Prevenção da Poluição e Ecologia Industrial · Laboratório de Energia e Ambiente ©Armando Caldeira-Pires – Jul10 Prevenção da Poluição e Ecologia Industrial Armando Caldeira-Pires

Laboratório de Energia e Ambiente

Prevenção da Poluição e Ecologia Industrial

Armando Caldeira-PiresLaboratório de Energia e Ambiente

Depto. de Engenharia Mecânica/Fac. de TecnologiaUniversidade de Brasília

I Congresso Baiano de Engenharia Sanitária e Ambiental - COBESASalvador/BA, 13/Jul/2010

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Definições

• Qualidade qualidade de um fluxo material / energético está associado à sua capacidade de ser útil

• Utilidade utilidade de um material está associado à sua capacidade de ser transformado por um processo metabólico em algum outro de maior valor agregado.

• Matéria-Prima material que sirva de entrada para um sistema de produção qualquer

• Poluição introdução pelo homem, direta ou indiretamente, de substâncias ou energia no ambiente, provocando um efeito negativo no seu equilíbrio, causando assim danos na saúde humana, nos seres vivos e no ecossistema ali presente

• Ciclo: conjunto de estados, ou processos, desenvolvidos por um sistema, cujas etapas iniciais e finais apresentam os mesmos valores para as propriedades que o descrevem.

• Ecologia: ciência que estuda as relações dos seres vivos com o ambiente.

• Ecossistema: conjunto formado por um ambiente e os seres vivos que, em relacionamento mútuo normal, ocupam esse meio.

• Metabolismo: conjunto de mecanismos de um organismo necessários à formação, ao desenvolvimento e à renovação das suas estruturas celulares, e à utilização/produção da energia fundamental à manutenção da sua vida.

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Gestão (dos gastos com a) da Poluiçãoos Padrões Históricos

• Negócio à Antiga

• Adequação à Legislação

• Prevenção da Poluição

• Eco-Eficiência

• DFE; LCA

• Ecologia Industrial

Convencional

Sustentável

Orientado a Sistemas

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Evolução da Sociedade

Fim de Linha

Especialistas

Minimização

Processo

Gestores

Otimização

Produto

Setor

Desenvolvimento

Sistema

Sociedade

Visão

reativa receptiva construtiva pró-ativa

A) Fase de RespostaB) Foco de Atenção

C) Principais Atores

D) Filosofia

A)

B)

C)

D)

Adaptado de Winsemius, P. and U. Guntram, (1992). Responding to the Environmental Challenge. Business Horizons, Vol. 35, No. 2, p. 12-20, Indiana University Graduate School of Business, March-April 1992.

Fim de Linha

Processo

Produto

Sistema

Global

Continental

Regional

Local

5 10 15 20 25

Escala Geográfica

Escala Temporal (anos)

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Qualidade dos Recursose o Processo Economico

• O primeiro objetivo da atividade econômica é a auto-preservação (satisfação de necessidades básicas) da espécie humana.

• As necessidades básicas são aquelas de origem biológica (alimentadas pela existência de energia de alta qualidade – ENERGIA SOLAR).

• A vida econômica humana depende de materiais utilizaveisValor econômico <=> elevada utilidade

• Uma determinada quantidade de utilidade só pode ser usada uma vez.

• Um organismo se mantém vivo através do consumo da qualidade de outros seres vivos!

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Processo Economico como Geradorde Materiais Não-utilizaveis

• O processo econômico consiste na contínua transformação de matéria–prima utilizável para um resíduo não-utilizável (poluição)

• O processo econômico escolhe as fontes utilizáveis de acordo com regras específicas, função do tempo e do espaço.

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Fluxos Funcionaisde um Processo Industrial

bens

serviços

materiais

energia

resíduos* (para tratamento)

bens

serviços

materiais

energia

resíduos (para tratamento)

intervençõesambientais

fluxos

econômicos

produtos químicos no ar

produtos químicos na água

produtos químicos no solo

produtos radioativos

som

perda de calor

mortes

recursos abióticos

recursos bióticos

ocupação do solo

produtos produtos *fluxoseconômicos

intervenções

ambientais

PROCESSO

UNITÁRIO/

SISTEMA DE PRODUÇÃO

SAÍDASENTRADAS

transformação do solo

etc.

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Sistema Industrial Sistemas Produtivos Agro-Pecuaria

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Sistema Industrial Sistemas Produtivos Extras

12 processosconsumindo recursos e emitindo poluição

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Ecossistema Industrial Sistemas Produtivos Cíclicos – O Ciclo de Carbono na Agro-Indústria

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Ecologia Industrialo Paradigma

• Copia o desenvolvimento sustentável dos ecossistemas– utilização cíclica dos reservatórios de matérias-primas– utilização de energia em cascata– estabilidade dinâmica às perturbações– enfoque a um estado estacionário termodinâmico

• minimização da entropia (manutenção da quantidade de qualidade)

• interdependência e altamente organizado• Balanço entre o ser humano e o mundo natural• Enfoque deliberado na direção de níveis sustentáveis de

atividade humana

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Ecossistema IndustrialFluxos Materiais e seus Componentes

Importações Exportações

Extração Doméstica:biomassas, minerais

Estoques:Humano, Sistemas Bióticos, Infra-estruturas

Entrada de Materiais Direta

Resíduos, Emissões

Nacional

Nec

essi

dade

Tot

al d

e M

ater

iais

Fluxos de Importação Escondidos

Fluxos Domésticos Escondidos

Doméstico - Natural

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Ecossistema IndustrialGestão Empresarial Ambiental, Indústria e

MercadoUm ecossistema industrial é uma comunidade ou uma rede de

companhias e outras organizações em uma região que optaram por interagir através da troca de produtos secundários (sub-produtos, rejeitos, etc) e possibilitando a obtenção de benefícios inexistentes

nas operações não-interligadas tradicionais.•redução dos fluxos energéticas e mássicos;

•aumento da eco-eficência;•aumento do valor acrescentado dos resíduos operacionais

•Serviços fornecidos pelo ecossistema (beneficios obtidos pela sociedadedos ecossistemas):

-> serviços basicos, p.e. alimento e agua;-> serviços de controle, p.e. enchentes, secas, degradação da terra, e doenças;-> serviços de suporte, p.e. preparo do solo e ciclos de nutrientes;-> serviços culturais, p.e. recreação, espiritual, religiosa e outros não materiais.

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Simbiose Industrial

• Análise do fluxo de materiais, energia, agua e/ousubprodutos através de uma economia local, regional ou nacional

• Conecta industrias tradicionalmente separadas com uma abordagem de vantagens competitivas coletiva(proximidade geografica permite explorar a oportunidade de sinergias)

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Ciclos Naturais e Antrópicosassociados na Simbiose Industrial

Ciclo Economico

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Simbiose Industrial em ação

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Simbiose Industrial em ação

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Simbiose Industrial em ação

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Hamilton Airport Employment Growth District, City of HamiltonIskenderun Bay Area - Turkey Industrial Symbiosis Project, United Nations

Development Programme (Turkey)Pearson Eco-Business Zone Technical Advisory, Toronto & Region

Conservation Authority (TRCA)City of Edmonton Eco-Industrial Policy Road Map, City of EdmontonMetro Vancouver Industrial Wastewater Re-Use Study, Metro Vancouver

(Greater Vancouver Regional District) Zone C Redevelopment Plan & Development Guidelines, Corporation of DeltaInnovista Eco-Industrial Park Planning & Development Advisory, Town of

HintonPearson Eco-Business Zone Policy Toolkit, Toronto & Region Conservation

Authority (TRCA)Green Energy Market Research and Technology Inventories, DuPont of CanadaMarkham Green Print Sustainability Plan, Town of MarkhamHearst Eco-Industrial Network Strategy, Hearst Economic Development

CorporationCity of Greater Sudbury Eco-Industrial Network Strategy, City of Sudbury City of Spruce Grove Eco-Industrial Marketing Strategy, City of Spruce GroveGuelph Food Technology CentrePartners in Project Green Communications & Business Ambassador Program

Development, Toronto & Region Conservation Authority (TRCA)International Green Sector Marketing, City of Toronto

Simbiose Industrial em ação

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Simbiose Industrial em ação

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Freshwater Status: DegradedMillennium Ecosystem Assessment, 2009

15–35% of Irrigation Withdrawals Unsustainable (low to medium certainty)

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Ecossistema IndustrialGestão dos Recursos Hidricos

• Beneficios (em recursos hidricos) obtidos com os ecossistemas

• Suprimento de agua fresca – armazenamento e retenção de agua para usodomestico, industrial e na agricultura

• Controle de uso e recarga da agua subterranea (fluxos hidrologicos): purificaçao de agua e tratamento de residuos, recuperação e remoção de nutrientes em excesso e outros poluentes

• Gestão sustentavel da agua é critica porque é um recurso utilizado paramultiplos, e geralmente oposto, fins, incluindo uso domestico, irrigação, alimento, geração de energia, disposição de agua residual, e pesca.

• A manutenção do acesso a suprimentos sustentaveis de agua saudavel paracomunidades vulneraveis, e melhorar a eficiencia e o uso equitativo de aguaatraves de inovacoes institucionais, politicas e tecnologicas

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Simbiose Industrial em ação

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Pegada de Agua

• Volume de agua necessaria para a produçãode bens e serviços consumidos peloshabitantes de uma região e pelo seuconsumo direto.

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Pegada de Agua da Alemanha

Sonnenberg, A., Chapagain, A., Geiger, M. and August, D. (2009). Der Wasser-Fußabdruck Deutschlands: Woher stammt das Wasser, das in unseren Lebensmitteln steckt? WWF Deutschland, Frankfurt.