SEM INTERVENÇÕES
quatro intervenções apontadas, a quarta intervenção foi a desnitrificação do nitrogênio excretado e coletado no sistema de tratamento de esgoto através do processo de conversão do Nr para N2.
Os mesmos autores apontaram que, se somente metade de 3,2 bilhões de pessoas que viviam em áreas urbanas tinham acesso ao tratamento de esgoto doméstico, 5 Mt N/ano poderia ser convertido para N2.
Porém, esse processo demanda elevada quantidade de energia. Na concepção de sustentabilidade, essa não seria a alternativa mais sustentável de gerir o nitrogênio reativo.
2.3 – FERRAMENTAS DE APOIO À GESTÃO AMBIENTAL
Em tempos, nos quais a adaptabilidade e vulnerabilidade da humanidade devido às mudanças climáticas são aspectos bastante questionados, é correto pensar que a tomada de decisão para a construção do futuro deve ser diferenciada da praticada atualmente.
A necessidade de compreender a relação entre os sistemas antropogênicos e naturais de forma sistêmica, cíclica, sem geração de resíduos, é claramente apontada pela complexidade de estimar as reais conseqüências futuras das perturbações antropogênicas nos sistemas naturais.
A gestão dos recursos naturais e dos sistemas antropogênicos deve ser estudada de forma mais detalhada em relação à eficiência, evitando-se a geração de resíduos e norteando a sustentabilidade.
Algumas ferramentas de apoio à gestão ambiental, como Ecologia Industrial (EI) e Análise de Fluxo de Materiais (AFM), são indicadas para uma análise de sistemas complexos, a fim de identificar onde ocorrem os maiores impactos e onde estão os maiores potenciais de mudanças.
2.3.1 – Ecologia Industrial
A EI é uma ciência emergente que procura entender e conciliar, de acordo com princípios ambientais, os sistemas naturais e antropogênicos.
Não há uma definição que atenda a todos os aspectos pesquisados e praticados pela EI, porém a maioria das definições (EHRENFELD, 1997 apud TANIMOTO, 2010) enfatiza alguns aspectos:
• Visão sistêmica das interações entre sistemas ecológicos naturais e industriais;
• Estudo dos fluxos materiais e energéticos com suas transformações; • Abordagem interdisciplinar;
• Necessidade de transformação do processo linear para processo cíclico; • Transformação de sistemas industriais seguindo a lógica dos sistemas naturais;
• Estabelecimento de políticas orientadas para o desenvolvimento do sistema industrial.
A EI propõe uma visão sistêmica integrada, cíclica, do setor produtivo, e deste com o meio ambiente, como caminho para otimização do uso dos recursos naturais. A EI visa prevenir a poluição, reduzindo a demanda por matérias-primas, água e energia e a devolução de resíduos à natureza (MARINHO, 2001).
Segundo Bringezu (2003), entender o funcionamento das bases físicas da sociedade, as interligações das redes de cadeias de produtos e processos dentro da Antroposfera13 e as trocas de materiais e energia com o meio ambiente é um dos objetivos da EI.
Os fluxos de materiais e energia nas atividades antropogênicas, produção e consumo, os efeitos que os fluxos ineficientes provocam no meio ambiente e as influências dos fatores econômicos, políticos e sociais do fluxo, uso e transformação,
13
Antroposfera refere-se ao sistema da Terra onde estão inseridas todas as atividades antropogênicas, aqui nomeadas de sistemas antropogênicos.
de recursos são objetos de estudo da EI. Vale ressaltar que, a EI tem uma abordagem interdisciplinar para entender os fluxos nos sistemas.
A concepção da EI, na perspectiva de gestão de recursos, é a que mais se aproxima da perspectiva do sistema natural, pois considera os resíduos de um sistema como produto para outro. Na Figura 10, estão indicados os três tipos de sistema na visão da EI, em relação aos ciclos dos materiais.
Figura 10. Tipos de ciclos dos materiais.
Fonte: Graedel, 1994 apud Kiperstok et al., 2003.
No sistema Tipo I está caracterizado a abundância de recursos naturais, a existência de insumos ilimitados e a geração de resíduos sem nenhum tipo de preocupação. Já no sistema Tipo II, a visão é que os recursos são escassos e que existe a necessidade do uso mais eficiente dos recursos, no entanto, ainda acontece a geração de resíduos de forma moderada.
O sistema Tipo III, ideologicamente abordado na concepção da EI, aponta que os recursos naturais devem ser preservados e quando não, utilizados de forma eficiente, incluindo os produtos gerados no uso, que devem ser adaptados como insumos para outros sistemas.
A análise de um sistema, com a concepção da EI, pode ser feita em diferentes níveis, local, regional e global. Conforme apontadas na Figura 11, algumas ferramentas de análise da gestão ambiental são usadas para caracterizar e identificar elementos importantes de avaliação de um sistema definido, englobando aspectos socioeconômicos e ambientais em todos os níveis.
Figura 11. Princípios da Ecologia Industrial aplicados em diferentes níveis de análise. Fonte: Chertow, 2000; Lowe, 2001 apud Tanimoto, 2010.
Em nível local, a EI preocupa-se com processos unitários, facilidade de operações e firmar procedimentos e organização. A ligação entre sistemas pode ser examinada a partir da simbiose industrial, fluxos de materiais regionais e municipais, e setores industriais.
No nível regional e global, a análise é focada em grandes ciclos de nutrientes (carbono, nitrogênio, enxofre e fósforo), fluxos de recursos internacionais e nacionais (LIFSET, 1999). Na Figura 12, por exemplo, podem ser observados os fluxos internacionais de nitrogênio nos fertilizantes nitrogenados exportados entre as regiões.
Figura 12. Fluxos de nitrogênio, em Mt N/ano, no fertilizante nitrogenado comercializado internacionalmente, em 2004.
Fonte: UNEP e WHRC, 2007.
A partir de uma aplicação combinada das ferramentas da EI, a análise de um sistema definido pode ser obtida com um nível maior de detalhamento. As ferramentas podem ser usadas nas abordagens dos aspectos específicos no sistema local, assim como, e principalmente, na abordagem da inter-relação dos sistemas antropogênicos com aspectos regionais e globais, como no caso das mudanças globais, indicando caminhos mais sustentáveis de gestão dos recursos.
Segundo Bringezu (2003), o entendimento da qualidade e quantidade do metabolismo industrial, entrada e saída dos fluxos entre os sistemas, dependem da Análise de Fluxo de Materiais (AFM), desde a extração dos recursos até a disposição final de resíduos. Assim, as análises podem ser direcionadas em:
• Produtos e serviços com base no ciclo de vida. A Análise do Ciclo de Vida (ACV) fornecem critérios abrangentes e métodos que determinam parâmetros chaves para quantificar a crescente demanda de recursos.
• Empresas. O balanço físico, das entradas e saídas, é usado como parte de um relatório de desempenho ambiental e fornece informações substanciais para a gestão ambiental.
• Setores e negócios regionais. Abordagens ascendentes (bottom-up) e descendentes (top-down) são usadas para analisar os fluxos de materiais dentro do setor industrial.
• Comunidades, regiões e economias nacionais. O metabolismo nestes sistemas fornece uma base para decisões políticas, através de instrumentos de monitoramento com respeito ao fornecimento e uso dos recursos, de um lado, e emissões para o meio ambiente, de outro lado.
2.3.2 – Análise de Fluxo de Materiais (AFM)
Nesta seção do trabalho, será caracterizada a concepção da ferramenta AFM, a qual será usada com a função de auxiliar na identificação e quantificação dos fluxos de Nr na rota alimentar, nos sistemas de produção e consumo de alimento, e apontar os possíveis efeitos provocados aos sistemas naturais pelos sistemas antropogênicos que a compõem.
Segundo Brunner (2004), três perspectivas ilustram o papel da AFM na EI:
• Um melhor entendimento do metabolismo industrial requer uma descrição dos mais relevantes fluxos de materiais dentro da economia industrial, isso inclui a seleção de materiais aos níveis de produtos e substâncias. Um exemplo disto é a substância nitrogênio, que pode ser quantificada na carne, fertilizante, entre outros produtos. Os resultados de uma AFM revelam os mais importantes processos durante o ciclo de vida de um material, detecta relevantes estoques de material na economia e no meio ambiente, mostra as perdas e a disposição final, e rastreia rotas de reciclagem internas.
• No contexto de ciclos fechados, fornecimento de informações sobre a composição dos resíduos para torná-los insumos novamente e sobre as características dos processos tecnológicos envolvidos. O fato dos resíduos serem reciclados ou reusados não garante ser um resultado positivo.
• Abordagem da desmaterialização14
. Esta pode ser realizada pela criação de melhores funções ou serviços para os produtos.
A AFM é um conjunto de ferramentas baseado no princípio de balanço de materiais, que inclui vários caminhos analíticos e ferramentas de medição em diferentes níveis de detalhe e perfeição (OECD, 2008a).
Segundo O’Leary e Cunningham (2001), os balanços de fluxo de materiais são balanços em unidades físicas, usualmente em toneladas por unidade de tempo, da extração, importação, produção, exportação, consumo, reciclagem e disposição de materiais específicos, como água, combustíveis fósseis, minerais, produtos, entre outros, dentro de uma área definida, como um país ou região.
A AFM de um sistema é desenvolvida, primeiramente, pela definição dos produtos, processos, sistema limite e período de tempo. O termo material significa elementos químicos ou seus compostos, como nitrogênio e nitrato, fósforo e fosfato, enquanto que, materiais significam produtos com funções avaliadas pelo homem. As etapas de transporte, transformação, armazenamento, de materiais e produtos, são chamados de processos (BACCINI e BRUNNER, 1991 apud FORSTER et al., 2004).
A identificação do uso ineficiente de recursos naturais, energia e materiais em cadeias de processos ou na economia como um todo, que não é detectado na economia convencional ou em sistemas de monitoramento ambiental, pode ser feita com a AFM (OECD, 2008a).
Segundo Belevi (2002), a AFM estuda os fluxos de recursos usados e transformados, assim como a movimentação em uma região, processo ou combinação de processos.
A depender da análise, processo pode ser um sistema dentro de um sistema global, considerando que dentro de um processo existem vários outros processos. Conhecer qual a rota de um material ou substância dentro de um sistema, entre dois ou mais, ajuda a identificar as melhores oportunidades em cada sistema ou no sistema global como um todo.
14
Desmaterialização apresenta o processo de satisfação das funções da sociedade com uso decrescente de materiais ao longo do tempo (van der VOET et al., 2005).
A abordagem da AFM é caracterizada pela tentativa de identificar e minimizar as trocas indesejáveis de materiais e energia entre os sistemas naturais e sistemas antropogênicos.
Atualmente, entender os fluxos de materiais e energia nos sistemas é algo indispensável, pois, apenas usar recursos naturais e aplicar técnicas de tratamento de resíduos não é o bastante na busca pela sustentabilidade.
Isso porque, não há conhecimento suficiente para saber os reais impactos que poderão ser provocados no futuro pelas atuais soluções aplicadas, o que já pode ser percebido pelas mudanças globais. A redução no uso e consumo de recursos é apontada a partir de uma análise de todas as etapas de uma cadeia de sistemas, como alternativa de minimização da geração de resíduos.
Segundo a concepção de Ayres e Ayres (2002), existem dois tipos básicos de análises relacionadas ao fluxo de materiais, sendo o Tipo I executado a partir de uma perspectiva da engenharia e o Tipo II direcionado as relações socioeconômicas, conforme a Tabela 03.
Tabela 03. Tipos de análise relacionados aos fluxos de materiais.
Tipo de análise I
a b c
Objetivos de interesse principal
Problemas ambientais específicos relacionados a determinados impactos por unidade de fluxo de:
Substâncias:
Ex: Cd, Cl, Pb, Zn, Hg, N, P, C, CO2, CFC
Materiais:
Ex: produtos de madeira, plásticos, biomassa
Produtos: Ex: fralda, baterias, carros Dentro de uma determinada empresa, área ou região
II
a b c
Problemas de impactos ambientais relacionados às transferências: Empresas:
Ex: fábrica isolada,
indústrias de médio e grande porte
Áreas:
Ex: áreas de produção, indústria química, construção
Regiões: Ex: balanços de fluxos de massa Associado com substâncias, materiais, produtos
Fonte: Ayres e Ayres, 2002.
A Figura 13 mostra um modelo esquemático de gestão dos fluxos de materiais dentro do ciclo de vida comercial, o qual será utilizado na abordagem do sistema proposto neste trabalho.