O Desenvolvimento econômico,
sustentável e a engenharia da
sustentabilidade
O que é desenvolvimento econômico
• É a riqueza econômica dos países ou
regiões obtida para o bem-estar dos seus
habitantes.
Em economia e em negócios, a riqueza de
uma pessoa ou uma nação é o valor líquido
dos ativos. Há ativos que são tangíveis
(terra e capital) e aqueles que são
financeiros (dinheiro, títulos, etc)
PIB
• O PIB é um indicador de desempenho econômico,
calculado no Brasil pelo IBGE (Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística).
PIB = C + G + I + (X – M)
G = Consumo do governo
C = consumo das família
I = investimento bruto
X = exportações de bens e serviços
M = importações de bens e serviços
IDH
• O Índice de Desenvolvimento Humano é
uma medida comparativa de pobreza,
alfabetização, esperança de vida para os
diversos países do mundo. Seu cálculo vai
de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto
mais
próximo
da
unidade,
mais
desenvolvido é considerado o país.
O IDH foi desenvolvido na década de 90 (1990) e vem sendo utilizado pelo
Programa das Nações Unidas e a partir de dados como:
• expectativa de vida
• educação
• PIB (per capita)
• A cada ano, os países, membros da ONU são classificados de acordo com
essas medidas.
Critérios de Avaliação:
• O IDH combina três dimensões:
• Uma vida longa e saudável : Expectativa de vida
• Acesso ao conhecimento : Anos médios de estudo
e anos esperados de escolaridade.
• Um padrão de vida decente : PIB (per capita)
• O cálculo do IDH vai de zero a 1 (um) : quanto
mais próximo da unidade, mais desenvolvido é
considerado o país.
Índice de Desenvolvimento Econômico Humano (IDH)
• Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) – É uma medida comparativa
utilizada para classificar os países pelo seu grau de “Desenvolvimento
Humano”.
Desenvolvimento medido pelo IDH
• Como o PIB pretende medir o desenvolvimento econômico sem levar em
conta aspectos como ao bem estar social (que inclui saúde e educação),
surgiu o IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), que mede a média das
realizações de um país em três dimensões básicas do desenvolvimento
humano: uma longa expectativa de vida, o conhecimento e um padrão de
vida digno para a população.
• O Índice de Desenvolvimento Humano é uma medida comparativa de
pobreza, alfabetização, esperança de vida para os diversos países do
mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais
próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país.
•
O IDH era calculado pela média de três dimensões. Eram considerados
países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentavam IDH >
0,8. Os países com 0,799 < IDH < 0,5 eram considerados países de
desenvolvimento intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 eram considerados
de baixo desenvolvimento humano.
Tabela de IDH
ESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDH
ESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDH
Indicador
Expectativa
de
vida
Alfabetização de
adultos
Educação geral
PIB per capita
Valor
máximo
Valor
mínimo
anos
85
25
%
100
0
%
100
0
US$/h
ab
40.000
100
VALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CADA DIMENSÃO PARA O CÁLCULO DO IDH
METODOLOGIA PARA O CÁLCULO DO IDH
Estrutura para o cálculo do IDH:
• Expectativa de vida ao nascer: EV = (EVpaís - 20) / (83,220)
• Índice de Educação (IE) = IE = [(IAME - IAEE)1/2 - 0]/
(0,951 - 0), onde :
Ìndice de anos médios de estudo IAME = AME / 13,2 (AME =
anos médios de estudo do país)
Índice de anos esperados de escolaridade IAEE = AEE / 20,6
(AEE = anos esperados de escolaridade do país)
• Índice de renda = IR = [ln(PIBpaís) - ln (163)] /
[ln(108.211) - ln(163)]
• IDH = (EV x IE x IR)1/3
Valores máximos e mínimos de cada dimensão para o cálculo do IDH:
1. Índice de expectativa de Vida – Turquia
No ano de 2005 era de 71,4 anos:
2 .Índice de Educação:
Na Turquia , em 2005 a taxa de alfabetização de adultos era de 87,4% e o
percentual da população, recebendo educação primária, secundária e terciária
era de 68,7%.
Cálculo do Indice do PIB per capita
O PIB per capita, na Turquia, no ano de 2005 foi de US$ 8.047 por
habitante:
Cálculo do IDH
2- Desenvolvimento Sustentável : um
conceito em construção
•O
conceito
de
Desenvolvimento
Sustentável, provém de (...) “um processo
histórico de reavaliação crítica, da relação
existente entre a sociedade civil e o Meio
Natural.”
O desafio do desenvolvimento sustentável no
século XXI
• Conforme o Relatório de Brundtland
(1987):
• “... o desenvolvimento que satisfaz as
necessidades
do
presente
sem
comprometer a capacidade das gerações
futuras de satisfazerem as suas próprias
necessidades”.
Metas para a Sustentabilidade
• Recursos naturais há que ser consumidos de
•
•
•
forma consciente e suficiente
pelos seres humanos, sem que a
biodiversidade, os valores sociais e os culturais
sejam abandonados.
Considerar que o Ecossistema seja finito, não
cresce e é materialmente fechado.
Identidade de Erlich : Estimativa de impacto
ambiental das populações com relação ao uso
dos recursos per capita.
Estimativa de Impacto Ambiental
Poluição
Área
=
Habitantes
área
x
Produção
econômica
habitantes
x
Poluição
Produção
econômica
Que pode ser reescrita na forma:
I=PxAxT
onde:
I é o impacto sobre o ambiente resultante do consumo
P é a população que ocupa uma determinada área
A é o consumo per capita (riqueza)
T é o fator tecnológico
• Quanto menor o impacto de uma população sobre uma área, maior seria a
sua sustentabilidade
Identidade de Erlich
• Inclui o meio ambiente
• Inclui a pressão causada pelo tamanho de uma
•
população
Fator econômico
Sociedade Sustentável (HermanDaly)
1º Princípio da sustentabilidade ambiental
• Os recursos naturais não devem ser consumidos a uma
velocidade que impeça sua recuperação
2º Princípio da sustentabilidade ambiental
• A produção dos bens não deve gerar resíduos que não
possam ser absorvidos pelo ambiente de forma rápida e
eficaz.
Princípios da sustentabilidade de Herman
Daly (1997) e os Modelos de Interação dos
Sistemas Humanos.
1º Modelo de interação – sustentabilidade fraca:
• Representa os sistemas humanos e natural como
compartimentos ilimitados em seu
desenvolvimento.
• Tipo de sustentabilidade fraca : soma de todos
os capitais ambiental, econômico e social) é
mantida constante, sem diferenciação do tipo de
capital.
• Exemplificando: Uma planta de tratamento de
efluentes líquidos substituiria o serviço ambiental
de purificação de água realizado por uma
floresta.
1º Modelo de interação – sustentabilidade fraca:
Representa os sistemas humanos e natural como compartimentos
ilimitados em seu desenvolvimento.
Tipo de sustentabilidade fraca : soma de todos os capitais ambiental,
econômico e social) é mantida constante, sem diferenciação do tipo de
capital.
Exemplificando: Uma planta de tratamento de efluentes líquidos substituiria
o serviço ambiental de purificação de água realizado por uma floresta.
2º Modelo de interação : sustentabilidade média
• Considera-se os 3 compartimentos
•
•
•
(eco, econo e sociosfera) como áreas
de domínio comuns, entretanto, neste
modelo há outras áreas
interdependentes.
As interações de troca entre os
sistemas (humano, social e econômico)
possuem áreas que não dependem
fortemente do sistema natural.
Neste tipo de sustentabilidade, a soma
dos três tipos de capital (ecológico,
econômico e social) é também mantida
constante, porém a substituição entre
os diferentes tipos de capital é parcial.
Exemplificando : O plantio de um
bosque substituiria parcialmente o
capital natural de uma floresta natural.
3º Modelo – sustentabilidade forte
• Neste modelo, de sustentabilidade
•
•
•
•
ambiental forte, o meio ambienta
contém os sistemas humanos,
fornecendo recursos (minérios e
energia) e prestando serviços
ambientais (dispersão de poluentes)
Recursos e serviços ambientais são a
base para o desenvolvimento
socioeconômico.
Os sistemas humanos estão contidos no
sistema natural e a econosfera e a
sociosfera não podem crescer além das
limitações intrísecas da biosfera.
Neste tipo de modelo, para alcançar a
sustentabilidade é necessário manter o
capital .
Exemplificando: O esgotamento dos
combustíveis fósseis é compensado pelo
desenvolvimento de outra fonte de
energia, como a renováveis.
3- A Engenharia da Sustentabilidade
• Princípios Simples, conhecido pelos Engenheiros
•
•
•
em que tudo está baseado em energia.
Quando a energia disponível é abundante, a
economia cresce.
Más em relação à fontes de energia a
exploração é superior à capacidade de suporte.
Busca pela sustentabilidade: Engenheiros devem
utilizar técnicas para avaliar os sistemas de
fornecimento de energia e considerar o homem,
a natureza e a economia.
Busca pela Sustentabilidade
• Engenheiros devem utilizar-se de técnicas para medir e
avaliar os sistemas e suas fontes de energia e para ISB
utilizam-se de modelos.
• fornecimento de energia, considerar o homem a
natureza, e também a economia.
Avanços Tecnológicos no século XX
• A Engenharia da sustentabilidade busca entender como
as leis da energia controlam todos os modelos humanos,
a economia, os períodos de crescimento e de
sustentabilidade.
Reflexões para o Futuro
• Diminuir a desigualdade social.
• Garantir o desenvolvimento econômico das sociedades
“São os fluxos de energia que formam e mantém os
sistemas humanos e naturais”.
O Homem foi induzido a considerar a energia, a
economia e a sociedade como bens garantidos à sua
sobrevivência: modelo de sustentabilidade fraca.
Entretanto, o rápido crescimento que caracterizou o
último século, a percepção da capacidade de carga do
planeta, a compreensão de que nossas fontes de energia
são limitadas, nos induziram a pensar de acordo com o
modelo de sustentabilidade forte.
SISTEMAS
• Em engenharia, para que se possa avaliar um sistema tão complexo
como o nosso, utilizam-se de “sistemas” e de “diagramas de
sistemas” para que se realizem cálculos sobre fluxos e depósitos
de recursos.
• O Meio Ambiente, constitui um sistema com altíssimo grau de
complexidade, derivada do número de componentes e de suas
interações bem como da complexidade dinâmica, associada ao
padrão de comportamento que os componentes têm ao longo do
tempo.
• Sistema é um “todo” e que interage com as suas partes
“organizadas”
• Exemplificando: Bosque constituído de árvores, solo, nutrientes,
animais e microorganismos.
Essa interação mantém a unidade.
Características Importantes de um Sistema:
As partes de um sistema.
• As partes de um sistema não podem ser colocadas de maneira
aleatória. Exemplificando: Não é qualquer árvore que pode
substituir outra de uma determinada espécie que foi cortada.
Em um sistema, as partes devem estar interligadas de uma forma
específica, para que o sistema realize seu propósito específico.
• Os sistemas mantém estabilidade através de ajustes e flutuações.
• Retorno de informações : As interrelações revelam como os “loops
de feedbacks” se organizam para gerar estruturas responsáveis.
Diagramas de Sistemas e Fluxo de Energia
Fluxos Energéticos Necessários para a Produção de Alimentos em uma
Fazenda:
Fluxo de Energia entre Plantas e Consumidores
Recursos Limitados e Ilimitados
O desenvolvimento de um sistema está
limitado a seus recursos energéticos.
Se
estes
podem
suportar
mais
crescimento ou se os sistema deve ser
limitado em sua atividade, depende da
disponibilidade de energia externa.
Recursos Limitados e Ilimitados: Comparação entre duas fontes de
energia
• Primeira situação : A represa pode
•
a)Fonte de energia de grande
capacidade com fluxo de saída suficiente
para cada usuário.
b) Fonte de energia limitada, com fluxo
disponível fixo por unidade de tempo.
estar limitada pelo fluxo de água
que chega às turbinas.Os fluxos
de energia limitada na fonte, não
podem suportar um crescimento
ilimitado e os sistemas que
empregam estas fontes têm que
se desenvolver de forma a manter
o armazenamento de energia e de
reservas em um nível que o fluxo
de entrada possa suportar.
Segunda
situação:
Se
o
fornecimento de água à represa
for
maior
que
a
pressão
necessária,
para
mover
as
turbinas, pode ser considerado um
sistema ilimitado. Pode-se dizer,
que as fontes ilimitadas de
energia,
podem
suportar
o
aumento de consumo e a
acumulação de re-servas que
chamamos de crescimento.
Sobrevivência dos Sistemas
• Desenvolvem retroalimentação de energia.
• Reciclam de materiais.
MODELOS DE CRESCIMENTO
A Engenharia da Sustentabilidade
Modelos:
• Como já foi mencionado anteriormente, tudo está
baseado em energia e os engenheiros, na busca pela
sustentabilidade, devem recorrer às técnicas para medir
e avaliar os sistemas e suas fontes de energia e para
isso, se utilizam de modelos.
• Modelos representam sistemas e os sistemas são
constituídos de partes e de suas interconexões
Modelos de Crescimento e a Engenharia da
Sustentabiliadade – Para construir um modelo é
necessário:
• Criar uma caixa imaginária que “contenha” nosso sistema.
• Desenhar símbolos que representem as influências externas.
• Símbolos que representem as partes internas do nosso sistema.
• Linhas de conexão entre esses símbolos, que representem relações
e fluxos de materiais e energia.
• Para que o modelo se torne quantitativo convenciona-se
adicionarmos valores numéricos a cada fluxo.
Portanto, podemos utilizar os modelos para avaliações quantitativas
e para simulações: que permitem acompanhar/prever o
comportamento do sistema ao longo do tempo.
Um Modelo Simples de Armazenamento
Este é o exemplo de um sistema simples que contenha apenas um processo de
armazenamento; o sistema contém um estoque, fluxo de entrada e um fluxo de
saída.
Na figura, a água foi usada como material a ser armazenado (estoque). Poderia ser
petróleo, minério, dinheiro etc.
Já que a Energia acompanha todos os processos e fluxos, modelos que empreguem
diagramas de energia do sistema, podem ser utilizados para descrever os diversos
sistemas.
Estes sistemas, por sua vez, buscam entender como as Leis da
Termodinâmica, controlam todos os Modelos Humanos, a Economia, os
Períodos de Crescimento e de Estabilidade.
Leis da Termodinâmica
Lei zero da termodinâmica:
Determina: “Quando dois sistemas em equilíbrio termodinâmico têm
igualdade de temperatura, com um terceiro sistema, também em
equilíbrio”.
1ª Lei da termodinâmica ou da conservação da energia
Energia interna do sistema é relacionada ao trabalho realizado sobre o
ambiente e ao calor transferido ao sistema.
2ª Lei da termodinâmica
Enunciado de Clausius
O calor não pode fluir de forma espontânea de um corpo de
temperatura mais baixa para outro com temperatura mais elevada.
Esta Lei determina de forma quantitativa a viabilidade de processos em
sistemas físicos, no que se refere à possibilidade de troca de energia e
a ocorrência ou não, destes processos na natureza.
Equações para um Sistema Simples de
Armazenamento de água em um Tanque.
1: Q
1:
Q
150.00
100.00
1
1
1
1
1:
75.12
50.00
1
1
1
1:
1
0.25
0.00
3.00
6.00
9.00
Time
Nível de água: Q como função do
tempo para um tanque perdendo
água.
12.00
0.00
0.00
3.00
6.00
9.00
12.00
Time
Nível de água contra o tempo: tanque
perdendo água com uma fonte externa
Representação gráfica para o crescimento de um estoque :
representado por um modelo de armazenamento
Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água. Valores
iniciais destacados em negrito.
Tempo
Fluxo de saída
Variação
Quantidade
armazenada
t+Dt
k1 x Q
DQ = J - k1 x Q
Q + DQ
0
0,00
2,00
1,00
1
0,03
1,97
2,97
2
0,09
1,91
4,88
3
0,15
1,85
6,73
4
0,20
1,80
8,53
5
0,26
1,74
10,28
6
0,31
1,69
11,97
7
0,36
1,64
13,61
8
0,41
1,59
15,20
9
0,46
1,54
16,74
...
...
...
...
299
2,00
0,00
66,66
300
2,00
0,00
66,66
Representação Gráfica : Mudanças na Quantidade
Armazenada de um depósito de água
Onde: J = 2L/h Dt=1h e k1=0,03⁻¹
Mudanças na Quantidade armazenada de um depósito de
água para: J=2L/h Dt=1h K1=0,06h⁻¹
• Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas externos.
•
•
•
Exemplos de fontes de fluxo constante são o sol, a chuva, o vento e as
correntes de rios. As populações nos sistemas não podem aumentar os fluxos
externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa ser mantido pelo fluxo
interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz solar pelas árvores, não há
nada que as árvores possam fazer para aumentar ou diminuir a incidência de luz
solar. Este tipo de fonte é também chamado fonte renovável.
A Figura, anterior mostra como este tipo de fonte é representado em um diagrama
de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o sistema com
parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se mostra como uma
linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar que isto é um tubo
conectado ao lado de uma drenagem para retirar água.
Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas externos.
Exemplos de fontes de fluxo constante são o sol, a chuva, o vento e as
correntes de rios. As populações nos sistemas não podem aumentar os fluxos
externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa ser mantido pelo fluxo
interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz solar pelas árvores, não há
nada que as árvores possam fazer para aumentar ou diminuir a incidência de luz
solar. Este tipo de fonte é também chamado fonte renovável.
A Figura , ainda evidencia como este tipo de fonte é representado em um
diagrama de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o
sistema com parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se mostra
como uma linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar que isto é um
tubo conectado ao lado de uma drenagem para retirar água.
• Um importante exemplo na natureza é a sucessão, como o crescimento de uma
•
floresta. Quando a floresta é jovem, a energia da luz não é limitante. O
crescimento de árvores pequenas é rápido e a maioria do excedente de luz que
passa não é utilizada. Com o crescimento da floresta, não obstante, as árvores
utilizam mais e mais energia, e menos energia escapa de não ser utilizada. O
crescimento decresce e se detém. A floresta se torna um balanço entre
crescimento e decomposição
Outro exemplo de crescimento, em uma fonte de fluxo constante, é a construção
de cidades ao longo de um rio. As cidades usam água para beber, produção
agrícola, pesca e uso de águas servidas tratadas. Novas cidades podem construir
até que toda a água seja utilizada tão rápido quanto flui pelo rio.
Fluxo de Energia e Modelos de Crescimento: Símbolos com caminhos de
conexão utilizados em modelos de crescimento
Podemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um conjunto de
símbolos apresentados abaixo.
Esse slide não sabia se tirava ou deixava
Podemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um conjunto de
símbolos apresentados abaixo.
•
•
•
Representa uma fonte de energia como, por exemplo, o Sol.
Representa um produtor como, por exemplo, as plantas verdes, que
realizam o processo de fotossíntese.
Representa um consumidor, como os herbívoros, por exemplo.
Um modelo muito simples, representando parte de uma
floresta, seria como apresentado na figura a seguir:
Modelo representando parte de uma floresta.
• A flecha contínua é utilizada para representar o fluxo de energia ou material.
O modelo informa que as árvores, que são produtores, processam a energia
recebida do Sol. Essas árvores são consumidas pelos animais que recolocam
nutrientes no solo, o que reverte em benefício das próprias árvores. Vemos,
assim, que no modelo existe um elo de retroalimentação envolvendo as variáveis
árvores e animais.
Modelo de Crescimento Utilizando uma Fonte de Energia Renovável
Representação gráfica para o modelo
de crescimento utilizando uma fonte
renovável
Diagrama de sistemas do modelo de
crescimento utilizando uma fonte renovável.
Modelo de fonte lentamente renovável
Modelo de fonte lentamente renovável
• Encontrado em muitos tipos de sistemas geológicos, químicos e econômicos.
• Este modelo pode representar a maneira como os recursos estão suprindo a
nossa sociedade consumidora de energia.
• O tanque de reserva(E) representa os grandes estoques de carvão, óleo, gás
natural, Solo, madeira e minerais disponíveis.
• O modelo pode também representar uma população de peixes em uma represa,
depois do alagamento de uma floresta.
A Engenharia da Sustentabilidade
Modelos de Crescimento utilizando uma Fonte Não-Renovável
Alguns sistemas dependem de recursos provenientes de fontes não renováveis;
EXEMPLIFICANDO: uma população de escaravelhos crescendo com a energia disponível de um
tronco em decomposição.
Quando a população de escaravelhos é pequena, há uma energia ampla e o crescimento é
exponencial. Mais tarde, como o tronco começa a diminuir em tamanho, o crescimento da
população de escaravelhos diminui até que não haja mais tronco - e nenhum escaravelho. No
gráfico, a linha Q representa o número da população. A linha N representa a energia restante
no tronco em determinado tempo .
Outro exemplo é uma cidade, com um único recurso econômico não renovável como um
depósito de carvão. Ela se converterá em uma cidade fantasma.
Representação gráfica para o modelo
de crescimento utilizando uma fonte
não renovável.
Modelo de crescimento utilizando duas Fontes: Renovável e Não-Renovável
• No modelo das duas fontes a energia para o crescimento do estoque de
consumidores em Q vem de duas fontes, uma fonte renovável J e outra em
que a energia é retirada por um estoque que não é reabastecido, o estoque
não renovável E. Este modelo oferece uma perspectiva de nossa própria
sociedade global. A economia mundial cresceu baseada tanto nos
combustíveis fósseis quanto em fontes renováveis. Caso o modelo esteja
correto, a economia terá de ajustar-se de forma a utilizar menor quantidade
de combustíveis fósseis não-renováveis para que estes não se esgotem.
Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma duas fontes