ENGENHARIA VERDE
Profª Liliane Marquardt
liliane@unisc.br
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É o projeto, a descoberta e a implementação de soluções de
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Criação, manufatura e uso de produtos
e processos eficientes e efetivos, que
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Desenvolvimento Sustentável
Supre as necessidades do presente sem
comprometer ...
PRINCÍPIOS DA ENGENHARIA VERDE
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1. Os projetistas precisam lutar para garantir que todas as
entr...
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7. O projeto para capacidade ou potencialidade desnecessárias
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Exemplo
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Especificação de material como decisão de projeto
A partir da especificação de uma mate...
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É na fase de projeto que o engenheiro tem a
oportunidade de reduzir o desperdício de água, de
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Dispo
sição
Tratamento
Reciclagem
Redução na fonte
HIERARQUIA DA PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO
Redução ...
Ecoeficiência
A gestão ecoeficiente aproveita ao máximo
o potencial dos recursos e aposta no seu
reaproveitamento, por mei...
Ecoeficiência – quando o foco dá-se ao
aumento da eficiência de um processo para
reduzir a quantidade de poluição gerada.
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Sistema Tipo 1
Engenharia Ambiental
Ecologia Industrial
Mudança de processos industriais de sistemas (tipo 1)
lineares (ciclo aberto) nos...
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Economia “real”: Um sistema aberto
Extração Processamento Produção Consumo
Resíduos
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Energia e
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ilimitados
Resíduos
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Sistema Tipo 2
Energia
Sistema Tipo 3
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Exemplo:
O tratamento convencional de esgoto é um ecossistema tipo 2 no sentido de
que alguns d...
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Estratégias de projeto para eliminar as
cargas ambientais
Mudanças na seleção de materiais;
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Mudança de Paradigma e
Práticas Correntes
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Novos Conceitos
Novas condutas
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evolução das estratégias ambientais
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Extensão da responsabilidade
do produtor
Eco-eficiência
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Conceito de Ciclo de Vida
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Orientada para o
produto
Extensão da responsabilidade
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Eco-eficiência
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Ecossistemas industriais fechados
Promoção de trocas de resíduos
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Ecologia Industrial: principais
conceitos
• A capacidade natural para o “fecho de ciclos”
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Economia Industrial Economia Natural
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Um ecosistema industrial é constituido por
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Simbioses Industriais
Tem como objetivo assegurar a eficiência dos
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Produtos
Sub
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Recursos
Resíduos/Emissões
Gestão
de resíduos
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Produtos
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Recursos
Resíduos/Emissões
Materiais
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PRODUÇÃO MAIS LIMPA
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estendem ao longo de todo o ciclo
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EVOLUÇÃO DAS QUESTÕES AMBIENTAIS
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Décadas de 50/60 Décadas de 70/80 Décadas de 90/atual
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ABORDAGEM CONVENCIONAL
Resíduo é gerado!!!
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PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO
Produção Mais Limpa é uma ação preventiva que busca
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PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO
TÉCNICAS DE FIM-DE-TUBO PRODUÇÃO MAIS LIMPA
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BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS
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Produção sem poluição
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Eficiência energética
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Saúde e segurança no trabalho
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  1. 1. ENGENHARIA VERDE Profª Liliane Marquardt liliane@unisc.br Engenharia Ambiental UNISC
  2. 2. ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC É o projeto, a descoberta e a implementação de soluções de engenharia com consciência dos benefícios e problemas potenciais do ambiente, da economia e da sociedade ao longo do tempo. O enfoque da engenharia verde é adaptável e se aplica a projetos de produtos e de sistemas e depende das tradições de inovação e criatividade que podem ser utilizadas para encontrar novas soluções para os desafios da engenharia. O objetivo é minimizar os impactos adversos , ao mesmo tempo em que maximizam os benefícios para a economia, sociedade e ambiente.
  3. 3. ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC Os impactos adversos dos projetos da engenharia convencional, frequentemente implementados sem perspectiva de sustentabilidade, podem ser encontrados na forma de ineficiência no uso da água, de destruição de materiais finitos e de fontes de energia, de congestão urbana e de degradação de sistemas naturais como resultado.
  4. 4. ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC Criação, manufatura e uso de produtos e processos eficientes e efetivos, que sejam mais ambientalmente benignos. Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento–OECD (1998) observa, mede, entende e prevê
  5. 5. ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC Desenvolvimento Sustentável Supre as necessidades do presente sem comprometer a habilidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades. Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento – ONU (1987) R E L A Ç Ã o
  6. 6. PRINCÍPIOS DA ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC 1. Os projetistas precisam lutar para garantir que todas as entradas e saídas de materiais e de energia sejam inerentemente tão inofensivas quanto possível. 2. É melhor prevenir o resíduo do que trata-lo ou limpá-lo depois de formado. 3. As operações de separação e de purificação devem ser um componente da estrutura do projeto. 4. Os componentes do sistema devem ser projetados para maximizar a eficiência do uso de massa, energia e tempo. 5. A entropia e a complexidade embutidas devem ser vistas como investimento quando se fazem as escolhas do projeto sobre reciclagem, reuso ou descarte sem dano. 6. A busca da durabilidade e não da imortalidade deve ser objetivo do projeto.
  7. 7. PRINCÍPIOS DA ENGENHARIA VERDE Engenharia Ambiental UNISC 7. O projeto para capacidade ou potencialidade desnecessárias deve ser considerado um erro. Isso inclui soluções de engenharia do tipo “um tamanho serve para todos”. 8. Produtos com multicomponentes devem buscar a unificação de materiais para promover a desmontagem e a retenção de valor. (Minimizar a diversidade de materiais.) 9. O projeto de processos e sistemas deve incluir a integração da interconectividade com a energia disponível e fluxos de materiais. 10. A métrica do desempenho inclui o projeto para a performance na “vida após a morte” comercial. 11. O projeto deve ser baseado em entradas renováveis e prontamente disponíveis ao longo do ciclo de vida. (Anastas e Zimmerman, 2003)
  8. 8. Exemplo Engenharia Ambiental UNISC Especificação de material como decisão de projeto A partir da especificação de uma material todo o ciclo de vida desse material desde a aquisição, passando pelo processamento, até o final da vida, fica incluído como parte dos impactos ambientais do produto designado. Portanto, É na fase de projeto que o engenheiro tem a maior capacidade de afetar os impactos ambientais associados ao resultado final.
  9. 9. Engenharia Ambiental UNISC É na fase de projeto que o engenheiro tem a oportunidade de reduzir o desperdício de água, de materiais e de energia ou aumentar a eficiência energética de um produto ou processo. O acréscimo de procedimentos novos e/ou potencialidades frequentes melhora as características ambientais, ao mesmo tempo em que oferece a oportunidade para a melhora da competitividade e da participação no mercado. A engenharia verde objetiva que se refocalizem esforços no projeto sustentável e eficiente, significando evitar o resíduo logo de início, sempre que praticável, e eliminar o conceito de desperdício, sempre que possível.
  10. 10. Engenharia Ambiental UNISC Dispo sição Tratamento Reciclagem Redução na fonte HIERARQUIA DA PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO Redução na fonte: os resíduos (substâncias perigosas, poluentes ou contaminadores) devem ser prevenidos na fonte. Reciclagem: resíduos gerados devem ser reutilizados quer no processo que os criou ou em outro processo. Tratamento: o resíduo que não pode ser reciclado deve ser tratado para se reduzir seu risco. Disposição: o resíduo que não é tratado deve ser descartado de forma ambientalmente segura. Ecoeficiência?Disposição Tratamento Reciclagem Redução na fonte
  11. 11. Ecoeficiência A gestão ecoeficiente aproveita ao máximo o potencial dos recursos e aposta no seu reaproveitamento, por meio, principalmente, do reuso e da reciclagem. Engenharia Ambiental UNISC A gestão ecoeficiente aproveita ao máximo o potencial dos recursos e aposta no seu reaproveitamento, por meio, principalmente, do reuso e da reciclagem.
  12. 12. Ecoeficiência – quando o foco dá-se ao aumento da eficiência de um processo para reduzir a quantidade de poluição gerada. O sistema (atual) é ajustado para tornar-se melhor que o anterior, em termos de poluição. Engenharia Ambiental UNISC
  13. 13. Engenharia Ambiental UNISC Sistema Tipo 1
  14. 14. Engenharia Ambiental Ecologia Industrial Mudança de processos industriais de sistemas (tipo 1) lineares (ciclo aberto) nos quais os investimentos de recursos e de capital atravessam o sistema e tornam-se resíduos, para sistemas ecológicos de ciclo fechado (sistema tipo 3). UNISC Recursos ilimitados Organismos Resíduos ilimitados Sistema Tipo 1
  15. 15. Engenharia Ambiental UNISC Economia “real”: Um sistema aberto Extração Processamento Produção Consumo Resíduos Transformação Reciclagem AMBIENTE Impactos ambientais Externalidades
  16. 16. Engenharia Ambiental UNISC Energia e recursos ilimitados Resíduos ilimitados Sistema Tipo 2 Energia Sistema Tipo 3
  17. 17. Engenharia Ambiental UNISC Exemplo: O tratamento convencional de esgoto é um ecossistema tipo 2 no sentido de que alguns dos materiais residuários são reciclados (aplicação de biosólidos na terra e o uso do metano gerado pela digestão anaeróbia para fornecer calor e eletricidade. Porém, esses sistemas ainda podem dispensar nutrientes de nitrogênio e de fósforo. Os nutrientes (nitrogênio e fósforo) não apenas danificam a qualidade da água, mas apresentam dificuldade de controle, uma vez acumulados nos sedimentos. Para uma estação convencional de esgotos passar para um ecossistema tipo 3, o engenheiro poderia considerar a modificação da estação para que transforme nitrogênio amoniacal em nitrogênio gasoso via reações de nitrificação e desnitrificação. Também poderia haver o reuso de água tratada para consumo humano, agricultura, necessidades paisagísticas...
  18. 18. Engenharia Ambiental UNISC Estratégias de projeto para eliminar as cargas ambientais Mudanças na seleção de materiais; Mudanças em equipamentos; melhora nas escolhas de compras; Melhora nas práticas operacionais; Melhora nas práticas de recuperação e disposição; Melhora na logística.
  19. 19. Engenharia Ambiental UNISC Mudança de Paradigma e Práticas Correntes Nova Visão Novos Conceitos Novas condutas Novos objetivos Decisão Medição Práticas Objectivos Redução do nível de ansiedade Estágio de Mudança de Paradigma Estágio de Práticas Correntes Consciência Frustração ? Ansiedade ? Metáforas São importantes Ferramentas Métrica É importante
  20. 20. Engenharia Ambiental UNISC A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais Evolução das estratégias ambientais Modelo usual Cumprimento da legislação Prevenção da poluição EIA, Auditorias energéticas Orientada para o processo Orientada para o produto Extensão da responsabilidade do produtor Eco-eficiência Eco-Design Conceito de Ciclo de Vida
  21. 21. Engenharia Ambiental UNISC Extensão da responsabilidade do produtor Eco-eficiência Eco-Design Conceito de Ciclo de Vida Ciclos de Vida do Produto Recursos Resíduos Ambiente Fabrico de componentes Montagem de veículos Uso Ex: Automóvel
  22. 22. Engenharia Ambiental UNISC Orientada para o produto Extensão da responsabilidade do produtor Eco-eficiência Eco-Design Conceito de Ciclo de Vida Ciclos de Vida do Produto Ecologia Industrial Fabrico de componentes Montagem de veículos Ex: Automóvel Uso
  23. 23. Ecologia Industrial Sustentabilidade global Ecossistemas industriais fechados Promoção de trocas de resíduos Visão sistémica +, MFA,... Engenharia Ambiental UNISC Orintada para o produto Eco-eficiência Eco-Design Conceito de Ciclo de Vida A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais Orientada para o produto Extensão da responsabilidade do produtor Modelo usual Cumprimento da legislação Prevenção da poluição EIA, Auditorias energéticas Orientada para o processo ACV Evolução das estratégias ambientais
  24. 24. Engenharia Ambiental UNISC ACV Ecologia Industrial: principais conceitos • A capacidade natural para o “fecho de ciclos” deve ser replicada nos sistemas industriais. • Fechar os ciclos dos materiais • Promover a utilização da energia em cascata • Aproximar os sistemas do “equilibrio termodinâmico” • Equílibrar o desenvolvimento humano com natureza. • Balizar o crescimento (com respeito pela capacidade natural de regeneração)
  25. 25. Engenharia Ambiental UNISC ACV Economias Industrial e Natural Economia Industrial Economia Natural Impulsionada por questões financeiras Impulsionada por energias renováveis Produção centralizada, em larga escala Produção descentralizada, com dispersão de riscos Sistema linear, baseado no mercado de matérias primas Sistema circular, capacidade de renovar Ênfase na produção Ênfase na reprodução Resíduos sem valorização (lixo): deficiência na utilização de recursos Reciclagem de resíduos
  26. 26. Engenharia Ambiental UNISC ACV Ecossistema Industrial Um ecosistema industrial é constituido por uma rede de empresas e outras organizações estabelecidas numa determinada região, as quais decidiram interagir trocando sub- produtos de uma forma que promova um ou mais dos seguintes benefícios relativamente operações não interactuantes: • Redução no total de consumo de materiais • Redução das emissões poluentes e da produção de resíduos • Aumento da eficiência energética • Maior valor acrescentado
  27. 27. Engenharia Ambiental UNISC ACV Simbioses Industriais Tem como objetivo assegurar a eficiência dos recursos materiais e economicos, através da promoção de sinergias entre fluxos de materiais ou fluxos energéticos em indústrias de diferentes setores. Redução de custos Redução de impactos Fortalecimento das economias locais Vantagens competitivas sustentáveis
  28. 28. Engenharia Ambiental UNISC ACV Simbioses Industriais Produtos Sub produtos Recursos Resíduos/Emissões Gestão de resíduos Materiais Energia Água
  29. 29. Engenharia Ambiental UNISC ACV Simbioses Industriais Produtos Sub produtos Recursos Resíduos/Emissões Materiais Energia Água Ultrapassar barreiras/desafios
  30. 30. Engenharia Ambiental UNISC ACV PRODUÇÃO MAIS LIMPA
  31. 31. Engenharia Ambiental UNISC ACV “Os impactos ambientais se estendem ao longo de todo o ciclo de vida dos produtos e serviços.”
  32. 32. EVOLUÇÃO DAS QUESTÕES AMBIENTAIS Engenharia Ambiental UNISC Décadas de 50/60 Décadas de 70/80 Décadas de 90/atual Disposição - Início do desenvolvimento de padrões de qualidade e de emissão; - Diluição de resíduos e emissões nas águas e no ar; - Inexistência quase total de responsabilidade empresarial com seu impacto ambiental. Tratamento - Sistema de licenciamento e impacto ambiental; - Atitude reativa: cumprimento das normas ambientais; - Controle no final de tubo; - Responsabilidade empresarial isolada. Prevenção -Instrumentos econômicos voluntário de conduto; - Atitude pró-ativa: além do cumprimento das normas; -Tecnologias limpas/Análise do ciclo de vida; - Integração total da responsabilidade na estrutura empresarial.
  33. 33. Engenharia Ambiental UNISC ABORDAGEM CONVENCIONAL Resíduo é gerado!!! O que deve ser feito com ele??? Onde deve ser disposto? ABORDAGEM DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Resíduo é gerado!!! De onde vem? Como é gerado? Quando é gerado?
  34. 34. Engenharia Ambiental UNISC
  35. 35. Engenharia Ambiental UNISC TECNICA “FIM DE TUBO” São ações que apenas ajudam a diminuir o impacto ambiental de determinados resíduos, ao dar-lhes tratamento. Só é válida para tratar aqueles resíduos que não puderam ser evitados no processo, sendo considerado uma alternativa de remediação.
  36. 36. Engenharia Ambiental UNISC Exemplo Instalação de filtros para retenção de poluentes em chaminés nas fábricas: as várias etapas do processo industrial continuam gerando poluentes e eles serão “tratados” apenas no final do “tubo” (ou seja, final do processo). As abordagens atuais preconizam o projeto de plantas industrias e processos de forma que os poluentes nem venham a ser gerados ou que venham a ser minimizados a cada etapa. Desta forma, a abordagem “fim de tubo” tem sido paulatinamente substituída por tecnologias limpas que proporcionam menores custos de produção e minimizam os riscos ambientais.
  37. 37. Engenharia Ambiental UNISC PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO Produção Mais Limpa é uma ação preventiva que busca evitar, por exemplo, a geração de resíduos por meio do aproveitamento máximo das matérias-primas utilizadas durante o processo produtivo. Técnicas de Fim de Tubo são ações que apenas ajudam a diminuir o impacto ambiental de determinados resíduos, ao dar-lhes tratamento. Portanto, o Fim de Tubo só é válido para tratar aqueles resíduos que não puderam ser evitados no processo, sendo considerado uma alternativa de remediação, enquanto a Produção Mais Limpa é uma proposta de solução.
  38. 38. Engenharia Ambiental UNISC PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO TÉCNICAS DE FIM-DE-TUBO PRODUÇÃO MAIS LIMPA Pretende reação. Pretende ação. Os resíduos, os efluentes e as emissões são controlados através de equipamentos de tratamento. Prevenção da geração de resíduos, efluentes e emissões na fonte. Procurar evitar matérias- primas potencialmente tóxicas. Proteção ambiental é um assunto para especialistas competentes. Proteção ambiental é tarefa para todos. A proteção ambiental atua depois do desenvolvimento dos processos e produtos. A proteção ambiental atua como uma parte integrante do design do produto e da engenharia de processo. Os problemas ambientais são resolvidos a partir de um ponto de vista tecnológico. Os problemas ambientais são resolvidos em todos os níveis e em todos os campos. Não tem a preocupação com o uso eficiente de matérias-primas, água e energia. Uso eficiente de matérias-primas, água e energia. Leva a custos adicionais. Ajuda a reduzir custos.
  39. 39. Engenharia Ambiental UNISC
  40. 40. Engenharia Ambiental UNISC
  41. 41. Engenharia Ambiental UNISC BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Produção sem poluição Processos produtivos ideais, de acordo com o conceito de Produção mais Limpa, ocorrem em um circuito fechado, sem contaminar o meio ambiente e utilizando os recursos naturais com a máxima eficiência possível.
  42. 42. Engenharia Ambiental UNISC BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Eficiência energética A Produção mais Limpa requer os mais altos níveis de eficiência energética na produção de bens e serviços. A eficiência energética é determinada pela maior razão possível entre energia consumida e produto final gerado.
  43. 43. Engenharia Ambiental UNISC BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Saúde e segurança no trabalho A Produção mais Limpa procura sempre minimizar os riscos para os trabalhadores através de um ambiente de trabalho mais limpo, mais seguro e mais saudável.
  44. 44. Engenharia Ambiental UNISC BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Produtos ambientalmente adequados O produto final, bem como todos os subprodutos comercialmente viáveis, devem ser tão ambientalmente adequados quanto possível. Fatores relacionados à saúde e meio ambiente devem ser priorizados nos estágios iniciais de planejamento do produto e devem ser considerados ao longo de todo o ciclo de vida do mesmo, da produção à disposição, passando pelo uso.
  45. 45. Engenharia Ambiental UNISC BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA Embalagens ambientalmente adequadas A embalagem do produto deve ser eliminada ou minimizada sempre que possível. Quando a embalagem é necessária para proteger, vender, ou para facilitar o consumo do produto, esta deve ter o menor impacto ambiental possível.
  46. 46. Engenharia Ambiental UNISC Exercícios 1. Discuta se o sapato A (couro) ou o sapato B (sintético) é melhor para o Ambiente, com base nos dados da Tabela abaixo. É possível ponderar um aspecto (ar, água, poluição da terra ou resíduos sólidos) como sendo mais importante do que outro? Exemplo hipotético de impactos ambientais de ciclo de vida de sapatos por 100 pares produzidos Produto Uso de energia (Btu) Consumo de matérias- primas Uso de água (gal.) Poluição do ar (ppm) Poluição da água (mg/L) Resíduos sólidos perigosos Sapato A 1 Suprimento limitado, alguns renováveis 2 4 2 mg/L de químicos orgânicos 2 Kg de lodo perigoso Sapato B 2 Suprimento grande, não renovável 4 1 8 mg/L de químicos inorgânicos inertes 1 Kg de lodo perigoso 3 kg de resíduos sólidos perigosos
  47. 47. Engenharia Ambiental UNISC Exercícios 2. Escolha três princípios da engenharia verde. Para cada um explique o princípio com um exemplo (comercialmente disponível ou em desenvolvimento) e explique como ele demonstra o princípio. Descreva os benefícios associados, ambientais, econômicos e sociais, e identifique quais são tangíveis e quais são intangíveis.
  48. 48. Engenharia Ambiental UNISC Exercícios 3. Para comparar sacos de plástico a sacos de papel em termos de aquisição de matéria-prima, manufatura e processamento, uso e descarte, observe os dados da tabela abaixo e responda: a) Qual sacola você escolheria se sua maior preocupação fosse com a poluição do ar? b) Se supormos que duas sacolas plásticas são iguais a uma de papel, a escolha muda? Estágios do Ciclo de Vida Emissões atmosféricas (poluentes) ozônio/saco Energia requerida Btu/saco Papel Plástico Papel Plástico Manufatura de materiais, manufatura do produto, uso do produtos 0,0516 00146 905 464 Aquisição de matérias-primas, descarte do produto 0,0510 0,0045 724 185

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