Ecologia Industrial
Definições e Conceitos

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Disciplina Tecnologia e Dese...
Ecologia Industrial
• Revolução Industrial – iniciada no século XVIII mudou
radicalmente a relação humanidade/ambiente com...
Ecologia Industrial
• Para atender esta abrangência, a Ecologia Industrial está
baseada no estudo de Sistemas e na Termodi...
Ecologia Industrial
Ciclo Biológico

• A analogia

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– Vem ganhando força e leva...
Sistema Natural e Industrial
Ecologia Industrial
Sistema – Definições e Conceitos
• Sistema é um conjunto de elementos que se encontram em
interação, se inter-relacionam o...
Ecologia Industrial
Sistema Natural
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Sistema Natural
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Ecologia Industrial
Sistema Industrial
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Ecologia Industrial
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Sistema Industrial
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Metabolismo Industrial
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Ecologia Industrial
Metabolismo Industrial
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Ecologia Industrial
Sistema Industrial
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Sistema Industrial
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Sistema Industrial
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Metabolismo Industrial
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Ecologia Industrial
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Definições
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Processo da Ecologia Industrial
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Conclusões
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Ecologia Industrial é uma importante estratégia a favor do Desenvolvimento Sustentável. Cada vez mais se torna necessária conhece-la e desenvolve-la por ser uma solução concreta para o tratamento dos infinitos resíduos que a cada dia são gerados em nosso planeta.

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Ecologia Industrial - Conceitos

  1. 1. Ecologia Industrial Definições e Conceitos Djalma Gomes dos Santos, Mestrando CEETPS/ LaPCiS Disciplina Tecnologia e Desenvolvimento Sustentável – Março.2010
  2. 2. Ecologia Industrial • Revolução Industrial – iniciada no século XVIII mudou radicalmente a relação humanidade/ambiente com a invenção das máquinas, que multiplicaram a capacidade do homem de alterar o ambiente. – A Indústria • Contexto: é a maior responsável pela dispersão de substâncias tóxicas no meio ambiente e por isso torna-se urgente, e necessário promover mudanças na forma de tratar os problemas ambientais. • Problema: Remediar e controlar os poluentes tornou-se insuficiente, sendo necessário direcionar os esforços no sentido de reduzir e, principalmente, prevenir o descarte de substâncias nocivas no ambiente. • Ecologia Industrial – propõe o estudo do sistema industrial inserido no ambiente, e não somente o estudo de um conjunto de empresas, considerando que todos os resíduos/materiais devem ser continuamente reciclados dentro do sistema e somente a energia solar ilimitada seria utilizada de forma dissipativa.
  3. 3. Ecologia Industrial • Para atender esta abrangência, a Ecologia Industrial está baseada no estudo de Sistemas e na Termodinâmica. – Sistemas: Utiliza-se da abordagem sistêmica, pela qual se analisa o sistema industrial, seus produtos, resíduos e a interação destes com o meio ambiente. • Donella e Dennis Meadows (1972) utilizaram a análise de sistemas para simular a degradação ambiental do planeta, alertando para a insustentabilidade do sistema industrial vigente. – Termodinâmica: ramo que estuda as relações entre energia, calor e trabalho. • O primeiro princípio: lei de conservação de massa e energia. Possibilita o balanço de materiais e energia dos sistemas. • O segundo princípio da termodinâmica – a entropia(desordem, degradação energética) do universo cresce na direção de um máximo – Jeremy Rifkin (1989) usou como base para criticar a sociedade e a economia.
  4. 4. Ecologia Industrial Ciclo Biológico • A analogia entre sistemas industriais e ecossistemas. – Vem ganhando força e levando considerações sobre as interações do sistema com o meio ambiente. – A Ecologia Industrial resgata a idéia de que a antroposfera é parte da biosfera e que somente pode existir em equilíbrio dinâmico com as outras partes do sistema, a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera. • Meio ambiente sistema natural • O ciclo biológico de materiais e energia é mantido por três grupos: – Os produtores são aqueles capazes de produzir seu próprio alimento por fotossíntese ou síntese química, como as plantas e algumas bactérias. – Os consumidores são aqueles que obtêm alimentos das plantas (herbívoros), de outros animais (carnívoros) ou ambos (onívoros). – Os decompositores, como fungos e algas, degradam a matéria orgânica de produtores e consumidores, produzindo substâncias inorgânicas que podem ser utilizadas como alimento pelos produtores. • São os recicladores da biosfera.
  5. 5. Sistema Natural e Industrial Ecologia Industrial
  6. 6. Sistema – Definições e Conceitos • Sistema é um conjunto de elementos que se encontram em interação, se inter-relacionam ou são interdependentes. Cada elemento do sistema tem propriedades específicas, das quais depende o funcionamento total do sistema. Ele se distingue entre sistemas abertos e sistemas fechados. – Sistema Aberto • É todo sistema que se relaciona com o ambiente onde se insere, adaptando a sua estrutura e os seus processos internos ao ambiente. • Ele tem informação, comunicação, organização, complexidade e heterogeneidade. • Um sistema aberto pode interagir com o seu meio, por meio de entradas e saídas. Biologia: Sistemas abertos precisam se alimentar de um contínuo fluxo de matéria e de energia extraída do seu meio ambiente para permanecerem vivos. Equilibrio Dinâmico – Sistema Fechado • É o que não tem contato significativo com o ambiente. • O sistema fechado, onde apenas há matéria, tem caos, simplicidade, homogeneidade, determinismo, causalidade e entropia. • Um sistema fechado é auto-contido. Entropia
  7. 7. Ecologia Industrial Sistema Natural Ecossistema: um conjunto de plantas, animais e microorganismos que vivem em um ambiente físico-químico. O Ciclo Biológico Sistema Natural Sistema Fechado O Sol fornece a energia para a fotossíntese Planeta Terra: vêm evoluindo a 4,6 bilhões de anos na formação do seu ecossistema. Produção do CO2 necessário para a fotossíntese Plantas mortas microorganismos nutrientes Sistema Fechado
  8. 8. Ecologia Industrial Sistema Natural • Modelo produção-consumo-reciclagem – Em um ecossistema, o fluxo maior de transferência de matéria ocorre entre o produtor (plantas) e o reciclador (bactérias) e apenas uma fração pequena deste fluxo passa pelo consumidor (animais/homem). – Sistema natural x Presença humana: desde o início da história da humanidade, as populações utilizavam plantas nativas, animais e minerais, que eram transformados em ferramentas, vestuário e outros produtos. Os resíduos ou materiais excedentes de cada processo eram simplesmente descartados, o ambiente se encarregava de absorver os resíduos descartados pelo homem. Matéria morta Microorganismos Plantas (Algas e Fungos) Animal Homem Produtor Matéria viva Consumidor resíduos Reciclador nutrientes Sistema Tipo III - é o ideal, representa a sustentabilidade. • Representa o equilibrio dinâmico dos sistemas ecológicos, em que energia e resíduos são constantemente reciclados e reutilizados nos processos do sistema. • o ciclo torna-se fechado, quando depende apenas do fluxo de energia, de acordo com o segundo princípio da termodinâmica, somente a energia solar viria de fora do sistema.
  9. 9. Ecologia Industrial Sistema Industrial • • O sistema industrial é caracterizado por um conjunto de empresas que formam uma grande estrutura que dirige a sociedade contemporânea, fazendo uso da tecnologia para transformar matériasprimas em produtos e serviços para a sociedade. O propósito de uma empresa é produzir e distribuir bens e serviços para os consumidores. – Para esta produção requer entradas de vários materiais, produtos intermediários e serviços, e a quantidade de produtos e serviços intermediários reflete a qualidade da tecnologia empregada pela empresa na transformação de matérias-primas e energia retiradas do ambiente em forma de produtos ou serviços. Sistema Tipo I - o objetivo do sistema é produzir. • Organiza-se linearmente: materiais e energia entram de um lado do sistema e no final do processo deixam o sistema sob a forma de produtos, subprodutos e resíduos. • Como resíduos e subprodutos não são reciclados ou reutilizados, o sistema depende de um suprimento de matériasprimas constante e ilimitado para manter suas atividades. Sistema Aberto
  10. 10. Ecologia Industrial Sistema Natural x Sociedade x Industrial • Termodinâmica: Enquanto a primeira lei da termodinâmica estabelece a conservação de energia em qualquer transformação, a segunda lei estabelece condições para que as transformações termodinâmicas possam ocorrer em um processo irreversível. – • A sociedade humana, como um todo, pode ser pensada como um sistema que troca continuamente material e energia com o ambiente. • O sistema sociedade é composto por subsistemas ligados uns aos outros e ao ambiente externo. • Um dos subsistemas do sistema sociedade é o sistema industrial que faz o uso da tecnologia para transformar matérias-primas em produtos e serviços para a sociedade. – Outra implicação da termodinâmica é que os materiais extraídos do ambiente natural para a produção de bens e serviços, devem certamente retornar ao ambiente, mas de forma degradada. Ex.: o calor, dissipação energética de um subsistema, tende a se distribuir de maneira uniforme por todo o sistema. Sistema Tipo II - caracteriza muitos dos atuais sistemas produtivos, são sistemas do tipo insustentável. • Parte dos resíduos é reciclada ou reutilizada dentro do próprio sistema e parte ainda é deixá-la na forma de resíduo. • É caracterizado por ciclos quase fechados, o grau de evolução do tipo I para o tipo II depende consideravelmente do tipo de indústria e de sua localização.
  11. 11. Ecologia Industrial Sistema Industrial • Sistema Industrial – vem respondendo ao problema da poluição com soluções que vão desde o simples controle dos efluentes – passando por Programas de Prevenção à Poluição, pelos conceitos de Produção Mais Limpa e Ecoeficiência. Sustentabilidade Ecologia Industrial Produção Limpa Produção mais Limpa (P+L) – Ecoeficiência (EE) Prevenção à Poluição (P2) SGA Reciclagem Tratamento Descarte Reativo Pró-ativo INTERNO EXTERNO Eficiência
  12. 12. Metabolismo Industrial Ecologia Industrial
  13. 13. Sistema – Definições e Conceitos Sistema é uma entidade que mantém sua existência e funciona como um todo por meio da interação de suas partes. Relações A Partes I J Todo B H C B C D E F G H I J Sistema • G E D A F Propriedades Emergentes O’ Connor, Joseph (2007) – Além da Lógica: utilizando sistemas para a criatividade e a resolução de problemas, Joseph O’Connor e Ian McDermott – São Paulo, Editora Summus. Tudo é um sistema em si mesmo e subsistemas de um sistema mais amplo. • Um sistema é caracterizado por duas propriedades: 1. Um sistema é formado de diversas partes. Pode ser subdividido em subsistemas. Age como uma única entidade. 2. Devido à interação entre os componentes, o sistema é mais do que a soma destes componentes, já que novas propriedades podem emergir das interações entre os componentes.
  14. 14. Homem Ecologia Industrial Animal Metabolismo Industrial • Metabolismo pode ser definido como os processos físicos e químicos internos que ocorrem em um organismo para a manutenção da vida. – • É um conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo afim de que esse gaste energia. Processos Metabólicos, podem ser divididos em duas categorias: – – Anabolismo (síntese): reações que criam moléculas complexas a partir de moléculas simples. Catabolismo (degradação): reações que decompõe as moléculas complexas criadas no anabolismo para produzir energia. • Organismo, como um subsistema natural: A. consome materiais ricos em energia e de baixa entropia (alimento) para sua manutenção e para desempenhar funções, como crescimento, movimento e reprodução. O anabolismo trabalha superando a atividade do catabolismo o organismo ganha peso. B. ocorre inversamente a perda de peso quando o catabolismo supera as atividades do anabolismo. Os organismos excretam resíduos que consistem de material degradado de alta entropia. • O organismo, um subsistema natural e aberto. – O metabolismo interno de um organismo depende de fatores além do próprio organismo, como o ambiente externo, que inclui outros organismos. Assim como as condições físicoquímicas do ambiente que circunda o organismo e regulam, direta ou indiretamente, o metabolismo. 27.Mar.10 – http://www.brasilescola.com/biologia/o-metabolismo.htm
  15. 15. Ecologia Industrial Metabolismo Industrial Metabolismo Industrial: consiste em processos físicos e químicos que convertem matérias-primas e energia em produtos e resíduos, e tratam dos fluxos de matéria e energia presentes no sistema industrial. Sistema Industrial Sistema Natural Ecossistema Resíduos, efluentes,... Princípios da Economia: levam os sistemas industriais a um estado de máxima entropia. • No qual materiais que são explorados, atravessam o sistema industrial e são dissipados no ambiente, de forma altamente degradada e de pouco ou nenhum uso para o próprio sistema industrial.
  16. 16. Ecologia Industrial Metabolismo Industrial • Sistema Natural x Presença Humana – Sistema industriais utilizando-se de uma metáfora, eles se caracterizam como organismos, isto é são subsistemas que tratam dos fluxos de matéria e energia visando otimizar os seus sistemas que devem ser projetados para operar de forma similar ao subsistema natural. Sistema Industrial descarte 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Produtos Matéria / Energia descarte Resíduos, efluentes,... Reservas naturais Plantas Produtor 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Organismo Reprodução População Proximidade produtor/reciclador Ciclo fechado de matéria Alto índice de reciclagem Regulado pela quantidade de reservas de material Concentração e reúso de resíduos Competição por recursos disponíveis Interage com o ambiente Matéria Animal matéria Empresa Produção Parque industrial ou aglomerado Distância variável entre produtor e reciclador Ciclo aberto Reciclagem incipiente Regulado pela demanda de produto Dissipação de resíduos Competição por recursos disponíveis Modifica o ambiente Consumidor Microorganismos (Algas e Fungos) Reciclador nutrientes Sistema Natural
  17. 17. Ecologia Industrial Sistema Industrial • Modelo produção-consumo-reciclagem – É útil para representar o sistema industrial, podendo ser usado como base para formular modelos físico-químicos baseados nos princípios de conservação de massa. • • No sistema industrial não há sentido em produzir e reciclar sem a participação do consumidor e, neste caso, o fluxo dos produtores para os recicladores é pequeno ou inexistente. Sistema industrial é um subsistema do ecossistema. Sistema Industrial descarte Produtos Matéria / Energia descarte Resíduos, efluentes,... Reservas naturais Plantas Produtor Matéria Microorganismos (Algas e Fungos) Animal matéria Consumidor Reciclador nutrientes Ciclo das Atividades Industriais (Metáfora Ecológica) • Os produtores – seriam representados pelas atividades primárias de produção de energia e matéria-prima (extração de combustível, agricultura,...) • os consumidores – poderiam ser representados por um sistema industrial. • os decompositores – pelas atividades de reciclagem ou de tratamento de resíduos, efluentes e emissões.
  18. 18. Ecologia Industrial Sistema Industrial • Modelo produção-consumo-reciclagem – No sistema industrial a maior parte da matéria é transferida do produtor ao ambiente e do consumidor ao ambiente e a reciclagem representa apenas uma pequena fração dessa matéria, que caracteriza-o como um sistema aberto. Sistema Industrial descarte Produtos Matéria / Energia descarte Resíduos, efluentes,... Sistema Aberto Reservas naturais Plantas Produtor Matéria Microorganismos (Algas e Fungos) Animal matéria Consumidor Reciclador nutrientes Sistema Fechado Sistema Natural
  19. 19. Ecologia Industrial Sistema Industrial • Metabolismo Industrial – – Segue os fluxos de matéria e energia, desde sua fonte inicial, através do sistema industrial, ao consumidor e ao seu descarte final. Visa balancear as quantidades de materiais e energia nos fluxos de entrada e saída do sistema, de forma que o reservatório do ambiente permaneça o mais estável possível. Sistema Industrial Tecnologia de Produção Matéria / Energia descarte Produtos descarte Matéria-prima Resíduos, efluentes,... Produtos intermediários Os materiais retirados das reservas naturais são chamados de matériasprimas, que são normalmente uma combinação de materiais desejáveis e energia com materiais indesejáveis Sistema Natural (Ambiente)
  20. 20. Definições e Conceitos Ecologia Industrial
  21. 21. Ecologia Industrial Definições Sistema Industrial Ecologia Industrial: se propõe a considerar que o sistema industrial não apenas interage com o ambiente, mas que é parte dele e dele depende, formando uma rede de processos industriais mais elegante e com menos desperdício. Resíduos, efluentes,... Ecossistema Resíduos, efluentes,... Resíduos, efluentes,... LOGÍSTICA CONSUMIDOR A. Busca-se assim alcançar um padrão de industrialização, que não seja só mais eficiente, mas também intrinsecamente ajustado às tolerâncias e as características do sistema natural. B. O sistema industrial será planejado e deverá operar como um sistema biológico dependente do sistema natural.
  22. 22. Ecologia Industrial Definições Ecologia Industrial: O objeto de estudo é a inter-relação entre empresas, entre seus produtos e processos em escala local, regional e global e, consequentemente, os efeitos ambientais que estas empresas causam tanto nos componentes bióticos, como nos abióticos da ecosfera. (Matéria) CADEIA PRODUTIVA (Energia) fluxo de insumo virgem Fluxo matéria/energia Reciclagem interna Sistema Industrial Resíduo = subproduto Resíduos, efluentes,... Resíduos, efluentes,... Resíduos, efluentes,... LOGÍSTICA CONSUMIDOR O subsistema industrial pode ser descrito como: • Um conjunto de elementos (empresas, fábricas onde são produzidos bens com suporte de serviços e informações); • Um conjunto interligado a outros conjuntos pela transferência de material, serviços e informação; • Um conjunto que interage com o ambiente físico e social em que está inserido.
  23. 23. Ecologia Industrial Definições Processo da Ecologia Industrial Processo Sistêmico Modelo produção – consumo – reciclagem Sistema Industrial Resíduos, efluentes,... Resíduos, efluentes,... Resíduos, efluentes,... LOGÍSTICA CONSUMIDOR
  24. 24. Ecologia Industrial Conclusões • Na Ecologia Industrial, é essencial o estudo dos fluxos de material e energia e das transformações destes fluxos em produtos, subprodutos e resíduos gerados durante sua passagem pelo subsistema industrial. – Os fluxos devem ser acompanhados desde sua fonte inicial, atravessando o sistema industrial, sua utilização pelos consumidores, até seu descarte final, mostrando como as reservas são utilizadas em cada etapa do sistema. • O aspecto mais crítico da Ecologia Industrial é a necessidade de cooperação entre empresas, pela troca de material, energia e, principalmente, informação. – – Além da complexidade específica de cada unidade, as interações entre unidades e a maior troca de material e energia devem resultar em um efeito de cancelamento mútuo. Este será responsável pelo aumento da estabilidade do agregado como um todo e pela diminuição das oscilações do sistema com relação ao ambiente.
  25. 25. Ecologia Industrial Definições e Conceitos Capítulo 3 Djalma Gomes dos Santos, Mestrando CEETPS/ LaPCiS Disciplina Tecnologia e Desenvolvimento Sustentável – Março.2010

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