AVALIAÇÃO ECOSSISTÊMICA - EMERGÉTICA DE PROCESSOS AGRÍCOLAS E AGROINDUSTRIAIS. ESTUDO DE CASO: A PRODUÇÃO DE SOJA.
Enrique Ortega, Mariana Miller.
FEA-Unicamp, CP 6121
13083-970 Campinas, SP, Brasil.
Introdução

Reconhece-se nos documentos da Agenda 21 do Brasil que é necessário um novo modelo de desenvolvimento para o país e o mundo (MMA, 2000, Camargo, 2000). O sistema atual é insustentável tanto do ponto de vista social, econômico e ecológico (Leis, 1999) quanto energético (Brown, 1998). Nem os sistemas agrícolas, nem as economias regionais se sustentam em recursos renováveis. Vive-se um surto de crescimento que consome, em menos de dois séculos, os estoques que a natureza levou milhões de anos para criar.

Podemos dizer que a sustentabilidade é, ao mesmo tempo, um objetivo distante e uma ação atual coerente com a meta à longo prazo. Requer, ao mesmo tempo, soluções técnicas e políticas, análises simples e também multivariadas. A solução requer, sobretudo, do trabalho de criação de cenários futuros para oferecer alternativas e políticas públicas para o Desenvolvimento Sustentável.

Como fruto da discussão mundial em torno dessas questões surge a necessidade de avaliar a "Sustentabilidade". A sustentabilidade pode ser vista como a proporção de recursos renováveis usados no funcionamento de um sistema.
 

  Recursos renováveis
Sustentabilidade=--------------------------------
  Total de recursos usados

Os recursos precisam ser quantificados em uma mesma base; uma opção para isso é usar energia. Assim, a equação para cálculo do índice de renovabilidade proposta por Odum (1996) permite a medição da sustentabilidade, caso a análise do sistema seja completa e todos os fluxos de energia sejam ponderado adequadamente:
 

  Energia renovável
Renovabilidade=---------------------------
  Energia total usada

Para medir a sustentabilidade várias etapas de trabalho são necessárias:

  1. Identificar todas as fontes de energia que usamos,
  2. Qualificar essas energias em termos de sua renovabilidade e,
  3. Obter o índice de renovabilidade energética (indicador da sustentabilidade):

  4. Contribuições sociais são importantes para:

  5. Estabelecer as políticas ambientais, sociais e econômicas para o Desenvolvimento Sustentável.
O índice de renovabilidade pode ser calculado usando numerários diferentes:
  1. Energia calórica. Este método conduz a resultados errôneos, pois usa um conceito de energia restrito: a energia térmica disponível num certo instante, num certo processo. O método não mede toda a energia necessária para produção dos fluxos de energia e materiais consumidos no processo. Para fins de medição da eficiência de sistemas complexos, este método foi praticamente abandonado.
  2. Energia agregada. Este método consiste em mapear o caminho dos insumos de um sistema a partir de suas matérias primas básicas e mensurá-los em termos de uma energia de referência. Este método usou como unidade de referência a energia calórica contida em um barril de petróleo. Todos os processos industriais podem descobrir seus vínculos com o energético fóssil mais usado e expressar seus produtos em termos de barris equivalentes de petróleo. A maior deficiência deste método está no fato de não mensurar os serviços do ambiente e do trabalho humano;
  3. Exergia. A exergia pretende medir a energia disponível para realizar trabalho das substâncias e das energias disponíveis aos processos humanos. Esta metodologia deriva diretamente da Termodinâmica e, em alguns lugares é denominada Termo-Econômia. Ela se defronta com um problema de difícil solução que é a identificação das variáveis relativas à energia biológica proporcionada pelo ecossistema e, também, a sua mensuração;
  4. Emergia. Esta metodologia surgiu da análise energética dos sistemas naturais usando como base a Termodinâmica. Ela resolveu o desafio da mensuração do conteúdo de energia dos fluxos provenientes da natureza (chuva, sedimentos, biomassa, energéticos fósseis, etc) medindo toda a energia que a biosfera usa para produzir esses recursos, em termos de energia solar equivalente. A metodologia evolui da análise dos sistemas naturais para os antrópicos. Estuda a economia humana como um subsistema da biosfera, com leis de vigência restrita que não valoram corretamente os insumos e produtos. A metodologia emergética avança e pode enfrentar o desafio de medir a energia do trabalho humano e das contribuições da biodiversidade;
  5. Dinheiro. Visando complementar a contabilidade econômica tradicional alguns economistas estão enfrentando o desafio da valoração econômica dos serviços oferecidos pela natureza, sem alterar a valoração dos insumos da economia. A Economia Ecológica reconhece que a sociedade de consumo é inviável e acredita que o processo de reorganização social e a educação são fundamentais para mudar as atitudes individuais e coletivas. Ela já conseguiu estimar o valor dos serviços ambientais da biosfera em termos econômicos, porém ainda são poucos seus cálculos em termos de sistemas agrícolas.
Considera-se que a Economia Neo-Clássica não tem condições de superar suas deficiências metodológicas para medir a sustentabilidade (Ulgiati et al., 1998). Então cabe o uso das metodologias de energia agregada, exergia, emergia e valor econômico ampliado na avaliação de projetos para Desenvolvimento Sustentável.

Materiais e Métodos

Neste trabalho emprega-se a metodologia emergética proposta por Odum (1976, 1981, 1983, 1996, 1998) que já foi usada para analisar os sistemas agrícolas intensivos em energia não renovável dos Estados Unidos e Europa (Odum, 1987; Brandt-Williams e Odum, 1998; e Ulgiati et al., 1998). Contudo, Ortega e Polidoro (1998) e, posteriormente, Ortega e Miller (2000), em função das características peculiares da agricultura ecológica, propõem uma abordagem diferente, para valorar as contribuições da natureza à agricultura, as perdas e as externalidades do sistema. Este trabalho atende estes lineamentos metodológicos.

Diagrama de fluxo energético da Biosfera

Brown (1998) elaborou uma análise do desempenho emergético da Biosfera no século que está terminando, e descobriu que nesse período a taxa de renovabilidade global caiu de 95 para 27%. Nos países industrializados a queda foi até 5 - 15%.

Vale a pena re-examinar o diagrama anterior e identificar mais detalhadamente, na Figura 2, os estoques internos de energia da Biosfera que contribuem em grande medida para o funcionamento do sistema terrestre e a economia humana.

Diagrama de fluxo enérgico do sistema agro-ecológico

Assim como é possível analisar o sistema global é possível analisar subsistemas. Na Figura 3 mostramos um diagrama geral de fluxos de energia de sistemas agrícolas.

O mesmo diagrama se apresenta em forma resumida na Figura 4 e se incluem também as letras que identificam aos fluxos agregados de emergia.


Figura 1. Diagrama de fluxos de energia da biosfera terrestre.


Figura 2. Diagrama dos estoques internos de energia da Biosfera.


Figura 3. Diagrama de fluxos de energia de um sistema agro-ecológico.


Figura 4. Diagrama resumido do sistema agro-ecológico.

Emergia total incorporada: Y = (R + N) + (M + S) = I + F
Expressa a quantidade de recursos necessária para a produção de um produto específico por unidade de tempo e de área.
Y = I + F = contribuição da natureza + contribuição da economia humana
I = R + N = recursos renováveis + recursos não renováveis
F = M + S = materiais e serviços da economia.
Tabela de emergia
 
  Fluxo em unidades comuns Fluxo em unidades padrão
(J, kg, $/ha.ano)
Emergia (sej) por unidade (J, kg, $) Fluxo em emergia

sej/ha.ano

%
I= Recursos da natureza          
R= Recursos renováveis          
N= Recursos não renováveis          
F= Recursos da economia          
M= Materiais          
S= Serviços          
Y= Total          

Índices emergéticos e econômicos dos Ecossistemas Antrópicos:

Transformidade: Tr = Y/Qp
Razão entre a emergia necessária para a produção de um produto específico e a energia útil do produto. Qp é a energia do produto agrícola.

Porcentagem de Renovabilidade: %R = 100 (R/Y)
Mede a sustentabilidade do sistema produtivo.
É a razão entre a emergia dos recursos renováveis (R) e a emergia usada (Y).

Razão de Rendimento de Emergia: EYR = Y/F
Mede a incorporação de energia da natureza ou a obtenção de emergia líquida.
Calcula-se dividindo a emergia usada no agro-ecossistema (Y) pela emergia do volume do investimento econômico empregado (F).

Razão de Investimento de Emergia: EIR = F/I
Razão entre a contribuição da economia (F), que geralmente requer dinheiro e a contribuição dos recursos naturais (I), quase sempre gratuitos. Permite discutir a competitividade do sistema com outros da região em mercado aberto.

Razão de Carga Ambiental: ELR = (N+F)/R
Razão entre os recursos não renováveis (N+F) e os renováveis (R).

Razão de Intercâmbio Emergético: EER = Y/[($). sej/($)]
Mostra a relação entre a emergia cedida no produto e a emergia correspondente ao volume de dinheiro recebido no venda ao mercado.

Rentabilidade econômica simples:
RE = (Vendas Custos Econômicos)/ Custos Econômicos
Custos Econômicos = Custo dos Materiais Comprados + Custo dos Serviços
Mostra a relação monetária entre o saldo e o investimento privado na produção.

Rentabilidade econômica sistêmica:
RS = (Vendas + Benefícios Custos Totais)/ Custos Totais
Custos Totais = Custos Econômicos + Custos Ambientais + Custos Sociais
Benefícios = Receita decorrente de serviços prestados a sociedade
Custos Ambientais = Estimativa do valor dos serviços prestados pela natureza
Custos Sociais = Estimativa do valor pago pela sociedade (externalidades)
Mostra a relação monetária entre o saldo e o investimento total na produção.

Definição do sistema pesquisado.

No Brasil nas plantações de soja costuma-se plantar milho na entresafra. Nesta análise para facilitar a compreensão da metodologia emergética simplificamos o sistema (somente se planta soja). Os interessados no sistema completo poderão obter informações em trabalhos anteriores (Ortega e Miller, 2000). Fizemos um esforço para contabilizar: (a) as contribuições ambientais (nitrogênio, nutrientes da rocha mãe, controle biológico, etc.); (b) as perdas do ecossistema (solo, água, biodiversidade, pessoas); e (c) algumas das externalidades (tratamento de efluentes, tratamento médico, etc.). Usamos dados de Rio Grande do Sul e Paraná. Foram estudadas as três principais formas de produção: (a) Agroquímica (a mais usada até cinco anos atrás); (b) Herbicidas (a mais promovida atualmente); (c) Orgânica (a opção que está sendo descoberta por vários produtores).

Características da opção agroquímica: Grande perda do solo; captura de nitrogênio atmosférico; uso intensivo de fertilizantes químicos (fosfatados e potássicos) e agrotóxicos; uso intensivo de maquinaria; uso reduzido de mão de obra; perda por lixiviação os insumos; contaminação do solo, dos alimentos e da água; não contabiliza as externalidades.

Características da opção de herbicidas: Perda reduzida de solo (devido ao plantio direto); captura de nitrogênio atmosférico; uso intensivo de fertilizantes químicos(PK) e agrotóxicos; uso moderado de maquinaria; uso mínimo de mão de obra; uso intensivo de herbicidas (caros e intensivos em energia não renovável), perda por lixiviação dos insumos solúveis incluindo a nova poluição devida aos tensoativos (nos herbicidas); contaminação do solo, dos alimentos e da água com agrotóxicos, impacto dos genes na biota local; não contabiliza as externalidades.

Características da opção orgânica: Perda mínima de solo (devido ao uso de plantio direto e recomposição); captura de nitrogênio atmosférico; uso de fertilizantes químicos não-solúveis e esterco animal e vegetal; não usa agrotóxicos; uso moderado de maquinaria agrícola; uso amplo de mão de obra familiar; não usa herbicidas, mínima perda por lixiviação de dos insumos usados; não contamina o solo, os alimentos nem a água; praticamente não tem externalidades.

Resultados

Tabelas de resultados

Discussão:

Figura 5. Plantação de soja no sul do Brasil

  1. A transformidade nos diz quanta energia solar se necessita para produzir um certo recurso. A agricultura de herbicidas precisou mais energia (209000) que os sistemas agroquímico (149000) e orgânico (120000).
  2. A taxa de rendimento indica que todos os sistemas fornecem mais energia da que recebem da econômica. A produção orgânica (2,5) tem o melhor retorno indicando que é um sistema ecológico. A agricultura cquímica apresenta um valor intermediário (1,6). O valor da agricultura de herbicidas (1,3) indica que comparativamente usa mais recursos da economia e menos da natureza.
  3. A taxa de investimento emergético mostra a relação entre os recursos da economia e os da natureza. A agricultura orgânica obteve o melhor índice (0,7). Os índices da agricultura química (1,6) e de herbicidas (3,4) apontam uma dependência crescente dos recursos da economia
  4. As agriculturas química (8,2) e de herbicidas (10,3) apresentam o maior impacto ambiental. O índice da agricultura orgânica (0,7) indica que ela quase não produz aspectos negativos ao meio ambiente.

  5. Analisando a porcentagem de renovabilidade percebe-se que mais da metade dos recursos usados na produção orgânica são renováveis (0,58). Os valores da agricultura química (0,11) e da herbicidas (0,09) indicam pouquíssima sustentabilidade.
  6. A emergia que o agro-ecossistema cede nos produtos pode ser maior ou menor que a emergia que recebe proveniente das vendas. Geralmente a agricultura cede energia aos sistemas urbanos e perde capital natural e humano. Os sistemas baseados em herbicidas (3,4) e em produtos químicos (2,4) se descapitalizam mais que o sistema de agricultura orgânica (1,6).
  7. Fig. 6.a Renovabilidade ou Sustentabilidade Fig. 6.b Rentabilidade sistêmica Fig. 6.c Rentabilidade simples

  8. Os gráficos da Figura 6 mostram os valores de renovabilidade, rentabilidade sistêmica e rentabilidade simples versus os modos de produção organizados pelo seu valor de EIR, na ordem: orgânico, químico e herbicidas. As diferenças de rentabilidade simples entre as opções não são grandes e para surpresa nossa a opção orgânica mostra o melhor desempenho. A rentabilidade sistêmica mostra um comportamento similar ao gráfico de renovabilidade.
Conclusões Sugestões:
  1. A agricultura orgânica é muito mais sustentável. A agricultura química e a de herbicidas requerem maior investimento de recursos não renováveis e colocam em risco a disponibilidade de recursos energéticos para as futuras gerações;
  2. São necessárias políticas públicas que promovam, através de incentivos e punições, sistemas agrícolas mais sustentáveis, incentivando ações adequadas sob pena de que a Rentabilidade Econômica pese mais que a Sustentabilidade.
Leis e impostos para : Subsídios ou transferência de recursos para: Bibliografia BRANDT-WILLIAMS, S. & ODUM, H.T., 1998. "Procedure for Agricultural Emergy Evaluation: illustrated with Tomato Production in Florida". in "Engenharia Ecológica e Planejamento Regional. Uma introdução à análise emergética com estudos de casos brasileiros". E. Ortega; P. Safonov; V. Comar (ed.), Annablume, SP, Brasil. Em impressão.

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MERICO, L. F. F., 1996. "Introdução á Economia Ecológica". Editora da Universidade de Blumenau, FURB, Brasil.

ODUM, H.T., 1984. "Energy analysis of the environmental role in agriculture". Pp. 24-51, in "Energy and Agriculture" , G. Stanhill (ed.), Springer Verlag, Berlin, 192 pp.

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PIMENTEL, D.; PIMENTEL, M.: "Food, Energy and Society". University Press of Colorado, Colorado, USA, 1996.

ORTEGA, E.; MILLER, M. "Sustentabilidade da produção de soja. Planilhas de soja e milho, convencional e agroecológica.. Comparação de Métodos de Produção de soja". (2000)
http://www.unicamp.br/fea/ortega/curso/planilha-simples.htm
http://www.unicamp.br/fea/ortega/curso/planilha-complexo.htm
http://www.unicamp.br/fea/ortega/cyted/software.htm

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