Contabilidade AmbientalEmergia e Tomada de Decisão Ambiental
Environmental AccountingEmergy and Environmental Decision Making
Howard T. OdumCenter for Environmental Policy
Environmental Engineering SciencesUniversity of Florida, Gainesville
Ari Nelson Rodrigues Costa
[email protected]/04/2007
Avaliando Recurso Naturais
(Capítulo 7)Resumo e Comentários
"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
…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)
7. Avaliando Recursos Ambientais7. Avaliando Recursos Ambientais
Avaliação Área-TempoAssinatura de EmergiaRecursos de ÁguaEcosistemasMitigação
Contabilidade Ambiental
Parques NaturaisMineração e MineraisRecursos RenováveisImpactoAvaliação do Impacto CumulativoAvaliação de RiscoSumário
Avaliação Área-Tempo
Avaliação de Trabalhos Ambientais
7. Avaliando Recursos Ambientais
Produto da Área do Trabalho pela Duração do Trabalho
Giampietro e Pimentel, 1991
Emergia anual de terra dividida pela área
Equivalente Emergético para Área-Tempo
9,44 x 1024 sej/ano
1,50 x 1010 ha== 6,29 x 1014 sej/ha-ano
Valores em emdólares6,29 x 1014 sej/ha-ano
1,40 x 1012 sej/$== $ 449/ha-ano
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
Áreas de concentração de trabalho ambiental como encostas, foz de
rios, praias, cidades correm o risco de serem sub-avaliadas
O método da Área-Tempo também não reconhece os surtos de pulsos de
produção que ocorrem a diferentes tempos
Sol Chuva Água MatériaOrgânica
FósforoSedimentosOndas naPraia
Marés Uso dePetróleo e
Gás
Comérciode Peixes
PescaEsportiva
Bens eServiçosExternos
Ordem de Transformidade Solar
Assinatura de Emergia - Zona Costeira do Texas
7. Avaliando Recursos Ambientais
Assinatura de Emergia
Empo
tênc
ia (
E21
SeJ/a
no)
7. Avaliando Recursos Ambientais
Assinatura de Emergia da Agricultura Dinamarquesa em 1936, 1970 e 1999.
(Dados em E+20 sej/ano)
Haden, Andrew C.Emergy Evaluations of Denmark and Danish Agriculure
Ecological Agriculture, 37, Março, 2003Swedish University of Agricultural Sciences, Upsala,
Suécia
Assinatura de Emergia
7. Avaliando Recursos Ambientais
Assinatura de Emergia
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
7. Avaliando Recursos Ambientais
Recursos de Água
Fluxo
Divergente
Assentamentos Humanos
Fluxo
Convergente
Oceanos
Vapor
Ciclos da Terra
Rio
Chuva
Esquema em Corte da Circulação de Água e da Terra
Sol
Rede Fluvial Convergente e Divergente, Mostrando a Localização Histórica das Cidades em Zonas de Alta Transformidade e Alta Emergia
Disponível.
• 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
• Dois Tipos de Energia Potencial
• Potencial Geológico• Potencial Químico
• Duas Transformidades Solares Médias para a Chuva
7. Avaliando Recursos Ambientais
Recursos de Água
Chuva
1. Transpirado pelas Plantas
2. Superfície ou subsolo
Dois Fluxos
Multiplicar a Transformidade Adequada pela Energia Disponível Utilizada em Cada um dos Fluxos
Avaliação da Emergia
1. Transpirado pelas Plantas
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
2. Superfície ou Subsolo
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
7. Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas
Panorama Ambiental é
Originalmente Composto de
Muitos Tipos de Ecosistemas
•Florestas•Alagados•Cerrados•Lagos•Etc
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
Avaliando Recursos Ambientais
Mangue
Formaçãode CanaisProcessos
do Mangue
SolVento Pequeno
sAnimais
Chuva,Rios
Diagrama de Energia para o Mangue
Base para Avaliação Emergética
Maré
Pesca
Peixes
Solos de Turfa
Ecosistemas
7. Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas
Emergia Anual das Entradas para 1 ha de Mangueno Noroeste da Flórida
Item, Unidades Dados
Transformidade Solar
(sej/unidade)
EmergiaSolar
(x 10 14 sej/ano)
Em$
($/ano)*
Notas
JuncusSol Direto, J 5,95 x 10
131 0,60 30 1
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/ano3 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/ano4 Soma dos Itens 2 e 3
7. Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas
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 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 7Matéria 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
* 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/ano9 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
7. Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas
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 $)
Notas
Mangue de JuncusBiomassa Viva Sobre o Solo 1,86 x 10
116.962 13,0 650 1
Biomassa do Subsolo do Mangue
7,5 x 10 11
7.662 57,0 2.850 2
Biomassa Morta Sobre o Solo
1,17 x 10 11
8.809 10,0 500 3
Sedimento Peaty 3,69 x 10 11
3.509 13,0 650 4
Total 100,0 4.800
Peixes, Caranguejos, Camarões
17,7 x 10 6
31 x 10 6 5,4 270 5
Estrutura de Canais da Maré
19,6 x 10 6
1,6 x 10 9 313,0 15.650 6
* Dólares de 1990 obtidos pela divisão dos valores de EMERGIA anual por 2,0 x 10 12 sej/US$ 1990† Slide anterior1 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
7. Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas
Ecosistema do Oceano Meridional
Circu-lação
Fitoplâncton
Luz Solar
ColheitaAtmosfera e
Oceanos
Krill
Outros
Baleia
Diagrama de Energia para Espécie Dominante
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) $2,6 x 10 6 41 Uma área de 3,8 x 10 13 m² da área entre a Convergência Antártica e o Gelo Polar suportava
originalmente 1 milhão de baleias de barbatana (Knox, 1984).2 Metade da EMERGIA Solar por Território de Baleia = EMERGIA Solar Anual da Terra (9,44 x 10 24
sej/ano) Vezes a Fração de Área da Terra por baleia (3,8 x 10 7 m²/5,1 x 10 14 m²).3 Tempo de Vida Médio (15 anos) Vezes a EMERGIA anual por Baleia.4 EMERGIA por Baleia (52,5 x 10 17 sej) dividida pela relação US$ dólar/EMERGIA de 1990 (2,0 x 10 12
sej/$) Fonte: Modificado por Odum de Odum, Diamond e Brown, 1987, Emergy Analysis Overview of the
Mississipi River Basin.
Avaliação da Emergia de uma Baleia Média
2,6 milhões de dólares
Diagrama de Energia para o Ecosistema do Oceano Meridional para Avaliação de uma
Baleia
Espécie Dominante
7. Avaliando Recursos Ambientais
Mitigação
Avaliação de Emergia de Ecosistemas para Mitigação (x 10 14 sej/ha)
Item Plantação de Floresta
Floresta Tropical *
Mangue †
Contribuição Anual 3 6 13Armazenado no Ecosistema 15 1.530 467* Da Tabela 12.1 do Mesmo Livro† Tabela 7.3 (Odum e Hornbeck, 1995)
Equivalência Quantitativa entre Ecosistemas
Quanto um Tipo de Ambiente Vale em Relação a Outro?
Gerenciamento do Ambiente e de Desenvolvimento
Política (ou Banco) de Mitigação
Compra de Áreas para Restauração de RecursosCréditos de Mitigação para Projetos de
DesenvolvimentoDeslocamento de Projetos de Áreas Protegidas
Substituição de um Ganho Ambiental por uma PerdaAvaliação por Emdólares
7. Avaliando Recursos Ambientais
Parques Naturais
Parque Nacional de Everglades
Recursos de
Energia
Visitantes$
Insta-lações
Biodiversidade
Ambiental
Bens e Serviço
s
Orçamento Federal
$$
Visitantes
Experiência
$
5,6
7,5
242256
$
6,8
E20 sej/ano E6 $/ano
Diagrama de Energia e Resumo da Avaliação de EMERGIA para o Parque Nacional de Everglades, Florida, EUA – Tabela no Próximo Slide
7. Avaliando Recursos Ambientais
Principais Entradas de EMERGIA para o Parque Nacional de Everglades, Florida, EUA
Item, Unidades DadosBrutos
(unid/ano)
Transfor-midade Solar
(sej/unid)
Emergia Solar
(x 10 20
sej/ano)
ValoresEm$*(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 2,2 x 10 12
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 2,2 x 10 12
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 6Marés, 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/anoCarros: 100.000 viagens de carro/ano; 10 gal/viagem; 4,09 x 10 10 kcal/anoBarcos 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
7. Avaliando Recursos Ambientais
Mineração e Minerais
Depósitos de Fosfato na Florida
SolVento
FósforoNos
Mares
RochaDe
FósforoVegetaçã
o Terrestre
Chuva
Combustíveis
Eletricidade
Rocha Calcárea com 1%
P
6,5
$16
3,8
Isostasia
2,3
E13 sej
Bens Serviços
ÁguaÁcid
a
Mine-ração
Fabri-cação
de Fertili
-zante
s
Trans-porte
2,3
Pântano
Diagrama de Energia para o Processo Geológico de Formação de Depósitos de Fosfato na Florida, EUA – Tabela no Próximo Slide
7. Avaliando Recursos AmbientaisAvaliação 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 Dadose
Unidades
Transfor-midade Solar
(sej/unid)
Emergia Solar
(x 10 12
sej)
Notas
Rocha de Fosfato Formada, 200 kgSol Direto, 10 m² de terra 2,31 x 10 14 J 1 23,0 1
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 kgServiços $ 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
Item 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 101,78 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 fosfatoEMERGIA/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 mineradoEMERGIA 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 mineradoPor 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
Mineração e Minerais
Combustíveis, Eletricidade,Bens e Serviços
SolVento
Minério
Ecosistema
Chuva
Água
C
A
R
Emergia Líquida = R – E – A - C
RendimentoProcessoDe
Mineração
E
Sobre-carga
Solo Estética
EconomiaPrincipal
Diagrama de Energia para Mineração, Interrupção das Contribuições Ambientais e Recuperação. A Avaliação de EMERGIA Líquida é Igual ao Rendimento Menos as Perdas Ambientais
7. Avaliando Recursos AmbientaisEmergia de Recuperação e Restauração de Terras após a
Mineração de Fosfato na FlóridaItem Dados Emergia
Solar/Unidade
(sej/unidade)
EmergiaSolar
(x 10 14 sej/ano)
Em$*(x 10 9 1992 $)
Notas
MineraçãoCombustíveis Motores 1,32 x 10 16 J 6,6 x 10 4/J 8,70 0,500 1Eletricidade 5,9 x 10 16 J 2,2 x 10 5/J 118,00 8,400 2Serviços $ 1,39 x 10 9 4,4 x 10 12/1977 $ 62,00 4,400 3Rendimento do Fosfato 9,56 x 10 13 g 3,9 x 10 9 sej/g 3,720,00 264,000 4
AmbienteCusto do Litígio 0,11 x 10 9 $ 4,4 x 10 12/1977 $ 4,80 0,340 5Água Retirada 3,8 x 10 14 J 4,8 x 10 4/J 0,18 0,012 6Produção 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
Recursos Renováveis
AgriculturaExploração de
FlorestasAquacultura
Pesca
Entradas Ambientais:Sol
VentoChuvaÁgua
RochasMaréEtc.
Entradas Adquiridas:Mão de Obra
ServiçosCombustíveisEletricidade
EquipamentosMateriais
Etc.
Dependendo da Intensidade do Uso
EconômicoEntradas Ambientais contribuem de 5% a 95% da Emergia dos
Produtos
7. Avaliando Recursos Ambientais
Impacto
Inventário de Interações de Impactos em um Sistema
Ações de Impactos na Primeira Linha
Prováveis Interações nas
Células da Tabela
Leopold et al., 1981Matriz ou Tabela de
Impactos
Prop
ried
ades
Am
bien
tais
na
Prim
eira
Co
luna
Informação
Energia Usada
Fluxo de Materiais para Fora
Materiais
Produtores
Fontes de
Energia
Consumidores
Fonte de
Materiais
Reciclagem de materiais
Diagrama de Energia de SistemaH. T. Odum, 1972
Wang et al., 1980
7. Avaliando Recursos Ambientais
Impacto
Sol
VentoVaporD’água
Chuva
Água com Efluentes de Lavagem de
Baterias
Mortalidade Tóxica
S
Espécies
Externas
Reciclagem Fraca de Pb
Correnteza na Terra
H+
Pb
Pb
Biomassa
PlantasAquática
sFlutuant
es
Pb
Biomassa
Ciprestes e Gum
PbMadeira
Morta e Lixo
Castoresna Natureza
Pb
Peixes
Pb
MicróbiosMicrozoários
Pb
Detritos de Lignina
PbS
H+Pb
Água
Fluxo de Água para Fora
Trabsoiração
Fluxo Pequeno de
PB
Avaliação de Alternativas para Recuperação de Chumbo de Baterias Automotivas (1992). Projeto da D. T.
Sendzimir Foundation com a Universidade da Flórida.
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.
Avaliando Recursos Ambientais
CiprestesPoça de Resina
Recursos do
Ambiente
EstoquesPeat: 555
Chumbo: 16,6
Impacto
Planta para Recuperação de
Baterias e Tratamento Químico
de Efluentes
SappLavagem
de Baterias
E 16 sej
ÁguaAr
Terra
Ácido: 30
1,2
2,2
65.700
Baterias: 65.700
52
139
ServiçosEquipamentos, Mão-de-Obra, Eletricidade, Produtos Químicos
Reuso de Chumbo: 65.000Reuso de Plástico: 413Reuso de Ácido: 28
SolÁgua
ArTerra
BateriasÁcido Bens e
Serviços
Reuso de Chumbo
65.000
ChumboÁguas:
3,8Ácido: 28
E 16 sej
2,20,8
3,5
Avaliação de Emergia dos Métodos Tecnológicos
Avaliação de Emergia da Lavagem Ácida com o Pântano Recebendo
os Efluentes
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/J1 Baseado na Produção Primária Bruta e numa Transformidade Solar de 1.317 sej/J2 Baseado na Emergia Solar por Massa de 7,3 x 10 10 sej/g3 Baseado na Análise da Curva Diurna do Oxigênio nas Águas e na Estimativa do Índice
de Área de Folha para a Contribuição das ÁrvoresFonte: Dados de Pritchard, 1992.
Recuperação
DeChumbo
Avaliando Recursos Ambientais
Ecosistemas Marinhos
Petróleo do
Alaska
Imagens Ambientai
s
Impacto
Extração e Transmissã
o
5,1
0,49
EMERGIA dos Serviços em Resposta à
Pressão Pública
Vazamento de Petróleo
79
7
132
E 20 sej
2,3
0,8
2,3
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
TV
Recepção de
TVAudiênc
ia
$
Danos à Biota
Informação
Imagens
Compartilha-mento da
Informação
Resposta da EXXON
Corp
EMERGIA da Informação
Compartilhada
Preocupação pelo
Ambiente Acumulada
8 Dias de Interrupção
47,7Transporte
de Petróleo para os
EUA
•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.
Caso Exxon ValdezImpacto Amplificado pela
Informação
Avaliando Recursos Ambientais
Impacto
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 $/ano) = 1,32 x 10 22 sej
9 Interrupção de 8 dias dos embarques de petróleo: 0,477 x 10 22 sej.
EMERGIA do Fenômeno (Vazamento) 4,0 250 1
EMERGIA do Dano 2,3 143 2
EMERGIA da Informação do Dano 2,3 143 3
EMERGIA de Copiar e Transmitir 0,49 30,6 4
EMERGIA da Recepção 0,55 34,4 5
EMERGIA de Ver e Compartilhar , EUA
5,1 318 6
Total Cumulativo 7,9 494 7
Resposta da EXXON e do Governo 132 8250 8
Fluxo de Óleo Interrompido 47,7 2981 9
•O Dano à Comunidade Foi Parcialmente Devido à Grande Quantidade de Dinheiro Pago que Injetou Muita Empotência numa Área Pequena e num Curto Período de Tempo sem Muitas Maneiras de Produzir Trabalho Útil.
A EMERGIA que Foi Desviada Foi muito Desproporcional a Qualquer Conceito de Reparo ou Reposição. Houve uma Super Amplificação Inadequada ao Conceito Fundamental de Maximizar ao Bom Uso e Produção de EMERGIA?
Impacto Cumulativo Expresso por um Único Número
Percentagem da Função Total do Sistema
7. Avaliando Recursos Ambientais
Avaliação do Impacto Cumulativo
Conceito Difundido em Algumas Agências Governamentais
Propriedades Ambientais Importantes podem Acumular os Efeitos de Muitos Impactos Menores até que um Efeito Coletivo se Torne Grande o Suficiente para Exceder o Limiar de Sustentação
das Características Desejadas do Sistema Ambiental
Avaliação do Vários Impactos com Emergia
Denominador Comum para Diferentes Tipos de Unidades
Unidades de EmergiaPermitem que o Conceito de Avaliação do
Impacto Cumulativo seja Aplicado para a Energia Total do Sistema e para sua “Saúde”
7. Avaliando Recursos Ambientais
Avaliação do Risco
Valor para Humanos
(Emjoules/$)
InfluênciaImpactante
Avaliação do RiscoEm$
ComponenteAmbiental
Risco é a probabilidade de um impacto ambiental indesejado
Dimensões do Risco
1. Quantidade de Itens em Risco
2. O Impacto Unitário do Evento
3. A Freqüência do Impacto
4. O Valor Dado ao Impacto pela Sociedade
7. Avaliando Recursos Ambientais
Sumário
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
8. Emergia Líquida de 8. Emergia Líquida de Combustíveis e EletricidadeCombustíveis e Eletricidade
CombustíveisRendimento Líquido de Emergia e Freqüência de ColheitaAlteração de Emergia Líquida com Processamento
Contabilidade Ambiental
Biomassa e Combustíveis RenováveisEletricidadeLocalização de Plantas Industriais e Seu ResfriamentoAvaliação de Séries de Transformação de EnergiaAvaliação Emergética de Medidas de Conservação de Energia
SumárioEmergia Líquida e Dióxido de Carbono Global