Capítulo 1. Introdução: emergia e/é a riqueza real

Mirko

Feni Agostinho

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TITULO ORIGINAL:

ENVIRONMENTAL ACCOUNTING

EMERGY AND ENVIRONMENTAL DECISION MAKING

HOWARD T. ODUM

Howard Thomas Odum 1924 – 2002

Conhecido também como H.T. ODUM, foi um professor da Universidade de Florida especializado em Ecologia de Sistemas. Fez o doutorado em Yale com Evelyn Hutchinson, um famoso limnologista.

Ele utilizou a Biogeoquímica e a Termodinâmica dos Sistemas Abertos para entender o funcionamento e a dinâmica dos ecossistemas naturais e também daqueles dominados pelo homem.

Em colaboração com David Scienceman, Odum desenvolveu o conceito de Emergia, que é uma evolução do conceito de energia incorporada (Embodied Energy) e também o postulado da máxima empotência (Maximum Empower) como um princípio unificador do fluxo de energia através de sistemas vivos. Seus trabalhos são importantes para entender o funcionamento dos ecossistemas.

INTRODUÇÃO

A terra e os recursos naturais de seu meio ambiente, sustentam a vida e o desenvolvimento da sociedade;

Baseados nestas reservas naturais, o crescimento frenético do capitalismo tem sido uma das “maravilhas do mundo”;

Depois de vários séculos de expansão econômica, esse crescimento desmedido continua, porém esta sendo questionado cientificamente;

O mercado atual consome de maneira irresponsável e insustentável os recursos naturais que constituem as bases do bem-estar da humanidade;

Os conflitos entre os que pensam apenas em seu próprio beneficio e os que tentam proteger o meio ambiente são agora temas da agenda política atual.

PORQUÉ E COMO ESTUDAR O MEIO AMBIENTE ?

Um sistema de avaliação com base científica está agora disponível para representar tanto o valor ambiental quanto o valor econômico através de uma medida comum.

A metodologia emergética, proposta pelo professor H. T. Odum, se propõe a medir todas as contribuições (moeda, massa, energia, informação) em termos equivalentes (emergia).

A análise emergética é uma ferramenta que possibilita a avaliação do desempenho energético de todo tipo de sistemas.

Na análise emergética, a energia provinda da natureza e da economia são considerados em um denominador comum, que é sua energia solar equivalente, chamada de emergia (escrita com ‘m’; Odum, 1996).

As políticas públicas podem favorecer o

uso de alternativas ambientais que

maximizem o lucro, preservem a natureza e

melhorem as questões sociais.

Neste livro, procedimentos de cálculo e

exemplos de aplicação da ferramenta

emergética são demonstrados em sua base

teórica.

Há energia disponível em tudo aquilo que é reconhecido um ente da

terra e do universo, inclusive a informação.

Caloria: calor necessário para elevar em 1ºC a quantidade de 1g de água

1kcal = 1000 cal

4186J = 1kcal

Biomassa queima Calor disponível para realizar trabalho

Exergia utilizada para produzir a árvore

Energia:

Emergia:

Emergia é a soma de toda a exergia utilizada para produzir um produto!

Biomassa

A EMERGIA mede tanto o trabalho da natureza como o trabalho antrópico para gerar produtos e serviços

A Emergia, escrita com “m”, é definida como a energia disponível (exergia), de um mesmo tipo, necessária para a elaboração de um recurso.

Por exemplo, a energia solar equivalente, que foi previamente requerida, em forma direta ou indireta, para produzir um certo produto ou serviço.

Algumas vezes refere-se à emergia como “memória energética” (Odum, 1996).

Para entender o conceito de emergia, é necessário primeiro entender o conceito de Exergia, que é definido como a proporção real de energia que pode gerar trabalho útil (por exemplo: Energia livre de Gibbs; Energia potencial gravitacional; Energia cinética);

A Energia livre de Gibbs é a energia termodinâmica que está quimicamente disponível. Formas de energia ligadas ao calor (radioativa, térmica) não podem se converter completamente em trabalho, ou seja, sua exergia é menor que a energia total;

A potência exergética é a taxa de variação de exergia com o tempo:

Assim, a Emergía pode ser definida como a integral da potência exergética no tempo:

AGORA VAMOS CONHECER OS

SISTEMAS ECOLÓGICOS

É muito comum usar gráficos para representar fenômenos em função do tempo.

* Fenômenos menores são trocados rapidamente;

* As atividades humanas operam em muitas escalas;

* No meio temos o meio ambiente, que inclui a relação entre os sistemas ecológicos e a atividade humana;

* Diagramas de sistemas representam as partes principais e as interconexões pelas quais atuam os elementos dentro e fora do sistema.

MOLECULAS

ORGANISMOS

ECOSISTEMAS

USUARIOS

ECONOMICOS

SOCIEDADE

HUMANA

SISTEMASGEOLOGICOS

E DEINFORMAÇÃO

JANELA A

MBIE

NTAL

Território de Suporte e Influência

TE

MP

O D

E S

US

TI T

UÇ

ÃO

São feitos usando os símbolos de energia;

Todos os diagramas são chamados sistemas de energia, porque todos possuem algum tipo de energia;

Os fluxos (linhas-setas) podem indicar inter-relações casuais, indicar ciclos materiais ou carregar informação, mas sempre levam algum tipo de energia;

Os diagramas de sistema também definem as equações que são usadas para a simulação de sistemas;

PRODUÇÃO AMBIENTAL DE ENERGIA E

EMERGIA

A riqueza real pode ser medida pelo trabalho previamente realizado (emergia), e não pela teoria da energia tradicional!

A unidade de emergia é emjoules solares (solar emjoule = seJ)

Como “juntar” diferentes tipos de energia? -> TRANSFORMIDADE

Luz Solar, ChuvaVento, Terra

Produçao deFORESTA

Energia, NãoUsada

Fluxo de EMERGIA:30000 E10 SEJ / ano

EnergiaUsada

Janela do Sistema

Fluxo de EnergiaTransformada

7,8E10 Joules porano

Exemplo: Cálculo da transformidade da lenha Lenha

Transformidade da lenha =

Fluxo de eMergia

Fluxo de eNergia=

30000E10seJ/ano

7,8E10J/ano= 3846 seJ/J

(a) ENERGIA

JoulesGuardados

Joules Por Dia

0 a 10

Energia Usada

Depreciação

Sumidero

Materiais Liberados

Processo deProdução

10

Jou

les

Final do Crescimento (< 1 %)

Tempo

Energia Guardada

Emergia Armazenada durante seu crescimento, Regime permanente ou Declínio

SE

J / J

oule

Tempo

Transformidade Solar

(b) TRANSFORMIDADE

Transformidade solarde fluxo de produção =

40,000 SEJ / Dia

10 J / Dia= 4000 SEJ/J

(c)EMERGIA

EmergiaSolar

Guardada

SEJ por Dia

0

Processo deProdução

40,000

SE

J

Tempo

EMERGIA Guardada

(a) Quando a energia armazenada é constante, sua EMERGIA armazenada também é constante;

(b) Quando a energia armazenada diminui (ou aumenta), sua EMERGIA armazenada também diminui (ou aumenta) em proporção.

Regras básicas:

Estoque de eNergia Estoque de eMergia

Estoque de eNergia Estoque de eMergia

Para reconhecer a qualidade e funcionalidade de cada tipo de energia diferente, fato que depende do trabalho prévio de geração desse recurso, utiliza-se um fator deconversão de energia, que transforma a energia de um tipo para uma unidade de energia de outro tipo com um valor equivalente. Este fator de conversão é chamado de TRANSFORMIDADE.

A TRANSFORMIDADE de um produto é calculada somando-se todas as entradas de emergia do processo e dividindo-se pela energia proveniente do produto.

Quanto maior o número de transformações de energia necessárias para a elaboração de um produto ou aexecução de um processo, maior será o valor da sua transformidade, sendo assim maior a importância que o recurso pode ter para os ecossistemas e para os seres humanos.

Quem possui maior transformidade, o Papel ou a Gasolina?

Quem possui maior transformidade, o morango em natura ou a geléia de morango?

A TRANSFORMIDADE SOLAR é dada pela emergia solar para produzir um joule de um serviço ou produto, e sua unidade é seJ/J, emjoules de energia solar por joule (Odum, 1996).

Voltando ao exemplo da Floresta, teríamos:

3846.15 SEJ / JΣ Entradas de emergia do processo

=30,000 E 10 SEJ / Ano

Energia proveniente do produto 7.8 E 10 J / Ano=

Finalmente Para fixar a idea, vamos citar a definição do “EMERGY GLOSSARY” de Dan Campbell, quem define Transformidade como:

“A eMergia de um tipo requerida para produzir uma unidade de Energia de outro tipo.”

Exemplo: Se 3 coal* emjoules (ceJ) de gás de carvão e 1 ceJ de serviços externos são requeridos para gerar 1 J de energia elétrica, qual é a transformidade do processo?

*Coal : Gás de carvão

A transformidade desse processo é de 4 ceJ/J. (3ceJ+1ceJ)/1J=4ceJ/J

materiais

Q Transferencia paraalgum outro lugar

K1 * Q

Energia Usada

Sumidero

J K2 * Q

2da LeyDepreci-

ação

Equações para definir e simular a produção e o armazenamento de emergia

ENERGIA Q: Dq / dt = J - k1*Q - k2*QEMERGY E: IF Dq > 0 then dE / dt = Trj*J - Trq*k2*Q

IF dQ = 0 then dE / dt = 0If dQ < 0 then dE / dt = Trq*dQ / dt

Onde Transformidade de J = Trj eTransformidade de Q = Trq = E / Q

EMTANK, Linguagem de programação em BASIC

EQUAÇÕES PARA SIMULAR A VARIAÇÃO DO ESTOQUE DE ENERGIA E EMERGIA

• A TRADUÇAO AO PORTUGUES É “EMPOTÊNCIA”;

• A potência ecossistêmica denomina-se Empotência. Sua dimensão é Emergia/Tempo (exemplo: seJ/ano);

O “principio da máxima empotência” diz:

Os sistemas tendem a maximizar o fluxo de emergia. Isso implica maximizar o fluxo de energia em toda a cadeia alimentar.

Os sistemas se auto-organizam em hierarquias de transformação de energia que pulsam, cobrem diversas áreas, acumulam energia e evoluem. Os sistemas se expandem e se contraem em função da emergia disponível.

SEMENTE

Contribuições de energia: Energia solar, Chuva, Vento (Energia Potencial)... Outras?

Quando essa energia (energia disponível) é transformada em algo novo, Trabalho foi realizado.

A transformação de energia potencial em trabalho é definida como Produção.

A semente usará a energia disponível da região para ser transformada, mas nem toda energia será utilizada. Parte da energia original vai se dispersar porque não tem capacidade para produzir um trabalho.

Quantas fontes de energia pode identificar na figura ?

A energia utilizada para obter a árvore (desde que era apenas uma semente) fica guardada na planta (*TANK) .

Inevitavelmente muita da energia disponível (exergia) que foi utilizada para obter a árvores, perde sua capacidade de produzir trabalho depois de transformada.

Este novo produto tem também uma quantidade de energia, mas em menor quantia comparada com as fontes.

O relação entre a energia livre armazenada pela árvore e sua memória energética (emergia), é chamada de transformidade.

Podemos calcular quantitativamente essa energia guardada (armazenada) na árvore pelo trabalho feito nessa formação.

O valor real das coisas é medido pelo trabalho investido nele.

A emergia é um tipo de energia disponível que foi previamente usada para obter um produto ou serviço .Podemos quantificar a energia

usada para obter esta arvore ?

Podemos aplicar a leis da termodinâmica nesta análise ?

PAGINAS WEB CONSULTADAS

www.crisisenergetica.org

www.emergysystems.org

http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/esp/index.htm

http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/specials/2005/kioto/default.stm

WWW.es.wikipedia.org/wiki/Emerg%C3%ADa"

www.greenpeace.org.br

www.youtube.com