Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T23:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kamiya_DanieldeSouza_M.pdf: 3604427 bytes, checksum: e082451c244ea784a0083a8c79ba7bb6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-06T15:05:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AlexandreMonteiro_M.pdf: 3609616 bytes, checksum: 09b22b37012e66831df343233ddc145d (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:50:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agostinho_FeniDalanoRoosevelt_D.pdf: 2614070 bytes, checksum: e2d01bda201d1af41f70b98b18d0bed4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O futuro da humanidade depende da preservação do meio ambiente que fornece todos os serviços ecológicos e recursos naturais necessários à sua sobrevivência. Atualmente, na produção agropecuária prevalecem os sistemas de produção baseado no modelo industrial, que dependem de produtos obtidos na indústria química a partir do petróleo e causam grandes impactos sobre o ambiente. Para que esses impactos não superem a capacidade biológica de regeneração do ambiente em que estão inseridos, são necessárias políticas públicas eficientes que visem ao desenvolvimento sustentável. Uma nova ferramenta científica - a análise emergética - vem sendo aplicada no diagnóstico dos impactos causados pelos diferentes sistemas agropecuários em forma isolada ou em bacias hidrográficas; neste último caso a pesquisa é dificuldada pela carência de dados brutos e georeferenciados. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo principal o diagnóstico ambiental dos sistemas agropecuários da bacia hidrográfica dos rios Mogi-Guaçú e Pardo, utilizando de forma combinada a Análise Emergética e o Sistema de Informações Geográficas. Foram elaborados mapas temáticos da bacia considerados essenciais ao estudo, como por exemplo, o uso e ocupação da terra. Os fluxos emergéticos em seJ.ha-1.ano-1 para os diversos usos da terra foram expandidos para toda a bacia hidrográfica e os índices emergéticos revelaram o desempenho da bacia: baixa sustentabilidade (%R=29%), moderado impacto ambiental (ELR=2,47), baixo rendimento líquido (EYR=1,57) e baixa relação custo/benefício (ESI=0,63). Mapas com os índices emergéticos espacializados sobre a bacia hidrográfica mostram que as áreas localizadas a sudeste e a noroeste possuem baixo desempenho comparado à região central. De acordo com os cenários propostos e avaliados, o respeito à legislação ambiental não é suficiente para tornar a bacia hidrográfica sustentável, sendo necessário, além disso, reduzir a dependência de emergia não-renovável em níveis próximos a 70% dos valores de 2002. A área de suporte mostrou uma necessidade de 16 milhões de hectares adicionais de floresta para balancear toda a emergia não-renovável utilizada pela bacia, enquanto que para converter o CO2 emitido pela energia incorporada seriam necessários 355 mil hectares adicionais de floresta. O potencial de efeito estufa da bacia é de 5,64.106 MgCO2-EQUIVALENTE por ano, enquanto o potencial de acidificação atingiu o valor de 1,8.103 MgSO2-EQUIVALENTE por ano. Em relação aos indicadores econômicos, os resultados mostram prejuízo quando contabilizamos as externalidades negativas, os serviços ambientais e toda a energia provinda da natureza, levantando a questão sobre se a teoria econômica convencional exprime a riqueza real do produto / Abstract: The future of society depends on ecological services and natural resources supplied by preserved natural environments. Nowadays, most of the agricultural production uses conventional management that depends on chemical industry¿s products. Those industries are strongly dependent on fossil fuels in their processes and cause several negative impacts on the natural environment. To avoid that these impacts are larger than the biological capacity of the environmental regeneration, it is urgent to elaborate efficient public policies that aim the sustainable development. A new scientific tool ¿ Emergy Analysis ¿ has been applied in the diagnosis of the impacts caused by numerous agricultural systems, in an isolated way or considering the whole watershed where they are located. In the last one, diagnose is negatively affected by the lack of geo-referenced raw data. Thus, the main objective of this work is to make an environmental diagnose of the agricultural systems located on the Mogi-Guaçú and Pardo watershed. For this, Emergy Analysis was used in a combined way with Geographical Information Systems (GIS) tool. Essential thematic maps of watershed (i.e. land use) were elaborated. The Emergy flows in seJ/ha/year for all agricultural land use were spatialized in the whole watershed, and the final Emergy indices showed the watersheds¿ environmental performance: low sustainability (%R=29%), moderate environmental loading ratio (ELR=2.47), low yield ratio (EYR=1.57) and low cost/benefit relation (ESI=0.63). The distribuition of the Emergy Indices on the the watershed in a map form showed that the regions located at southeast and northwest have worst environmental performances compared to central region. Considering the scenarios proposed and assessed in this work, the Brazilian environmental legislation applied in the watershed is not sufficient to improve the watershed¿s sustainability; to reach this objective, it will be necessary to reduce the dependency of non-renewable Emergy close to 70% of the values used in 2002. The Support Area approach showed that 16 millions of additional hectares of natural Forest would be necessary to provide all non-renewable Emergy used on the watershed; also, 355 thousands of additional hectares would be necessary to convert all CO2 emitted by embodied energy on the watershed. The Potential of Climate Change obtained for the watershed is 5.64 106 MgCO2-EQUIVALENT by year, while the Potential of Acidification reached the value of 1.8 103 MgSO2-EQUIVALENT by year. The economic indicators showed disadvantages when in its calculation was accounted for negative externalities, environmental services and all energy provided by nature. That could be interpreted as a weakness of the conventional economic theory, because it doesn¿t show the real wealth of a product / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Enrique Ortega Rodriguez, Enrique Murgueitio Restrepo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_TeldesCorrea_M.pdf: 5901634 bytes, checksum: b0f16bda0dcf7960e3a51a4d600be29b (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SicheJara_RaulBenito_D.pdf: 3887287 bytes, checksum: b57b55c77d578de54fb4deb3c01303d9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Durante as últimas décadas tem se incrementado as preocupações relacionadas à degradação de sistemas sócio-ambientais. Este trabalho permite acrescentar o interesse na busca de métodos adequados de contabilidade ambiental que ajudem a medir a sustentabilidade. Os métodos aplicados nesta tese foram: a Pegada Ecológica, Análise exergética, e Análise Emergética. A base de nosso cálculo foi a economia do Peru tomando dados do ano 2004 como referência. Os resultados da aplicação destes métodos mostram que a tendência da economia do Peru é de diminuir sua sustentabilidade, tendência que se explica pela dependência crescente dos recursos não renováveis, principalmente combustíveis fósseis. Se bem a sustentabilidade do Peru é boa atualmente, uma diminuição de sua capacidade de suporte, como esta ocorrendo, reverteria a sua condição atual. Na parte final deste trabalho se apresentam duas propostas, que integram conceitos da Pegada Ecológica e Análise Emergética, para avaliar o desempenho ecológico de um sistema nacional, os quais pretendem ser mais abrangentes e compreensivos que os métodos convencionais / Abstract: In recent decades has increased the preoccupations related to the deterioration of socioenvironmental systems. This work allows add the interest in the search for appropriate methods of environmental accounting to help measure the sustainability. In this thesis, the methods following were applied: the Ecological Footprint, Exergy Analysis and Emergy Analysis. The basis for our calculation was the Peruvian economy taking data from year 2004 as reference. The results of the application of these methods show that the tendency of the Peruvian economy is decrease its sustainability; trend can be explained by the growing dependence of non-renewable resources, particularly fossil fuels. Although, the Peruvian sustainability is good now, a decrease of its ability to support, as this occurs, revert its current condition. At the end of this work are presented two proposals, which include concepts of Ecological Footprint and Emergy Analysis, to assess the environmental performance of a national system, which claim to be more widespread and understanding that the conventional methods / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:44:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serio_Juliana_D.pdf: 3618561 bytes, checksum: d6465860dcdb69346d33fa0b8782d39f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No Brasil, o modelo de exploração agropecuário adotado por algumas comunidades rurais tende a reproduzir um modelo agrícola altamente dependente de insumos externos e degradantes para o ambiente. A preocupação com a conservação dos recursos naturais tem se tornado cada vez mais importante, devido à má ocupação do solo e do uso inadequado dos recursos ambientais. Com isso, o planejamento das áreas rurais, aliado ao planejamento ambiental, tem ocupado lugar de destaque na identificação de riscos potenciais de degradação. Esta pesquisa pretendeu caracterizar e obter indicadores capazes de mensurar o impacto sócio-ambiental, a viabilidade e a sustentabilidade em sistemas de agricultura familiar, situados no Estado do Ceará. Para auxiliar no processo de caracterização das áreas estudadas empregou-se Sistemas de Informações Geográficas e a metodologia emergética, que possibilitou a geração de mapas temáticos de solo, topografia do terreno, classificação do uso e ocupação e encontrar os índices emergéticos para os sistemas. O uso integrado de ferramentas de análise combinadas é vantajoso, pois permite estudar o sistema por vários aspectos, além de possibilitar o estudo mais completo. Os resultados encontrados a partir da caracterização dos recursos naturais da região como o potencial de perda de solo como sendo o ponto mais crítico, principalmente pela existência de áreas descobertas de vegetação; para o nível de segurança alimentar variaram: para a segurança alimentar (SA), de 9,2% a 1,5%; na insegurança leve (IL) 26,1% a 7,7%; na insegurança moderada (IM) 12,3% a 3,7% e a insegurança grave (IG) 4,6% a 0%. Os assentamentos mostraram-se potencialmente sustentáveis (%R = 50,21 (A), 45,65 (B) e 55,57(C); baixo impacto ambiental (ELR<2), variando de 0,8 a 1,19; dependem dos recursos da economia (EYR= 2,27, 1,99 e 2,61). Os índices emergéticos apontam para a importância de se adotar práticas agrícolas que dependam cada vez menos de recursos não renováveis, porém para que os assentamentos se mantenham a longo prazo é importante desenvolver novas práticas que garantam a manutenção das famílias, estimulem a produção e agreguem valor aos produtos comercializados / Abstract: In Brazil, the operational model adopted by some agricultural rural communities tends to reproduce a model of agriculture is highly dependent on external inputs and extremely degrading to the environment. Concern about the conservation of natural resources has become increasingly important, due to poor land use and inappropriate use of environmental resources. The planning of rural areas, combined with environmental planning, has occupied a prominent place in the identification of potential degradation. Developed countries have in family agriculture a mainstay of its economic dynamism and a healthy distribution of national wealth and these, at some point in history, promoted the reform and enhancement of family agriculture. This study intended to characterize and to obtain indicators of measuring the environmental, viability and sustainability of family farming systems, located in the State of Ceara. The characterization of the study areas we used the GIS tool and the emergy methodology, which enabled the generation of thematic maps of soil, topography, grading the use and occupation and find the emergy indices for sistems. The integrated use of tools combined analysis is advantageous because it allows us to study the system in various aspects, and providing the most thorough study and evaluate the emergy efficiency of the system. The results from the characterization of the region's natural resources to end the potential and soil loss as the most critical, especially by the existence of uncovered areas of vegetation; to the level of food security varied: food safety (SA), 9.2% and 1.5%, in light insecurity (IL) 26.1% and 7.7%, moderate in uncertainty (IM) 12.3% and 3.7% and serious food insecurity (GI) 4.6% and 0%. The settlements shown to be potentially sustainable (%R = 50,21 (A), 45,65 (B) e 55,57(C); low environmental impact (ELR <2), ranging from 0.8 to 1.19; depend on the economic system (EYR= 2,27, 1,99 e 2,61). The emergy indices showed the importance of adopting practices that rely less and less non-renewable resources, but that the systems are maintained long-term importance of developing new practices to ensure the maintenance of families, encourage production and add value to products marketed / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Enrique Ortega Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_LucasGoncalves_M.pdf: 2565497 bytes, checksum: 8db6ace0d2a0733af548a5bd59fb8a4e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O homem está enfrentando um desafio sem precedentes: há um consenso de que os ecossistemas da Terra não podem sustentar os níveis de atividade econômica e de consumo de energia atuais. Para determinar o impacto das atividades humanas sobre o meio ambiente e seus níveis de sustentabilidade são necessários parâmetros ou indicadores obtidos por metodologias que cumpram esses objetivos. A Análise Emergética pode avaliar o capital natural e os serviços ecossistêmicos. O método é capaz de quantificar o trabalho feito pela natureza na produção de bens e recursos. Por outro lado, a Pegada Ecológica vem sendo promovida como uma ferramenta de planejamento da sustentabilidade. Apesar de ser um dos métodos mais populares atualmente, ele tem recebido muitas críticas, especialmente devido à sua visão antropocêntrica. Um cálculo modificado combinando esses dois métodos foi proposto por Zhao et al. (2005), mas não foi suficiente para solucionar todas as deficiências encontradas na metodologia convencional da Pegada Ecológica. O objetivo desse trabalho é sugerir modificações e incluir não só o conceito, mas o método da Análise Emergética nos cálculos. A biocapacidade foi estimada como função dos recursos renováveis disponíveis no sistema. O consumo foi agrupado em categorias: cultivo, produtos florestais, produtos animais e recursos energéticos. Todos os fluxos de energia foram calculados em Joules e depois convertidos para emergia solar (seJ/ano) utilizandose o fator de conversão chamado de ¿transformidade¿ (seJ/J). Os fluxos de emergia foram, então, divididos pela densidade emergética global (seJ/ha) para se obter uma área equivalente global da pegada. Para demonstrar o mecanismo da metodologia proposta, aplicou-se para o caso do Brasil. Os resultados obtidos foram que o país apresenta uma pegada de 41,88 gha/pessoa e uma biocapacidade de 64,71 gha/pessoa. Comparando-se com o método convencional da Pegada Ecológica, a abordagem emergética demonstrou resultados mais pessimistas para a realidade ecológica brasileira / Abstract: Mankind is facing a challenge without precedents: there is a consensus that Earth¿s ecosystems can no longer support today¿s levels of economic activities and energy consumption. In order to determine the impact of human activities on the environment and the levels of sustainability, parameters and indicators are necessary. Emergy accounting can evaluate natural capital and ecosystem services. It is able to quantify the work done by nature to produce resources. On the other hand, the Ecological Footprint method has been promoted as a planning tool for sustainability. Despite being one of the most popular methods nowadays, it has received many critiques, especially because of its anthropocentric point-of-view. A modified calculation combining those two methods was proposed by Zhao et al. (2005), but it is not adequate for solving all the problems found in the Ecological Footprint. The aim of this work is to suggest some modifications and include the full concept of emergy into the calculation. The biocapacity was estimated as function of the renewable resources available. Consumption was grouped in categories: cropland, forestry, animal products, and energy resources. All the energy flows were estimated in Joules and then transformed into solar emergy (seJ/year) using the conversion factor ¿transformity¿ (seJ/J). The emergy flows were divided by the ¿global emergy density¿ (seJ/gha) to obtain the ¿equivalent global area¿. To demonstrate the mechanics of this new method, we applied it to the case of Brazil. The results were that Brazil has an ecological footprint of 41,88 gha/cap and a biocapacity of 64,71 gha/cap. Compared with conventional footprint calculations, the emergy based approach showed more pessimist results for Brazilian ecological reality / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Este trabalho apresenta os resultados obtidos na comparação - através da contabilidade em emergia, em termoeconomia e em análise econômico financeira - de sistemas energéticos agropecuários. O objetivo deste estudo é o de reunir em um único trabalho três métricas distintas de atribuição de custos, considerando suas limitações e seus indicadores. Comparam-se três configurações: o primeiro utiliza um sistema de geração de energia instalado em uma usina autônoma no Estado de São Paulo; o segundo um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos bovinos, integrado à usina, e o terceiro sistema um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos suínos que, para efeito do estudo também é integrado aos sistemas anteriores. Realiza-se a análise em emergia, termoeconomia e economia financeira, comparando-se as configurações com a finalidade de possibilitar uma visão multimétrica sobre as interações. Verifica-se que ao integrarmos os biossistemas, utilizando suas biomassas residuais como insumo de geração de eletricidade, o custo da eletricidade gerada é reduzido. A metologia empregada neste trabalho possibilita uma visão por três aspectos dos biossistemas: a visão ambiental por parte da emergia, a visão termodinâmica interna através dos rendimentos da primeira e segunda lei da termodinâmica por parte da termoeconomia e por fim a visão do investidor, que apresenta os resultados econômics financeiros da integração dos biossistemas. / This work shows the results obtained when compairing the account in emergy, in Thermoeconomy and in an economic analysis of energy farming energy systems. The goal of this study is to assemble in an unique work three different ways of attributing costs, considering their restrictions and indexes. Three configurations are compaired: the first one uses an energy generation system installed in a sugar-ethanol plant in São Paulo. The second operates with a generator fed with biogas from a biodigestor of cattle manure that is integrated to the plant.The third system operates with a generator that receives pig slurry that is also integrated to the plant. The goal of quantifying the emergy on these systems, the thermoeconomic and the economic analysis in to make possible a wide view about the implications on these integrations.It is shown that when the biosystems are integrated, using their residual biomass as an input to electricity generation, the electricity cost is reduced. The methodology of this work makes possible seeing three aspects of the biosystems: the environmental sight by emergy, the inner thermodynamic sight given by the first and the second thermodinamic laws by the thermoeconomy and the investor sight that presents the economic financial results of the biosystems integration.

The ability to sustain present needs while ensuring the needs of future generations is a surmounting challenge. One pressing challenge is that of meeting the current and future demand for food. In addition, with higher environmental impacts, cities as densely inhabited regions with limited space are increasingly important centers of attention. Accordingly, this study analyzes the sustainability and renewability of urban agriculture and its ability to contribute to an urban food system using a Detroit urban farm as an example of an urban food production system. Using a participatory approach for data collection and emergy synthesis to evaluate the urban farm’s performance, the results show that food production is largely based on organic methods. When examining the farms potential of sustaining Detroiters’ vegetable and fruit consumption, the results suggest that the current vegetable demand could be met if farms similar to the one analyzed in this study are increased. However, with lower quantities of fruit produced, the results indicate that it is not likely to meet the current fruit demand without changes in production. Yet, based on the emergy synthesis, the urban farm is not sustainable due to its large reliance on imported resources. Therefore, three alternative scenarios are developed where the initial study is scenario one. Scenario two includes the resources needed to support chickens and egg production, which reveals it is less sustainable than the initial system or scenario one (no chicken inputs). The other additional two scenarios, scenarios three and four, expand the system boundaries past that of the urban farm by including the renewable fraction of imported inputs and by hypothetically expanding the window of attention to the city scale, respectively. The third scenario slightly increases the renewability and sustainability. Yet hypothetically examining the system from the city scale in scenario four, the results show that a quarter of the resources inputs are renewable. However, for the sustainable development of future urban food systems, emergy suggests that more of these resources need to be local renewable resource inputs. To improve the viability of urban agriculture as an alternative and more sustainable food system, it is suggested that more feedbacks and storages need to be generated within the urban farm system as well as expanded to produce food for the city’s inhabitants.

En 1987, la commission sur l'environnement et le développement des Nations-Unies définissait le développement soutenable/durable par ‘‘un développement qui répond aux besoins actuels sans compromettre les capacités des générations futures à répondre au leur’’. Cette définition vise à améliorer/maintenir la qualité de vie de l'humanité avec le temps en perspective. Le développement durable met en exergue trois actions : la diminution des besoins, l'utilisation d'énergies propres et renouvelables et le recyclage. Cette thèse vise à proposer des éléments de réponses à trois questions scientifiques : RQ1 : Comment évaluer l'impact environnemental résultant de l'exploitation des ressources minérales, en tenant en compte de leur abondance, de leur composition chimique, de leurs propriétés physiques et des effets de leur extraction?RQ2 : Comment évaluer la performance du recyclage, en prenant en compte les différentes pertes (de quantité et de qualité)?RQ3 : Substituer de l'énergie fossile par de la biomasse s'inscrit-il toujours dans le cadre du développement durable?La méthode émergétique est principalement utilisée pour cette recherche. Elle est complétée par l'exergético-écologie, l'empreinte carbone ou l'analyse exergétique du cycle de vie.L'émergie spécifique initiale (avant exploitation) des 42 minéraux les plus utilisés dans l'industrie est proposée, tout en respectant le principe de hiérarchisation des matériaux formulé par Odum. La performance environnementale du recyclage métallurgique a été étudiée tout en tenant compte des pertes de matière et de qualité. Une transformité moyenne et trois ratios sont proposés, permettant de quantifier une solution qualifiable de ‘‘éco-conception’’. Finalement, l'intérêt d'une substitution d'un combustible fossile par de la biomasse a été analysé à l’aide de deux exemples concrets. / In 1987, the United Nations World Commission on Environment and Development defined sustainable development as ‘‘development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs’’. The aim is to continuously improve the quality of life for both current and future generation without increasing the use of natural resources beyond the Earth's carrying capacity. The entire life-cycle of natural resources, from their extraction to their final disposal as waste, engenders negative environmental impacts. Waste recycling and the substitutionof excessively polluting resources with alternatives are considered as the key components of sustainable resource management. The flow of the thesis is formalized in the following three research questions:RQ1: Is it possible, and if so how, to assess the environmental impacts resulting from the exploitation of mineral resources, taking into account their abundance, their chemical and physical properties and the effects of their extraction?RQ2: Is it possible, and if so how, to evaluate the environmental performance of recycling, taking into account the chemical, physical and thermodynamic limits of the process?RQ3: To which extent a partial or complete substitution of fossil fuels with biomass is an environmentally friendly solution?The work is essentially based on the emergy approach, but also other environmental assessment tools has been used such as the exergoecology approach, the exergetic life cycle assessment and the carbon footprint. The specific emergy of about 42 main commercially used minerals has been calculated, respecting the material hierarchy developed by Odum. The environmental performance of metallurgical recycling has been studied, taking into account for the material and quality losses during the process. The use of an average transformity is proposed and three sustainability ratios have been defined to assess the benefits and limits of recycling processes. Finally, in order to determine the environmental impact of using biomass as substitute for fossil fuels, two concrete examples has been studied.