Parte_I_Fundamentos

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Universidade Católica de Petrópolis
Centro de Engenharia e Computação
Ciências do Ambiente
Profa: Henriete Lima Seixas
I-Introdução
 1 - Fundamentos
. A Crise Ambiental
. Segundo Miller (1985), podemos comparar o nosso planeta a uma astronave que se desloca pelo espaço sideral, sem possibilidade de parada para reabastecimento, mas dispondo de um eficiente sistema de aproveitamento de energia solar e de reciclagem da matéria. Existem atualmente, na astronave, ar, água e comida suficientes para manter seus passageiros. Tendo em vista o aumento dos habitantes da Terra em forma exponencial, pode-se vislumbrar, a médio e longo prazos, problemas sérios na manutenção de seus habitantes. 
O planeta Terra dispõe de um eficiente sistema do aproveitamento de energia solar e de reciclagem de matéria.
O uso de energia implica, pela segunda lei da Termodinâmica, na degradação de sua qualidade.
Como conseqüência da lei da conservação da massa, os resíduos energéticos – principalmente na forma de calor somados aos resíduos de matéria, alteram a qualidade do meio ambiente no planeta Terra, gerando um aumento de entropia – grau de desordem.
Do equilíbrio entre três elementos – população, recursos naturais e poluição – dependerá o nível de qualidade de vida no planeta.
 
 	 POPULAÇÃO
 
 				RECURSOS POLUIÇÃO
 NATURAIS 
Os organismos, os ecossistemas e a biosfera inteira possuem a característica termodinâmica essencial: eles conseguem criar e manter um alto grau de ordem interna, ou uma condição de baixa entropia ( pequena quantidade de desordem).
– POPULAÇÃO
A população mundial cresceu de 2,5 bilhões em 1950 para 6 bilhões no ano 2000 (UN 1998).
Atualmente a taxa de crescimento está em aproximadamente 1,3% ao ano e esta população está dividida em 230 nações nos cinco continentes sendo que 20% da população total se encontram em países desenvolvidos e os restantes 80% da população em países em desenvolvimento. Novamente comparando com a astronave é como se os habitantes dos países desenvolvidos fossem passageiros de primeira classe, enquanto os demais viajam no porão.
A partir da revolução Industrial, meados do século XIX, a tecnologia proporcionou uma redução da taxa bruta de mortalidade, responsável pelo aumento da taxa de crescimento populacional anual.
Os países em desenvolvimento ou menos desenvolvidos são responsáveis pela alta taxa de crescimento populacional. Em 1950, os países desenvolvidos tinham 32% da população mundial; em 1998 – 20% e em 2050 terão 13% (UN, 1998).
Com esta taxa de crescimento:
. 215 mil hab / dia
. 1,5 milhão hab / semana
. 78 milhões hab / ano
Pode-se questionar até quando os recursos naturais serão suficientes para sustentar os habitantes da Terra?
. Ou ainda autores como Lappe e Collins (1977) que contestam a tese de insuficiência de recursos naturais e responsabilizam a má distribuição da renda e má orientação agrícola pela fome no mundo hoje.
	
País como Bangladesh que apresenta taxa de ocupação do solo muito elevada e também alta taxa de crescimento anual (1,8%) tende a se tornar mais crítica.
O Brasil apresenta taxa de crescimento populacional declinante (1,5% ao ano) e tende a uma situação de menor complexidade em termos populacionais em relação ao que se previa no início da década de 80.
– RECURSOS NATURAIS
Recurso natural é qualquer insumo de que os organismos, populações e ecossistemas necessitam para sua manutenção.
Podemos relacionar recursos naturais com:
. tecnologia: há a necessidade de processos tecnológicos para a utilização de um recurso.
Ex: magnésio utilizado na fabricação de ligas metálicas para aviões não era considerado RN e passou a sê-lo quando se descobriu a sua utilização nesse processo.
. economia: na medida em que a exploração de um RN é economicamente viável.
Ex: álcool, antes da crise do petróleo de 1973 apresentava custos de produção extremamente elevados. Hoje, no Brasil, o álcool pode ser considerado um importante combustível para automóveis e um recurso natural estratégico e de alta significância devido a sua possibilidade de renovação e disponibilidade.
. meio ambiente: finalmente algo se torna um RN caso sua exploração, processamento e utilização não causarem danos ao meio ambiente.
Ex: o chumbo, mercúrio, dependendo das concentrações utilizadas são danosos aos seres humanos; os CFC’s utilizados em compressores de geladeiras, ar condicionado e como propelente de líquidos (spray) estão sendo substituídos por outros gases diante das incertezas ligadas à eventual destruição da camada de ozônio.
Classificação dos Recursos Naturais
. Renováveis
. Não renováveis
Renováveis: são aqueles que, depois de serem utilizados, ficam disponíveis novamente graças aos ciclos naturais.
 Ex: a água, em seu ciclo hidrológico, a biomassa, o ar, a energia eólica.
Não renovável: é aquele que, uma vez utilizado, não pode ser reaproveitado.
Ex: combustível fóssil, após ser utilizado para mover automóvel, está perdido para sempre.
Existem situações em que um recurso renovável passa a ser não renovável quando a taxa de utilização supera a máxima capacidade de sustentação do sistema.
Ex: campo de pastagem utilizado por uma quantidade excessiva de gado torna o recurso renovável, como o capim (biomassa) em não renovável em virtude da depleção de um recurso inviabilizar a sua renovação.
– POLUIÇÃO
 Com a utilização dos recursos naturais pela população surge a poluição.
 Definição: é uma alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera que cause ou possa causar prejuízo à saúde, à sobrevivência dos seres humanos e outras espécies ou ainda deteriorar materiais.
	Ou: são alterações indesejáveis provocadas pelas atividades e intervenções humanas no ambiente.
	Fenômenos naturais como erupção vulcânica, incêndios florestais, grandes secas e inundações são considerados fontes poluidoras não provocadas pelo homem e que fogem ao seu controle.
	Poluentes: são resíduos gerados pelas atividades humanas, causando um impacto ambiental negativo, ou seja, uma alteração indesejável.
	Poluição está ligada à concentração de resíduos presentes no ar, água e solo.
	Controle da poluição – de acordo com a legislação ambiental – são definidos padrões e indicadores de qualidade do ar:
Do ar: concentrações de CO, NOx, SOx, PB, etc.
Da água: concentrações de O2, fenóis e Hg, ph, temperatura, etc.
Do solo: taxa de erosão, que se deseja respeitar em determinado ambiente.
FONTES POLUIDORAS
Quanto à origem dos resíduos as fontes poluidoras podem ser classificadas em:
Pontuais ou localizadas: lançamento de esgoto doméstico ou industrial, efluentes gasosos e industriais, aterro sanitário de lixo urbano, etc.
Difusas ou dispersas: agrotóxicos aplicados na agricultura e dispersos no ar, carregados pelas chuvas para os rios, gases expelidos do escapamento de veículos automotores, etc.
As fontes pontuais podem ser identificadas e controladas mais facilmente que as difusas, cujo controle ainda é um desafio.
Os efeitos da poluição podem ter caráter localizado, regional ou global, como problemas de poluição do ar, solo e água. Os mais conhecidos e perceptíveis são os efeitos locais ou regionais, em geral ocorrem em áreas de grande densidade populacional ou atividade industrial e correspondem às aglomerações urbanas em todo planeta, que floresceram com a revolução industrial. 
Os efeitos globais como a intensificação do efeito estufa e a destruição da camada de ozônio, ainda não são bem conhecidos, mas podem trazer conseqüências que afetarão o clima e o equilíbrio global do planeta.
Os efeitos globais têm contribuído bastante para a sensibilização recente da sociedade sobre as questões ambientais.
2-Leisda Conservação da Massa e da Energia
	. Todo fenômeno que acontece na natureza necessita de energia para ocorrer.
	. Conceitos de matéria e energia são fundamentais no tratamento da maioria das questões ambientais.
	. Matéria é tudo que ocupa lugar no espaço.
	. Energia é a capacidade de realizar trabalho.
	 Quanto maior for a capacidade de realizar trabalho, melhor será a qualidade da energia associada.
	Ex: 1 litro de gasolina tem alta qualidade energética, enquanto o calor, a baixas temperaturas, possui energia de baixa qualidade.
	Em qualquer sistema natural, matéria e energia são conservadas, não se criam nem se destroem matéria nem energia.
	Duas leis da Física explicam esse comportamento:
A Lei da Conservação da Massa
A Lei da Conservação da Energia ou Primeira Lei da Termodinâmica.
A Segunda Lei da Termodinâmica explica que a qualidade da energia sempre se degrada de maneiras mais nobres (maior qualidade) para maneiras menos nobres (menor qualidade).
Essas leis da Física estão atualmente sendo utilizadas para o entendimento dos sistemas ambientais.
2.1 – Lei da Conservação da Massa
	Em qualquer sistema, físico ou químico, nunca se cria nem se elimina matéria, apenas é possível transforma-la de uma forma em outra.
	Portanto, não se pode criar algo do nada nem transformar algo em nada.
Tudo se realiza com a matéria que é proveniente do próprio planeta, apenas havendo a retirada do material do solo, do ar ou da água, o transporte e a utilização desse material para a elaboração do insumo desejado, sua utilização pela população e, por fim, a disposição, na Terra, em outra forma, podendo muitas vezes ser reutilizado.
A lei da conservação da massa explica também a poluição ambiental do ar, da água e do solo.
O fato de não ser possível consumir a matéria até sua aniquilação implica a geração de resíduos em todas as atividades dos seres vivos. Esses resíduos podem ser incorporados ao meio, pelo processo da reciclagem natural (que ocorre na natureza) para serem reutilizados posteriormente, existindo um equilíbrio entre consumo e reciclagem.
Atualmente o mundo vive um processo de desequilíbrio porque os resíduos são gerados em ritmo muito maior que a capacidade de reciclagem do meio.
Com a revolução industrial, século XIX, a geração de resíduos surge em quantidades excessivamente maiores que a capacidade de absorção da natureza e de maneira que ela não é capaz de absorver e reciclar (materiais sintéticos não biodegradáveis).
2.2 – Primeira Lei da Termodinâmica
É análoga à lei da conservação da massa, só que se refere à energia.
De acordo com esta lei, a energia pode se transformar de uma forma em outra, mas não pode ser criada nem destruída.
Formas de energia:
Energia cinética é a energia que a matéria adquire devido a sua movimentação em função da sua massa e velocidade.
	Energia potencial é energia armazenada na matéria em função de sua posição ou composição. Ex: a energia armazenada nos combustíveis fósseis, nos alimentos...
2.3 – Segunda Lei da Termodinâmica
De acordo com esta lei, todo processo de transformação de energia dá-se a partir de uma maneira mais nobre para uma menos nobre, menor qualidade.
Quanto mais trabalho se conseguir realizar com uma mesma quantidade de energia, mais nobre será esse tipo de energia.
Embora a quantidade de energia seja preservada (primeira lei da termodinâmica), a qualidade (nobreza) é sempre degradada.
Toda transformação de energia envolve sempre rendimentos inferiores a 100%, sendo que uma parte dessa energia transforma-se em uma forma mais dispersa e menos útil, em geral na forma de calor transferido para o ambiente, gerando aumento de entropia.
Todo corpo para manter sua forma ordenada necessita de energia de alta qualidade para manter sua entropia baixa.
2.4 – Conclusão
A Lei da Conservação da Massa mostra que nunca estaremos livres de algum tipo de poluição – resíduos.
A Segunda Lei da Termodinâmica traz como consequência o fato de ser impossível obter energia de melhor qualidade do que aquela disponível inicialmente, ou seja, não existe reciclagem completa da energia.
Logo, a energia dispersada em qualquer transformação será perdida para sempre, gerando assim um aumento de entropia, o que implica maior desordem nos sistemas locais, regionais e globais.
Mesmo que exista uma alta taxa de reciclagem de matéria, se o crescimento industrial continuar a uma taxa incompatível, por mais que se recicle sempre haverá a necessidade de se obter mais matéria e sempre sobrará detrito não reciclável.
O consumo rápido de combustíveis fósseis resulta em quantidades de CO2 que a natureza não é capaz de absorver totalmente. Essa problemática pode ser uma possível alteração do efeito estufa.
- 	O entendimento dessas leis da física leva-nos a buscar um novo entendimento ante as necessidades de desenvolvimento das sociedades. Tudo indica caminhar no sentido de manter os sistemas em estado de menor entropia.