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V Workshop sobre Tecnologias em V Workshop sobre Tecnologias em
AgroindAgroind úústrias de Tuberosas Tropicaisstrias de Tuberosas Tropicais
Aspectos Econômicos e EstratAspectos Econômicos e Estrat éégicos de gicos de ““ produprodu ççãoão”” de energia no Brasil de energia no Brasil
Botucatu, 10 de maio de 2007
Dr. Dr. ThiagoThiago RomanelliRomanelliCoordenadorCoordenador de Stewardshipde Stewardship
Bayer CropScienceBayer CropScience
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Fonte: Hall (1992)
CRESCIMENTO POPULACIONAL E EVOLUCRESCIMENTO POPULACIONAL E EVOLU ÇÇÃO DO ÃO DO USO DE COMBUSTUSO DE COMBUSTÍÍVEIS FVEIS FÓÓSSEISSSEIS
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Giampietro et al. (2005)
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Cleveland (1999)
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ENERGIA PRIMENERGIA PRIMÁÁRIA, PIB E MUDANRIA, PIB E MUDAN ÇÇAS NA INTENSIDADE AS NA INTENSIDADE ENERGENERGÉÉTICA (1981TICA (1981--1991) (%/ano)1991) (%/ano)
E
E∆PIB
(PIB)∆I
I∆
Sul da Ásia 6.5 5.2 + 1.3
Leste da Ásia 7.7 6.6 + 1.1
América Latina 2.9 1.8 + 1.1
África 4.1 2.7 + 1.4
OCDE 1.4 3.7 – 2.3
Energy in Developing Countries - A Sectorial Analysis, OECD/IEA, Paris (1994)
Países em desenvolvimento ainda não saturaram o consu mo de fatores de produção, pois não atingiram os patamares dos desenvolvidos ⇒⇒⇒⇒ consumo de energia cresce mais que o PIB
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LEIS DA TERMODINÂMICALEIS DA TERMODINÂMICA
1ª lei - Princípio da Conservação de EnergiaA energia total existente sob diversas formas éinvariável
2ª lei - Lei da EntropiaIrreversibilidade dos processos naturais
Entropia ⇒⇒⇒⇒
• índice de desordem de um sistema associado a degradação de energia• retrata energia indisponível
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LEIS DA TERMODINÂMICALEIS DA TERMODINÂMICA
Lei da Entropia
Não serve unica e exclusivamente para conteúdo de energia, também aplica-se aos materiais
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AnAn áálise de energialise de energia
Estabelecimento dos fluxos de energia, identificand o
sua demanda total, a eficiência energética refletid a
pelo ganho líquido de energia e pela relação entre
energia produzida pela energia empregada.
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Porque?
• Forma adequada para avaliar o nível de
desenvolvimento da agricultura, analisando-se
os fluxos de energia associados a esta atividade
• Avaliar grau de sustentabilidade
Pimentel (1980)
AnAn áálise de energialise de energia
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http://eroei.com/the_chain/eroei.html
EROI
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λ é o fator de qualidade para o i-ésimocombustível no tempo tEo e Ec são os equivalentes caloríficos de entrada e saída de energia, respectivamente.
http://eroei.com/the_chain/eroei.html
EROI
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Silva et al. (1987)
BalanBalan çço energo energ éético da cultura do feijão para diferentes tipos tico da cultura do feijão para diferentes tipos de trade tra çção, Estado de São Paulo, 1981/82.ão, Estado de São Paulo, 1981/82.
Item Tração animalTração
mecanizada-animalTração mecanizada
kcal/ha % kcal/ha % kcal/ha %
Mão-de-obra 72.786,0 12,4 60.186,0 3,5 48.972,0 2,2
Alimentação Animal 176.680,0 30,0 54.880,0 3,2 - -
Semente 112.389,5 19,1 149.786,5 8,6 158.053,0 7,2
Formulado (04-14-08) 219.225,0 37,2 298.146,0 17,2 333.222,0 15,3
Defensivos - - 227.106,0 13,1 496.702,8 22,8
Combustível e
lubrificantes- - 915.135,0 52,9 1.115.490,0 51,2
Depreciação máquinas
e equipamentos7.617,7 1,3 25.446,8 1,5 28.952,7 1,3
Total Energia Injetada 588.698,2 100,0 1.730.696,3 100,0 2.181.392,5 100,0
Energia Produzida 2.426.400,0 3.033.000,0 3.235.200,0
Balanço Energético 1.837.701,8 3,12 1.302.303,7 0,75 1.053.807,5 0,48
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BalanBalan çço energo energ éético da cultura do milho para diferentes tipos tico da cultura do milho para diferentes tipos de trade tra çção, Estado de São Paulo, 1981/82.ão, Estado de São Paulo, 1981/82.
Silva et al. (1987)
Item Tração animalTração
mecanizada-animalTração mecanizada
kcal/ha % kcal/ha % kcal/ha %
Mão-de-obra 69.888,0 6,0 51.324,0 3,7 11.802,0 0,8
Alimentação Animal 233.160,0 19,2 27.440,0 2,0 - -
Semente 68.012,4 5,8 71.008,0 5,1 72.632,2 4,6
Adubo cobertura (SA) 693.750,0 59,6 333.000,0 23,9 333.000,0 21,0
Formulado (04-14-08) 105.228,0 9,0 192.918,0 13,8 236.763,0 14,9
Combustível e
lubrificantes- - 693.120,0 49,9 904.305,0 57,1
Depreciação máquinas
e equipamentos4.505,75 0,4 21.757,9 1,6 25.416,6 1,6
Total Energia Injetada 1.164.544,2 1.390.568,7 1.583.918,8
Energia Produzida 7.364.400,0 9.747.000,0 10.830.000,0
Balanço Energético 6.199.855,8 5,32 8.356.431,3 6,01 9.246.081,2 5,84
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EFICIÊNCIA ENERGEFICIÊNCIA ENERGÉÉTICA E PRODUTIVIDADE TICA E PRODUTIVIDADE
Serra et al. (1979)
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Termodinâmica do Carvão
• +…• Gases de Efeito Estufa• Impacto na paisagem• Contaminação de água• Remoção de pessoas• Extração usa petróleo
EROI = 9����27
1 BEP
Swenson (2005)
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Termodinâmica do Petróleo
• Depende …• Pensilvânia?• Árábia Saudita?• Oceano?
• + …• Impacto na paisagem• Gases de Efeito Estufa• Contaminação da água
EROI = 10±Swenson (2005)
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EROI = 4���� 12
• + …• Exaustão da fonte• Jazidas com baixa
concentração• Manter resíduos por 10000+
anos
… Como valorar 1,000+ anos de aterros?
Termodinâmica da Energia Nuclear
Swenson (2005)
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EROI = 3
Termodinâmica da Areia Betuminosa
• +…• Gases de Efeito Estufa• Impacto na paisagem• Contaminação de água• Extração usa gás natural
Swenson (2005)
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EROI = -½
Termodinâmica do Hidrogênio
Swenson (2005)
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+ pode ser melhorada
EROI = 10����30
Termodinâmica da Energia PV
Swenson (2005)
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EROI = 40����120
Termodinâmica da Energia PV – thin film
Swenson (2005)
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EROI = 80����240
Termodinâmica da Energia Eólica
Swenson (2005)
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Thomas Edison (1847-1931)
“I'd put my money on the sun and solar energy. What a source of power! I hope we don't have to wait 'til oil and coal run out before we tackle that.”
• www.ThomasEdison.com
E os materiais necessáriospara concentrar e distribuir
a energia solar???
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Como adiar o fim do petróleo??Aumentar a eficiência de uso?
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William Stanley Jevons1835-1882
Paradoxo de Jevons
O Paradoxo de Jevons reza que melhorias
tecnológicas melhoram a eficiência de uso da fonte
de energia, porém o consumo total tende mais a
crescer que diminuir.
O Paradoxo de Jevons implica que a introdução de
tecnologias energeticamente eficientes pode no total
aumentar o consumo de energia.
http://www.absoluteastronomy.com/encyclopedia/j/je/jevons_paradox.htm
↑↑↑↑ Eficiência →↑→↑→↑→↑ Carvão →→→→ ↑↑↑↑ Oferta →→→→ ↓↓↓↓ Preço →↑→↑→↑→↑ Uso
Sinto muito!!!
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O que é uma fonte de energia?
Um meio que resulte na disponibilização de energia em qua ntidademaior do que a demandada pelo processo
IssoIsso bastabasta ????
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Najam e Cleveland (2003)
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Najam e Cleveland (2003)
![Page 29: V Workshop sobre Tecnologias em Agroind ústrias de ...€¦ · V Workshop sobre Tecnologias em Agroind ústrias de Tuberosas Tropicais Aspectos Econômicos e Estrat égicos de “produ](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042921/5f6ae59524d48931f51ed7f9/html5/thumbnails/29.jpg)
EcoEco ssistemassistema EcoEco nomianomia
f(Material,Energia)
Sistemas econômicos são sistemas termodinâmicos
Economia e Termodinâmica
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321 aaa RLKQ =
20
103
aaa
LK
QR =
Função Cobb-Douglas
Q = output por tempoK = capitalR = recursos naturaisL = mão-de-obraa1,a2,a3 = parâmetros fixados
Economia e Termodinâmica
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“Exercícios com papel e caneta tem levado à aceitaçã o
dos mesmos sem nenhuma preocupação com a relação
deles para com os fatos ”
Georgescu-Roegen (1979)
Economia e Termodinâmica
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“Na sua dimensão física a economia é um subsistema aberto ao
ecossistema - este é finito, estático e fechado em termos materiais. A
medida que o subsistema cresce ele incorpora uma proporção ainda
maior do ecossistema total e deve atingir seu limite. Portanto o
crescimento não é sustentável. O termo “crescimento sustentável”
quando aplicado à economia é autocontraditório como prosa e
equivocado como poesia”.
Valuing the Earth: Economics, Ecology, Ethics Daly e Townsend (1993)
Economia e Termodinâmica
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EcoEco ssistemassistema
EcoEco nomianomia
Fluxos de material e energia
Convergência de recursos
Economia e Termodinâmica
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Cleveland (1999)
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Kay (1999)
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Kay (1999)
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ImpactoImpacto dada mudanmudanççaa climclimááticatica
Monte Kenya
Kilimanjaro
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New Orleans
ImpactoImpacto dada mudanmudanççaa climclimááticatica
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Limites do sistema analizado
Based on historical USDA data; results are 3-year moving averages
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Bus
hels
/lb. F
ertil
izer
?
Precision farming, etc.?
U.S. Corn Output Per Pound of Fertilizer Has Risen by 70% in The Past 35 Years
Wang (2005)
Irrigação?Transgênicos?Erosão?Contaminação?
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Limites de mercado e sensibilidade???
Limites do sistema analizado
Wang (2005)
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Giampietro et al (2005)
Limites do sistema analizado
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“Lucratividade” energética não é suficiente
Valor total gerado atende a demanda?
Balanço = Saída – Entrada
Qual a origem da energia de entrada??
Pode um EROI de 4/1 ser melhor que um de 6/1?
“Desejabilidade”
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Giampietro et al (2005)
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Metabolismo socialMetabolismo social
Giampietro et al (2005)
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Metabolismo socialMetabolismo social
Giampietro et al (2005)
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Abordagem integradaAbordagem integrada
País Planeta
Sociedade Indústria
Agricultura
PolíticaComércioAcordos
PlanejamentoPlanejamento
PoluiçãoEmpregoDisponibilidadePreço
AlimentosManutenção RecursosEmpregoCustoRentabilidadeInclusão social
LogísticaTecnologiaResíduosRentabilidadeEscala de produção
ResultadoResultado
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Giampietro et al (2005)
Abordagem integradaAbordagem integrada