A CERTIFICAÇÃO DE SISTEMAS E PRODUTOS RURAIS USANDO EMERGIA. ESTUDO DE CASO: ANÁLISE DO SÍTIO “DUAS CACHOEIRAS”. Dr. Enrique Ortega Professor, FEA, Unicamp, CP 6121, Campinas, SP, Brasil, CEP 13083-970 E-mail: [email protected] I Seminário Internacional sobre Manejo na Agricultura Orgânica para Sustentabilidade Embrapa-Yamaguishi Jaguariúna, SP, 22-28 junho 2003. Procuram-se modelos sustentáveis, com novos atributos: Menos dependentes de insumos comprados do exterior Que gerem empregos Que não usem agrotóxicos Que preservem e aproveitem a biodiversidade Que protejam as nascentes e a paisagem Que reciclem Que se auto-organizem e discutam preços Como garantir os novos atributos? Através de uma certificação de boa qualidade (de base ecossistêmica e energética) Criando padrões de qualidade com parâmetros bem definidos Promovendo uma imagem de qualidade O modelo anterior Água de irrigação Maquinaria e combustível (derivados do petróleo) Insumos químicos: fertilizantes, pesticidas (derivados do petróleo) Trabalho rural assalariado Terra usada para monocultura Propriedade Figura 1. A agricultura química vista como caixa preta de resposta linear Produto insumos urbanos N2 atmos. minerais do solo água biomassa, aquíferos Reserva florestal $ madeira pessoas, infraestrutura Área agrícola Sol, vento, chuva serviços públicos $ beneficiamento $ produtos agrícolas $ produtos pecuários Pecuária biomassa, aquíferos Área de brejos $ biomassa água limpa O novo modelo Figura 2. A agricultura ecossistêmica, preservando funções ambientais e sociais Um subsistema minerais exíguos ar e oceanos Energia renovável recursos de petróleo, gás, carvão, baixíssima aquíferos fósseis, renovabilidade espécies da minerais recursos de biodiversidade lenta renovabilidade madeira recursos produtos Ecossistemas renováveis industriais naturais infrasolo, água, ar, estrutura minerais abundantes industrial Ecossistemas dominados pelo homem produtos do subsistema humano Figura 3. Os recursos disponíveis na biosfera, suas limitações e importância na sustentabilidade do sistema humano retro alimentação materiais novos recursos trabalho produto Energia externa processo produtivo região O custo de produção energético sistema maior Transformidade = Tr = emergia solar energia = energia solar necessária produto que sai do subsistema sej J Tr = emergia solar massa Figura 4. Diagrama da conversão de energia em produto = sej kg fonte de energia fluxo energia / área / tempo J2 transformidade Tr 2 fluxo e2 emergia / energia emergia / área / tempo A conversão dos fluxos de energia e massa em fluxos de emergia processo de interação Figura 6. Procedimento de cálculo de um fluxo emergético: (1) Indicar o valor do fluxo nas suas unidades comuns: J 2 (2) Converter para unidades SI (J, kg): J2 (SI) (3) Multiplicar pela transformidade correspondente (Tr2) (4) Expressa-se o valor do fluxo em emergia (e2). J3 J2 Conversão para emergia usando a transformidade (fator de equivalência) Tr4 Tr3 Tr2 Energia solar direta J4 e2 e3 J5 Tr5 e4 e5 estoques internos Q J1 e1 Recursos energéticos externos em ordem de intensidade (e renovabilidade) produto (s) EP Agroecossistema Emergia usada Energia produzida = Ji Tri Ep ei = Ep Figura 5. Diagrama para explicar a conversão de fluxos de energia e massa de diversas qualidades em fluxos de emergia (sej/área/tempo), passíveis de serem agregados conforme sua origem e renovabilidade N R2 R1 M S estoque interno Q interações Figura 7. Diagrama resumido O objetivo do procedimento usado: agrupar fluxos conforme sua origem $ $ vendas Ep Energia do produto As fontes de energia e matéria do subsistema R1 = Recursos renováveis diretos (sol, vento, chuva) R2 = Uso de recursos renováveis indiretos (minerais do solo, nitrogênio e outros materiais da atmosfera, água da bacia, sedimentos, biodiversidade regional) N = Recursos renováveis que podem ser usados de forma não renovável (solo agrícola, biodiversidade local, pessoas) M = Insumos materiais da economia urbana (geralmente de tipo não renovável) S = Trabalho humano externo e serviços públicos e privados de tipo urbano Q = Estoques internos de energia (água, biomassa, biodiversidade, pessoas, infraestrutura, paisagem) F = insumos da economia humana M S I = Contribuições da natureza N F I R Processo sistêmico Y=I+F Y energia consumida Ep energia produzida A nomenclatura e os indicadores Figura 9. Nomenclatura dos fluxos de emergia Densidade emergética: Y Transformidade: Tr = Y/Ep Taxa de rendimento emergético: EYR = Y/R Taxa de investimento emergético: EIR = F/I Porcentagem da renovabilidade: %R = 100(R/Y) Aplicação da metodologia energética a um caso real: o sitio Duas Cachoeiras Perto de Campinas temos vários agricultores que desenvolvem técnicas de agricultura biológica Um deles atua em Amparo, desde 1985, procurando um modelo de agro-silvicultura sustentável. O projeto também tem preocupação com a pesquisa e o ensino E, sobretudo, esta aberto a comunidade. Participa da AAO e colabora com a Embrapa, Unicamp e outras instituições O procedimento de pesquisa participativa A primeira visita ao sitio foi em 1999, por indicacao de pesquisadores da Embrapa e da Unicamp. Levei um grupo de alunos de um curso de extensão. Guaraci Diniz, o responsável do projeto do sitio fez o curso no ano seguinte (2000). A partir de 2001 começamos a descrição do funcionamento ecossistêmico do sitio e fizemos cálculos parciais Em 2002 publicamos o primeiro artigo Em 2003 fizemos a primeira analise global do sitio. Diagrama do sitio Diagrama resumido Índices Eficiência: Tr = Y/Ep Energia líquida: EYR = Y/F Investimento: EIR = F/I Renovabilidade %R = 100(R/Y) R3 Recursos hídricos locais (gratuitos) R2 Elementos químicos da rocha e da atmosfera N = Energia não-renovável da natureza F = Feedback da economia ou retroalimentação (pode ser não-renovável) N Matéria orgânica do solo perdido por erosão F=M+S Materias, bens, trabalho externo, serviços. Recursos hídricos cobrados. Pagamentos R1 Energia solar acumulada: biodiversidade regional Q $ Estoques Dinheiro internos de emergia interações R0 Energia solar direta: radiação, vento, chuva Contribuição total da natureza I=R+N Principal e juros ou lucro $ vendas Produto Ep = Energia do produto agroecossistema Energia renovável da natureza R = R0 + R1 + R2 + R3 $ Investimento. Custeio. Energia degradada Emergia incorporada Y=I+F Cálculos para analise do sitio: R1, R2 Nota Valor Cálculo da contribuição Recursos naturais renováveis. 1 Chuva 1,25 ( m3/m2/ano)*(1000kg/m3)*(5000J/kg)* 104m2/ha 2 4 Unidades SI 5,0E+10 6,25E+10 J/ha/ano Água da nascente 5475 ( m3/ano/29ha)*(1000kg/m3)* (5000J/kg) 3 conversão Valor calculado 1,7E+05 9,44E+08 J/ha/ano Nitrogênio 45 ( kg/ha/ano) 1,0 45,0 kg/ha/ano Fósforo 5 ( kg/ha/ano) 1,0 5,0 kg/ha/ano 1,0 25,0 kg/ha/ano 0,48 4827,6 kg/ha/ano 5 Outros minerais 25 ( kg/ha/ano) Ganho de recursos naturais renováveis. 6 Produção florestal: biomassa 10000 ( kg/ano)*(14ha/29ha) 7 Recuperação do solo agrícola 15000 ( kg/ha/ano)*(0,04kg matéria orgânica/kg solo) * (5400 kcal/kg)*(4187 J/kcal) 9,0E+05 1,4E+10 J/ha/ano Cálculos para analise do sitio: N Perda de recursos naturais não renováveis. 8 Erosão do solo agrícola 5000 ( kg/ha/ano)*(0,04kg matéria orgânica/kg solo) * (5400 kcal/kg)*(4186J/kcal) 9,0E+05 4,5E+09 J/ha/ano Cálculos para analise do sitio: M Materiais da economia urbana (M): Depreciação das instalações 9 Casarão 140 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/150anos 10 Casa do Guaraci 11 70 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos Casa azul 70 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos 12 13 Moradia 63 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos 0,128 8,94 $/ha/ano 0,128 8,94 $/ha/ano 0,128 8,05 $/ha/ano 0,287 11,49 $/ha/ano 0,192 24,90 $/ha/ano 0,038 0,77 $/ha/ano Refeitório 130 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$3,60/R$)/20anos 15 3,58 $/ha/ano Salas de aulas/S. Bosque. 40 ( m2/29ha)*(600R$/m2)*(US$/3,60R$)/20anos 14 0,026 Escritório/Biblioteca 20 ( m2/29ha)*(400R$/m2)*(US$/3,60R$)/100anos M 16 Oficina mecânica/marcenaria 162 ( m2/29ha)*(100R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos 17 0,032 5,17 $/ha/ano 0,096 9,58 $/ha/ano Estufas 500 ( m2/29ha)*(20R$/m2)*(US$/3,60R$)/8anos 0,024 11,97 $/ha/ano Cerca 5000 ( m/29ha)*(12,30R$/m)*(US$/3,60R$)/3anos 0,039 196,36 $/ha/ano Nascente 50 ( m2/29ha)*(100R$/m2)*(US$/3,60R$)/30anos 0,032 1,60 $/ha/ano Lago 250 ( m2/29ha)*(50R$/m2)*(US$/3,60R$)/15anos 0,032 7,98 $/ha/ano 0,064 6,39 $/ha/ano 0,125 7,47 $/ha/ano 0,001 2,59 $/ha/ano 0,096 1,15 $/ha/ano Galpão de ovelhas 100 ( m2/29ha)*(100R$/m2)*(US$/3,60R$)/15anos 18 19 20 21 22 Galpão de processamento de grãos 100 ( m2/29ha)*(100R$/m2)*(US$/3,60R$)/15anos 23 Casa dos extratos 24 60 ( m2/29ha)*(260R$/m2)*(US$/3,60R$)/20anos Projeto de capacitação 3000 ( US$/29ha)/40anos 25 Paiol de armazenamento 12 ( m2/29ha)*(200R$/m2)*(US$/3,60R$)/20anos 26 M 27 28 29 30 Fossa 3500 ( R$/29ha)*(US$/3,6R$)/10anos 0,001 3,35 $/ha/ano Trator 40000 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/20anos 0,0005 19,16 $/ha/ano 2600 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/10anos 0,001 2,49 $/ha/ano Colméias 1800 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/1,5 ano 0,006 11,49 $/ha/ano 0,0006 0,38 $/ha/ano 0,0006 0,45 $/ha/ano 0,0006 0,13 $/ha/ano 400 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 0,0006 0,26 $/ha/ano Carda 50 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/25anos 0,0004 0,02 $/ha/ano 0,0006 1,21 $/ha/ano 0,0019 11,49 $/ha/ano Implementos do trator Centrifugas 600 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 31 Geladeiras 700 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 32 Implementos para o mel 200 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 33 34 Tosquiador 35 Tecelagem 36 1900 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos Computador 6000 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/5anos 37 Biblioteca 0,0004 1,92 $/ha/ano 38 5000 ( R$/29ha)*(US$/3,60R$)/25anos Mobília escola 1000 (R$/29ha)*(US$/3,60R$)/15anos 0,0006 0,64 $/ha/ano Cálculos para analise do sitio: M Insumos materiais da economia humana (M): 39 Combustível 4000 (litros/29ha)*(0,75kg/l)*(10000kcal/kg)*(4187J/kcal)/1 ano 40 Eletricidade 300 (kWh/ano)*(1/29 ha)*(1000W/kW)/(364*24*60) 41 Materiais de manutenção 1008 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 1,1E+06 4,3E+09 J/ha/ano 1,8E+07 5,4E+09 J/ha/ano 0,0096 9,66 $/ha/ano Cálculos para analise do sitio: S Serviços da economia humana (S): Despesas anuais. 42 Mão de obra simples 43 1 (pessoa/29ha) * (3500 kcal/pessoa/dia) * (365 d/ano) * 4186 J/kcal 1,8E+08 1,8E+08 2 (pessoas/10ha) *(3500 kcal/pessoa/dia) * (120 d/ano) * 4186 J/kcal 1,8E+08 3,5E+08 Mão de obra familiar 3 ( pessoa/29ha) * (3500 kcal/pessoa/dia) * (365 d/ano) * 4186 J/kcal 44 47 Seguros 0 R$/ano/29ha Serviços privados (associação) 250 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 48 0,0096 25,86 $/ha/ano 0,0096 23,95 $/ha/ano 0,034 0,00 $/ha/ano 0,0096 2,39 $/ha/ano 0,0096 28,74 $/ha/ano Serviços públicos: Impostos (estimativa) 2500 ( R$/29ha/ano)*(US$/3,60R$) 46 1,8E+08 5,5E+08 J/ha/ano Manutenção 2700 ( $/29ha)*(US$/3,60R$)/1ano 45 5,4E+08 J/ha/ano Telefone 3000 ( $/29ha)*(US$/3,60R$)/1ano S Amortização das despesas iniciais. 49 Serviços da divida 0 (US$/ha/ano) 50 0,0 $/ha/ano 4,5E+07 0,0 J/ha/ano 4,5E+07 0,0 J/ha/ano Mão de obra durante a construção 0 (pessoas/29ha) * 90dias * (3500kcal/pessoa/dia) * 4186J/(kcal) 51 1,0 Administração no arranque 0 (pessoas/29ha) * 90dias * (2500kcal/pessoa/dia) * 4186J/(kcal) Produtos nota Produto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 milho girassol óleo girassol torta girassol feijão abóbora mandioca batata doce arroz soja hortaliças frutas lã fiada lã tapete lã tecido esterco mel própolis cera Soma párcial 20 aulas 21 pesquisa Valores médios ProduÁrea tividade plantada Produção kg/ha ha 3000 1 3000 1000 4 4000 300 4 1200 700 4 2800 900 0,43 387 3500 0,1 350 10000 1 10000 10000 0,05 500 2500 0,16 400 2400 0,084 200 30000 0,13 3900 10000 0,5 5000 50 0,72 36 50 0,48 24 50 1,2 60 7200 3 21600 1200 0,5 600 20 0,5 10 40 0,5 20 11,2 54087 4800 600 Unidades kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano h/ha/ano h/ha/ano Valor calórico J/kcal Energia do kcal/unid. produto 3644 4186 4,58E+10 5843 4186 9,78E+10 9000 4186 4,52E+10 2692 4186 3,16E+10 3436 4186 5,57E+09 400 4186 5,86E+09 1111 4186 4,65E+10 1255 4186 5,25E+10 3504 4186 3,67E+10 3950 4186 3,97E+10 16 4186 2,01E+09 800 4186 3,35E+10 4500 4186 9,42E+08 4500 4186 9,42E+08 4500 4186 9,42E+08 5000 4186 1,51E+11 3125 4186 1,57E+10 5000 4186 4,19E+08 8000 4186 1,34E+09 125 125 4186 4186 % 7,4% 15,9% 7,3% 5,1% 0,9% 1,0% 7,5% 8,5% 5,9% 6,4% 0,3% 5,4% 0,2% 0,2% 0,2% 24,4% 2,5% 0,1% 0,2% 2,51E+09 0,4% 3,14E+08 0,1% 6,16E+11 100,0% Preço Vendas (R$/kg) R$ 0,35 1.050 0,25 1.000 6,25 7.500 0,16 448 2,30 890 0,90 315 1,10 11.000 0,90 450 4,00 1.600 1,50 300 1,00 3.900 1,00 5.000 36,00 1.296 35,00 840 120,00 7.200 0,35 7.560 8,00 4.800 100,00 1.000 10,00 200 25,00 0,10 120.000 60 176.409 nota Contribuição Tabela Valor Unidades numérico Recursos naturais renováveis (R) 1 Chuva 6,25E+10 2 Nascente e córrego 9,44E+08 3 Nitrogênio 45 4 Fósforo 5 5 Outros minerais 25 6 Produção florestal: biomassa 4828 Acumulo de estoques internos 7 Recuperação do solo agrícola 1,36E+10 Perda de recursos naturais não renováveis (N) 8 Erosão do solo agrícola 4,68E+08 Contribuições da economia urbana: 9 Depreciação das instalações 328,5 Consumo anual 39 Combustível 1,1E+09 40 Eletricidade 5,44E+09 41 Materiais para manutenção 9,7 Despesas anuais em trabalho humano local (L) 42 Mão-de-obra simples 5,36E+08 43 Mão-de-obra familiar 5,53E+08 Despesas anuais em serviços externos (S) 44 Manutenção 25,9 45 Impostos (predial+ambiental+vendas) 3,8 46 Seguros 0,0 47 Serviços privados (associação) 2,4 48 Telefone 28,7 49 Amortização das despesas iniciais 31,1 TOTAL Transformidade Fluxo de emergia % US$/ha/a sej/unidade sej/ha/ano J/ha/ano J/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano kg/ha/ano 1,82E+04 1,10E+05 4,60E+12 2,70E+12 1,71E+12 3,69E+11 J/ha/ano 7,38E+04 J/ha/ano 7,38E+04 $/ha/ano 3,7E+12 J/ha/ano J/ha/ano $/ha/ano 6,60E+04 4,00E+05 3,70E+12 J/ha/ano J/ha/ano 4,00E+05 4,00E+05 $/ha/ano $/ha/ano $/ha/ano $/ha/ano $/ha/ano varios 3,70E+12 3,70E+12 3,70E+12 3,70E+12 3,70E+12 varios 4,29E+15 1,14E+15 1,04E+14 2,07E+14 1,35E+13 4,28E+13 1,78E+15 0,50 0,13 0,01 0,02 0,00 0,00 0,21 1.158,68 307,43 28,06 55,95 3,65 11,55 481,45 1,00E+15 3,45E+13 3,45E+13 4,27E+15 1,22E+15 2,28E+15 7,15E+13 2,17E+15 3,57E+13 4,36E+14 2,14E+14 2,21E+14 3,40E+14 9,57E+13 1,42E+13 0,00E+00 8,86E+12 1,06E+14 1,15E+14 8,60E+15 0,12 0,00 0,00 0,41 0,14 0,27 0,01 0,25 0,00 0,05 0,02 0,03 0,04 0,01 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 1,00 270,58 9,33 9,33 1155,02 328,50 616,78 19,32 587,81 9,66 117,78 57,96 59,82 91,95 25,86 3,83 0,00 2,39 28,74 31,13 Resultados da analise do sitio Produção e Vendas 52 Massa total 53 Energia total 54 Receitas 54087 kg/ha/ano 6,2E+11 J/ha/ano 176409 US$/ha/ano Fluxos de emergia agregados Recursos renováveis Recursos não renováveis Contribuição da natureza Materiais Serviços internos (mão-de-obra) Serviços externos Contribuição da economia Emergia total Índices emergéticos Tr Transformidade (media) EYR Taxa de rendimento EIR Taxa de investimento %R Renovabilidade EER taxa de intercambio (media) R= N= I = R+N = M= S1= S2= F = M+S = Y = I+F = 4,29E+15 3,45E+13 4,32E+15 3,50E+15 4,36E+14 3,40E+14 4,27E+15 8,60E+15 Valores considerando renovável a mão-de-obra 13942 2,01 1,99 50 2,91 2,2 1,1 55 boa eficiência ótimo valor bom resultado alta normal Outros resultados Rentabilidade (Renda / Despesas): 1,19 (aceitável) Trabalho familiar (5 pessoas / 29 ha): 0,17 (médio) Escolaridade (universitário 2, médio 1, básico 2): 0,50 (alta) Etiqueta de certificação Fluxos emergéticos anuais por hectare multiplicados por E13 I = Contribuições da natureza F = insumos da economia humana I=R+L+N F=M+S L Mão-deobra local N Perda de solo e biota 45 R 429 recursos renováveis 3 M materiais 350 384 Processo agrícola e beneficiamento 477 S serviços externos 34 Y = I + F = 861 Massa produzida Mp = 54087 kg Energia produzida Ep = 6,2E11 J Índices emergéticos Transformidade: Tr = Y/Ep = 13942 (alta eficiência) Taxa de rendimento: EYR = Y/R = 2,2 (capta 120% de energia) Taxa de investimento: EIR = F/I =1,1 (demanda pouco da sociedade) Renovabilidade: %R = 100(R/Y) = 55% (padrão sustentável) Empregabilidade: 5 pessoas/29 hectares (aceitável) Discussão Apesar do pouco estímulo do governo, é possível produzir no meio rural usando métodos ecológicos e sociais. Foram obtidos ótimos valores de indicadores emergéticos demonstrando que: (a) a propriedade está trilhando o caminho da sustentabilidade;(b) o impacto ambiental é quase nulo, podendo haver regeneração do ecossistema; (c) o sistema capta muita energia da natureza que transfere aos consumidores; (d) o investimento necessário é pequeno (o que é ótimo em tempos de crise); (e) os produtos são mais saudáveis e baratos; (f) os índices de emprego são altos (trabalhador por hectare por ano). Próximas etapas O trabalho avançou muito porem ainda consideramos que a pesquisa esta em andamento. Ainda que auspiciosos os procedimentos e os dados obtidos devem ser considerados como resultados preliminares A metodologia será aprimorada com dados do mesmo sitio e de outras unidades rurais Pretendemos divulgar os novos progressos no I Encontro Brasileiro de Agro-ecologia no mês de novembro em Porto Alegre. Agradecemos o convite da Embrapa e a hospitalidade do Sítio Yamaguishi; Desejamos sucesso ao empreendimento do CYTED e aos participantes do encontro; Esperamos complementar e melhorar a metodologia com os conhecimentos adquiridos e as sugestões recebidas no evento; Maiores informações sobre a metodologia usada podem ser encontradas no site do Laboratório de Engenharia Ecológica da FEA/Unicamp. www.fea.unicamp.br/ortega/ Obrigado pela atenção dispensada