Valoração de Serviços
Ecossistêmicos utilizando a
metodologia emergética: Cana-deaçúcar e floresta nativa
Candidato a PhD: Marcos D.B. Watanabe
Orientador: Enrique Ortega
Curso de Extensão, LEIA
Julho de 2011
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Estudo de caso
Conclusões
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Resultados obtidos
Conclusões
Serviços ecossistêmicos
Ecossistemas são capazes de produzir bens e serviços que trazem
benefícios aos seres humanos.
Avaliação Ecossistêmica do Milênio (ONU, 2001-2005):
24 serviços de ecossistemas

Produção de biomassa;

Purificação de água;

Provisão de alimentos e fibras;

Regulação climática;

Valores culturais e espirituais;

Etc...
Indispensáveis para a sobrevivência humana
Influenciam diretamente as atividades econômicas
Serviços ecossistêmicos (SE)
Relatório Avaliação Ecossistêmica do Milênio (ONU, 2001-2005):
Devastação dos ecossistemas nos
últimos 50 anos supera qualquer
destruição ocorrida em outra época
da história da humanidade;

15 dos 24 serviços: degradados ou
usados de forma não sustentável

Regulação climática
 Purificação de água e do ar
 Pesca

Extinção em massa de espécies
(humana) comparável ao efeito do
impacto de asteróide (parágrafo 11).

Serviços ecossistêmicos (SE)
Possível causa desta problemática mundial:

Não se atribui valor econômico ($) aos SE;
Substituição de ecossistemas por sistemas que produzem bens e
serviços com valor de mercado:

Fonte: http://www.mof.go.jp/
1- Exploração dos
estoques
2- Agricultura e
pecuária
www.marketwatch.com
3- Sistemas
urbanos, indústria
Serviços ecossistêmicos (SE)
 Expectativa da mudança de uso da terra (2000 – 2050)
Ocupação por pastagens/plantações
Foley et al. 2005, NASA LCLUC Program.
Serviços ecossistêmicos (SE)
E se o valor econômico dos SE fosse considerado ?
Prestadora de
14 (serviços)
 Regulação climática
 Regulação distúrbios
 Regulação hídrica
 Provisão Água
 Controle erosão
 Formação solo
 Ciclo nutrientes
Floresta natural
 Tratam. resíduos
 Matérias-primas
Valor:
2000 US$.ha-1.ano-1
 Alimentos
 Controle biológico
 Informação genética
 Recreação
 Cultura
Costanza et al. (1997) Revista Nature
Serviços ecossistêmicos (SE)
E se o valor econômico dos SE fosse considerado ?
Prestador de
3 (serviços)
 Produção de alimentos
 Polinização
 Controle biológico
Valor
(US$)
Alimentos
Agricultura intensiva
Agricultura
Floresta intensiva
Nativa
Variedade de serviços
Valor:
90 USD.ha-1.ano-1
Costanza et al. (1997) Revista Nature
Serviços ecossistêmicos (SE)
Projetos implementados (World Bank e Global Environmental Facility,
GEF):
Costa Rica (41 mi)
Colômbia (4,5 mi)
El Salvador (10 mi)
México (90 mi)
Global: (30 mi)
Foto: Stefano Pagiola, World Bank
Investimentos para estimular projetos em que usuários dos SE paguem
para produtores dos SE (Payments for Ecosystem Services- “PES”)

Foco destes investimentos: proteção qualidade da água, fixação de
carbono e aperfeiçoamento de projetos agrícolas (agroflorestas).

Serviços ecossistêmicos (SE)
Extrema –MG
“ Programa Produtor de água”
http://eptv.globo.com/terradagente
http://eptv.globo.com/terradagente
Pagamento por serviços ambientais (PSA)
Pagamento aos
pecuaristas pela
proteção de nascentes
de rios
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Resultados obtidos
Conclusões
Importância da avaliação:
Cenário mundial

Instabilidade preços, não-renovabilidade

Mudanças climáticas ‣ Protocolo de Kyoto
Expansão da cana-de-açúcar: demanda crescente por
etanol ‣ biocombustíveis (renováveis?)
Brasil ‣ país-chave
São Paulo ‣ maior Estado produtor
Ano 2008 ‣ 2018 :
Área paulista de cana: 3,65 ‣ 5,45 milhões
de hectares (~50%)
Competição com ecossistemas naturais
Importância da avaliação:
Considerando o valor monetário dos SE:
Pergunta: a expansão da agricultura intensiva (cana) representa
uma vantagem econômica, ecológica e social?

Como mensurar esta perda sem usar metodologias econômicas
neoclássicas? (que podem subestimar o valor )

X

Análise emergética
Vantagem frente à economia neoclássica: não atribui valores aos SE
baseando-se em preferências humanas.
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Resultados obtidos
Conclusões
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Howard Odum (1924-2002)
Contabilidade considera os fluxos de
energia e materiais e não as
preferências humanas;

Todos fluxos em base comum: joule de energia
solar equivalente (seJ);

Atribui valores para serviços ecossistêmicos conforme
investimento de energia da natureza para prover bens e serviços;

Possibilita a conversão de energia solar para
valor monetário

‣
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Serviço ecossistêmico:

Dependente de processos biogeoquímicos (1 ou vários);

Processos que se repetem, constituindo ciclos em ecossistemas;

Necessitam de energia para sua manutenção.
Precipitação
Escoamento
Evapotranspiração
Infiltração
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Serviços ecossistêmicos avaliados no trabalho:

Ligados à 3 ciclos de materiais (alterados global e localmente):
1.Ciclo da água

escassez e poluição da água doce;
2.Ciclo do carbono

emissões de gases de efeito estufa (CH4, CO2)
3.Ciclo do nitrogênio
fertilização excessiva na agricultura e
emissão de gases de efeito estufa (N2O)

Environmental Science and Policy (2011)
Environmental Science and Policy (2011)
Environmental Science and Policy (2011)
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Cálculo do valor dos SE sob uma perspectiva global
Total :
15.83 E24 sej . yr-1
Emergia renovável que movimenta os
materiais na Biosfera
(Buenfil, 2001; Brown & Ulgiati, 2004)
Diagrama sistêmico do ciclo global da água
Ap
ventos
Atmosfera
Vapor
(super)
saturado
Massas de ar
2
Bp
Aerossóis/
DMS
4
1
albedo
3
Ecossistema
Aquático
Oceanos
Calor
interno
Correntes
marítimas
Q
F
Gravid.
Lunar
5
13
6
Energia
solar
Ecossistema
Terrestre
Zonas
costeiras
12
Geleiras
Rios/Lagos/
brejos
11
7
albedo
Água
no solo
Vegetação
5
Água
serapilheira
Águas
subterrâneas
(lençóis freáticos
e aquíferos)
8
Água em
biomassa
9
10
15
Antroposfera
14
7'
18
Represas
Água no
solo
Agricultura
Agroindústria
Água em
biomassa
Sistemas
urbanos
16
17
Efluentes
líquidos
8'
10'
1 – Formação de nuvens
2 – Aquecimento (circulação nuvens)
6 – Congelamento de água (geleiras)
10 – Transpiração da vegetação
8’ – Escoamento Superficial agrícola
3 – Precipitação (chuva)
7 – Interceptação da chuva
11 – Reflexão nas geleiras
14-15 – Captação de água
4 – Reflexão solar (nuvens)
8 – Escoamento superficial
12 – Derretimento gelo
5 – Evaporação
9 – Escoamento de base
13 – Efeito das marés em zonas costeiras
17 - efluentes sem tratamento
18 – Confinamento em reservatórios
a etapa: cálculo de valores globais
1
Importância
da avaliação:

Ciclo global da água
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Valores dos processos hidrológicos
‣
Fonte: Watanabe (2008)
Diagrama sistêmico do ciclo global do carbono
ATMOSFERA
OH•
Vapor
H20
3
5
Elevação de
temperatura
H2CO3
CO2
COV’s
CH4
CO
2
4
Água
oceânica
superficial
C
orgânico
CO2(aq)
pH=8,0
HCO3-
ECOSSISTEMA
AQUÁTICO
9
Ca++
Água
Profunda
C
orgânico
1
Moluscos,
conchas
6
CaCO3
CaCO3
Decompositores
Consumidores
marinhos
Carbono
Algas e
Orgânico
fitoplâncton
Carbono
Orgânico
8
Carbono fóssil
(petróleo, gás) e
hidratos de metano
Calor
interno
7
Energia
solar
Solos
inundados
10
ECOSSISTEMA
TERRESTRE
C
Org.
Solo
13
Gravidade
Lunar
C
orgânico
rochas
(silicato de
cálcio)
12
1
Vegetação
15
11
HCO3e Ca++
Carbono
Orgânico
Animais e outros
consumidores
Microoganismos e
decompositores
Carbono
Orgânico
Carbono
Orgânico
9
7
14
Solo
C
orgânico
10'
18
ANTROPOSFERA
XCO3-
12'
17
Palhada
1
Agricultura
Microrg. e
decompositores
Economia
Humana
Carbono
Orgânico
Carbono
Orgânico
Carbono
Orgânico
9'
16
7'
1- Fotossíntese
2- Efeito estufa
7- Decomposição de M.O.
12- Decomposição
3- Form. ácido carbônico
8- Soerguimento
13- Intemperismo
7´: Decomposição de resíduos ec.
18 – Mudança de uso da terra
4- Precipitação ácida
9- Respiração (CO2)
14- Incêndios naturais
9´: emissão CO2 da economia
5- Foto-oxidação
10- Trasporte C. Orgânico
15- CH4 em solos inundados
16- Queima de resíduos agrícolas
6- Formação exoesqueleto (CaCO3)
11- Oxidação CH4 no solo
2’ – Aumento do forçamento radiativo
17- Queima de comb. fósseis
1a etapa: cálculo de valores globais

Ciclo global do carbono
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Valores dos processos do carbono:
Fonte: Watanabe (2008)
Diagrama sistêmico do ciclo global do nitrogênio
raios
7
Radicais
OH ?
Aerossol
NO3-
fixação
NH3
HNO3
(ÁCIDOS)
8
neutralização
OH ?
N2
N2O
NOx
Vapor
água
5
7
6
evaporação
NH4+ ,
NH3(aq)
1
-
NO3 ,
NO2-
2
água
Algas
cianofíceas
N
org.
Gloeothece,
Oscillatoria,
Plectonema,
Anabaena, Nostoc
N org.
N
org.
Nitrosomonas e
Nitrobacter
Plantas e algas
macroscópicas
Bactérias
fixadoras
Peixes e outros
consumidores
N org.
N org.
Decompositores
Bactérias
denitrificantes
N
org.
N
org.
Pseudomonas
Rhizobium
3
4
Grav.
Lunar
Energia
solar
Calor
interno
12
NH4+ ,
NH3(aq)
1
Bact. (vida
livre)
NO3- ,
NO2-
10
Bactérias
nitrificantes N
org
.
solo
N
org.
N org.
Nitrosomonas e
Nitrobacter
Vegetação
Azotobacter e
Clostridium
Animais e outros
consumidores
N org.
Bactérias
fixadoras
N org.
Decompositores
Bactérias
denitrificantes
N
org.
N
org.
Pseudomonas
Rhizobium
3
11
solo
13
NH4+ ,
NH3
Uréia/
uran
11
10
Bactérias
nitrificantes
NO3- ,
NO2-
N
org
N org.
(palha)
Bactérias
v.livre
4
Combust.
fósseis
14
Cana-de-açúcar
Economia
Humana
15
Decompo- Bact.
Denitrif.
sitores
N
org.
Bactérias
fixadoras
(Azospirillum
(Gluconacetobact
er
3
4
1-fixação biológica
2- nitrificação
8- deposição atmosférica
3- decomposição
9- neutralização de ácido
14- queima de resíduos
4-denitrificação
10-lixiviação
15- queima de comb. fósseis
5-forçamento radiativo
11-volatilização
6- fotólise
7- foto-oxidação
12- incêndios naturais
13- fertilização artificial
a etapa: cálculo de valores globais
1
Importância
da avaliação:

Ciclo global do nitrogênio
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:

Valores dos processos de nitrogênio:
Fonte: Watanabe (2008)
Hierarquia de ciclos biogeoquímicos
Increasing values (Em$)
for biogeochemical
processes
Hierarquia de ciclos biogeoquímicos
H.T. Odum’s proposed 6th Law of Energy (2000)
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Estudo de caso
Conclusões
Importância
Resultados
Avaliação Emergética
da avaliação:

Áreas selecionadas:
Importância
Avaliação
ResultadosEmergética
da avaliação:

Serviços ecossistêmicos do ciclo da água:
Cana
1479
US$.ha-1.ano-1
Floresta
3929
US$.ha-1.ano-1
Importância
Avaliação
ResultadosEmergética
da avaliação:

Serviços ecossistêmicos do ciclo do carbono:
Cana
589
US$.ha-1.ano-1
Mas Campos (2003) – saldo negativo (15 t eq. CO2) em sistema com
queima (CO2, CH4, N2O) e solos (CO2).
Floresta
113
US$.ha-1.ano-1
Importância
Avaliação
ResultadosEmergética
da avaliação:

Serviços ecossistêmicos do ciclo do nitrogênio
Cana
- 4082
US$.ha-1.ano-1
Floresta
-1229
US$.ha-1.ano-1
Floresta x Cana
Redução na
percolação de
água
Incremento na
fixação de
carbono (NPP)
-2450
USD.ha-1.ano-1
+ 476 *
USD.ha-1.ano-1
* Sem considerar perda pela colheita e emissões do solo
Aumento na
lixiviação e
runoff de N do
fertilizante
- 2850
USD.ha-1.ano-1
Floresta x Cana
Redução na
percolação de
água
Incremento na
fixação de
carbono (NPP)
-2450
USD.ha-1.ano-1
+ 476 *
USD.ha-1.ano-1
* Sem considerar a colheita, emissões da queima e do solo
Aumento na
lixiviação e
runoff de N do
fertilizante
- 2850
USD.ha-1.ano-1
Floresta x Cana
Redução na
percolação de
água
Incremento na
fixação de
carbono (NPP)
-2450
USD.ha-1.ano-1
+ 476 *
USD.ha-1.ano-1
* Sem considerar perda pela colheita e emissões do solo
Aumento na
lixiviação e
runoff de N do
fertilizante
- 2850
USD.ha-1.ano-1
Escopo
Serviços ecossistêmicos
Importância da avaliação
Avaliação emergética de sistemas
Resultados obtidos
Conclusões
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:
Conclusões
Avaliando o valor dos SE mais significativos
(água, carbono, nitrogênio):
1- Expansão das áreas de cana-de-açúcar sobre regiões de floresta
nativa é desvantajosa devido à alteração nos SE:
Ciclo da água:
Serviço de percolação de água: perdeu 2450 EM$.ha-1.ano-1
Ciclo do carbono:
Serviço fixação de carbono na biomassa: ganhou 476 EM$.ha-1.ano-1
(mas o saldo no sistema em termos de CO2 equivalente foi negativo)
Ciclo de nitrogênio
Lixiviação e runoff de nitrogênio inorgânico: perdeu 2850 EM$.ha-1.ano-1
2- Valores baseados na análise emergética podem embasar políticas
públicas de cobrança/pagamento por SE nas escalas local e global
Importância
Avaliação Emergética
da avaliação:
Sugestões:
1- Estudos futuros: SE em uma bacia hidrográfica
2 - Refinar valores emergia específica escala local
3 – Simular a dinâmica emergética em base diária
Obrigado!
Email: [email protected]