EMA aula 01 e 02

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ENGENHARIA E MEIO AMBIENTE
Profa. Dra. Maria Carolina 
I - EMENTA
 
A disciplina aborda as relações, a influência e o impacto do setor produtivo no ambiente. Serão apresentados: breve histórico da interação indústria-ambiente, fatores externos que afetam esta relação, introdução às ferramentas relativas à Ecologia Industrial, projetos ambientalmente responsáveis de produtos e processos e estratégias para incorporar conceitos de Ecologia Industrial às atividades produtivas.
 
II – OBJETIVOS GERAIS
 
Descrever conceitos relativos à Ecologia Industrial e as relações do setor produtivo com o meio ambiente. Apresentar as ferramentas da Ecologia Industrial visando a melhoria da competitividade ambiental das empresas e as possíveis estratégias a serem utilizadas por engenheiros.
III - CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
 
Sociedade, Engenharia e Desenvolvimento. 
Conceitos: Final de tubo e Prevenção à Poluição. 
Conceitos: Produção Mais Limpa e Ecoeficiência. 
Ecologia Industrial
Ferramentas da Ecologia Industrial.
Casos de Sucesso.
IV – BIBLIOGRAFIA
 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
 
B. F. Giannetti, C.M.V.B. Almeida, “Ecologia Industrial: Conceitos, ferramentas e aplicações”, Edgard Blucher, São Paulo, 2006. 
J. GOLDEMBERG, “Energia, Meio Ambiente & Desenvolvimento”, EDUSP, 2003.
B. F. Giannetti, C.M.V.B. Almeida, S. H. BONILLA, Engenharia e Meio Ambiente, apostila, 2008.
 
ENGENHARIA E MEIO AMBIENTE
Profa. Dra. Maria Carolina 
AULA 01 E 02
http://historiageografiadeportugal.blogspot.com.br/2011/10/pre-historia.html
DESDE O INÍCIO DA HISTÓRIA DA HUMANIDADE.......
.......RESÍDUOS ERAM SIMPLESMENTE DESCARTADOS.
Até a década de 60 a NATUREZA era vista como:
Fonte de matérias primas;
 Depósito dos resíduos gerados pelo homem em sua atividade (sorvedouro)
No início os processos econômicos não tinham uma magnitude tão grande para alterar significantemente os ecossistemas.
Ocorre um aumento da população, com crescimento do consumo e aperfeiçoamento das tecnologias extrativas. 
O número total da população do planeta atingiu 7 bilhões de pessoas em 31 de Outubro de 2011.
Até a década de 60 a NATUREZA era vista como:
Fonte de matérias primas;
 Depósito dos resíduos gerados pelo homem em sua atividade (sorvedouro)
 Esgotamento dos recursos
 Poluição
POLUIÇÃO AMBIENTAL
POLUIÇÃO
 
 
 Corresponde a uma alteração ecológica, ou seja, uma alteração na relação entre os seres vivos, provocada pelo ser humano ou não.
 Emissão de resíduos sólidos, líquidos e gasosos, em quantidade superior à capacidade de absorção do meio ambiente ou maior do que a quantidade existente no meio. Também é causada pelo lançamento de substâncias que não existem na natureza, como os inseticidas. 
 Degradação das características físicas ou químicas do ecossistema, por meio da remoção ou adição de substâncias.
 
POLUIÇÃO
 
 
 Poluente: qualquer substância ou energia que, lançada para o meio, interfere no funcionamento de parte ou todo o ecossistema.
 
 Refere-se a resultados da atividade humana, mas erupções vulcânicas e a contaminação de corpos d’água por animais mortos ou por excrementos de animais também são poluição.
Contaminação: É a presença, num ambiente, de seres patogênicos, que provocam doenças, ou substâncias, em concentração nociva ao ser humano.
POLUIÇÃO
Podem ser classificadas de acordo:
 
 Componente ambiental afetado 
(poluição do ar, água, solo); 
 
 Natureza do poluente 
(química, térmica, sonora, visual, radioativa) 
 
 Tipo de atividade poluidora
(industrial, agrícola, doméstica) 
 
 
 
ATMOSFERA
 
 Camada de gases que envolve a Terra e que se estende até a altitude de 9.600 km.
 
 Divisão em camadas: mudança da temperatura em relação a altitude – ESTRATIFICAÇÃO TÉRMICA
TROPOSFERA: 
Nível do mar até cerca de 16 Km de altitude.
Temperatura diminui com o aumento da altitude (0,65O C a cada 100 metros)
Calor emanado da superfície do solo que se dissipa na atmosfera.
 
 
Na troposfera acontece a maior parte das reações químicas envolvendo as espécies presentes na atmosfera, bem como nela residem os principais mecanismos de remoção de substâncias e processos climáticos e meteorológicos. 
 
ESTRATOSFERA
 Temperatura se eleva com o aumento da altitude. 
 Altitude de aproximadamente 50 Km.
 
 
OZONOSFERA: Cerca de 90% do ozônio contido na atmosfera está na estratosfera, sendo este ozônio responsável pela filtração da radiação ultravioleta de alta energia, proveniente da luz solar.
 
 
 
MESOSFERA: Temperatura diminui com o aumento da altitude.
Altitude de aproximadamente 90 Km.
 
 
 
TERMOSFERA: Temperatura se eleva com o aumento da altitude.
Alcança aproximadamente 190 km de extensão.
Importante para as telecomunicações.
 
COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA
  
Parte Sólida: “Material Particulado” – grãos de terra, areia, materiais de origem vulcânicas (erupções).
  
Parte Líquida: H2O  Nuvens, neblinas e chuvas.
 
 Parte Gasosa: 
 
Porcentagem dos gases
Nitrogênio
78%
Oxigênio
21%
Dióxido de carbono
0,03%
1.000.000 moléculas de ar
780.000 Moléculas de nitrogênio
210.000 Moléculas de oxigênio
9.300 Moléculas de gases nobres
300 Moléculas de gás carbônico
400 Moléculas de outros elementos 
 SO2, NO2, O3 e outros 
FUNCIONAMENTO DA ATMOSFERA
Fontes que alimentam a atmosfera
 
 Fontes naturais: vulcões e a superfície do mar
 
 Fontes antrópicas: emissão de compostos pela ação do homem – intensificada após 
		a REVOLUÇÃO INDUSTRIAL.
 
 
FUNCIONAMENTO DA ATMOSFERA
Processos de consumo: sorvedouros
 
 Deposição Úmida: Chuva que retira compostos solúveis da atmosfera depositado no solo (litosfera) ou oceanos e rios (hidrosfera)  
 Deposição Seca: Ventos 
 Mecanismo químicos/ bioquímicos (seres vivos) Transforma os compostos em espécies diferentes.
FUNCIONAMENTO DA ATMOSFERA - TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS 
 
 GRANDE REATOR QUÍMICO
 
 TEMPO DE RESIDÊNCIA: tempo médio de permanência de um composto na atmosfera.
 
É uma informação importante para reconhecer o raio de ação de um composto, tomando por base o local em que ocorreu a emissão.
 
Emissão  Transformação  Saída da atmosfera
Tempo de residência de alguns gases na atmosfera
Composto Tempo de residência
(a:anos; d: dias)
Dióxido de carbono (CO2) 4a
Monóxido de carbono (CO) 0,1a
Metano (CH4) 8a
Óxido de dinitrogênio (N2O) 85a
Óxido Nítrico (NO) 1d
Dióxido de nitrogênio (NO2) 1d
Dióxido de enxofre (SO2) 1 - 4d
Amônia (NH3) 5d
FUNCIONAMENTO DA ATMOSFERA - TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS 
NO2 (dióxido de nitrogênio): 
 
tempo de residência de 1d  quando emitido pode atuar somente na região em que o vento conseguir levá-lo nessas 24h, o que significa quilômetros de distância.
 
CO2 (dióxido de carbono): 
 
tempo de residência de 4a  espalha-se por toda a atmosfera do planeta quando emitido em qualquer ponto da superfície terrestre
 
 
POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA
 
 
A poluição do ar é definida como sendo a degradação da qualidade do ar.
Emissões em níveis superiores aos aceitáveis. 
Condição atmosférica desfavorável para dispersão de poluentes.
POLUENTES:
I - Poluentes primários: são aqueles emitidos diretamente de fontes emissoras. Estão presentes na atmosfera na forma em que são emitidos. 
II - Poluentes secundários: são aqueles formados pela interação entre os poluentes primários e os constituintes do ar atmosférico. 
INVERSÃO TÉRMICA
DISPERSÃO DOS POLUENTES: 
Ar quente, menos denso e mais leve, tende a subir e o ar frio,
mais denso e pesado, tende a descer.
 
Durante a maioria dos dias, o movimento do ar na atmosfera é vertical e linear. 
O ar quente, fruto da ação dos raios solares no solo, sobe para dar lugar ao ar frio. 
Nesse movimento, os poluentes, que são mais quentes e menos densos que o ar, sobem ainda mais e se dispersam. 
INVERSÃO TÉRMICA
Quando chega o final da tarde de um dia de inverno, os raios solares tornam-se mais difusos e frágeis, assim o solo resfria rapidamente. E conseqüentemente, o ar próximo do solo se resfria rapidamente. 
Aquele ar quente que ainda está na atmosfera continua a subir, mas o ar frio próximo ao solo, por ser mais denso e pesado, fica parado. 
Assim a temperatura cai ainda mais e os poluentes, que normalmente são "levados" pelo ar quente, acabam retidos na camada mais baixa da atmosfera.
No dia seguinte, pela ação dos raios solares, esse perfil volta a se inverter, principalmente pelo aquecimento do solo. 
Em dias nublados os raios solares não atigem o solo e a inversão não ocorre.
A inversão térmica é uma condição meteorológica que ocorre quando uma camada de ar quente se sobrepõe a uma camada de ar frio, impedindo o movimento ascendente do ar. 
O ar abaixo dessa camada que está mais fria, mais pesada, mantém os poluentes próximos a superfície.
Para que ocorra a inversão térmica é preciso alguns fatores específicos: baixa umidade do ar (comum nos invernos paulistanos, por exemplo). 
O fenômeno pode ocorrer em qualquer época do ano, mas fica mais intenso nas épocas de noites longas, com baixas temperaturas e pouco vento. 
INVERSÃO TÉRMICA
monóxido de carbono (CO);
dióxido de carbono (CO2);
óxidos de enxofre (SO2 e SO3);
óxidos de nitrogênio (NOx);
hidrocarbonetos; 
oxidantes fotoquímicos;
material particulado (MP);
asbestos (amianto);
metais;
gás fluorídrico (HF);
amônia (NH3);
gás sulfídrico (H2S);
pesticidas e herbicidas;
substâncias radioativas;
calor; 
som. 
PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS
CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES
CLASSE
POLUENTES PRIMÁRIOS
POLUENTES
SECUNDÁRIOS
PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÃO
COMPOSTOS DO ENXOFRE
SO2, H2S
SO3, H2SO4, MSO4
Queima de combustíveis que contenham enxofre
COMPOSTOS DO NITROGÊNIO
NOX
NO2, MNO3
Combinação do N2e O2em combustões a alta temperatura
COMPOSTOS DO CARBONO
CADEIA CARBÔNICA COM ATÉ 5 ÁTOMOS E MERCAPTANAS
ALDEÍDOS, CETONAS, ÁCIDOS
Queima de combustíveis, refino do petróleo; solventes
ÓXIDOS DO CARBONO
CO e CO2
NENHUM
Processos de combustão
COMPOSTOS HALOGENADOS
F2e HF,
Cl2e HCl
NENHUM
Operações metalúrgicas, fábricas de cloro
Combustão dos materiais e a poluição atmosférica
 
Processos de combustão 
grandes fontes de energia 
emissão de compostos para a atmosfera 
 
Combustão corresponde a queima de um material com o oxigênio do ar – processo que libera como produtos gases e partículas.
EQUAÇÃO GERAL:
 
COMBUSTÍVEL + AR [O2 + N2]  GASES [ NOx + SO2 + SO3 + CO + CO2] + [PARTÍCULAS] 
 
SMOG FOTOQUÍMICO – NÉVOA FOTOQUÍMICA
 
Ocorre principalmente em regiões industrializadas e de tráfego intenso.
Neblina na tonalidade amarela-amarronzada que se deve a presença no ar de pequenas gotas de água contendo produtos derivados de reações químicas que ocorrem entre os poluentes do ar:
apresenta odor desagradável; 
- produtos intermediários e finais das reações causam irritação nos olhos, visibilidade reduzida e doenças respiratórias. Pode causar danos às plantas, aos animais e alguns materiais. 
Óxidos de nitrogênio e o smog fotoquímico
 
N2 + O2  2 NO
Os gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2) são muito estáveis e essa reação praticamente não ocorre.
Quando a temperatura á de 1727oC ou 2000K essa reação ocorre com formação significativa do óxido de nitrogênio (NO).
No motor do automóvel, dentro da câmara de combustão essa reação ocorre sob alta pressão e temperatura. 
Na atmosfera esse gás rapidamente se oxida e forma o NO2.
NO e NO2 são genericamente designados NOx. 
O efeito direto dos NOx nos humanos não á alarmente nos níveis atuais.
Efeito secundário: SMOG FOTOQUÍMICO (smoke: fumaça; fog: névoa) – NÉVOA FOTOQUÍMICA
SMOG FOTOQUÍMICO – NÉVOA FOTOQUÍMICA
 
1) Dissociação do NO2:
NO2 + energia solar  NO + O (eq.1)
2) Formação do ozônio:
O + O2  O3 (eq.2)
3) Restituição do NO2:
O3 + NO  NO2 + O2 (eq.3)
EQUILÍBRIO FOTOESTÁTICO: as concentrações do O3, O, NO, NO2 estão em equilíbrio. Os níveis de O3 permanecem baixos pois são consumidos na mesma velocidade em que são gerados.
Presença de hidrocarbonetos (emissões de veículos e instalações industriais) altera o ciclo  COV (compostos orgânicos voláteis)
SMOG FOTOQUÍMICO – NÉVOA FOTOQUÍMICA
 
Hidrocarbonetos  COV (compostos orgânicos voláteis)
Restituição do NO2:
O3 + NO  NO2 + O2 (eq.3)
Consumo do NO:
NO + RO2  NO2 + RO
Consomem o NO para formar radicais orgânicos muito reativos, que são fortes agentes oxidantes e podem levar à irritação nos olhos.
CONSEQUÊNCIAS:
Ocorre um acúmulo de O3 pelo consumo do NO da eq.3 – odor da névoa.
 
Ocorre acúmulo NO2 formado nas reações com os hidrocarbonetos – responsável pela coloração marrom da fumaça, o qual favorece a formação do O3. 
SMOG FOTOQUÍMICO – NÉVOA FOTOQUÍMICA
 
PARA QUE OCORRA O SMOG VÁRIAS CONDIÇÕES TEM QUE SER SATISFEITAS:
Tráfego suficiente de veículos – para que aja emissões suficientes de NO, hidrocarbonetos e outros COVs no ar.
Temperaturas moderadamente elevadas
Luminosidade solar abundante
Pouco movimento das massas de ar para que não aja dispersão dos poluentes.
SMOG FOTOQUÍMICO – NÉVOA FOTOQUÍMICA
 
Organização Mundial de Saúde OMS: estabelace 100 ppb no máximo de ozônio no ar medida no período de 1 hora.
Nível de ozônio num ar puro: 30 ppb.
Cidade do México: níveis de O3 chegaram a 400 ppb em 1992.
Ozônio: Seu efeito nas pessoas fortes e saudáveis é tão sério quanto naquelas que apresentam problemas respiratórios preexistentes. Produz irritação passageira do sistema respiratório, produzindo tosse, irritação da garganta e do nariz, respiração ofegante e dor no peito durante a respiração profunda. Assim, mesmo quando saudáveis, jovens apresentaram esses sintomas enquanto realizavam exercícios ao ar livre, como andar de bicicleta ou correr, durante os episódios de smog.
“OZÔNIO MAL”
DEPÓSITOS ÁCIDOS (CHUVA ÁCIDA)
CO2 presente no ar  dissolve-se na água formando o ácido carbônico. O pH da solução resultante corresponde a 5,6.
CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3-  H+ + CO32-
pH chuva livre de poluentes = 5,6
Óxidos 
Compostos formados pela combinação de do oxigênio e de um outro elemento. Alguns óxidos quando reagem com a água, formam ácidos ou bases, dependendo do elemento combinado com o oxigênio.
SO2 + H2O  H2SO3
SO3 + H2O  H2SO4
2 NO2 + H2O  HNO3 + HNO2
Processo de combustão (queima de combustíveis fósseis): liberação de vários óxidos: O, NO2, SO2, SO3, CO, CO2
NOx 
Dia
NO2 + HO  HNO3 ácido nítrico
NOITE
NO2 + O3  NO3 + O2
NO2 + NO3  N2O5
N2O5 + H2O  2 HNO3 
Tempo de residência NO2: 1d
Além de atuar nas reações fotoquímicas agravando a poluição local (smog fotoquímico), ainda irá atuar em regiões distantes, contribuindo para a formação da chuva ácida.
SO2
SO2 + H2O  H2SO3 ácido sulfuroso
SO3 + H2O  H2SO4 ácido sulfúrico
Tempo de residência 1-4 dias
Todas essas reações são lentas em atmosfera limpa.
Na presença de material particulado contendo íons metálicos (Ferro III e manganês III) elas têm a velocidade aumentada de 10 a 100 vezes.
Nas áreas industrializadas outros ácidos podem contribuir para a chuva ácida como o ácido fórmico e acético.
CHUVA ÁCIDA
 CAMADA DE OZÔNIO – escudo solar natural da Terra
 
Filtra os raios ultravioletas (UV) nocivos provenientes do sol antes que possam atingir a superfície do planeta, causando danos aos seres humanos e a outras
formas de vida.
 As moléculas de ozônio consistem de 3 átomos de oxigênio. 
90% do ozônio existe na estratosfera, entre 10 e 50 km acima da Terra. 
A concentração de O3 é expressa em Unidade Dobson (UD)
1 UD: equivale a espessura de 0,01 mm de O3 puro, com a densidade que ele possuiria se estivesse submetido a pressão do nível do mar (1 atm) e a 0oC.
Latitudes onde predominam clima temperado  350 UD.
Se todo ozônio fosse trazido para o nível do solo a camada de ozônio puro teria apenas 3,5 mm de espessura.
Devido aos ventos estratosféricos o O3 é transportado desde as regiões dos trópicos, onde a maioria dele é produzida, até as regiões polares.
A concentração média de O3 nos trópicos é 250 UD, e 450 UD nas regiões subpolares.
 
 CAMADA DE OZÔNIO – escudo solar natural da Terra
 
Raios solares: luz visível, raios ultravioletas e infravermelho.
Raios ultravioletas: 3 tipos (comprimento de onda) 
UV C: 100 – 280 nm 
UV B: 280 – 320 nm
 
UV A: 320 – 400 nm 
Estratosfera absorve 99% de toda a radiação UV. 
A camada de ozônio é responsável pelos raios UV B. 
Altamente energética e é absorvida na atmosfera
Causa danos a células vivas e grande parte é absorvido na camada de ozônio. 
Não é absorvida pelo ozônio
 CAMADA DE OZÔNIO – escudo solar natural da Terra
 
Acima da estratosfera: 
O2 + h (  < 241nm)  O + O UV C
Média e Baixa altitude na estratosfera:
O + O2 + M  O3 + M + calor (M : terceira molécula não reativa N2 ou O2 requerida para absorver o excesso de energia produzida durante a reação)
 
Destruição não catalítica do ozônio
O3 + h (  < 320 nm)  O + O2 UV B
 CAMADA DE OZÔNIO – escudo solar natural da Terra
 
 CAMADA DE OZÔNIO – escudo solar natural da Terra
 
Destruição catalítica do ozônio
Constituintes minoritários na estratosfera, como espécies contendo N, H, Cl e Br podem funcionar como catalisadores na destruição do ozônio. Cada um desses catalisadores pode reagir várias vezes, destruindo muitas moléculas de ozônio numa reação em cadeia. 
O3  + X   XO + O2
XO + O    X + O2
Onde X pode ser O, NO, OH, Br ou Cl.
 
Esses compostos ocorrem naturalmente na estratosfera a partir de fontes como o solo, vapores d'água e oceanos.A destruição do ozônio acontece de forma natural e equilibrada, mas substâncias estranhas podem acelerar e desequilibrar esse processo gerando assim os buracos na camada de ozônio.
 
Clorofluorcabonos (CFCs – freon 11 e freon 12) . Os CFCs, inventados em 1928, foram utilizados durante anos em geladeiras, condicionadores de ar, sistemas de refrigeração, isolantes térmicos e sprays.
BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO: DIMINUIÇÃO NA ESPESSURA DA CAMADA DE OZÔNIO.
 
CONSEQUÊNCIAS:
 
Aumento no número de casos de câncer de pele, catarata
Aumento no número de doenças infecciosas devido a supressão do sistema imunológico.
Prejudica a eficiência fotossintética (risco da diminuição na produção da população fitoplanctônica)
Acredita-se que a diminuição mundial na população de sapos está ligada ao aumento da irradiação UV.
 
BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO: DIMINUIÇÃO NA ESPESSURA DA CAMADA DE OZÔNIO.
 
 
1987 – Protocolo de MONTREAL – ONU estabeleceu um programa de ação internacional sobre substâncias que destroem a camada de ozônio.
 
 
O Brasil e os demais países signatários do Protocolo de Montreal assumiram o compromisso de eliminar a produção dos CFCs em todo o mundo até 2010. 
1995 – Programa Brasileiro de Proteção à camada de ozônio.
 
2001: proibição da utilização dos compostos em equipamentos novos nacionais e importados.
2007: O ano de 2007 começou com a proibição definitiva de importação pelo Brasil do gás clorofluorcarbono, conhecido como CFC, e do uso do herbicida brometo de metila.
 
 
Restauração completa da camada de ozônio entre 2040 e 2050.
 
AQUECIMENTO GLOBAL/ MUDANÇAS CLIMÁTICAS
100% radiação solar emitida 
(luz visível, radiação UV, radiação infravermelho) 

20% absorvida camada de ozônio (estratosfera – radiação UV), e gases da atmosfera.
30% volta para o espaço refletidos pelas nuvens, gelo, neve, areia sem qualquer absorção.
 
50% absorvido superfície da Terra		
 energia absorvida = energia emitida 
Energia emitida na forma de calor 

radiação infravermelho térmico
(panela de ferro quando aquecida)
Gases presentes na atmosfera (CO2) 
 
absorvem temporariamente essa energia e re-emitem em todas as direções.	
AQUECIMENTO GLOBAL/ MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Mudanças Climáticas e o Efeito Estufa
Efeito Estufa
Responsável pela temperatura média da superfície da Terra ser de aproximadamente + 15oC, em vez de - 15oC.
“Cobertor – retém uma parte do calor liberado por um corpo, aumentando a temperatura local” 
Grande problema ambiental de efeito global
Intensificação do efeito estufa
Aumento na concentração de gases estufas na atmosfera pela atividade humana
Aumento no bloqueio da radiação infravermelha, causando uma exacerbação do efeito estufa 
“Aquecimento da atmosfera e da superfície terrestre”
Efeito Estufa
Gases Estufa
Efeito Estufa natural (“mocinho”): Vapor d’água e o dióxido de carbono (CO2).
Em conseqüência da atividade humana (“vilão”): dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o hexafluoreto de enxofre (SF6)
Terra
Dióxido de carbono (CO2)
0,03%
Nitrogênio (N2)
79%
Oxigênio (O2)
21%
Argônio (Ar)
1%
Temperatura da superfície (oC)
13
Vênus
98%
1,9%
Traço
0,1%
477
Composição da atmosfera
Gases estufas
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Fontes antropogênicas (atividade humana)
 queima de combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineiral ou gás natural)  ¾.
5 toneladas/ano por pessoa em países industrializados
 desmatamento (queima da biomassa)  ¼.
 fabricação de cimento
CaCO3(S)  CaO(S) + CO2(g) 
Gases estufas
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
A queima do álcool também não produz o gás estufa???????
O gás liberado na queima do álcool é retirado da atmosfera e reaproveitado durante o desenvolvimento do canavial.
Balanço positivo
Gases estufas
VAPOR D’ÁGUA
 Principal componente da atmosfera.
 Responsável por 80% do efeito estufa.
Áreas úmidas: dias = noites
Desertos: dias quentes e noites frias
 O aumento na quantidade de vapor d’água na atmosfera é consequência direta do aumento na concentração de outros gases.
 Não é incluída na lista dos gases estufas.
Gases estufas
METANO (CH4)
 70x mais efetivo que CO2.
 Decomposição anaeróbica de material vegetal.
 Pântanos, brejos e áreas alagadas são as maiores fontes naturais de metano.
Gases estufas
METANO (CH4)
 Concentração atmosférica mais que dobrou ao seu valor pré-industrial.
 70%  atividade humana
 Animais ruminantes (arroto do gado) 
 Cultivo do arroz em áreas alagadas
 Decomposição da matéria orgânica em aterros sanitários.
 Mineiração do carvão e a queima combustíveis fósseis.
Gases estufas
METANO (CH4)
Brasil reconhecido por possuir uma das matriz energéticas “mais limpas” do mundo.
Fonte de energia – baseadas nos recursos hídricos
Grandes inundações para construção da hidroelétricas
Emissão zero??????????
Uma energia nem tão limpa
Novos estudos confirmam que hidrelétricas podem emitir mais gases-estufa do que termelétricas (Ciência Hoje/RJ 14/03/05)
 
Cálculos realizados pelo ecólogo Philip Fearnside, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa), comparam a emissão de gás carbônico e metano (principais responsáveis pelo efeito estufa) por usinas hidrelétricas com o que teria sido emitido pela queima de petróleo para gerar a mesma quantidade de energia.
 
Os cálculos de Fearnside foram feitos para 1990 (ano-base para inventários nacionais de emissões de gases de efeito estufa sob a Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança de Clima (UN-FCCC). Naquele ano, a
Represa de Curuá-Una, no Pará, então há 13 anos em funcionamento, emitiu 3,7 vezes mais gases-estufa do que a queima de petróleo produziria. Tucuruí, também no Pará, àquela época em funcionamento há seis anos, liberou cerca de duas vezes mais gás carbônico e metano para a atmosfera; Balbina (AM) e Samuel (RO), com respectivamente três e dois anos de operação, uma quantidade 22,6 e 11,6 vezes superior à queima de combustíveis fósseis.
 
Os reservatórios das hidrelétricas alagam extensas áreas florestais e as plantas, submersas anualmente com a subida e descida do nível da água, transformam-se em verdadeiras fontes de metano quando entram em decomposição. No fundo das represas, a quantidade de metano é altíssima. Quando a água das turbinas perde pressão ao vir rapidamente à tona, o gás nela dissolvido é liberado, como as bolhas de uma garrafa de refrigerante recém-aberta, e esse fenômeno não é levado em consideração pelos cálculos oficiais. 
Gases estufas
 206x mais efetivo que CO2.
 Fontes naturais: Oceanos e solos de regiões tropicais.
 Processo de desnitrificação e nitrificação.
ÓXIDO NITROSO (N2O)
Gases estufas
ÓXIDO NITROSO (N2O)
 Concentração atmosférica 275ppb para 312ppb (pré industrial.
 40%  atividade humana
 Produção e utilização de fertilizantes 
Gases estufas
CFCs e substitutos
 Compostos gasosos constituídos por moléculas com átomos de carbono ligados exclusivamente à átomos de flúor e cloro.
 Gases refrigeradores utilizados para produção de aerossóis, freezers, ar condicionado.
 1 molécula de CFC-12 produz o mesmo efeito que 7100 moléculas de CO2
 Produção banida em países industrializados (Protocolo de Montreal).
PROTOCOLO DE QUIOTO
 
1992 - ECO-92
 Estabelecimento da Convenção das Nações Unidas para Mudanças Climáticas (UNFCCC)
 
1994 - UNFCCC 
 COP1 em 1994, hoje possui 188 países membros.
 
Objetivo : atingir a estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera a um nível que previna uma interferência antrópica perigosa ao sistema climático.
 
Com isso os países foram alocados em duas categorias distintas:
 
Países Anexo I 
São os países industrializados que em 1992 eram membros da OCDE* e os
países com Economias em Transição
 
Países Não- Anexo I 
São, na maior parte, países em desenvolvimento (com industrialização
tardia) e, portanto, de menor contribuição para o problema das mudanças climáticas.
 
* Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico
Países Anexo I 
COP 3, Quioto Japão (01 a 10 de dez de 1997)
O Protocolo de Quioto define que os países industrializados (Anexo I) reduziriam em pelo menos 5,2% suas emissões combinadas de gases de efeito estufa em relação aos níveis de 1990. 
 União Européia  reduzir 8%; 
Estados Unidos  reduzir 7%; 
Japão  6%. 
 
Alguns países como a Rússia e Ucrânia não assumiriam compromisso de redução e outros como Islândia, Austrália e Noruega ainda teriam permissão para aumentar suas emissões.
 
COP 3, Quioto Japão (01 a 10 de dez de 1997)
 
Para que o Protocolo de Quioto entre em vigor ficou decidido que seria necessária a ratificação de pelo menos 55 países, e que juntos deveriam corresponder por pelo menos 55% das emissões globais de GEEs. Ao ser ratificado, o Protocolo passa a vigorar no prazo de 90 dias da data de ratificação, o que significa que passaria a ter um compromisso legal vinculando todas as Partes envolvidas, e a não complacência de alguma Parte estaria sujeita a penalidades dentro do Protocolo.
 
Aberto para ratificação 1998 / 2004.
 
 Não houve adesão dos EUA (responsável por 36% das emissões globais de gases de efeito estufa).
 
 Após a adesão da Rússia (nov/2004) o Protocolo passou a vigorar com a ratificação de 125 países responsáveis por 61,6% das emissões globais.
Foram criados para ajudar os países Anexo I a atingirem suas metas de reduções de emissões a menores custos e com maior efetividade:
 
• Implementação Conjunta (IC) – Projetos de reduções de emissões realizados em Países Anexo I com financiamento de outros Países Anexo I. As reduções de emissões podem ser utilizadas para cumprimento pelo país investidor e podem ser comercializadas.
 
• Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) – Projetos de reduções de emissões realizados em Países Não-Anexo I com financiamento de Países Anexo I. As reduções de emissões podem ser utilizadas para cumprimento pelo país investidor e podem ser comercializadas.
 
• Comércio de Emissões - permite que os países Anexo I que possuem excesso de unidades de emissões vendam essas unidades para outro país Anexo I.
PROTOCOLO DE QUIOTO
 
Mecanismo de desenvolvimento Limpo (MDL)
Mecanismo de flexibilização;
Cada tonelada de CO2 deixada de ser emitida ou retirada da atmosfera por um país em desenvolvimento poderá ser negociada no mercado mundial. 
 
Os países do ANEXO I - que tenham ratificado o Protocolo de Quioto – estabelecem em seus territórios metas para redução de CO2 junto aos principais emissores. As empresas poderão comprar Certificados de Emissões Reduzidas (CER) em países em desenvolvimento e usá-los para cumprir suas obrigações.
 
 
As vantagens para o participante estrangeiro traduzem-se na possibilidade de cumprimento parcial de suas metas de redução a um custo marginal relativamente mais baixo.
 
Os países em desenvolvimento, por sua vez, deverão utilizar o MDL para promover seu desenvolvimento sustentável.
 
Mecanismo de desenvolvimento Limpo (MDL)
CER: Certificados de Emissões Reduzidas 
 
Corresponde a uma tonelada métrica de dióxido de carbono equivalente, calculada de acordo com o Potencial de Aquecimento Global (Global Warming Potencial - GWP), índice divulgado pelo Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) e utilizado para uniformizar as quantidades dos diversos gases de efeito estufa em termos de dióxido de carbono equivalente, possibilitando que reduções de diferentes gases sejam somadas. 
 
Mecanismo de desenvolvimento Limpo (MDL)
CER: Certificados de Emissões Reduzidas
Para que as atividades de projeto sejam consideradas elegíveis no âmbito do MDL devem seguir critério fundamentais:
 
adicionalidade: pelo qual uma atividade de projeto deve, comprovadamente, resultar na redução de emissões de gases de efeito estufa e/ou remoção de CO2, adiciona lao que ocorreria na ausência da atividade de projeto do MDL.
 
contribuir para o desenvolvimento sustentável do país
 
 
 
Mecanismo de desenvolvimento Limpo (MDL)
Atividades indicadas:
 
substituição de óleo diesel ou carvão mineral em caldeiras por biomassa ou biodiesel;
substituição do óleo diesel de geradores por biodiesel;
reflorestamento;
captação do gás metano de aterros sanitários ou fazendas de suínos;
substituição total ou parcial do óleo diesel pelo biodiesel em caminhões, ônibus, tratores, locomotivas, barcos; 
repotencialização de usinas hidrelétricas;
PCHs, Hidrelétricas com pequenas áreas inundavéis
Energias alternativas solar e eólica
 
Cada tonelada de carbono está cotada (agosto/2006) entre $15 e $18 euros (em 2005 eram $5 euros), valor que deve ir a $30 ou $40 euros entre 2008 e 2012, quando a economia de 5,2% tornar-se obrigatória. 
 
 A estimativa é que durante o ano de 2005 tenham sido comercializadas aproximadamente 799 mil toneladas de dióxido de carbono, movimentando cerca de € 9,4 milhões. 
 
MEIO AQUÁTICO
ÁGUA
 Uma das substâncias mais comuns existentes na natureza.
 Cobre cerca de 70% da superfície do planeta.
 RECURSO RENOVÁVEL – Ciclo hidrológico.
 RECURSO ESSENCIAL: 
TODOS OS SERES VIVOS NECESSITAM DE ÁGUA PARA SOBREVIVER, SENDO SUA DISPONIBILIDADE UM DOS FATORES MAIS IMPORTANTES A MOLDAR OS ECOSSISTEMAS.
DISPONIBILIDADE:
Quantidade adequada
Qualidade satisfatória 
CICLO DA ÁGUA - Ciclo hidrológico
 
CICLO DA ÁGUA - Ciclo hidrológico
 
Reservatório:
OCEANOS
 
Energia solar: formação das nuvens (movimentação sofre influência do movimento de rotação da Terra e das correntes atmosféricas).
Precipitação  Chuvas
 
 
 
Infiltração Escoamento superficial
 
Infiltração: através dos espaços que encontra no solo e nas rochas. Pela ação da força da gravidade esta água vai se infiltrando até não encontrar mais espaços, começando então a se movimentar horizontalmente em direção às áreas de baixa pressão (recarga das reservas freáticas, rehidratação dos solos). 
 
Escoamento superficial: em direção dos canais de menor declividade, formandos os córregos, rios e lagos (ressurgência de águas infiltradas). Em regiões frias, como nas grandes altitudes e baixas latitudes (calotas polares), esta água pode se acumular na forma de gelo.
 
 
Evapotranspiração: a água é restituída à atmosfera diretamente pela área que recebeu a chuva. Ocorre por meio da evaporação direta dos corpos d’água e solo; e da transpiração das plantas.
 
Tanto as águas superficiais como as águas subterrâneas têm como destino final os mares e, assim, fechando o ciclo das águas. 
A importância da permeabilidade do solo e cobertura vegetal.
Da água que se precipita sobre as áreas continentais, calcula-se que a maior parte (60 a 70%) se infiltra. Apenas 30 a 40% escoa diretamente para os riachos e rios.
 
Infiltração: regularizar a vazão dos rios, evitando, assim, os fluxos repentinos, que provocam inundações.
  
ENCHENTES:
 
As enchentes são causadas por dificuldades de escoamento da água. 
 
Nas cidades existe muito asfalto e concreto que dificultam a infiltração da água.
 
Bueiros entupidos por lixo contribuem
Dificuldades de acesso e problemas de trânsito e aumento de doenças.
 
PROCESSO DE DESERTIFICAÇÃO
 
Estudos do INPA na Amazônia revelam que mais da metade da água devolvida à atmosfera ocorre via transpiração da vegetação. 
 
Desmatamento:
 
Diminuição no chuvas (seca);
 
Evaporação da água do solo com precipitação dos sais, tornando o solo impermeável;
 
Elevação da temperatura ambiente
 
CARACTERIZAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS:
Existem duas formas de se caracterizar os recursos hídricos:
quantitativamente e qualitativamente.
QUANTIDADE DE ÁGUA NO PLANETA 
Cerca de 70% da superfície da Terra encontra-se coberta pelas águas. 
(Volume de aproximadamente 1.385.984.610 km³) 
97,5% água salgada (1,351 bilhões km3)
2,5% água doce (34,6 milhões km³) 
QUANTIDADE DE ÁGUA NO PLANETA 
É necessário subtrair aquela parcela de água doce que se encontra em locais de difícil acesso ou aquela já muito poluída. Estudos mostram apenas 0,003% do volume total de água do planeta.
A água doce é distribuída de forma bastante heterogênea no espaço (existência de desertos, caracterizados por baixa umidade e de florestas tropicais, caracterizadas por alta umidade) e tempo (precipitação em função do movimento de translação da Terra).
 América do Sul e a Ásia:
Maiores potenciais de recursos hídricos do mundo, com 12.379 e 11.727 km³/ano, respectivamente.
América do Norte: 
7.480 km³/ano
Europa 
6.631 km³/ano 
África, Oceania e América Central 
Menores potenciais encontram-se na (3.950, 1.711 e 781 km³/ano, respectivamente).
 
A SITUAÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL  
O Brasil detém 11,6% da água doce superficial do mundo.
Os 70 % da água disponíveis para uso estão localizados na Região Amazónica.
Os 30% restantes distribuem-se desigualmente pelo País, para atender a 93% da população.
Distribuição dos Recursos Hídricos, da Superfície e da População
(em % do total do país)
Aspectos Quantitativos
Problemas quantitativos: escassez, estiagens e cheias
Aspectos Qualitativos
Problema: contaminação dos mananciais. 
Evolução do Uso da Água no Mundo
USO DA ÁGUA
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS
Poluição da água
Alteração de suas características por quaisquer ações ou interferências, naturais ou provocadas pelo Homem. 
Estas alterações podem produzir impactos estéticos, fisiológicos ou ecológicos. 
Contaminação
Transmissão pela água de substâncias ou microrganismos nocivos à saúde. Não implica necessariamente um desequilíbrio ecológico. 
ALTERAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS
Poluentes podem ser introduzidos de forma pontual (esgotos domésticos e/ou industriais) ou difusa (campos agrícolas e/ou drenagem urbana).
Os efeitos resultantes da introdução de poluentes no meio aquático dependem:
 Tipo de poluente introduzido e a quantidade;
 Caminho que esse poluente percorre no meio;
 Uso que se faz do corpo de água.
 Cargas pontuais:
- São introduzidas por lançamentos individualizados. Ex.: despejo de esgotos sanitários.
Formas de introdução do poluente no meio aquático:
 Cargas difusas:
- As cargas difusas não possuem um ponto específico;
 Ocorrem ao longo das margens dos rios;
 Não são oriundas de um ponto preciso de geração. Ex.: drenagem urbana e substâncias provenientes de campos agrícolas.
Poluentes aquáticos
Os poluentes são classificados de acordo com sua natureza e com os principais impactos causados pelo seu lançamento no meio aquático.
Poluentes biodegradáveis;
 Poluentes recalcitrantes.
101
Poluentes biodegradáveis
 Matéria orgânica composta basicamente por: proteínas, carboidratos, gorduras.
Se houver oxigênio no meio, bactérias aeróbias serão responsáveis pela decomposição.
Se não houver oxigênio dissolvido no meio resulta a decomposição anaeróbia, com formação de metanos e gás sulfídrico.
Poluentes recalcitrantes ou refratários
- São aqueles compostos não biodegradáveis ou sua taxa de biodegradação é muito lenta.
 Poucos organismos são capazes de digeri-los.
Exemplos: Defensivos agrícolas, detergentes sintéticos, petróleo e derivados.
103
 Autodepuração
Capacidade de um corpo de água de, após receber uma carga poluidora, através de processos naturais (físicos, químicos e biológicos), recuperar suas qualidades ecológicas e sanitárias. 
 Autodepuração
Regiões características de um ambiente em autodepuração
Região anterior ao lançamento de matéria orgânica: 
região de águas limpas;
Zona de degradação: localiza-se após o ponto de lançamento, ocorre diminuição inicial na concentração de OD. Nesta região, ainda existem peixes;
107
- Zona de decomposição ativa: é a zona em torno da qual a concentração de OD atinge o valor mínimo, podendo chegar a zero;
Zona de recuperação: ocorre um aumento na concentração de OD, pois os mecanismos de reaeração acabam predominando sobre os mecanismos de desoxigenação;
- Zona de águas limpas: a água volta a apresentar condições satisfatórias com relação às concentrações de oxigênio dissolvido.
110
Processo de Autodepuração
Etapa 1: Decomposição
Parâmetro DBO: Quantidade de oxigênio dissolvido na água requerida para a decomposição da matéria orgânica.
Etapa 2: Recuperação do oxigênio dissolvido (OD)
Através da atmosfera e fotossíntese.
Quando cessa a decomposição e os decompositores morrem o oxigênio começa a sobrar e a sua concentração aumenta.
Seres decompositores: bactérias aeróbias, anaeróbias.
Região A: Região de águas limpas, OD elevado, vida aquática superior
Região B: Zona de degradação, redução de OD, organismos mais resistentes
Região C: Zona de decomposição ativa, OD mínimo, bactérias e fungos
Região D: Zona de recuperação, OD aumenta, organismos mais resistentes
Região E: Região de águas limpas, porém não significa necessariamente que a água esteja livre dos microrganismos patogênicos.
EUTROFIZAÇÃO DOS CORPOS D’ÁGUA
 
 
 
Lagoa hidroelétrica de Itaipu
 
A eutrofização é o crescimento excessivo das plantas aquáticas, a níveis tais que sejam considerados como causadores de interferências com os usos desejáveis do corpo d’água (Thomann e Mueller, 1987). O principal fator de estímulo
é um nível excessivo de nutrientes no corpo d’água, principalmente nitrogênio e fósforo.
 
EUTROFIZAÇÃO DOS CORPOS D’ÁGUA
 
 
 
 O processo de eutrofização ocorre principalmente lagos e represas, podendo ocorrer também em rios, embora seja menos frequente, devido às condições ambientais serem mais desfavoráveis para o crescimento de algas e outras plantas, como turbidez e velocidades elevadas.
 
O nível de eutrofização está usualmente associado ao uso e ocupação do solo predominante na bacia hidrográfica.
 
PROBLEMAS DA EUTROFIZAÇÃO
 
Problemas estéticos e recreacionais. 
 
Diminuição do uso da água para recreação, balneabilidade e redução geral na atração turística devido a:
 
Condições anaeróbias no fundo do corpo d’água. 
 
Elevação da concentração de bactérias heterotróficas, que se alimentam da matéria orgânica das algas e de outros microrganismos mortos, consumindo oxigênio dissolvido do meio líquido. 
 
No fundo do corpo d’água predominam condições anaeróbias, devido à sedimentação da matéria orgânica, e à reduzida penetração do oxigênio a estas profundidades, bem como à ausência de fotossíntese (ausência de luz). Com a anaerobiose, predominam condições redutoras, com compostos e elementos no estado reduzido:
o ferro e o manganês encontram-se na forma solúvel, trazendo problemas ao abastecimento de água
o fosfato encontra-se também na forma solúvel, representando uma fonte interna de fósforo para as algas
o gás sulfídrico causa problemas de toxicidade e maus odores.
 
PROBLEMAS DA EUTROFIZAÇÃO
 
Eventuais condições anaeróbias no corpo d’água como um todo.
 
Eventuais mortandades de peixes. 
anaerobiose 
toxicidade por amônia (NH3)
Maior dificuldade e elevação nos custos de tratamento da água. 
A presença excessiva de algas afeta substancialmente o tratamento da água captada no lago ou represa, devido à necessidade de:
remoção da própria alga
remoção de cor
remoção de sabor e odor
maior consumo de produtos químicos
lavagens mais frequentes dos filtros
 
Problemas com o abastecimento de águas industrial. 
Toxicidade das algas. Rejeição da água para abastecimento humano e animal em razão da presença de secreções tóxicas de certas algas.
Modificações na qualidade e quantidade de peixes de valor comercial
 
PROBLEMAS DA EUTROFIZAÇÃO
 
Redução na navegação e capacidade de transporte. O crescimento excessivo de macrófitas enraizadas interfere com a navegação, aeração e capacidade de transporte do corpo d’água.
 
Desaparecimento gradual do lago como um todo. Em decorrência da eutrofização e do assoreamento, aumenta a acumulação de matérias e de vegetação, e o lago se torna cada vez mais raso, até vir a desaparecer. Esta tendência de desaparecimento de lagos (conversão a brejos ou áreas pantanosas) é irreversível, porém usualmente extremamente lenta. Com a interferência do homem, o processo pode se acelerar abruptamente. Caso não haja um controle na fonte e/ou dragagem do material sedimentado, o corpo d’água pode desaparecer relativamente rapidamente.
 
FORMAS DE CONTROLE DA EUTROFIZAÇÃO
Medidas Preventivas
a) Fontes Pontuais:
Retirada de nutrientes (tratamento de esgotos)
Tratamento de efluentes industriais
b) Fontes Difusas:
Redução do uso de fertilizante
Controle da drenagem urbana
Medidas Corretivas
aeração da camada inferior dos lagos
precipitação química do fósforo
colheita das macrófitas
remoção do sedimento do fundo
Até a década de 60 a NATUREZA era vista como:
Fonte de matérias primas;
 Depósito dos resíduos gerados pelo homem em sua atividade (sorvedouro)
 Esgotamento dos recursos
 Poluição
LISTA DE EXERCÍCIOS – roteiro para estudo
(não é para entregar)
Como a atmosfera é dividida e qual o critério adotado para esta divisão? 
 
2 ) O gás NO2 (dióxido de nitrogênio) apresenta tempo de residência na atmosfera de 1dia enquanto o CO2 (dióxido de carbono) apresenta tempo de residência de 4anos. Qual o significado dessa informação?
 
3) A destruição da camada de ozônio leva a um aumento na incidência de que tipo de radiação ultravioleta?
 
4)O que é o efeito estufa qual a sua importância para nosso planeta e por que ele é considerado um dos maiores problemas ambientais atuais? 
 
5)Como ocorre a proteção dos raios ultravioleta na camada de ozônio?
 
6) Diferencie o bom ozônio do mau ozônio
 
7) Explique o são créditos de carbono e quais as oportunidades do Brasil
 
8) Cite 3 atividades que podem receber os créditos de carbono.
9) A água é considerada um recurso escasso devido a sua disponibilidade QUANTITATIVA E QUALITATIVA. Explique esses dois fatores.
10) Qual a importância da permeabilidade do solo e cobertura vegetal no ciclo da água?
11) Explique por que o Brasil, que possui um excelente potencial hídrico, apresenta problema de escassez de água para demanda humana.
12) Diferencie carga pontual de carga difusa.
13) Diferencie poluente biodegradáveis e poluente recalcitrantes. De um exemplo de cada um.
14) Explique o processo de AUTODEPURAÇÃO dos corpos d’água.
15) O que é eutrofização?