Mudanças globais: Os desafios do futuro. Acesso à água e ... · –Aplicação de água doce em...
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Rodrigo Proença de Oliveira
DASE 2017
Mudanças globais: Os desafios do futuro. Acesso à água e ao saneamento; Água, solo
e a segurança alimentar; Água e energia; Água e urbanização.
Rodrigo Proença de Oliveira
Rodrigo Proença de Oliveira
DASE 2017 Tópicos
1. A grande aceleração e os grandes desafios da humanidade
2. O estado da água
3. O acesso à água e ao saneamento
4. Água, solo e segurança alimentar
5. O nexus água e energia
6. Água e urbanização
7. Notas finais: Pessimismo ou otimismo
Rodrigo Proença de Oliveira
DASE 2017
A GRANDE ACELERAÇÃO E OS GRANDES
DESAFIOS DA HUMANIDADE 1
0
5000
10000
15000
20000
25000
1750 1850 1950 2050
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DASE 2017 A grande aceleração
The Great Acceleration Graphs. Steffen et al 2004.
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DASE 2017 O planeta azul
• Cerca de 70% da superficie da Terra é coberta por água (oceanos);
• Só 3% desse volume é água doce;
• Cerca de 77% da água doce está em icebergs e glaciares.
Volume total de água na Terra: 1 360 000 000 km3
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DASE 2017 Balanço hídrico global
Esc. superficial
44.800 km3/ano
Precipitação sobre
continentes
119.000 km3/ano
Precipitação
sobre oceanos
458.000 km3/ano
Evapotranspiração
de continentes
72.000 km3/ano
Evaporação de
oceanos
505.000 km3/ano
Esc. subterrâneo
2.200 km3/ano
World Water Balance and Water Resources, UNESCO, 1978
Transporte de
humidade do ar
47.000 km3/ano
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DASE 2017
Variabilidade do escoamento(Diferença entre o percentil 10% e a média)
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DASE 2017 Impacto da variabilidade climática no PIB
Círculos maiores (maior GDP) em países com menor CVI
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DASE 2017 Variação da precipitação e do PIB na Etiópia
From: World Bank: Etiopia: Managing waterresouces to maximize sustainable growth
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DASE 2017
Financiamento versus necessidades de investimento
• A ajuda internacional já atinge os 140 mil milhões de USD por ano.
• A necessidades são muitas, mas a falta de projetos viáveis em
condições de ser financiados (bankable projects) é um problema
crescente.
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DASE 2017 Thames Tideway Tunnel
• Tunel com 25 km de comprimento e 7 metros de diâmetro, construído 65 metros abaixo do Tamisa, para receber 3,9 mil milhões de m3 de descargas de esgoto urbano e encaminha-los para uma ETAR;
• Investimento de 4,2 mil milhões de libras.
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DASE 2017
Plano Geral de Drenagem de Lisboa 2016-2020
• 2 tuneis de 5 m de diâmetro:– Campolide –Santa Apolónia, 5 km
– Chelas – Beato, 2 km
• 180 milhões de euros de investimento
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DASE 2017 Consumo médio de calorias em 1995
• Uma dieta saudável requere a ingestão de 2000 cal (mulheres) a 2500 cal (homens);
• Existem 870 mil pessoas no mundo que sofrem de má nutrição;
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DASE 2017 Dieta média mundial
Mundo: 2870 cal/dia
Cereais: 51%
Açucares e gorduras: 19%
Carne, peixe, leite e ovos: 14%
Produtos frescos: 8%.
Tubérculos:5%.
Outros: 3%
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DASE 2017 Fatores de produção de alimentos
• Água
• Solo– Camada superficial (1 a 2 m) da superfície terrestre
onde crescem plantas;
– É composto por material mineral, matéria orgânica, microrganismos água e ar;
– É um dos principais recursos naturais (juntamente com a água e o ar);
– Solo > rególito > solo
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DASE 2017 Solo, um recurso natural
• Produção de solo:– 400 milhões de ton de solo por ano (World Watch Institute)– 10’000 a 50’000 anos para criar um metro de solo (taxa de 0,02
a 0,11 mm /ano) (Merrits et al., 1998) – 80 a 400 anos para criar 1 cm de solo de superficial (Tarbuck et
al., 2009).
• Perda de solo– World Watch Institute: 25 mil milhões de solo por ano; em
cerca de 35% da área agrícola mundial a erosão é maior que a produção de solo.
– Volume de caudal sólido nos cursos de água do planeta antes do aparecimento do homem: 9x109 ton/ano; Actualmente: 24x109 ton/ano
– Perda de terra arável: EUA: 4 a 5 milhões de acres são perdidospor ano; Mundo: desde 1950 que se perdeu 1/3 da terra cultivada devido à erosão.
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DASE 2017
Agentes de erosão
• Agentes erosivos:
– Precipitação:
– Vento: Menos significativo
• Erosão por precipitação
– Distribuída no espaço interfluvial
– Localizada
• Sulcos
• Ravinas
• Rede hidrográfica
– Deslizamento de vertentes
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DASE 2017 As vinhas da ira
• Grandes Planícies dos Estados Unidos (1935)– Um período húmido no final dos anos 1920 levou muitos a
cultivarem extensivamente as planícies do Oklahoma, Texas e de outros estados;
– Seguiu-se uma seca que deixou o solo seco e exposto a ventos– Em 14 de Abril de 1935 milhões de toneladas de solo foram
levadas pelo vento– Houve abandono de quintas e migrações em massa de uma
população pobre– Em 1939 Steinbeck escreveu as Vinhas da Ira (The grapes of
Wrath) e em 1940 John Ford fez um filme
• Grandes Planícies dos Estados Unidos (1996)– Uma nova geração de agricultores mantém praticas de
conservação de solo, sobretudo a manutenção de árvores e cobertura de solo com restos de vegetação
– Uma seca semelhante à de 1930 não provocou tantos danos
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DASE 2017 Salinização de solos
• Processo natural: – Desagregação de rocha
– Dissolução de sais no contacto água - rocha
– Deposição de sais por evaporação da água
• Acelerado por causas antropogénicas– Irrigação:
• A aplicação de água que evapora deixando sais
• O aumento do nível piezométrico promove a evaporação da água dos aquíferos
• A criação de albufeiras facilita a evaporação e a salinização da água para rega
– Desertificação:• A desflorestação reduz a intercepção e a evaporação, aumenta a infiltração e conduz a um aumento do
nível piezométrico
– Urbanização:• A importação de água para abastecimento em canais favorece a evaporação, a salinização da água que
em caso de roturas contamina o solo
– Exploração de aquiferos em zonas costeiras• Descida do nível piezométrico proporciona condições para a intrusão salina
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DASE 2017Salinização de solos
• Impactos da salinização:
– Contaminação da água que fica imprópria para consumo
– Desfloculação de argilas e desestruturação do solo
– Redução no crescimento das plantas por toxicidade
– Proporciona condições de desertificação
• Medidas de prevenção
– Irrigação em quantidade adequadas
– Redução das perdas de água por evaporação e por fugas
– Utilização de plantas mais resistentes
– Melhoria da drenagem dos solos
• Possíveis soluções de remediação:
– Melhoria da drenagem dos solos
– Aplicação de água doce em excesso
– Plantação de espécies de removam o sal
– Aplicação de produtos químicos (e.g. cal) para transformação dos sais
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DASE 2017 Erosão e desertificação
• Erosão é diferente de desertificação
• Desertificação é diferente de seca ou de escassez de água
• Desertificação: Degradação do terreno por erosão e deterioração do solo (redução significativa da sua produtividade).
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DASE 2017Definições (FAO)
• Arable land (% of land area): Arable land includes land defined by the FAO as land under temporary crops (double-cropped areas are counted once), temporary meadows for mowing or for pasture, land under market or kitchen gardens, and land temporarily fallow. Land abandoned as a result of shifting cultivation is excluded.
• Agricultural land (% of land area): Agricultural land refers to the share of land area that is arable (temporary crops), or is under permanent crops or permanent pastures.
• Sources:
– Food and Agriculture Organization, electronic files and web site.
– World bank: :http://data.worldbank.org/
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DASE 2017
Agricultura de regadio vs agricultura de sequeiro
De acordo com esta fonte 80% das necessidades de água da agricultura são satisfeitas directamentepela precipitação. Outras fontes indicam
- 80% da área agricola é abastecida directamente pela precipitação;
- 60% da produção agrícola é assegurada directamente pela precipitação.
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DASE 2017
0
1000
2000
3000
4000
5000
potatoes beans w heat rice poultry beef
Litro
sd
e á
gu
a
Batata Feijão Trigo Arroz Aves Bovinos
Água consumida para produzir 10g de proteinas
Á Água consumida para produzir 500 calorias
67
89
132
421
135
219
204
251
303
1515
1000
4902
Basead California crop yields and water productivity. Source: Renault and Wallender (2000)
Consumo de água por quantidade de proteínas e de calorias
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DASE 2017 Como alimentar 9 mil milhões de pessoas?
• Consumo doméstico = 100 l/hab/dia
• Alimentação (2000-3000 cal/dia) = 3000 litros/dia
• Necessidade por pessoa = 1130 m3/hab/ano + consumos de energia e produtosindustriais
• População actual = 7 mil milhões (inc. 856 milhões subnutridos)
• Necessidades de água:– Consumo doméstico = 220 km3/ano
– Alimentação = 7000 km3/ano
– Total = ~7300 km3/ano + consumos de energia e produtos industriais
• População em 2050 = 9 mil milhões (0 milhões de subnutridos)
• Necessidades de água:– Consumo doméstico = 320 km3/ano
– Alimentação = 10 000 km3/ano
– Total = ~10 300 km3/ano + consumos de energia e produtos industriais
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DASE 2017
O desafio da produção de alimentos (3000 kcal/pessoa/dia)
Fonte: SIWI, IFPRI, IUCN, IWMI (2005) citado em Obuodie, E. et al, 2005, The role of green water in food trade, UniversitatBonn.
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DASE 2017 Desperdício de produção
• Um terço da produção de alimentos para consume humano é perdido: 1300 milhões de toneladas por ano.
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DASE 2017 Recursos hídricos disponíveis
Precipitação
110.300
km3/ano
Evapotranspiração
(Água verde)
69.600 km3/ano
Escoamento
(Água azul)
40.700 km3/ano
Disponível
12.500 km3/ano
Não captado
20.426 km3/ano
Em regiões remotas
7.780 km3/ano
ETP utilizada
18.200 km3/ano
Florestas
ETP não utilizada
51.400 km3/ano
Agricultura não irrigada
Captado 4.430 km3/anoUsos no curso 2.350 km3/ano
Não utilizado 5.520 km2/ano
51.400 km3/ano 18.200
km3/ano3.000 km3/ano
3.700 km3/ano
24.980 km3/ano
28.206 km3/ano
Fonte: baseado em Rogers, P., 2006, Water governance, water security and water sustainbility. In: Rogers, Lamas e Martinez-Cortina, Water crisis: mith or reality?, Fundacion Marceino Botin, 2006
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DASE 2017
Fluxos globais de energia Diagrama de Sankey (2010)
Fonte: Global Energy Outlook (2012)
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DASE 2017 Produção de energia
IEA Report. World Energy Outlook Special Report 2013: Redrawing the Energy Climate Map.
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DASE 2017 Produção de energia primária
LBST (2006): Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH
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DASE 2017
Produção de energia e os impactos nos recursos hídricos
• Os vários cenários sugerem a manutenção da produção líquida de eletricidade de origem hídrica;
• Qual será o papel da hidroeletricidade no armazenamento de energia produzida por outras fontes renováveis, como por exemplo a eólica e a solar?
• Tecnologias disruptivas:
• Redes energéticas inteligentes
• Produção e consumo local, com armazenamento de excedentes em “super” baterias
• Armazenamento de energia por ar comprimido em maciços geológicos
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DASE 2017 Urbanização
• A urbanização concentra as pressões antropogénicas sobre os recursos
naturais, incluindo os hídricos.
• Reunindo os estratos mais afluentes da população, as cidades
consumem recursos e produzem emissões e resíduos numa parcela
desproporcional à sua população.
• No entanto, com mais de 50% da
população mundial as cidades
ocupam apenas 3% da superfície do
planeta e produzem 80% do PIB
global.
• Os serviços de infraestruturas podem ser oferecidos de forma mais
eficiente e a custos mais baixos.
• Existe um enorme potencial de
reutilização e de utilização eficiente
dos recursos.
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DASE 2017 Um mundo de crises
Água
Energia
Clima
Alimentação
Recursos
financeiros
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DASE 2017 Otimismo ou pessimismo?
• Há muita água no mundo
• Na natureza a água é gratuita
• Em muitos locais a água está acessível a custos baixos
• A natureza recicla a água de forma contínua
• Há enormes reservas de água subterrâneas.
• Há 5 mil milhões de pessoas com acesso a água potável
• Há 3 800 milhões de pessoas com acesso a saneamento básico
• Há milhões de pessoas a sair da pobreza
• A agricultura e a industria estão tornar-se cada vez mais eficientes
• O mundo está ganhar consciência para os problemas da água
• Nem sempre onde e quando precisamos
• As infraestruturas hídricas são caras
• As pessoas assumem como garantido o acesso à água
• A contaminação aumenta a um ritmo mais rápido do que a natureza pode reciclar.
• O consumo de água aumenta mais rapidamente que a reciclagem da água.
• Há 1 milhão de pessoas que não tem acesso a água portável
• Há 2 400 milhões de pessoas sem acesso a saneamento básico
• O aumento do nível de vida conduz a um aumento do consumo de água per capita
• O aumento da população e do seu nível de vida aumentam a procura de água
• A consciencialização tarda a converter-se em acção.
Rodrigo Proença de Oliveira
DASE 2017 A crise do estrume de 1894• No final dos anos 1800 as grandes
cidades dependiam dos cavalos para o transporte de pessoas e bens.
• Em Londres havia 50 000 cavalos e em Nova Iorque 100 000 cavalos.
• Cada cavalo produz por dia cerca de 6 a 16 kg de estrume e 1 litro de urina.
• Em 1894, o The Times previu que em 50 anos as ruas de Londres ficaria soterradas em 3 metros de estrume.
• O problema foi debatido em 1898 na 1ª conferencia de planeamento urbano em Nova Iorque.
Em 1908, Henry Ford lançou no
mercado o Ford T.
Em 1920 o automóvel tinha
substituído os cavalos nas cidades.