Engenharia Ecológica - Capítulo 25
1.	Explicar e diagramar como a economia se integra ao meio ambiente;
2.	Distinguir entre o uso de subprodutos e resíduos;
3.	Construir um diagrama do ciclo do enxofre e os efeitos da combustão;
4.	Explicar problemas com dióxido de carbono, ozônio, chuva ácida e lixo químico tóxico;
5.	Sugerir caminhos para melhorar o tratamento atual dos lixos sólidos.
Como se demonstra na Figura 25.1, a economia não somente recebe energia e matérias-primas do meio ambiente, como foi dito no Capítulo 23, mas também influencia no meio ambiente gerando resíduos e mudando de comportamento. Por exemplo, os seres humanos ampliam as fronteiras, usam química na agricultura e mudam o meio com estradas, estradas de ferro, linhas de eletricidade e redes de comunicação. Em outras palavras, a economia e o meio ambiente estão relacionadas intimamente. Muitos problemas com o impacto ambiental podem ser resolvidos reconhecendo os ciclos geológico- ambientais naturais, o meio de obter proveitosamente materiais e devolver materiais a ele sem acumular desperdícios.
Figura 25.1 Diagrama do meio ambiente e economia.
25.1 SUBPRODUTOS E RESÍDUOS
25.2 CICLO DO ENXOFRE.
O enxofre é um elemento necessário para a vida em pequenas quantidades. Como sulfato, é um dos sais mais abundantes do mar. O enxofre raramente é um fator limitante para as plantas, exceto em solos muito pobres ou em pântanos distantes do oceano. As plantas usam enxofre para fazer uma substância orgânica que passa à cadeia alimentar, é liberado como dejetos e, logo depois de decomposto, retorna à água como sulfato. Esta parte do ciclo, na Figura 25.2, é similar ao ciclo do fósforo na Figura 2.3 e ao ciclo do nitrogênio na Figura 2.4.
Figura 25.2 Ciclo mundial do enxofre. Os caminhos do enxofre são as linhas grossas.
As linhas finas representam a energia dissipada nas fontes de calor.
H2S, sulfato de hidrogênio. M, microorganismos.
Parte da matéria orgânica da produção vegetal, com o enxofre, entra na turfa e em sedimentos aquáticos, e eventualmente se converte em carvão e petróleo. Quando a água percola através de depósitos orgânicos, o sulfato contido na água é transformado em ácido sulfídrico por microorganismos que usam o oxigênio do sulfato. Algumas reações com sais de ferro formam partículas de sulfatos de ferro (mineral amarelo chamado de "o ouro dos tolos"), é assim como o carvão e petróleo são enriquecidos com enxofre.
25.3 CHUVA ÁCIDA.
Quando se queima carvão e petróleo, os sulfatos minerais se combinam com oxigênio para formar gases de enxofre (SO2 e SO3). Quando estes gases se misturam com chuva, formam ácidos de enxofre; em outras palavras, a chuva se torna ácida. Alguns ácidos de nitrogênio contribuem mediante um processo similar.
Quando chuvas ácidas caem em lagos montanhosos, o ácido dissolve o alumínio, que depois obstrui as brânquias dos peixes. A chuva ácida também retira nutrientes do solo, além de provocar a mortandade de árvores. Os países por onde passam ventos de áreas industriais do mundo estão sendo prejudicados pela chuva ácida.
Se a chuva ácida cai sobre pedras calcárias (carbonato de cálcio) ou solos com partículas de sais calcárias, o ácido se neutraliza. Estas áreas são menos afetadas que aquelas que não possuem pedras calcárias.
A combinação de fumaça e neblina é denominado smog. Este é um problema sério especialmente em áreas onde ocorre inversão térmica (uma camada de ar quente sobre uma camada de ar frio sobre a superfície), fazendo com que a fumaça de áreas industriais se localize sobre a cidade. A inversão evita que o ar da superfície ascenda e se misture com o ar quente. O smog causa problemas respiratórios e prejudica o crescimento de plantas e árvores. Londres, Madri, Los Angeles e México são exemplos de cidades altamente contaminadas, onde já se tem apresentado graves problemas causados pelos altos níveis de smog.
25.5 ACUMULAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO E O EFEITO ESTUFA.
As indústrias modernas, lançam dióxido de carbono (CO2) tão rapidamente que as árvores do mundo, e outras plantas, não conseguem utilizá-lo na fotossíntese. Além disso, as áreas verdes se tornam cada vez menores, os seres humanos estão usando estas extensões como terras para agricultura e para a instalação de indústrias e residências.
Uma teoria diz que o aumento da temperatura, causada pelo incremento do CO2 na atmosfera, vai aumentar a temperatura ao redor da Terra, derretendo os pólos e causando o aumento do nível do mar.
Outra teoria diz que este calor extra eleva a temperatura dos mares tropicais, causando maior evaporação da água, mais nuvens, chuva e neve longe dos trópicos. Nos pólos, precipita-se em forma de neve. A neve extra e o gelo refletem maior quantidade de luz, fazendo que estas áreas fiquem mais frias, formando mais neve e gelo. Quando há mais neve e gelo durante o inverno do que pode ser derretida durante o verão, aumentam os campos de neve permanente e os glaciares, como na Groenlândia e na Antártida. Retendo a água, em forma de gelo, à placa continental, descende o nível do mar ao redor do mundo. Com os pólos mais frios e os mares do trópico mais quentes, o contraste de temperatura é grande. Ainda quando o sistema climático é uma máquina de calor que funciona com o contraste de temperatura entre os pólos e os trópicos, a grande diferença de temperaturas ocasiona ventos e tempestades fortes.
25.6 OZÔNIO.
A camada de ozônio (O3) na parte superior da atmosfera absorve a maior parte da luz ultravioleta (UV) que provém do sol. Excesso de luz ultravioleta pode causar danos, como queimaduras e câncer de pele nos seres humanos. Uma polêmica se levanta sobre quanta destruição estão causando alguns elementos químicos, como clorofluorocarbono e freon, à camada de ozônio.
O ozônio também se forma no smog, quando o sol atua sobre os produtos químicos industriais colocados na atmosfera. Altas concentrações de ozônio na superfície terrestre causam lesões nas árvores e problemas respiratórios nos seres humanos. A concentração excessiva de indústrias, em áreas onde os ventos são suaves e acontece a inversão térmica, detém o processo normal de purificação do ar na biosfera.
25.7 EUTROFIZAÇÃO DA ÁGUA POR EXCESSO DE NUTRIENTES.
O enriquecimento excessivo da água é causado por drenagem de fertilizantes agrícolas, águas pluviais de cidades, detergentes, dejetos de minas e drenagem de dejetos humanos. Quando estes resíduos aumentam a concentração de nutrientes (fosfatos, nitratos, e potássio principalmente) de rios e lagos, podem causar eutrofização excessiva. Os nutrientes estimulam o crescimento de algas e plantas, que interferem com a utilização da água para beber ou recreação. Estas entradas, geralmente irregulares, causam ondas de crescimento, seguidas por períodos de consumo excessivo que podem utilizar todo o oxigênio e exterminar os peixes.
O principal problema na atualidade, onde quer que haja indústrias, é o resíduo químico tóxico. O armazenamento em depósitos é apenas temporário, e a infiltração começa a envenenar abastecimentos de água. Alguns componentes que a natureza não pode desentoxicar/ detoxificar jamais poderão ser utilizados. Outros que a natureza pode manejar, devem ser devolvidos aos ecossistemas que sejam capazes de detoxificá-los, em pequenas concentrações e em situações especiais, distantes das pessoas.
Reciclar é a solução para a maior parte dos contaminantes. A água servida deveria ser vertida em terras úmidas, mas em volumes que estejam dentro das possibilidades da natureza. As árvores e gramíneas de terras úmidas, podem usar os nutrientes para aumentar seu crescimento e podem absorver metais pesados em sua biomassa. O excesso de água, logo depois de ser purificado pelas plantas, pode ser filtrado através do solo por correntes de água subterrâneas. Até os ácidos nas águas residuais podem ser reciclados pela terras úmidas; estas são naturalmente ácidas.
25.9 RESÍDUOS SÓLIDOS.
Os resíduos sólidos incluem lixo doméstico, sucata de automóveis e máquinas. O tratamento do lixo das cidades é muito caro. O método usual de aterro sanitário tem dois sérios inconvenientes: ocupa espaço valioso, e os resíduos tóxicos normalmente se infiltram, envenenando as águas subterrâneas (N.T. chorume). Estudos recentes sugerem que reciclar não é unicamente mais barato, também pode ser uma contribuição positiva à economia. O processo consiste primeiro em separar vidro e metais reutilizáveis, logo fragmentar o papel e o plástico para que sejam usados como palha para proteger as raízes e plantas pequenas ao reflorestar.
25.10 CANALIZAÇÃO E DRENAGEM.
25.11 TERRAS FLORESTAIS QUE SE CONVERTERAM EM PASTOS E CIDADES.
A medida que a civilização avançou, as pessoas foram derrubando florestas, fazendo-as primeiro fazendas ou granjas e em seguida cidades. Apesar de que se está reflorestando em alguma medida, deliberadamente e por processos naturais, a maior parte do mundo está ainda perdendo suas florestas. Na Europa, o corte e o reflorestamento estão quase empatados; em poucas áreas, como o leste dos Estados Unidos e o oeste da União Soviética, existe um crescimento líquido de florestas.
25.12 ROTAÇÃO DO SOLO.
O impacto da agricultura moderna sobre os solos tem os esgotado, acabando com seus nutrientes e sua estrutura. A rotação de cultivos pode ajudar; por exemplo, quando plantações de milho, que consomem os nitratos do solo, alternam-se com plantações de soja, que devolvem os nitratos ao solo. Depois de muitos anos de uso, o solo necessita "descansar" para reconstruir sua estrutura e conteúdo, permitindo que a vegetação da área cresça novamente. O solo se regenera mais rapidamente com crescimento de suas árvores e plantas nativas. Algumas vezes, quando as sementes de plantas nativas não podem crescer por meios naturais, podem ser introduzidas ou ser substituídas por plantas exóticas.
25.13 MENOS IMPACTO NO FUTURO.
Como a busca por combustíveis e minerais tende a desenvolver-se longe da costa e a grande profundidade no solo, muito capital é utilizado para a obtenção e processamento. Quando a extração e beneficiamento forem tão caros que os combustíveis e minerais não tenham uma eMergia líquida positiva (Capítulo 27), não compensará extraí-los, a não ser para propósitos muito especiais. Está chegando o tempo em que os combustíveis fósseis não estarão disponíveis para produzir fertilizantes, pesticidas, metais pesados e máquinas de base. A medida que isto se aproxima, a economia terá menos impacto sobre o meio ambiente, e este começará a voltar a seu estado de baixa energia.
25.14 PERGUNTAS E ATIVIDADES PARA O CAPÍTULO 25.
Discutir a sugestão de que resíduos tóxicos poderiam ser colocados em vulcões ativos. Considerar o princípio de que reciclar é também um balanço de custos.
De que maneira a rotação de cultivos pode ser a solução para o problema da drenagem de fertilizantes e pesticidas?
Que tipo de reciclagem você faz em sua vida diária? Liste outros tipos de reciclagem que poderia realizar.
Ajude a desenvolver um projeto de reciclagem em seu estabelecimento. Provavelmente o melhor meio é persuadir um clube de serviços a realizá-los como atividade.
Compare os efeitos das duas teorias do efeito estufa. Como a subida e descida dos níveis do mar afetam sua área?