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À medida que o mundo enfrenta os desafios de mitigar as mudanças climáticas e fornecer recursos para uma população crescente, há um foco crescente no desenvolvimento de economias circulares para produção sustentável. Mas para avaliar estratégias e impactos, é necessário ter métricas confiáveis. Pesquisadores da University of Illinois Urbana-Champaign desenvolveram um Índice de Circularidade que fornece um método abrangente para quantificar a circularidade em sistemas bioeconômicos. Em um novo artigo, eles descrevem o método e o aplicam a dois estudos de caso — uma operação de cultivo de milho/soja e todo o sistema de alimentos e agricultura dos EUA.
“O sistema econômico tradicional é linear — produzimos, distribuímos, usamos e descartamos produtos. Para aumentar a sustentabilidade, precisamos desenvolver uma economia circular. Em vez de apenas usar recursos naturais, precisamos recuperar, reutilizar e reciclar materiais residuais”, disse o autor principal Yuanhui Zhang, professor do Departamento de Engenharia Agrícola e Biológica (ABE), parte da Faculdade de Ciências Agrícolas, do Consumidor e Ambientais e da Faculdade de Engenharia Grainger da Universidade de Illinois.
“A bioeconomia circular se tornou um tópico quente em pesquisa, mas a maioria dos estudos é meramente descritiva e não há como medir os impactos. Para levar a tecnologia adiante, precisamos de medições para quantificar efeitos, estabelecer benchmarks, comparar abordagens e identificar pontos fracos”, disse ele.
No artigo, os pesquisadores fornecem um esboço passo a passo do Índice de Circularidade (CI), que mede a circularidade em uma escala de 0 a 1. Zero significa que o sistema é completamente linear e 1 significa que é completamente circular. O índice inclui oito categorias: pegar, fazer, distribuir, usar, descartar, recuperar, refazer e reutilizar. O CI é calculado inserindo os dados disponíveis em cada uma dessas categorias.
Zhang e seus colegas demonstram como usar o CI em dois estudos de caso. O primeiro examina o ciclo do nitrogênio em uma fazenda de milho e soja no Centro-Oeste dos Estados Unidos. Os pesquisadores inserem dados de produção e saída por um período de 8 anos e comparam o efeito de dois tratamentos diferentes de fertilizantes: ureia versus esterco. Eles calculam o CI como 0,687 para ureia e 0,86 para esterco, indicando que o uso de fertilizante de esterco fornece uma economia mais circular.
No segundo estudo de caso, Zhang e seus colegas analisam o sistema de alimentos e agricultura dos EUA, com foco no uso de energia. Com base em dados nacionais do USDA, EPA e DOE, eles comparam o sistema atual com uma abordagem baseada na estrutura do Sistema de Energia e Água de Alimentos para Melhoria do Meio Ambiente, que envolve recuperação, reconstrução e reutilização de resíduos orgânicos. Eles descobrem que o sistema existente tem um IC de 0,179, enquanto a abordagem EE-FEWS levaria a um IC de 0,84.
“Nosso sistema de produção atual depende principalmente de combustível fóssil, com algum uso de energia solar e eólica. Mas há muito pouca recuperação de biorresíduos. Se recuperarmos resíduos de alimentos e esterco e os transformarmos em energia e fertilizante, podemos reciclá-los de volta aos sistemas agrícolas de onde se originam. Empregar a estrutura EE-FEWS melhoraria muito a circularidade da bioeconomia dos EUA”, explicou Zhang.
O CI é um método escalável que pode ser usado em diferentes tipos de recursos e sistemas, dependendo do foco de interesse. Os recursos podem ser minerais, como carbono ou nitrogênio, ou não minerais, como água ou energia. Os sistemas podem variar de um processo ou uma fazenda a um setor industrial, uma economia nacional ou até mesmo a economia global.
“Sabemos que é importante reduzir o uso de combustíveis fósseis, aumentar os recursos renováveis e minimizar nosso consumo de água. Mas para fazer isso de forma eficaz, precisamos saber quanto e quais são os elos fracos e compensações. O CI fornece um único número que permite que você estabeleça uma linha de base, compare sistemas e determine as melhores estratégias de ação”, disse Zhang.
O CI pode servir como um indicador para dar suporte a iniciativas de políticas como os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas. Ele também tem valor comercial potencial; por exemplo, empresas alimentícias podem demonstrar sua circularidade de produção aos consumidores.
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