Post on 19-Apr-2015
PEGADA ECOLÓGICA
BASEADA NA EMERGIA
Lucas Gonçalves PereiraUNICAMP – Faculdade de Engenharia de Alimentos
Laboratório de Engenharia Ecológica
Pegada Ecológica Convencional
Ferramenta de quantificação de recursos
Quantos hectares de terra e mar bioprodutivos estão disponíveis no planeta?
Quanto espaço é utilizado para produzir bens para o consumo humano?
Fazem fotossíntese e geram biomassa
Pegada Ecolólgica é calculada em duas partes:
SaldoEcológico
Biocapacidade[Oferta da Natureza]
DeficitEcológico
Pegada[Consumo]
Pegada Ecológica Convencional
2. Pastagem (pastagem dos animais – espaço e alimentação)
1. Cultivo (70 produtos principais e 15 secundários)
4. Floresta (madeira e lenha)
5. Área Construída (moradia e área de hidroelétricas)
6. Área de Sequestro de “Carbono” (absorção de CO2 pelas florestas 0,7 GtC/ano)
3. Mar (PC) (8 categorias de peixes e 1 tipo de planta aquática)
Divisão das Áreas
Pegada Ecológica Convencional
Unidade: Hectare Global
Fatores de Equivalência e Fatores de Rendimento
Diferenciar as áreas quanto à sua importância para o consumo humano
Hectare Real Hectare Global
Pegada Ecológica Convencional
Fator de Equivalência (EQF_GAEZ)
Elemento redistributivo dos hectares reais em globais
vasBioproduti Áreas as todasde Global Média Potencial adeProdutivid
vaBioproduti Área uma de Global Média Potencial adeProdutividGAE_EQF Z
Modelo Espacial de Produtividade Potencial Agrícola (GAEZ)(Tipo de solo, declividade, temperatura, estação do ano e precipitação)
Pegada Ecológica Convencional
Pegada Ecológica Convencional
International Institute for Applied Systems Analysis
Global Agro-Ecological Zones
Fator de Equivalência de Cultivo =
HECTARES REAIS
FlorestaCultivo
PastagemMarinha
FlorestaCultivo
PastagemMarinha
HECTARES GLOBAIS
EQF
Produtividade Potencial Média Global Cultivo Produtividade Potencial Média Global de todas as Áreas
Pegada Ecológica Convencional
Fatores de Equivalência em 2003 (Kitzes et al., Current Methods For Calculating National Ecological Footprint Accounts, 2006)
Tipo de Área EQF [gha/ha]
Cultivo 2,21
Floresta 1,34
Pastagem 0,49
Marinha 0,36
Construída 2,21
EQFcultivo_2003 = 2,21: significa que 1 hectare real de área de
cultivo equivale a 2,21 hectares globais cultivados
Pegada Ecológica Convencional
Fator de Rendimento (YF)
Mostra o quanto uma área bioprodutiva (produção biológica) de um país é mais (ou menos) produtiva do que a média global da mesma área
FlorestaCultivo
PastagemMarinha
Floresta
Cultivo
Pastagem
Marinha
PAÍS
PRODUTIVIDADE GLOBALFator de RendimentoCultivo = ________
Pegada Ecológica Convencional
Fatores de Rendimento em 2003 (Kitzes et al.,Current Methods For Calculating National Ecological Footprint Accounts, 2006)
Cultivo Floresta Pastagem Pesca Oceânica
Média Mundial 1,0 1,0 1,0 1,0
Jordânia 1,0 0,0 0,4 0,8
Nova Zelândia 2,2 2,5 2,5 0,2
Japão 1,5 2,6 2,2 1,4
1 hectare de pasto na Nova Zelândia produz mais carne em média (6x) do que 1 hectare de pasto na Jordânia
Área mesma da Global adeProdutivid
País do vaBioproduti Área uma de adeProdutivid(YF) Rendimento deFator
Pegada Ecológica Convencional
A BIOCAPACIDADE de um país é a soma das áreas bioprodutivas
Pegada Ecológica Convencional
Cultivo [ha]
Pastagem [ha]
Pesca [ha]
Floresta [ha]
Construída [ha]
YFcultivo [-]
YFpastagem [-]
YFpesca [-]
YFfloresta [-]
YFcultivo [-]
YFfloresta[-]
X
X
X
X
X
X
EQFcultivo [gha/ha]
EQFpastagem [gha/ha]
EQFpesca [gha/ha]
EQFfloresta [gha/ha]
EQFcultivo [gha/ha]
EQFfloresta [gha/ha]
X
X
X
X
X
X
=
=
=
=
=
=Sequestro de
CO2 [ha]
Pegada Ecológica Convencional
A PEGADA de um país é o consumo da população
Consumo = Produção Nacional + Importação - Exportação
Pegada Ecológica Convencional
Prod. Agrícola [t/ano]
Carne e Leite [t/ano]
Pesca [t/ano]
Prod. Florestais [m3/ano]
Construída [ha]
Emissões de CO2 [t CO2/ano]
Produção [t/ha.ano]
Produção [t/ha.ano]
Produção[t/ha.ano]
Lenha e Madeira [m3/ha.ano]
YFcultivo [-]
EQFcultivo [gha/ha]
EQFpastagem [gha/ha]
EQFpesca [gha/ha]
EQFfloresta [gha/ha]
EQFcultivo [gha/ha]
X
X
X
X
X
X
=
=
=
=
=
=
X
Seqüestro CO2
[t CO2/ha.ano] EQFfloresta[gha/ha]
Pegada Ecológica Convencional
População: 178,5 milhõesPegada: 2,1 gha/capBiocapacidade: 9,9 gha/capSaldo Ecológico: +7,8 gha/cap
Pegada Ecológica Convencional
Resultados com dados de 2004
População: 6.301,5 milhõesPegada: 2,2 gha/capBiocapacidade: 1,8 gha/capSaldo Ecológico: -0,4 gha/cap
A Suíça é o primeiro país a utilizar de forma oficial a Pegada
Ecológica como indicador de sustentabilidade
5,2 gha/cap
1,5 gha/cap
Importação
3,7
Exploração do Capital Natural Doméstico
Pegada Ecológica Convencional
Pegada Ecológica Convencional
África
1,1
Ásia / Pacífico
1,3A.Latina/ Caribe
2,0 O.Médio / Ásia
Central
2,2
O que está implícito na Pegada Ecológica?
União Européia
4,8
América do Norte
9,4
Média Mundial
2,23
Europa (Não-UE)
3,8
*Valores em hectares globais (gha)
Pegada Ecológica Convencional
Pegada Ecológica Convencional
Living Planet Report (WWF - 2006)
Desenvolvimento Sustentável:Pegada < 1,8 e IDH > 0,8
Pegada Ecológica Convencional (Wackernagel and Rees)
Promovida como uma ferramenta de planejamento de sustentabilidade
Resultados simples e de fácil compreensão
Amplamente utilizada por governos nacionais, empresas e autoridades locais
Ponto de vista antropocêntrico
Não reconhece o verdadeiro trabalho da natureza
Exclue áreas como desertos, geleiras e mar aberto dos cálculos
Subestima os impactos humanos sobre o meio ambiente
Pegada Ecológica Convencional
Análise Emergética
Capaz de avaliar o capital natural e os serviços ecossistêmicos
Reconhece e quantifica o verdadeiro valor do trabalho realizado pela natureza na geração de bens e serviços
A unidade comum (seJ) permite que todos os recursos sejam comparados
A complexidade dos ecossistemas faz com que os cálculos das transformidades sejam dificultados
As considerações feitas para estimar valores de transformidade podem trazer grandes diferenças nos resultados finais
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Não possui um indicador satisfatório de sustentabilidade
Em 2005, Zhao et al. propuseram uma combinação das duas metodologias. A nova abordagem foi baseada em duas considerações:
DADOS DE CONSUMO[kg, KWh, barril…/ano]
FLUXOS EMERGÉTIOS[seJ/ano]
BIOCAPACIDADE FUNÇÃO DOS RECURSOS RENOVÁVEIS DE ENERGIA
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Pegada Ecológica baseada na Emergia
NOVA PROPOSTA
Propor uma nova metodologia que busque a convergência entre Pegada Ecológica e Análise Emergética e ajude a superar algumas das deficiências de ambas
Para demonstrar o mecanismo, aplicá-la ao caso do Brasil
Comparar os resultados com aqueles obtidos pela metodologia convencional de Pegada Ecológica
1- Utilizar a divisão por biomas para melhor quantificar a biocapacidade de cada um deles
BIOCAPACIDADE
Biomas Brasileiros (IBGE, 2004)
Pegada Ecológica baseada na Emergia
2 - Incluir espaços globais não ocupados pelo uso humano e que são excluídos do cálculo convencional
Desertos Oceanos Geleiras
Pegada Ecológica baseada na Emergia
BIOCAPACIDADE
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Pegada Ecológica baseada na Emergia
3 – Função da maior entrada de recurso renovável para evitar dupla contagem
Solar Ondas Calor Internoda Terra
Chuva ...
Pegada Ecológica baseada na Emergia
BIOCAPACIDADE
Potencial Químico da Chuva [J/ano]:
(Área terrestre do Espaço + Área da Plataforma Continental) [m2] x (Pluviosidade) [m/ano] x (Densidade da Água) [kg/m3] x (Potencial Químico da Água) [J/kg]
Pegada Ecológica baseada na Emergia
BIOCAPACIDADE
Conversão de fluxos de emergia para ÁREA
FATOR: DENSIDADE EMERGÉTICA GLOBAL RENOVÁVEL
Emergia Total Renovável da Terra por ano [seJ]
Área da Terra [ha]
1,583 E+25 seJ*
5,1 E+10 ha
* Valor calculado por Odum et al. (2000)
=
DEG = 3,1E+14 seJ/gha (Zhao et al., 2005)
Potencial Químico da Chuva
Emergia (seJ)
Emergia (seJ)
PopulaçãoGlobal
PopulaçãoNacional
DEG (seJ/gha)
Biocapacidade (gha/cap)
Pegada Ecológica baseada na Emergia
BIOCAPACIDADE
Potencial Químico da Chuva
Pegada Ecológica baseada na Emergia
BIOCAPACIDADE
Item SistemaÁrea
Considerada (m2)
Energia Renovável
(J/ano)
Emergia Total (seJ/ano)
Emergia por Pessoa
(seJ/cap)
Biocapacidade(gha/cap)
1 Ecossistemas Naturais Preservados 45,21
1.1 Floresta Amazônica 3,57E+12 5,29E+19 1,62E+24 8,99E+15 28,99
1.2 Mata Atlântica 3,05E+11 3,76E+18 1,15E+23 6,40E+14 2,06
1.3 Cerrado 1,24E+12 1,23E+19 3,75E+23 2,08E+15 6,72
1.4 Pantanal 1,33E+11 8,24E+17 2,52E+22 1,40E+14 0,45
1.5 Pampas 7,29E+10 4,50E+17 1,37E+22 7,60E+13 0,25
1.6 Caatinga 5,29E+11 2,35E+18 7,20E+22 4,00E+14 1,29
1.7 Zona Costeira 6,70E+11 9,93E+18 3,04E+23 1,69E+15 5,45
2 Cultivo, Pastagem e Floresta 15,21
2.1 Soja 2,07E+11 2,04E+18 6,25E+22 3,47E+14 1,12
2.2 Cana-de-açúcar 7,04E+10 8,69E+17 2,66E+22 1,48E+14 0,48
2.3 Eucalipto 3,50E+10 4,32E+17 7,05E+22 3,92E+14 1,26
2.4 Frutas 4,04E+08 4,99E+15 1,51E+22 8,40E+13 0,27
2.5 Cereais e Grãos 1,87E+11 2,30E+18 3,93E+21 2,18E+13 0,07
2.6 Feijão 4,00E+10 4,94E+17 3,05E+21 1,69E+13 0,05
2.7 Algodão 1,30E+10 1,28E+17 1,32E+22 7,35E+13 0,24
2.8 Vegetais 8,07E+09 9,97E+16 1,53E+20 8,48E+11 0,00
2.9 Pastagem 1,73E+12 2,14E+19 6,54E+23 3,63E+15 11,72
3 Área Humana 0,15
3.1 Urbana 2,20E+10 2,72E+17 8,31E+21 4,62E+13 0,15
4 Espaços Não Dominados pelo Homem 4,14
4.1 Áreas Congeladas 1,90E+13 5,63E+18* 1,72E+23* 2,78E+13 0,09
4.2 Oceanos 3,94E+14 2,53E+20* 7,73E+24* 1,25E+15 4,02
4.3 Desertos 1,37E+13 2,38E+18* 7,27E+22* 1,17E+13 0,03
TOTAL 64,71
Amazônia28,99 gha/cap45% do total
O consumo de cada categoria é calculado da seguinte forma:
Consumo foi dividido em 4 categorias:
Cultivo ProdutosAnimais
ProdutosFlorestais
Recursos Energéticos
Consumo = Produção + Importação – Exportação
PEGADA
Pegada Ecológica baseada na Emergia
PEGADA
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Transformar dados de PRODUÇÃO para ENERGIA
Cultivos:Energia [J] = (Produção) [Mg/ano] x (Conteúdo Energético) [kcal/g] x (Massa Seca) [% em decimal] x (Conversão) [J/kcal]
Produtos Florestais:Energia [J] = (Produção) [Mg/ano] x (Conversão) [g/m3] x (Conteúdo Energético) [kcal/g] x (Massa Seca) [% em decimal] x (Conversão) [J/kcal]
Produtos Animais:Energia [J] = (Produção) [Mg/ano] x (Conteúdo Energético) [kcal/g] x (%proteína) [% em decimal] x (Conversão) [J/kcal]
0,804,00
0,5E+06 3,60
0,80
4186
4186
0,225,00
4186
Recursos Energéticos:
CarvãoEnergia [J] = (Produção) [Mg/ano] x (Conteúdo Energético) [J/Mg]
PetróleoEnergia [J] = (Produção) [barris/ano] x (Conteúdo Energético) [J/Mg]
Gás NaturalEnergia [J] = (Produção) [m3/ano] x (Conteúdo Energético) [kcal/m3] x (Conversão) [J/m3]
HidroeletricidadeEnergia [J] = (Produção) [kWh/ano] x (Conteúdo Energético) [J/kWh]
PEGADA
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Transformar dados de PRODUÇÃO para ENERGIA
2,9E+10
6,1E+09
8966 4186
3,6E+06
SojaAçúcar e ÁlcoolCereais e GrãosFeijãoAlgodãoFrutas e Vegetais
Madeira
CarneLeitePeixe
CarvãoPetróleoGás NaturalHidroeletricidade
Cultivo
Criação de Animais
Floresta
RecursosEnergéticos
Energia (J)
Transformidade (seJ/J)
Emergia (seJ)
População Nacional
Emergia per Capita(seJ/cap)
DEG (seJ/gha)3,1E+04
Pegada(gha/cap)
x
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Item Sistema Produção Unidade
Energia da
Produção
(J/ano)
Emergia da
Produção
(seJ/ano)
Pegada da
Produção
(gha/pessoa)
Pegada
Exportada
(gha/pessoa)
Pegada
Importada
(gha/
pessoa)
Pegada
Nacional
(gha/pessoa)
1 Cultivos 8,38E+18 1,15E+24 20,645 1,509 0,344 19,480
1.1 Soja 5,84E+07 Mg/ano 7,82E+17 7,90E+22 1,416 0,943 0,000 0,473
1.2 Açúcar e Álcool 4,58E+08 Mg/ano 6,13E+18 4,90E+23 8,786 0,182 0,000 8,604
1.3 Cereais e Grãos 6,38E+07 Mg/ano 8,55E+17 9,76E+22 1,750 0,019 0,255 1,986
1.4 Feijão 3,30E+06 Mg/ano 4,42E+16 3,05E+22 0,547 0,001 0,017 0,563
1.5 Algodão 2,31E+06 Mg/ano 3,09E+16 5,88E+22 1,053 0,223 0,031 0,862
1.6 Frutas e Vegetais 4,00E+07 Mg/ano 5,36E+17 3,96E+23 7,093 0,142 0,041 6,992
2 Produtos Florestais 8,44E+17 2,95E+22 0,528 0,006 0,000 0,522
2.1 Madeira 1,40E+08 m3/ano 8,44E+17 2,95E+22 0,528 0,006 0,000 0,522
3 Produtos Animais 1,96E+17 7,58E+23 13,593 1,464 0,197 12,325
3.1 Carne bovina 1,72E+07 Mg/ano 7,93E+16 4,22E+23 7,569 1,423 0,015 6,160
3.2 Leite 2,45E+07 L/ano 1,13E+17 3,22E+23 5,774 0,032 0,180 5,922
3.3 Peixe 9,00E+05 Mg/ano 4,14E+15 1,39E+22 0,250 0,009 0,003 0,243
4 Recursos Energéticos 5,29E+18 4,73E+23 8,484 0,859 1,926 9,552
4.1 Carvão 5,19E+06 Mg/ano 1,51E+17 1,01E+22 0,180 0,000 0,000 0,180
4.2 Petróleo 5,48E+08 barris/ano 3,34E+18 2,98E+23 5,334 0,859 1,606 6,082
4.3 Gás Natural 1,70E+10 m3/ano 6,37E+17 3,75E+22 0,671 0,000 0,320 0,991
4.4 Hidroeletricidade 3,21E+11 kWh/ano 1,16E+18 1,28E+23 2,299 0,000 0,000 2,299
TOTAL 1,47E+19 2,41E+24 43,25 3,84 2,47 41,88
Pegada Ecológica baseada na Emergia
PEGADA
Pegada Ecológica baseada na Emergia
COMPARAÇÃO ENTRE CONVENCIONAL E EMERGÉTICA
Balanço Ecológico (Biocapacidade – Pegada)
Emergia
Convencional
Fator Capacidade de Suporte (Biocapacidade / Pegada)
Emergia
Convencional
22,83 gha/cap
1,53
7,80 gha/cap
4,71
A Análise Emergética ajuda a superar algumas das
deficiências do método convencional da Pegada Ecológica
Futuros trabalhos:
Serviços Ecossistêmicos
Externalidades Negativas
Biocapacidade
Pegada
Pegada Ecológica baseada na Emergia
Pegada Mundial baseada na Emergia
Avaliar cenários com mudanças climáticas
MUITO OBRIGADO !!!
lucasgp@fea.unicamp.br