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Espacios. Vol. 37 (Nº 17) Año 2016. Pág. 21

Modelo integrado das pegadas hídrica, ecológica e de carbono para o monitoramento da pressão humana sobre o planeta 1

An integrated approach based on water, ecological and carbon footprint for tracking human pressure on the planet

Kettrin Farias Bem MARACAJÁ 2

Recibido: 28/03/16 • Aprobado: 02/04/2016

Conteúdo

1. Introdução

2. Apresentação e discussão dos resultados

3. Considerações

Referências

1. Introdução

O termo desenvolvimento sustentável é claramente carregado de valores, nos quais existe uma forte relação entre os princípios, a ética, as crenças e os valores que fundamentam uma sociedade ou comunidade e sua concepção de sustentabilidade. A diferença nas definições é decorrente das diferentes abordagens que se tem sobre o conceito. O conceito dominante de desenvolvimento sustentável consiste em descobrir como o planeta pode proporcionar recursos suficientes para assegurar o bem estar das pessoas em toda parte (Koehler, 2008).

A elaboração de indicadores de sustentabilidade ambiental contemplando a pegada hídrica, pegada ecológica e pegada de carbono pede ser uma iniciativa construtiva no estudo do meio ambiente. Neste sentido, várias tentativas têm sido feitas recentemente para desenvolver uma abordagem integrada com essas três pegadas para a avaliação dos impactos ambientais e consumo (Giljum et al., 2011; Niccolucci et al., 2008). Neste contexto, Galli et al. (2012) propuseram pela primeira vez um conceito integrado da família das pegadas como um conjunto de indicadores para acompanhar a pressão humana sobre o planeta. Esses autores argumentam ainda que os indicadores de sustentabilidade precisam ser usados e interpretados em conjunto para a avaliação dos impactos ambientais de produção e consumo.

No início de 1990 o conceito de pegada ecológica (PE) foi introduzido como uma medida da apropriação humana das áreas biologicamente produtivas por William Rees  e Mathis Wackernagel (Rees, 1992,1996; Wackernagel et al., 2004, 2005). Cerca de dez anos depois, foi lançado em Delf, na Holanda um conceito similar denominado de pegada hídrica (PH) para medir a apropriação humana da água doce no globo (Hoekstra & Huang, 2002). Muito embora ambos os conceitos tenham raízes e métodos de medição diferentes, em alguns aspectos os dois conceitos têm em comum o fato de traduzem o uso de recursos naturais pela humanidade (Hoekstra, 2009). A PE expressa o uso de espaço (hectares), enquanto a PH mede o uso total de recursos de água doce (em metros cúbicos por ano). Por outro lado, a pegada de carbono é uma medida dos impactos causados pelas atividades humanas sobre o meio ambiente, e em particular das mudanças climáticas. Ela mede a quantidade total de emissões de gases que provocam o efeito estufa (GGE) que são diretamente e indiretamente causadas por algum tipo de atividade (de indivíduos, populações, governos, empresas, organizações, processos, setores da indústria, dentre outros) ou ao longo do ciclo de vida do produto (Hertwich & Peters, 2009).

Na busca por um planeta mais sustentável e à semelhança do que ocorre com a pegada ecológica e a pegada de carbono, nos últimos anos têm sido apresentadas sugestões para redução da pegada hídrica, incluindo o compromisso de neutralidade em relação ao uso de água (água neutra). Essas medidas são importantes no manejo dos recursos hídricos haja vista que a água doce é escassa e representa apenas 2,5% do volume total do planeta (Gleick, 2000).

A hipótese deste trabalho consiste em avaliar se um índice que integra as informações de pegada hídrica, pegada ecológica e pegada de carbono constituem-se numa ferramenta eficiente na avaliação do grau de sustentabilidade ambiental de indivíduos e/ou comunidades. Assim, a presente revisão de literatura tem como objetivo explorar os conceitos de pegada hídrica, pegada ecológica e pegada de carbono com vistas a formulação de um indicador de sustentabilidade ambiental baseado na família de pegadas ambientais.

2. Apresentação e discussão dos resultados

2.1 Pegada hídrica

Nos dias atuais, a água doce tem se tornado um recurso global desejado em função do crescente comércio internacional cujo processo produtivo faz uso intenso de água, como em grãos, fibras e bioenergia (Hoekstra & Chapagain, 2007). Como resultado, o uso dos recursos hídricos está espacialmente desconectado do local de consumo. A pegada hídrica (PH) de um produto, bem ou serviço, é igual ao volume de água doce utilizado no processo de produção daquele bem no local onde foi utilizado, dentro e/ou fora do território nacional. Os resultados geralmente são expressos em m3/ano ou m3/per capita/ano. O conceito de PH contempla a informação baseada no conceito de água virtual e demonstra a quantidade real de água necessária para satisfazer e sustentar a necessidade humana (Hoekstra et al., 2011). Silva et al. (2013) argumentam que essa metodologia tem uma vasta gama de aplicações que pode ser empregada em escalas que vão desde um único produto, um processo, setor, individuo, cidades, até mesmo nações e todo o planeta. Em relação aos principais fluxos de água virtual no mundo, estão relacionados à utilização nas culturas de soja (11%), trigo (9%), arroz (6%) e algodão (4%) (Hoekstra & Chapagain, 2008).

Os conceitos de água virtual e pegada hídrica são utilizados com freqüência como sinônimos, porém apresentam fundamental diferença, pois permite identificar os agentes responsáveis pelo "consumo" de água, sejam eles produtores ou consumidores finais. A água virtual é definida como um indicador físico da quantidade necessária para produzir os bens e serviços que serão consumidos por um determinado território ou indivíduo (Aldaya et al., 2010). Sendo assim, a água virtual se consolida como um indicador a partir de um ponto de vista da produção, enquanto a PH é um indicador com uma perspectiva do processo de consumo (Feng et al., 2011). A idéia de levar em consideração o uso da água ao longo das cadeias de abastecimento ganhou destaque e interesse após a introdução do conceito. A PH é um indicador de uso de água doce que se traduz não só no uso direto de água por parte do produtor ou consumidor, mas também no uso indireto. Portanto, trata-se de um conceito multidimensional, que revela os volumes de consumo de água por fonte e volume de água poluída por tipo de poluição. Todas as componentes de uma pegada hídrica são geograficamente e temporariamente especificadas (Chapagain & Orr, 2009).

A pegada hídrica oferece uma melhor e mais ampla perspectiva acerca da utilização de sistemas de água doce por parte dos produtores e consumidores, apresentando-se como uma medida volumétrica do consumo de água e níveis de poluição. O impacto ambiental causado na localidade proporcionado pelo consumo de água e nível de poluição depende da vulnerabilidade do sistema de água da localidade, bem como do número de consumidores e agentes poluidores que utilizam diretamente desse mesmo sistema. Os cálculos da pegada hídrica conduzem a discussões acerca da sustentabilidade e equidade do uso da água, bem como do seu processo de distribuição, proporcionando também uma boa base para avaliação dos impactos ambientais causados na localidade, quer seja em relação aos aspectos ambientais, sociais e econômicos (Ercin et al., 2011).

2.1.1 Pegada hídrica direta e indireta

A pegada hídrica direta diz respeito ao consumo de água e nível de poluição relacionado ao uso de água na residência ou no ato de regar o jardim, por exemplo. Já a pegada hídrica indireta refere-se ao consumo e nível de poluição que estão diretamente associados ao processo de produção de bens e serviços que são utilizados pelos consumidores (Chapagain et al., 2005). Assim, percebe-se que no geral a pegada hídrica indireta é superior à pegada hídrica direta. No entanto, por ser "invisível", é geralmente negligenciada. A maior parte da pegada hídrica utilizada por um consumidor está associada aos produtos e serviços que consome e não a quantidade de água para consumo doméstico. Em se tratando de empresas, grande parte tem a sua pegada hídrica na cadeia de abastecimento (pegada hídrica indireta) e não no processo de produção (pegada hídrica direta), visto que medidas aplicadas na cadeia de abastecimento levam a custos mais eficazes (Hubacek et al., 2009).

2.1.2 Pegada hídrica interna e externa

A pegada hídrica interna está relacionada à utilização dos recursos hídricos do país para produzir bens e serviços para serem consumidos pela sua própria população, enquanto que a pegada hídrica externa está relacionada à quantidade de recursos hídricos utilizados em outro país para produção de bens e serviços que são consumidos pela população através do processo de importação (Chapagain & Hoekstra, 2007).

2.1.3 Pegada hídrica azul

A pegada hídrica azul é um indicador de uso consuntivo de água doce superficial ou subterrânea que está diretamente dependente das variáveis hidrológicas que por sua vez regulam o ciclo hidrológico, tais como: precipitação, evaporação, escoamento superficial, infiltração, dentre outras (Hoekstra, 2011). O termo "consuntivo" refere-se aos seguintes casos: (i) água evaporada; (ii) água que é incorporada ao produto; (iii) água que não retorna a bacia hidrográfica de origem; e (iv) água que retorna a bacia hidrográfica de origem em outro período. Dentre todas as componentes do ciclo hidrológico, a evaporação é considerada a de maior significância, sendo que em alguns casos é considerada de uso consuntivo. Dessa forma, vale salientar que o uso consuntivo de água não significa que a água desaparece, pois em sua grande parte retoma de forma natural o ciclo hidrológico.

Pelo fato da água ser um recurso renovável, não quer dizer que seja limitada a sua disponibilidade. Em determinados períodos, a quantidade de água necessária para recarregar as reservas subterrâneas que por sua vez flui através de um rio, é considerada limitada considerando um determinado montante. Assim, a pegada hídrica azul mede a quantidade de água disponível consumida num determinado período do ciclo. Desta forma, esta pegada fornece informações relativas à quantidade de água azul que os seres humanos consomem. Já a parte restante que não é consumida pelos seres humanos é destinada à manutenção dos ecossistemas que dependem de água superficial e subterrânea (Hoekstra & Chapagain, 2005). A unidade de medida da pegada hídrica azul é dada pela relação do volume de água por unidade de tempo, e quando dividida pelo pela quantidade de produto resultante do processo pode também ser expressa em termos de volume de água por unidade de produto.

Pegada hídrica verde

A pegada hídrica verde é um indicador do consumo humano relacionado diretamente da precipitação. Essa pegada diz respeito à precipitação que chega até a superfície terrestre e por sua vez é armazenada no solo ou por um determinado espaço temporal fica armazenada na superfície ou na vegetação, ou seja, não sendo infiltrada ou escoada (Mekonnen & Hoekstra, 2010). Portanto, parte dessa fração de precipitação é absorvida pelas plantas ou passa pelo processo de evaporação de modo a tornar-se produtiva. A pegada hídrica verde representa o volume de água da chuva que é consumida durante o processo de produção. Esta informação é relevante principalmente para os produtos advindos da silvicultura e da agricultura, pois também se refere ao processo de evapotranspiração das culturas, além da incorporação da água de chuva pelos produtos. É importante a distinção entre a pegada hídrica azul e a pegada hídrica verde, pois os impactos ambientais, sociais e hidrológicos, bem como os custos de oportunidade do uso das águas subterrâneas e superficiais destinadas à produção diferem distintamente dos impactos e custos através da utilização da água captada da chuva (Hoekstra & Chapagain, 2008).

Pegada hídrica cinza

A pegada hídrica cinza é um indicador que mostra o grau de poluição de água doce. Ela é definida como o volume de água doce necessária para absorver a carga de poluentes baseados nos padrões atuais de qualidade ambiental da água. Atualmente poucos são os estudos acerca da temática, pois depende diretamente de inúmeros parâmetros químicos dessas águas e o processo de monitoramento ainda é muito deficitário (Hoekstra & Hung, 2005). A concentração natural de um corpo receptor é a concentração na massa de água que ocorreria se não houvesse interferências humanas no processo de captação. As substâncias de origem humana, que em condições naturais estariam presentes na água e quando as concentrações naturais não são conhecidas com precisão, estima-se que sejam baixas, para tanto se admite que a concentração natural na massa de água receptora é considerada nula.

2.1.4 Pegada ecológica

Nos últimos anos, vários indicadores têm sido desenvolvidos para medir a sustentabilidade, inclusive o método da pegada ecológica, que é um dos mais conhecidos e utilizados em escala global. O método fundamenta-se no conceito de capacidade de carga, reforçando a premissa de sensibilizar a sociedade por meio do apelo que os recursos naturais são finitos. No início da década de 90, o conceito da pegada ecológica (PE) foi introduzido como uma medida da área de terra biologicamente produtiva necessária para produzir os recursos renováveis em relação à forma como a população consome e assimila os resíduos que gera. A pegada ecológica global em 2003 foi de 14,1 bilhões de hectares no globo, sendo que mais da metade (52%) em florestas para a compensação das emissões de CO2 (Kitzes et al., 2009). A PE expressa as demandas diretas e indiretas da humanidade para a produção de recursos renováveis e assimilação de CO2 e as compara com a capacidade ecológica do planeta. Esse tipo de pegada pode ser aplicado em escalas que variam de simples produtos, cidades, regiões, países e até o mundo como um todo (Galli et al., 2012)

A pegada ecológica é uma medida imposta por uma determinada comunidade sobre os recursos naturais. Ela representa o espaço geográfico natural correspondente para manter em equilíbrio um determinado sistema ou unidade (Wackernagel & Rees, 1996). Desta forma, a pegada ecológica apresenta a extensão de área que a humanidade explora da natureza para determinar uma produtividade expressa em termos de área apropriada, o qual a carga imposta ao ambiente natural está diretamente relacionada ao consumo per capita da população. Essa ferramenta de análise de sustentabilidade é considerada de simples e fácil compreensão, pois contabiliza os fluxos de materiais e energia que entram e saem de um sistema econômico e esses fluxos são convertidos em área correspondente de terra e água existente no ambiente natural para que o sistema se mantenha em equilíbrio.

A pegada ecológica evidencia os impactos das atividades antropogênicas no sistema natural, auxiliando o processo de tomada de decisão de modo que venha a proporcionar benefícios a ambas as partes: sociedade e meio ambiente. Os valores da pegada ecológica e a biocapacidade são usados para expressar um aspecto fundamental da sustentabilidade: a apropriação humana da capacidade regenerativa da Terra. Esses conceitos analisam a condição humana a partir de ângulos diferentes, sob a suposição de que a capacidade regenerativa da Terra será provavelmente um dos fatores limitantes para a economia humana, se a demanda humana continua a superar o que a biosfera pode renovar. Outros aspectos da PE podem ser encontrados em Kitzes et al. (2009). Diante do exposto, o método da PE aponta a quantidade de recursos naturais em determinado espaço geográfico demarcado, oferece e suporta de carga imposta pela sociedade sobre o ambiente natural, bem como, procura estimular a consciência ambiental reforçando a lógica de que a sociedade depende diretamente da conservação do ecossistema para continuar sua existência.

2.1.5 Pegada de carbono

A pegada de carbono humano é considerada uma ameaça muito séria em escala global e cada nação está olhando para as opções possíveis para reduzi-lo uma vez que suas conseqüências são alarmantes. A pegada de carbono (PC) mede a quantidade total de emissões de GEE que são causados diretamente e indiretamente por uma atividade ou são acumulados ao longo dos estágios de vida de um produto (Muthu et al., 2011). Isso inclui atividades de indivíduos, populações, governos, empresas, organizações, processos, setores da indústria, etc. Em qualquer caso, todas as fontes devem ser levadas em consideração. Apesar do nome, a pegada de carbono não é expressa em termos da área. A quantidade total de gases de efeito estufa é simplesmente medida em unidades de massa, expressa kg ou ton de dióxido de carbono equivalente (Hertwich & Peters, 2009)

Para a promoção de neutralização das emissões de GEE, deve-se em primeiro lugar realizar o inventário das suas emissões. Dentre as vantagens proporcionadas, o inventário pode fornecer informações valiosas acerca dos riscos e oportunidades de atuar em uma economia com restrição de carbono. De forma estratégica, tais informações podem ser relevantes para manter a licença de operação da empresa, assegurar sucesso de longo prazo no ambiente competitivo de negócios e estar em conformidade com políticas emergentes nacionais, regionais e internacionais dirigidas para reduzir as emissões corporativas de GEE (Binga et al., 2011)). Portanto, o inventário das emissões totais de gases num processo produtivo de uma empresa constitui-se justamente na "Pegada de Carbono".

A origem do termo "pegada de carbono" é remetida ao conceito de "pegada ecológica", que é um indicador de sustentabilidade ambiental que quantifica os recursos materiais e energéticos que uma determinada população humana necessita para produzir os recursos que consome e para absorver seus resíduos com as tecnologias disponíveis, em um determinado intervalo de tempo. Para se obter o cálculo da pegada de carbono, tem-se a soma da pegada primária e secundária. A pegada primária é uma medida das emissões diretas de CO2, que são provenientes da queima de combustíveis fósseis, incluindo também o consumo de energia elétrica para uso doméstico e dos transportes (Sinden, 2009). Esta é a fração que o ser humano é capaz de controlar, podendo assim reduzi-la. Já a pegada secundária mede as emissões indiretas de CO2 presente em todo ciclo de vida dos produtos que é consumido, representando as emissões ligadas desde o processo de produção até sua eventual eliminação.

A pegada de carbono é calculada através da análise do Ciclo de Vida (ACV) de produtos e seus processos produtivos, permitindo o estudo da reparação dos danos ambientais provocadas pelas emissões de GEE (Wiedmann & Minx, 2007; Weidema et al., 2008). A ACV é um dos métodos de investigar, estimar e avaliar as cargas ambientais causadas por materiais, produtos, processos, ou serviços ao longo de seu tempo de vida. Vale salientar que as cargas ambientais incluem os materiais e recursos energéticos requeridos para criar algum produto, assim como os resíduos e emissões geradas durante os processos produtivos.

Modelos ou calculadoras para se obter a família de pegadas ambientais são encontrados facilmente na Internet e tais modelos variam em função da relevância e complexidade. A seguir são exibidos os endereços da web de cada uma das pegadas ambientais.

(i) pegada de carbono: http://www.keyassociados.com.br/calculadora-de-emissao-co2-carbono.php; (ii)

(ii)pegada hídrica http://www.waterfootprint.org/?page=cal/waterfootprintcalculator_indv 

(ii) pegada ecológica: http://myfootprint.org/en/your_carbon_footprint/

2.2 Modelo de sustentabilidade ambiental

Os três indicadores de sustentabilidade (pegada de carbono, pegada ecológica e pegada hídrica), que constituem neste estudo a pegadas ambiental, foram selecionados devido a sua abrangência e potencial de pesquisa na área ambiental. Cada um desses indicadores caracteriza-se efetivamente pela sua própria metodologia de cálculo como relatado na literatura científica: pegada de carbono (Muthu et al., 2011); pegada ecológica (Kitzes et al., 2009) e pegada hídrica (Hoekstra, 2009).

O índice de sustentabilidade proposto nesta revisão deve incluir a família de pegadas (pegada ambiental) e que seja capaz de expressar a pressão humana sobre o meio ambiente. A pressão humana é então definida como a apropriação de recursos naturais biológicos, as emissões dos gases do efeito estufa e o consumo e poluição de água doce. Dessa forma, apresenta-se o modelo ISAM (Índice de Sustentabilidade Ambiental Multidimensional) que integra todos os impactos que uma fonte de pressão humana sobre o meio ambiente (individuo, comunidade, cidade, estado, nação, etc.) pode provocar no meio ambiente, cuja equação é a seguinte:

em que: ISAMé o índice de sustentabilidade ambiental multidimensional;PH,  PE e PC representam, respectivamente, as médias das pegada hídrica, pegada ecológica e a pegada de carbono; PHm,  PEm e PCm (com barras) representam, respectivamente, as médias mundial da pegada hídrica, pegada ecológica e pegada de carbono. Dessa forma, tem-se:

ISAM ≤ 1 = a fonte de pressão humana é ambientalmente sustentável

ISAM>1 = a fonte de pressão humana não é ambientalmente sustentável

Nesse índice as três principais partes do ecossistema são monitorizadas – biosfera, atmosfera e hidrosfera, através da pegada de carbono, pegada ecológica e pegada hídrica, respectivamente. Esse novo índice de sustentabilidade tem uma vasta gama de aplicações, pois pode ser empregado em escalas que vão desde um único produto, um processo, um setor, indivíduos, cidades, nações e todo o mundo. Esse índice pode fornecer resposta a três questões específicas da pressão humana sobre o meio ambiente e ajuda de forma mais abrangente a monitorar o pilar ambiental da sustentabilidade. No entanto, ele não é uma medida completa de sustentabilidade, pois não envolve as questões econômicas e sociais.

3. Considerações finais

1. O modelo Índice de Sustentabilidade Ambiental Multidimensional(ISAM) pode ser utilizado em qualquer área geográfica para avaliar o impacto da pressão humana sobre o meio ambiente;
2. Ao reunir as pegadas de carbono, ecológica e hídrica em uma única estrutura conceitual, através do modelo ISAM é possível fornecer aos tomadores de decisão uma ferramenta que lhes permitam tomar o primeiro passo para uma avaliação de sustentabilidade multidimensional.

Referências

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1. Este trabalho é parte integrante de uma tese sobre Pegada Hídrica defendida junto ao Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais da Universidade Federal Campina Grande - UFCG/PB, Brasil.
2. Professora Adjunto II da Unidade Acadêmica de Administração e Contabilidade da Universidade Federal Campina Grande - UFCG/PB; Brasil; E-mail: kettrinfarias@hotmail.com