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Projeto BALCAR - Emissões de Gases de Efeito Estufa em Reservatórios de Centrais Hidrelétricas
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Introdução
Desde a década de 1990, especula-se que os reservatórios artificiais podem estar contribuindo para a intensificação do efeito estufa por meio da emissão de gases, como o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4).
De forma a investigar o assunto e responder algumas indagações, foram realizados estudos, desde 1992, pela Eletrobrás, MCT, COPPE/UFRJ e USP/São Carlos, visando a estimar o fluxo de GEE nos reservatórios de Balbina, Tucuruí e Samuel, todos na região amazônica. Nesses estudos, que tiveram o caráter experimental e de desenvolvimento metodológico pioneiro, foram medidas as emissões provenientes da coluna da água para a atmosfera. Posteriormente, em 1997, Furnas Centrais Elétricas e Serra da Mesa Energia S.A. contrataram a COPPE/UFRJ com o objetivo de medir as emissões de gases CO2 e CH4 no reservatório de Serra da Mesa, recém inundado à época. Em 1998, um estudo semelhante foi desenvolvido no reservatório de Itaipu, a partir de uma demanda da Itaipu Binacional visando a determinar suas emissões brutas.
Em 1998, a COPPE/UFRJ, com o apoio da Eletrobrás e do MCT, iniciou outro estudo envolvendo sete diferentes reservatórios (Miranda, Três Marias, Segredo, Xingo, Barra Bonita, Samuel e Tucuruí), distribuídos em diferentes biomas e latitudes no país. Esses estudos incorporaram os resultados anteriores e apresentaram importantes conclusões:
  • grande variabilidade na intensidade das emissões comparando-se os diferentes reservatórios (possivelmente devido às diferenças nos parâmetros: temperatura, profundidade de amostragem, regime diferenciado de ventos, insolação, condições de qualidade da água e o regime de operação do reservatório);
  • baixa correlação entre as emissões e a idade do reservatório, indicando que tais emissões estariam associadas tanto à quantidade de matéria orgânica vegetal afogada (biomassa terrestre inundada) quanto à matéria orgânica proveniente de outras fontes originadas da bacia de drenagem;
  • dificuldade de se distinguir entre emissões antrópicas decorrentes do alagamento produzido pelos reservatórios e emissões naturais pré-existentes aos reservatórios.
Esse estudo fez parte dos Relatórios de Referência para o 1º Inventário Nacional de Emissões e Remoções Antrópicas de Gases de Efeito Estufa para a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima. No entanto, em função das constatações relatadas acima, os resultados numéricos do estudo não foram contabilizados no Inventário, indicando a necessidade de intensificar as pesquisas na área.
Com o intuito de diferenciar as emissões antrópicas, em 2003 foi iniciado o Projeto Balanço de Carbono em Reservatórios de Furnas Centrais Elétricas S.A., com a participação da COPPE/UFRJ, INPE, Instituto Internacional de Ecologia e UFJF.
As diretrizes atuais para a realização de Inventários Nacionais da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima para países em desenvolvimento não incluem a obrigatoriedade de relatar as emissões de GEE de reservatórios, apenas incluem metodologia simplificada para emissões de CO2 e CH4.
O fato de não existir consenso, em nível global, em torno das metodologias de medição e estimativa de emissões acentua a necessidade de se aumentar o conhecimento sobre os processos que geram e influenciam as emissões, além dos procedimentos práticos e metodológicos envolvidos para disseminar as informações.
Além disso, o fato dos reservatórios, especialmente nos trópicos, serem responsabilizados por emissões de GEE vem gerando uma grande discussão, necessitando-se, então, de debates baseados em estudos aprofundados.
Dessa forma, é oportuno envidar esforços visando a padronizar, de forma estruturada e coordenada, estudos que possam fornecer as informações necessárias ao maior conhecimento dos processos, com relação às estimativas de emissões de GEE em reservatórios.
Sumário da Revisão Bibliográfica
Sistemas aquáticos são passíveis de sofrer mudanças rápidas de suas condições físicas, químicas e biológicas (Tundisi, 1999). Sendo que estas mudanças podem ser tanto naturais quanto antrópicas, de frequência sazonal ou intermitente. No entanto, para se identificar estes pulsos é necessário sistemas de coleta de dados limnológicos e meteorológicos em alta freqüência temporal. Stech et al. (2006) apresentam um sistema de coleta de dados limnológicos e meteorológicos (SIMA) para estudo de reservatórios hidrelétricos. Alcântara (2006) estudando as variações de turbidez na planície de inundação da Amazônia utilizando dados de alta freqüência coletados pelo SIMA, mostrou como a turbidez pode apresentar pulsos em curto espaço de tempo. Novo et al. (2009) apresentram resultados mostrando que esses pulsos podem ocorrer em partes separadas do reservatório utilizado dois SIMA.
O campo de vento de superfície que atua sobre os corpos d´água é de grande importância na modulação de fenômenos dinâmicos, termodinâmicos e de qualidade d´água. Os processos de circulação, horizontais e verticais, são em grande parte determinados pela intensidade, direção, duração e a pista de atuação dos ventos, (Monismith, 1985, 1986; Stevens and Imberger, 1996; MacIntyre et al., 2002; Farrow and Stevens, 2003). Roland et al. (2007) mostraram que os movimentos verticais podem aumentar em 20 e 200 vezes o transporte de gás das camadas profundas para a superfície, quando comparado ao processo de difusão e bolhas, respectivamente. Da mesma forma, a energia pista para atuação do vento (Donelan, 1998).
O campo de vento sobre a água pode ser estimado por radar de abertura sintética orbitais de alta resolução espacial. Essa metodologia, embora de recente uso, já vem sendo utilizada nas zonas costeiras para estudos de dinâmica oceanográfica e em estudos do potencial eólico e otimização de sítios de instalação de turbinas eólicas na plataforma continental (Furevik and Espedal, 2002).
O monitoramento qualitativo da água fornece a base para decisões de aproveitamento múltiplo e integrado dos recursos hídricos, bem como a minimização de impactos ao meio ambiente, diante da possibilidade de avaliar conjuntamente as características da água com sua adequação aos usos previstos, ou por meio da definição de projetos de recuperação e identificação dos níveis de poluição (Prado, 2006). O sensoriamento remoto tem sido amplamente aplicado no monitoramento de sistemas aquáticos, pois promove informações necessárias para detectar mudanças na qualidade da água no espaço e tempo (Atkinson, 1991). Em conjunto com medidas in-situ dos parâmetros de qualidade d'água se pode estabelecer uma relação entre a irradiância e os componentes opticamente ativos na água, como a concentração de clorofila-a, o total de sólidos em suspensão, e a matéria orgânica, para consequente determinação da distribuição espacial da qualidade da água com alta eficiência (Frasier, 1998). Adicionalmente, as imagens de sensoriamento remoto de sistemas aquáticos dão informações sobre os processos que ocorrem na camada de alguns centímetros abaixo da superfície, porém aqueles que processos de sub-superficie que são importantes, e geralmente não são amostrados (Imberger e Hamblin, 1982). Estas limitações significam que, embora o sensoriamento remoto possa fornecer informações sobre a distribuição espacial superficial, faltando as informações sub-superficiais (Hedger et al., 2002; Na e Park, 2006). O uso de técnicas de Sensoriamento Remoto (S.R.) associado a dados de campo, apresenta-se como uma boa solução o acompanhamento de modificações nas propriedades ópticas dessas grandes massas de água, (Kirk, 1993).
Os sedimentos inorgânicos em suspensão na água funcionam como traçador natural da dinâmica espacial da água, sendo também um indicador de processos de re-suspensão de material do fundo (Barbosa, 2005;. Nóbrega, 2001; Novo et al.,2001). Braga (1998), integrou dados biogeoquímicos, dados multiespectrais do sensor TM-Landsat e medidas espectrorradiométricas coletadas in situ simultaneamente com a passagem do satélite, e estudou a correlação entre estes dados para a Lagoa de Araruama-RJ.
Dentre as novas abordagens para a caracterização rápida de massas de água com o propósito de otimizar a aquisição de dados "in situ" destaca-se o desenvolvimento de bibliotecas espectrais. Lobo (2009) organizou e testou um método de classificação de imagens MERIS e Hyperion a partir de espectros de referência gerados com base nas propriedades espectrais e limnológicas de diversos ambientes aquáticos da região amazônica.
Um dos parâmetros mais utilizados em limnologia para descrever a morfometria dos corpos d'água é o índice D, de desenvolvimento de margens (Wetzel, 1976). Assireu et al. (2004) indicaram haver uma relação entre o parâmetro morfométrico, grau de fragmentação do reservatório, e a produtividade primária. Este parâmetro morfométrico apóia-se em características geométricas locais ao longo do entorno do reservatório, as quais podem ser identificadas a partir de imagens de satélite.
As informações extraídas de mapas de uso do solo poderão ser utilizadas como subsidio a análise do potencial de poluição difusa dos reservatórios, do processo de assoreamento dos mesmos e por consequência, explicar a ocorrência de diferentes massas d'água ao longo do reservatório.
O SIMA tem demonstrado o potencial da aquisição de dados contínuos em ambiente aquáticos (Stech et al., 2006), por exemplo, nos estudos de efeitos de ventos sobre a dinâmica de estratificação térmica da coluna d'água (Lorenzzetti et al., 2005). Estes processos guardam uma íntima relação com a dinâmica de ciclagem e o transporte de CO2 e CH4 do corpo d'água para a atmosfera (Lima et al., 2005a, Lorenzzetti et al., em preparação).
Com os dados meteorológicos, limnológicos e de gases simultâneos é possível verificar efeitos circadianos e sazonais de processos, como por exemplo, o efeito da radiação solar e temperatura no coeficiente de solubilidade dos gases (Lei de Henry) (Lima et al., 2007; Rosa et al., 2007a) e os efeitos mecânicos dos ventos sobre a massa d'água e sua ação sobre a dinâmica de gases (Lorenzzetti et al., em preparação). Além disso, series temporais de outros parâmetros podem ser combinados, através de novas abordagens computacionais, como a análise por microarranjos (MA) (microarrays) utilizados em bioinformática (Amaratunga e Cabrera, 2004). Tal análise permite a identificação de parâmetros relevantes e determinantes dos processos de ciclagem, transporte, e emissão de GEE, bem como classificar os reservatórios estudados quanto ao grau de emissão de GEE.
O alagamento produzido pelo enchimento dos reservatórios tem a propriedade de fornecer um habitat ideal para as bactérias produtoras de metano. A produção, transporte e emissão para a atmosfera dependem de diversos fatores intrínsecos aos reservatórios, tipo de solo, carbono disponível, altura da coluna d'água, como das condições climáticas em que o reservatório está inserido. A produção de metano e gás carbônico também depende do tipo de bactéria e sedimentos disponibilizados. A variabilidade encontrada nos fluxos observados nos diversos sistemas naturais (Amazônia, Pantanal, pântanos americanos etc.) e não naturais (plantações de arroz) tem mostrado o quão é trabalhoso obter um valor representativo de um dado sistema (Alvalá and Kirchhoff, 2000; Alvalá, Gonçalves, Marinho, Kirchhoff, Marani e Salmi, 2003; Marani e Alvalá, 2007; Marani e Alvalá, 2006).
Bibliografia
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