Modulo #1. Parte 3 (42)

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. 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.

7. Para garantir a contribuição da natureza deve-se reconhecer seu trabalho e investir para que possa seguir oferecendo os serviços ambientais: 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. Avaliação emergética do desempenho 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 (“transformidades”); • Ao ter todos os fluxos expressos na mesma unidade (emergia solar) surge a possibilidade de agregar os fluxos conforme seu tipo (R, N, M, S) e calcular os índices de desempenho.

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

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). 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.

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

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 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 / 3 x 1012 USD/sej = 0,04 emUSD =

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. 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)

20. 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.

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

22. 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

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 = 1.0 + (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

25. 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).

26. ELR = (N+F)/R Taxa de carga ambiental: 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)

27. 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.

28. 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.

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. Exemplo de cálculo

36. 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. 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: www.unicamp.br/fea/ortega.

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!

43. Análise de ciclo de vida completo (desde as origens das matérias primas até a reciclagem dos resíduos após o consumo dos produtos).