reposição. Houve uma Super Amplificação Inadequada ao Conceito Fundamental de Maximizar ao Bom Uso e Produção de EMERGIA? Avaliação de Emergia do Impacto do Chumbo no Pântano Sapp, Florida * Item EMERGIA (x1020 sej) Em$* (milhões $) Nota * Expresso em Dólares de 1991 usando 1,6 x 10 12 sej/$. 1 Avaliação do Vazamento de Petróleo: 4,0 x 10 20 sej em perda de petróleo. 2 de Woithe, 1992. 3 Assumir que a EMERGIA da informação transmitida foi aquela requerida para criar a imagem (EMERGIA do dano). 4 Dados para cópia e transmissão pela TV extraídos da Tabela 12.5 do livro: 42,7 x 10 22 sej/8760 horas/ano = 0,49 sej/h. 5 Recepção nos EUA da Tabela 12.5: 14,0 x 10 22 sej/ano. (365 dias).(7h/dia) = 2555 h/pessoa assistindo TV: (14,0 x 10 22 sej/ano)/(2555 h) = 0,55 x 10 20 sej/h audiência 6 EMERGIA adicionada pelas pessoas assistindo TV ½ hora cada: EMERGIA por pessoa por hora da EMERGIA total anual dos EUA: (365).(24) = 8760 h/ano (900 x 10 22 sej/EUA/ano).(0,5/8760 h/ano) = 5,1 x 10 20 sej 7 Total dos itens 4 a 7. 8 $ 2,5 bilhões de gastos da EXXON e $ 0,1 bilhão do governo federal; metade gasto no Alaska e metade nos EUA: (0,5).(2,6 x 10 9 $/ano).(8,6 x 10 12 sej/$) + (0,5).(2,6 x 10 9 $/ano).(1,6 x 10 12 $/ano) = 1,32 x 10 22 sej 9 Interrupção de 8 dias dos embarques de petróleo: 0,477 x 10 22 sej. EMERGIA do Fenômeno (Vazamento) 4,0 250 1 EMERGIA do Dano 2,3 143 2 EMERGIA da Informação do Dano 3 EMERGIA de Copiar e Transmitir 0,49 30,6 4 EMERGIA da Recepção 0,55 34,4 5 EMERGIA de Ver e Compartilhar , EUA 5,1 318 6 Total Cumulativo 7,9 494 7 Resposta da EXXON e do Governo 132 8250 8 Fluxo de Óleo Interrompido 47,7 2981 9 Impacto

7. Avaliando Recursos Ambientais Conceito Difundido em Algumas Agências Governamentais Propriedades Ambientais Importantes podem Acumular os Efeitos de Muitos Impactos Menores até que um Efeito Coletivo se Torne Grande o Suficiente para Exceder o Limiar de Sustentação das Características Desejadas do Sistema Ambiental Avaliação do Vários Impactos com Emergia Denominador Comum para Diferentes Tipos de Unidades Unidades de Emergia Permitem que o Conceito de Avaliação do Impacto Cumulativo seja Aplicado para a Energia Total do Sistema e para sua “Saúde” Impacto Cumulativo Expresso por um Único Número Percentagem da Função Total do Sistema Avaliação do Impacto Cumulativo

Risco é a probabilidade de um impacto ambiental indesejado 7. Avaliando Recursos Ambientais Risco é a probabilidade de um impacto ambiental indesejado Dimensões do Risco Quantidade de Itens em Risco O Impacto Unitário do Evento A Freqüência do Impacto O Valor Dado ao Impacto pela Sociedade Influência Impactante Valor para Humanos (Emjoules/$) Componente Ambiental Avaliação do Risco Em$ Avaliação do Risco

7. Avaliando Recursos Ambientais Sumário Apresentação de Métodos e Exemplos da Contabilidade de Emergia das Contribuições e dos Impactos Ambientais Terras Águas Natureza Selvagem Produtos Coletados para Uso Econômico Índices Ambientais para Avaliação e Gerenciamento Recursos Ambientais Sub-avaliados pelas Práticas Usuais de Mercado podem ser Comparados com os Esforços Econômicos Humanos ou em Bases Equivalentes Sumário

8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade Contabilidade Ambiental 8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade Combustíveis Rendimento Líquido de Emergia e Freqüência de Colheita Alteração de Emergia Líquida com Processamento Biomassa e Combustíveis Renováveis Eletricidade Localização de Plantas Industriais e Seu Resfriamento Avaliação de Séries de Transformação de Energia Avaliação Emergética de Medidas de Conservação de Energia Emergia Líquida e Dióxido de Carbono Global Sumário (b) Figura II-2. (a) Diagrama para Crescimento com Fonte Renovável; (b) Gráfico