Nesta dissertação buscamos aplicar o modelo das interações entre as atividades científicas e os valores de Hugh Lacey ao campo das pesquisas tecnocientíficas sobre o cimento, a fim de verificar suas principais teses. Dois tipos de abordagens foram adotadas: a análise interpretativa de episódios-chave do desenvolvimento científico e tecnológico do cimento à luz do modelo teórico de referência; e a análise interpretativa das iniciativas do setor, em termos de processos tecnológicos e de estratégias de pesquisa, para reduzir suas emissões de gás carbônico até 2050. As principais conclusões a que chegamos com essas abordagens são: o campo de pesquisas sobre cimentos tem elementos para corroborar o modelo laceyano, na medida em que é caracterizado por pesquisas tecnocientíficas sob estratégias descontextualizadoras, fecundas e úteis, em relações mutuamente reforçadoras com as perspectivas de valor do progresso tecnológico e do capital e mercado, que preservam a imparcialidade, mas que não asseguram nem a autonomia nem a neutralidade no campo; e as iniciativas do setor cimenteiro para reduzir suas emissões de CO2 baseiam-se na conjunção hierárquica das perspectivas de valor do progresso tecnológico, do capital e mercado, e da sustentabilidade, cujas pressuposições até o momento carecem de comprovação empírica. / In this dissertation we undertake the application of Hugh Laceys model of interactions between values and scientific activities to the field of cement techno-scientific research with the purpose of verifying its basic theses. Two approaches are followed: an interpretative analysis of the key episodes of the scientific and technological development of cements in the light of the model; and an interpretative analysis of the cement sector initiatives, in terms of technological processes and scientific strategies, for reductions of CO2 emission up to 2050. The main conclusions are: the field holds elements for corroboration of the model as it is characterized for techno-scientific research based on materialist strategies, fruitful and useful, in mutual relationship with value perspectives of technological progress and of capital and market, that preserves imparciality but neither autonomy nor neutrality in the field; and the cement sector initiatives for CO2 mitigation are based on an hierarchical conjunction of value perspectives of technological progress, of capital and market, and of sustainability, whose presuppositions so far lacked empirical corroboration.

O arroz é uma das principais culturas irrigadas no mundo e com as maiores quantidades de água aplicada. No estado de Santa Fe, Argentina, o arroz é a principal cultura irrigada, com eficiências de irrigação muito baixas (25 a 40%). O método tradicional de inundação contínua (Ic) não aproveita as precipitações pluviais, que representam entre 30 a 40% da evapotranspiração real (ETr). Foram desenvolvidos experimentos em diferentes agro-ecossistemas em San Javier (Santa Fe), objetivando avaliar o arroz com aspersão (AS), inundação intermitente (In) e Ic, visando aumentar as eficiências de irrigação e de uso da água. Na safra 2011-12 predominou Planossolo nátrico (PlaNa), altamente adensado e, na safra 2012-13, Regossolo abrupto (RegAb), com boa drenagem. A variedade de arroz utilizada foi Puitá INTA CL, índica e anaeróbica. A aplicação do Nitrogênio (2011-2012) foi feita de duas maneiras: 20% na semeadura e o restante no perfilhamento, segundo manejo habitual dos produtores (adubação tradicional, AT), e a maneira alternativa, parcelando a adubação (AP). Na safra 2012-2013 foram avaliadas diferentes doses de adubação: T0, testemunha; T1 e T2, com 20 e 40% do requerimento total do N respectivamente. O delineamento estatístico em 2011-12 foi parcelas divididas e fatorial em 2012-13. Em Ic foi mantida uma altura de água constante (6 a 8 cm) e, em In, manteve-se sempre o solo PlaNa saturado e RegAb com potencial mátrico de -10 kPa. Em AS, no PlaNa utilizou-se como controle -25 kPa mudando para -10 kPa no RegAb. Foi realizado um balanço hídrico (BH) determinando, entre outras componentes, lâmina de irrigação bruta (Lib); ETr e percolação profunda (PerIr). Foi observada a fenologia, avaliada as taxas de crescimento e índice de área foliar. Na colheita foi determinada a produtividade (PG), seus componentes e concentrações de N no tecido vegetal. Foram determinadas as eficiências de irrigação, de uso de água, água virtual e pegada hídrica. Em 2011-12 a PG foi semelhante nos manejos Ic e In (média de 9,8 Mg ha-1), com redução de 24% no AS devido a forte estresse hídrico. No PlaNa a taxa de percolação foi 2,8 mm d-1, resultando a Lib e PerIr dos manejos In e Ic quase iguais, de 6.300 e 1.540 m3 ha-1 respectivamente. Em 2012- 13 a PG foi similar em todos os manejos da água (média de 10 Mg ha-1), com resposta significativa às doses de adubação. A taxa de percolação do RegAb triplicou a PlaNa, pelo que a Lib e PerIr dos manejos Ic, In e AS apresentaram grandes diferenças: 11.600, 9.120 e 5.320 m3 ha-1 para Lib e 8.580, 6.190 e 1.980 m3 ha-1 para PerIr. A biomassa aérea teve comportamento contrastante, com crescimento sigmóide em 2011-12, embora linear em 2012-13. A pegada hídrica da produção de arroz em San Javier foi de 261,7 Mm3 ano-1, representando a água azul, verde e cinza 52, 41 e 7%, respectivamente. In apresentou-se como o manejo mais versátil, sendo sua utilização promissora, no entanto AS pode ser utilizado em solos com boa drenagem. Nestes solos seria mais apropriada a adubação parcelada. / Rice is one of the main crops under irrigation in the world, with the highest amount of water applied. In Santa Fe, Argentina, rice is the main crop under irrigation. The traditional method of continuous flooding (CF) does not use rainfall (R), which represents 30 to 40% of the actual evapotranspiration (ETa). Experiments were conducted in different agroecosystems in San Javier, Santa Fe, with the aim of assessing rice cultivation with sprinkle irrigation (SI), intermittent flooding (IF), and CF to increase irrigation and water use efficiencies. In 2011-2012, the predominant soil was typic Natraqualf (Nat), highly compacted, and in 2012-2013 it was Orthent Abruptic (OrtAb), with good drainage. The rice variety used was lowland, Puitá INTA CL. 20% of the fertilizer with N (2011-2012) was applied at sowing and the rest at tillering stage, according to the farmers\' usual management (traditional fertilization T) and an alternative management, thus resulting in partial fertilization (PF). In 2012- 2013, different doses of N were evaluated: T0, no fertilizer; T1 and T2, with 20 and 40% of the total N requirement, respectively. In 2011-2012, the statistical design consisted of split plots, while in 2012-2013 the design was a factorial one. In CF ponded water was maintained at a constant height of 6-8 cm during the whole cycle, whereas in IF Nat was always saturated or with -10 kPa in the case of OrtAb. In SI treatments, -25 kPa was used as control in Nat, changing to -10 kPa in OrtAb. A water balance (WB) was made, determining, among other components, gross irrigation depth (GId), ETa, and deep percolation arising from irrigation (DPir). Phenology was observed, and growth rates and leaf area index were evaluated. Yields (Y, 14%), its components, and the concentrations of nitrogen in plant tissues were determined at harvest time. The efficiencies of irrigation, water use, and water footprint were determined. In 2011-2012, Y was similar in CF and IF managements (average of 9.8 Mg ha-1), with a 24% reduction in SI due to strong water stress. Nat had a percolation of 2.8 mm day-1, thus GId and DPir in IF and CF managements were very similar -- 6,300 and 1,540 m3 ha-1, respectively. In 2012-2013, Y was similar in all water managements (average of 10 Mg ha-1), with a significant response to fertilization rates. The percolation of OrtAb tripled that of Nat, so GId and DPir in CF, IF, and SI systems had significant differences: 11,600, 9,120, and 5,320 m3 ha-1 for GId; and 8,580, 6,190, and 1,980 m3 ha-1 for DPir. The aboveground dry weight had a contrasting behavior, with a sigmoidal growth in 2011-2012 and a linear growth in 2012-2013. The water footprint of rice production in San Javier was 261.7 Mm3 year-1 -- blue, green, and gray water representing 52, 41, and 7%, respectively. IF management was the most versatile, being a promising technique to be used in the field, while SI can be used in soils with good drainage. In these soils, splitting fertilization would be more appropriate.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-09-04T15:06:15Z No. of bitstreams: 1 thaismoreiradeclasse.pdf: 3976758 bytes, checksum: e46c71af43057b5b2c6c347fa8c65cb8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-04T15:53:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thaismoreiradeclasse.pdf: 3976758 bytes, checksum: e46c71af43057b5b2c6c347fa8c65cb8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-04T15:53:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thaismoreiradeclasse.pdf: 3976758 bytes, checksum: e46c71af43057b5b2c6c347fa8c65cb8 (MD5) Previous issue date: 2018-05-23 / Nesta pesquisa foram realizados estudos em parcelas experimentais para a determinação da pegada hídrica, características quali-quantitativas da água de escoamento superficial e comparar a erosão real com os valores estimados pela USLE (Universal Soil Loss Equation), na atividade de produção leiteira extensiva. O experimento foi desenvolvido na fazenda da Embrapa Gado de Leite, situada no município de Coronel Pacheco – MG, utilizando gado mestiço (girolando) e dados meteorológicos. Foram montadas 12 parcelas experimentais usando 3 tipos de forrageiras, Panicum maximum cv. Zuri, Brachiaria decumbens cv. Basilisk e Panicum maximum cv. Quênia, com quatro repetições espaciais para cada forrageira. Foram calculadas as águas verde e cinza de cada capim onde o Zuri se mostrou o mais eficiente e o Quênia, ambas espécies de Panicum maximum, demonstrou-se menos eficiente. Foi calculado um único valor para água azul, uma vez que o gado utilizado no experimento foi em todas as forrageiras, e resultou em de 14L kg-1 de leite. O valor médio da demanda hídrica entre os três capins foi de 1,393 m³ kg-1 de leite, o que é 11,6% maior do que a média mundial. Ressalta-se que a água verde variou entre 96% do valor total da demanda hídrica, 3% foi o percentual de água cinza, enquanto apenas 1% é água azul, indicando que a pecuária extensiva impacta menos do que outros sistemas que precisam de irrigação. A pegada hídrica se mostrou uma ferramenta relevante e adequada para quantificações de demandas hídricas, cumprindo o que foi proposto para o trabalho além de ser uma metodologia flexível. A perda de solo real e estimada para a Brachiaria foi de 0,038402 e 0,040086 t ha-1 semestre-1 respectivamente, sendo valores bastente próximos, porém, no caso das P. maximum, os valores estimados foram aproximadamente 2,3 vezes em comparação com o total amostrado. Esse resultado aponta para uma superestimativa da USLE em relação aos valores observados em campo. / In this research, studies were carried out in experimental plots for the determination of the water footprint, qualitative and quantitative characteristics of the runoff water and to compare the real erosion with the values estimated by the Universal Soil Loss Equation (USLE) in extensive dairy production. The experiment was carried out at the farm of Embrapa Gado de Leite, located in the municipality of Coronel Pacheco - MG, using crossbred cattle and meteorological data. Twelve experimental plots were used using three types of forages, Panicum maximum cv. Zuri, Brachiaria decumbens cv. Basilisk and Panicum maximum cv. BRS Quenia, with four spatial replicates for each forage. Green and gray water were calculated from each grass where Zuri was the most efficient and Quenia, both species of Panicum maximum, was less efficient. A single value for blue water was calculated, since the cattle used in the experiment was in all forages, and resulted in 14L kg-1 milk. The average value of water demand among the three weeds was 1,393 m³ kg-1 of milk, which is 11.6% higher than the world average. It is noteworthy that green water ranged from 96% of the total value of water demand, 3% was the percentage of gray water, while only 1% was blue water, indicating that extensive livestock farming impacts less than other systems that need irrigation . The water footprint proved to be a relevant and adequate tool for quantification of water demands, fulfilling what was proposed for the work besides being a flexible methodology. The real and estimated soil loss for Brachiaria was 0.038402 and 0.040086 t ha-1 semester-1 respectively, with values being close enough, however, in the case of P. maximum, the estimated values were approximately 2.3x compared to the total sampled. This result points to an overestimation of USLE in relation to the values observed in the field.

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:14:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_LucasGoncalves_D.pdf: 3815596 bytes, checksum: da4afe640538859bcfe945a267dd855d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Tendências de crescimento econômico têm sido observadas tanto para o mundo como para o Brasil. No entanto, para se analisar o desempenho de um sistema, é fundamental contabilizar todos os fluxos de energia e material, o uso e a ocupação da terra, a taxa de uso de recursos renováveis e não renováveis, o bem estar social, e não só parâmetros econômicos. O presente estudo segue a visão segundo a qual, o uso de uma seleção de metodologias de avaliação do desempenho energético-ambiental apresenta resultados robustos, uma vez que os diferentes indicadores obtidos funcionam de maneira complementar. Foram aplicados os métodos de Avaliação Emergética, Análise de Energia Incorporada, Mochila Ecológica, Inventário de Emissões Indiretas, e Pegada Ecológica para o caso do Brasil em 2008, além do estado de São Paulo e do município de Campinas, em razão da importância para a economia nacional. Uma discussão acerca da relevância dos métodos selecionados foi feita e concluiu-se que a metodologia emergética é a mais robusta por lidar também com os aspectos econômicos e contabilizar as contribuições da natureza para os sistemas avaliados, porém é a que apresenta mais inconsistências devido à falta de padronização dos cálculos e de fatores de conversão confiáveis. A aplicação da metodologia à série história do Brasil demonstrou que o desempenho ambiental vem piorando de 1981 a 2008: a Renovabilidade caiu de 82 % para 45 %, a ELR subiu de 0,21 para 1,12, o ESI passou de 74,17 para 5,70 e a fração importada de emergia subiu de 6 % para 16 %. Por outro lado, no mesmo período, o PIB per capita aumentou de US$ 3.760 para US$ 9.355. Em 2008, verificou-se que o PIB per capita foi maior para Campinas com US$ 14.217, seguido por São Paulo com US$ 13.587. O estado e o município apresentaram alta dependência de recursos externos (91 % e 99 %) e baixa capacidade de suporte (0,08 e 0,04). Campinas apresentou valores per capita inferiores à média brasileira para materiais abióticos e para o Potencial de Aquecimento Global (GWP), e valores próximos em termos da demanda de água. O estado de São Paulo, por sua vez, apresentou valores muito superiores para esses indicadores se comparados aos outros dois casos. No entanto, o estado tem a maior participação na economia nacional com mais de 30 % do PIB do Brasil e é responsável por exportar grandes quantidades de produtos e energia para os outros estados. A riqueza econômica de Campinas não está associada a aspectos produtivos e de energia, e sim a uma economia baseada em serviços (polo de ensino e alta tecnologia), que ainda não são devidamente contabilizados pelas metodologias aplicadas. De uma maneira geral, foi possível perceber que os indicadores econômicos e os ambientais caminham em direções opostas, ou seja, o crescimento econômico está associado a um aumento do consumo e da demanda por materiais e energia, e consequente dependência por recursos não renováveis externos. Nesse sentido, o modelo de crescimento econômico acelerado proposto pelo governo federal deveria ser revisto tendo como ponto de partida um desenvolvimento baseado em menor consumo, maior preservação e recuperação das áreas florestais naturais, menor dependência de recursos estrangeiros e maior valorização dos produtos e dos recursos locais / Abstract: Economic growth tendencies have been observed for the world as well as for Brazil. However, in order to assess the performance of a system, it is important to account for all the energy and material flows, the use and the occupation of land, the use of renewable and nonrenewable resources, the social wellbeing, and not only economic parameters. This study follows the view according to which, the use of a selection of methodologies to evaluate the energetic environmental performance presents robust results, once the various indicators work in a complementary way. The following methods were applied: Emergy Evaluation, Embodied Energy Analysis, Ecological Rucksack, Indirect Emissions Inventory and Ecological Footprint to the case of Brazil in 2008, besides the state of Sao Paulo and the municipality of Campinas, due to their importance to the national economy. The relevancy of the selected methods was discussed and conclusion is that the emergy methodology is the most robust one for dealing with economic aspects as well as accounting for the contributions from nature to the systems. However it is the most inconsistent method due the lack of standardized calculations and trustful conversion factors. The evaluation applied to a historical series have shown that the environmental performance have been worsening from 1981 to 2008: Renewability has dropped from 82 % to 45 %, ELR increased from 0.21 to 1.12, ESI decreased from 74.17 to 5.70 and the emergy imported fraction rose from 6 % to 16 %. On the other hand, in the same period, the GDP per capita increased from US$ 3,760 to US$ 9,355. In 2008, the GDP per capita for Campinas was the highest with US$ 14,217 followed by Sao Paulo with US$ 13,587. The state of Sao Paulo and the municipality of Campinas presented high dependency on imported resources (91 % and 99 %) and low carrying capacity (0.08 and 0.04). However, Campinas has presented lower values that the national average for abiotic materials and GWP, and close values in terms of water demand. The state of Sao Paulo has the highest share of the national economy with over 30 % of the Brazilian GDP and it is responsible for large amounts of exported products and energy to other states. The economic wealth of Campinas is not associated with productive or energetic aspects, but with an economy based on services (center of learning and development of new technologies), which are not yet accounted by the applied methodologies. Generally, it is possible to observe that economic and environmental indicators tend to evolve in opposite directions, in other words, the economic growth is associated with an increase on the consumption and on the demand of materials and energy, and consequent dependency on nonrenewable imported resources. In this sense, the accelerated economic growth model proposed by the current Brazilian federal government should be reviewed having as basis the development based on low consumption, increased preservation and recuperation of natural forest areas, lower dependency on foreign resources and higher appreciation for local products and resources / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

The need to better comprehend the relationship between societies and the hydrological cycle led scientists to develop sophisticated mathematical models in order to predict how these relationships will be in the future. However, some transformations might not be predicted in such socio-hydrological models, what makes necessary to search for new methods to build scenarios. In this way, the present work seeks to understand how societies will change the way they deal with water resources regarding different drivers of change, such as population growth, changes in climate, land cover, patterns of consumption and influence of governmental institutions. To do so, this work employs not only official data sets that are public available, but also information provided by citizens through citizen observatories concepts of crowdsourcing, participatory governance and environmental monitoring. Such volunteered information is based on their own experiences, knowledge and individual patterns regarding water management and sanitation aspects from the study area, São Carlos city. The conclusions reveal that the new tool presented in this work, the Socio-Hydrological Observatory for Water Security (SHOWS), makes possible to outline future trajectories of coevolution in coupled human-water system and provide assessment on water security scenarios. This work integrates the water security component facing climate changes, from INCT-MC2 (FAPESP 2014/50848-9), contributes to better comprehend socio hydrological aspects in UK Academies (FAPESP 2018/03473-0) and provides a new tool, the SHOWS, which assists decision makers in resilient cities, in the context of CEPID/CEMEAI (FAPESP 2011/51305-0) e do SPRINT-Warwick (FAPESP 2018/08413-6). At international level, it is a contribution to the activities of \"Panta Rhei – Everything Flows 2013-2022\", promoted by the International Association of Hydrological Sciences, which seeks to understand, estimate and predict the hydrological dynamics to support societies under change. / A necessidade de compreender as relações entre as sociedades e o ciclo hidrológico levou cientistas a elaborarem sofisticados modelos matemáticos para prever como estas relações serão no futuro. Porém, determinadas transformações podem não ser previstas nestes modelos sócio-hidrológicos, sendo necessário recorrer a novos métodos para elaborar cenários. Desta maneira, o presente trabalho busca entender como as sociedades irão modificar a maneira que lidam com os recursos hídricos frente aos vetores de mudanças, como crescimento demográfico, alterações climáticas, mudanças do uso e ocupação do solo, influência de instituições governamentais e padrões de consumo da população. Para isto, este trabalho emprega não somente o uso de dados oficiais, disponibilizados em plataformas públicas, mas também as informações fornecidas por cidadãos através dos conceitos dos observatórios cidadãos, como crowdsourcing, governança participativa e monitoramento ambiental. Estas informações voluntárias são baseadas em suas experiências, conhecimentos e padrões individuais em relação a aspectos necessários a gestão dos recursos hídricos e dos sistemas de saneamento da área de estudo, o município de São Carlos. Ao fim, conclui-se que, a partir da ferramenta Observatório Sócio Hidrológico para Segurança Hídrica (SHOWS), é possível interpretar possíveis trajetórias de coevolução entre os sistemas sociais e naturais de maneira a avaliar os cenários de segurança hídrica. Este estudo integra a componente de segurança hídrica frente às mudanças climáticas do INCT-MC2 (FAPESP 2014/50848-9), contribui para a compreensão dos aspectos sócio hidrológicos do UK Academies (FAPESP 2018/03473-0), além de testar uma nova ferramenta, o SHOWS, que serve de auxílio à tomada de decisão em cidades resilientes, no contexto do CEPID/CEMEAI (FAPESP 2011/51305-0) e do SPRINT-Warwick (FAPESP 2018/08413-6). Em âmbito internacional, é uma contribuição às atividades da década científica \"Panta Rhei – Everything Flows 2013-2022\", promovida pela International Association of Hydrological Sciences, a qual busca entender, estimar e prever dinâmicas hidrológicas para apoiar sociedades sob mudanças.

A captura e uso do dióxido de carbono é uma das formas de ajudar a frear as emissões de gases do efeito estufa (GEE) e destiná-lo a um fim útil. Um possível uso para o CO2 seria como fertilizante agrícola, uma vez que as plantas quando em maiores concentrações deste gás ceteris paribus apresentam um incremento de biomassa. Os biocombustíveis são opções que contribuem para a mitigação das mudanças climáticas em detrimento ao uso de combustíveis fósseis e entre os biocombustíveis a produção de etanol a partir de cana-de-açúcar se destaca devido a vantagens quanto à emissão de GEE e energia acumulada. Essas vantagens podem ser ainda maiores com o uso do CO2 proveniente de suas biorrefinarias na forma de insumo agrícola. O objetivo deste trabalho é avaliar esta nova técnica de uso de carbono por meio da metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e da pegada de carbono de produtos para encontrar suas contribuições no balanço de energia e carbono do sistema. Um modelo de dispersão de gases foi utilizado para saber se é possível manter a concentração de CO2 no campo dentro dos parâmetros necessários para o incremento de biomassa. A análise indica que um sistema adaptado de irrigação por gotejamento pode manter a concentração deste gás dentro do nível desejado quando a emissão fica em 22,5 g ha-1s-1, mas que uma mesma área não é autossuficiente para o fornecimento de CO2 para fase de crescimento dos colmos. Através da ACV e da pegada de carbono da cana-de-açúcar em um cenário onde o incremento de biomassa é médio em relação aos experimentos encontrados, a tecnologia reduz em 13,5% a demanda de energia e 11,8% as emissões de GEE por MJ de bioenergia produzida se comparada ao sistema tradicional. O balanço de energia para o sistema tradicional e com reciclagem de CO2 foi de 170 GJ/ha e 206 GJ/ha, enquanto o balanço de carbono foi de -13950 kgCO2eq/ha e -17019 kgCO2eq/ha, respectivamente. Considerando as possíveis variações de incremento de biomassa, para cada MJ produzido a emissão de GEE pode variar em 8,9% e o consumo de energia em 10,9%. Essa nova técnica de uso de carbono do ponto vista teórico pode ser aplicada em campo e implica em um aumento entre 13 a 30% do balanço de energia para um hectare de cana-de-açúcar, consequentemente uma menor quantidade de terra será necessária para atingir as metas energéticas estipuladas / Carbon capture and use (CCU) may slow down greenhouse gas (GHG) emissions and direct them to a useful end. A possible CO2 application is as plant fertilizer because ceteris paribus biomass increases when plants grow under high CO2 concentrations. Compared to fossil fuels, biofuels mitigate climate change, and the use of sugarcane ethanol stands out due to its low lifecycle GHG emissions and Cumulative Energy Demand (CED). Such benefits might be enhanced with the use of CO2 from the biorefinery as a crop fertilizer. The objective of this study is evaluating this new CCU scheme based on a life cycle assessment (LCA) and a carbon footprint to determine its energy and carbon balances. An air pollution dispersion model was used to verify whether it is possible to maintain the CO2 concentration on the field so that biomass increase takes place. The analysis demonstrates that a drip irrigation system can keep the concentration of gas within the desired level when the emission is 22.5 g ha-1s-1, but that the same area is not self sufficient to supply CO2 for the complete growth phase of the stalks. Results from the LCA and the carbon footprint demonstrate that compared to the traditional system, the scheme decreases CED and GHG emissions by 13,5% and 11,8%, respectively. The energy balance of the traditional and the recycling system were 170 GJ/ha and 206 GJ/ha, respectively, whereas the carbon balance was -13,950 kgCO2eq/ha and -17,019 kgCO2eq/ha, respectively. Considering the range of growth responses, for each MJ produced GHG emissions vary 8,9% whereas energy consumption varies 10,9%. These CCU scheme might be applied on the field and implies in improvements between 13 and 30% in the energy balance of 1ha of sugarcane; thus, a smaller land area will be needed than with the traditional system to achieve the energy goals

No atual contexto ambiental é grande a demanda por informações consistentes que subsidiem o planejamento territorial, permitindo realizar avaliações ambientais e desta forma, subsidiar os setores público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a integração de informações em um sistema, com propriedades e funções de processamento, possibilitando sua utilização em ambiente integrado. Assim, nesta dissertação é proposta uma metodologia para a avaliação ambiental de bacias hidrográficas que atua desde a escolha de indicadores e definição dos pesos de sua contribuição, até a execução de avaliações e espacialização de resultados em ambiente SIG. Esta metodologia é composta por duas fases distintas: avaliação da vulnerabilidade ambiental da bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da sustentabilidade da bacia através do cálculo do indicador Pegada Ecológica. Na primeira fase são adotados sistemas de suporte à decisão, bases de conhecimento, SIG e uma ferramenta que integra estes resultados permitindo a geração de avaliações, análises e/ou cenários prospectivos. Na segunda fase, a sustentabilidade da bacia é retratada a partir do cálculo da pegada ecológica que consiste na contabilização da área que uma população necessita para produzir os recursos consumidos e absorver os resíduos gerados. A comparação entre áreas mais vulneráveis e menos sustentáveis, pode nortear projetos de recuperação e conservação ambiental. / In the current environmental context is huge the demand for consistent information that supports the territorial planning, allowing environmental assessments thereby subsidizing public and private sectors. This demand can be satisfied with the integration of information into a system, with properties and processing functions, allowing its use in integrated environment. Thus, this thesis proposes a methodology for environmental assessment of watersheds that operates from the choice of indicators and definition of the weights of its contribution to the implementation of assessments and spatialisation of results in a GIS environment. This methodology is composed of two distinct phases: assessment of environmental vulnerability of the basin by the use of spatial decision support systems, and assessing the sustainability of the basin through the calculation of Ecological Footprint. In the first phase are adopted decision support systems, knowledge bases, GIS and a tool that integrates these results allowing the generation of assessments, analysis and / or prospective scenarios. In the second stage, the sustainability of the basin is pictured from the calculation of the ecological footprint, which consists in accounting the area that a population needs to produce the resources consumed and absorb the waste generated. The comparison between the most vulnerable and less sustainable, can guide restoration projects and environmental conservation.

A captura e uso do dióxido de carbono é uma das formas de ajudar a frear as emissões de gases do efeito estufa (GEE) e destiná-lo a um fim útil. Um possível uso para o CO2 seria como fertilizante agrícola, uma vez que as plantas quando em maiores concentrações deste gás ceteris paribus apresentam um incremento de biomassa. Os biocombustíveis são opções que contribuem para a mitigação das mudanças climáticas em detrimento ao uso de combustíveis fósseis e entre os biocombustíveis a produção de etanol a partir de cana-de-açúcar se destaca devido a vantagens quanto à emissão de GEE e energia acumulada. Essas vantagens podem ser ainda maiores com o uso do CO2 proveniente de suas biorrefinarias na forma de insumo agrícola. O objetivo deste trabalho é avaliar esta nova técnica de uso de carbono por meio da metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e da pegada de carbono de produtos para encontrar suas contribuições no balanço de energia e carbono do sistema. Um modelo de dispersão de gases foi utilizado para saber se é possível manter a concentração de CO2 no campo dentro dos parâmetros necessários para o incremento de biomassa. A análise indica que um sistema adaptado de irrigação por gotejamento pode manter a concentração deste gás dentro do nível desejado quando a emissão fica em 22,5 g ha-1s-1, mas que uma mesma área não é autossuficiente para o fornecimento de CO2 para fase de crescimento dos colmos. Através da ACV e da pegada de carbono da cana-de-açúcar em um cenário onde o incremento de biomassa é médio em relação aos experimentos encontrados, a tecnologia reduz em 13,5% a demanda de energia e 11,8% as emissões de GEE por MJ de bioenergia produzida se comparada ao sistema tradicional. O balanço de energia para o sistema tradicional e com reciclagem de CO2 foi de 170 GJ/ha e 206 GJ/ha, enquanto o balanço de carbono foi de -13950 kgCO2eq/ha e -17019 kgCO2eq/ha, respectivamente. Considerando as possíveis variações de incremento de biomassa, para cada MJ produzido a emissão de GEE pode variar em 8,9% e o consumo de energia em 10,9%. Essa nova técnica de uso de carbono do ponto vista teórico pode ser aplicada em campo e implica em um aumento entre 13 a 30% do balanço de energia para um hectare de cana-de-açúcar, consequentemente uma menor quantidade de terra será necessária para atingir as metas energéticas estipuladas / Carbon capture and use (CCU) may slow down greenhouse gas (GHG) emissions and direct them to a useful end. A possible CO2 application is as plant fertilizer because ceteris paribus biomass increases when plants grow under high CO2 concentrations. Compared to fossil fuels, biofuels mitigate climate change, and the use of sugarcane ethanol stands out due to its low lifecycle GHG emissions and Cumulative Energy Demand (CED). Such benefits might be enhanced with the use of CO2 from the biorefinery as a crop fertilizer. The objective of this study is evaluating this new CCU scheme based on a life cycle assessment (LCA) and a carbon footprint to determine its energy and carbon balances. An air pollution dispersion model was used to verify whether it is possible to maintain the CO2 concentration on the field so that biomass increase takes place. The analysis demonstrates that a drip irrigation system can keep the concentration of gas within the desired level when the emission is 22.5 g ha-1s-1, but that the same area is not self sufficient to supply CO2 for the complete growth phase of the stalks. Results from the LCA and the carbon footprint demonstrate that compared to the traditional system, the scheme decreases CED and GHG emissions by 13,5% and 11,8%, respectively. The energy balance of the traditional and the recycling system were 170 GJ/ha and 206 GJ/ha, respectively, whereas the carbon balance was -13,950 kgCO2eq/ha and -17,019 kgCO2eq/ha, respectively. Considering the range of growth responses, for each MJ produced GHG emissions vary 8,9% whereas energy consumption varies 10,9%. These CCU scheme might be applied on the field and implies in improvements between 13 and 30% in the energy balance of 1ha of sugarcane; thus, a smaller land area will be needed than with the traditional system to achieve the energy goals

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:52:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoTGA.pdf: 3343340 bytes, checksum: b7d667a5f20a1f26a7371755e94dcc8c (MD5) Previous issue date: 2010-11-19 / Instituto Federal de Educa??o, Ci?ncia e Tecnologia do Rio Grande do Norte / As a contemporary tendency, it is been evidenced that the environmental changes theme, already admitted as a concernment to international economical and political reality, is also gaining repercussion on industrial and business sector. Firms are implementing actions on trial to minimize their own greenhouse gases (GHG) emissions impacts. However, the great majority of those actions of Corporative Social-Environmental Responsibility (CSR) are referred only to direct emissions of the main production systems. Direct emissions are those derived of an isolate process, without considering the upstream and downstream processes emissions, which respond for the majority of emissions originated because of respective firm‟s production system existence. Because the greenhouse effect occurs globally and the GHG emissions contribute to the environmental changes independently of their origin, it must be taken into account the whole productive life cycle of products and systems, since the energy invested on resources extraction and necessary materials to the final disposal. To do so, it must be investigated all relevant steps of a product/production system life cycle, tracking all activities which emit greenhouse gases, directly or indirectly. This amount of emissions consists in the firm‟s Carbon Footprint. This research purpose is to defend the Carbon Footprint relevance and its adoption viability to be used as an Environmental Indicator on measurement/assessment of CSR. It has been realized a study case on Petrobras‟s seat unity at Natal-Brazil, assessing part of its Carbon Footprint. It has been used the software GEMIS 4.6 to do the emissions quantifying. The items measured were the direct emissions of the own unity vehicles and indirect emissions of offset paper (A4), energy and disposable plastic cups consumed. To 2009, these emissions were 3.811,94 tCO2eq. We may conclude that Carbon Footprint quantification is indispensable to the knowledge of real emissions caused by a productive process existence, must serving as basis to CSR decisions about the environmental changes reversion challenge / Contemporaneamente, se est? constatando que o tema das altera??es clim?ticas, j? integralizado como preocupa??o da realidade pol?tica e econ?mica internacional, vem tamb?m adquirindo abrang?ncia e repercuss?o nos setores industriais e empresariais. As empresas, em seu enquadramento no novo conceito de combate ? mudan?a do clima, t?m adotado algumas medidas na tentativa de minimizar os impactos das suas pr?prias emiss?es de Gases Efeito Estufa (GEE). Contudo, a grande maioria das a??es de Responsabilidade Socioambiental Empresarial (RSE) quanto a essa tem?tica referem-se apenas ?s emiss?es diretas dos principais processos produtivos empresariais. As emiss?es diretas s?o aquelas derivadas de um processo isolado, sem considerar os processos upstream e downstream, os quais respondem pela a maior parte das emiss?es derivadas da exist?ncia de uma determinada empresa. Haja vista que o efeito estufa sobrev?m de forma global, e que as emiss?es de GEE contribuem para as mudan?as clim?ticas independentemente de sua origem, deve-se levar em considera??o todo o ciclo de vida produtivo de produtos e processos, desde a energia investida na extra??o da mat?ria-prima e insumos necess?rios at? o descarte final. Para se fazer isso, deve-se esquadrinhar todos os passos relevantes ao longo do ciclo de vida de um produto/processo produtivo, rastreando todas as atividades que emitam direta ou indiretamente GEE. O somat?rio dessas consiste justamente na Pegada de Carbono da empresa. A finalidade desse estudo ? defender a relev?ncia da Pegada de Carbono e viabilidade de ado??o desta para ser usada como Indicador de Sustentabilidade na avalia??o/mensura??o da RSE. Para isso, foi realizado um estudo de caso na unidade sede da Petrobras em Natal-RN, avaliando-se parte de sua Pegada de Carbono. Para a quantifica??o das emiss?es, foi utilizado o software GEMIS 4.6. Os itens medidos foram as emiss?es diretas dos ve?culos pr?prios da unidade e emiss?es indiretas do papel offset A4, energia el?trica e copos pl?sticos descart?veis consumidos. Para o exerc?cio de 2009, mensuramos a emiss?o de 3.811,94 tCO2eq. Conclu?mos que a aferi??o da Pegada de Carbono ? imprescind?vel para conhecimento das emiss?es reais causadas pela exist?ncia de um processo produtivo, devendo servir de base para a tomada de decis?es de RSE quanto ao desafio da revers?o das mudan?as clim?ticas

No atual contexto ambiental é grande a demanda por informações consistentes que subsidiem o planejamento territorial, permitindo realizar avaliações ambientais e desta forma, subsidiar os setores público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a integração de informações em um sistema, com propriedades e funções de processamento, possibilitando sua utilização em ambiente integrado. Assim, nesta dissertação é proposta uma metodologia para a avaliação ambiental de bacias hidrográficas que atua desde a escolha de indicadores e definição dos pesos de sua contribuição, até a execução de avaliações e espacialização de resultados em ambiente SIG. Esta metodologia é composta por duas fases distintas: avaliação da vulnerabilidade ambiental da bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da sustentabilidade da bacia através do cálculo do indicador Pegada Ecológica. Na primeira fase são adotados sistemas de suporte à decisão, bases de conhecimento, SIG e uma ferramenta que integra estes resultados permitindo a geração de avaliações, análises e/ou cenários prospectivos. Na segunda fase, a sustentabilidade da bacia é retratada a partir do cálculo da pegada ecológica que consiste na contabilização da área que uma população necessita para produzir os recursos consumidos e absorver os resíduos gerados. A comparação entre áreas mais vulneráveis e menos sustentáveis, pode nortear projetos de recuperação e conservação ambiental. / In the current environmental context is huge the demand for consistent information that supports the territorial planning, allowing environmental assessments thereby subsidizing public and private sectors. This demand can be satisfied with the integration of information into a system, with properties and processing functions, allowing its use in integrated environment. Thus, this thesis proposes a methodology for environmental assessment of watersheds that operates from the choice of indicators and definition of the weights of its contribution to the implementation of assessments and spatialisation of results in a GIS environment. This methodology is composed of two distinct phases: assessment of environmental vulnerability of the basin by the use of spatial decision support systems, and assessing the sustainability of the basin through the calculation of Ecological Footprint. In the first phase are adopted decision support systems, knowledge bases, GIS and a tool that integrates these results allowing the generation of assessments, analysis and / or prospective scenarios. In the second stage, the sustainability of the basin is pictured from the calculation of the ecological footprint, which consists in accounting the area that a population needs to produce the resources consumed and absorb the waste generated. The comparison between the most vulnerable and less sustainable, can guide restoration projects and environmental conservation.