Restauração Ambiental de Sistemas Complexos

De Juarês José Aumond

Este livro propõe a adoção de uma nova abordagem para a recuperação de áreas degradadas pela mineração, auxiliada por um modelo ecológico que envolve o máximo dos componentes do sistema degradado, busca superar as barreiras reducionistas das disciplinas prospectando uma abordagem científica da transdisciplinaridade.

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 15 de set. de 2020
• ISBN: 9786558201830

Pré-visualização do livro

COMITÊ CIENTÍFICO DA COLEÇÃO SUSTENTABILIDADE, IMPACTO, DIREITO, GESTÃO E EDUCAÇÃO AMBIENTAL

À minha esposa, Teresinha, os filhos João e Andrea, a nora e

genro, e minha netinha, Laura, com todo amor.

PREFÁCIO

Atualmente no Brasil é comum ver e ouvir citações referentes à conservação ou à preservação dos remanescentes florestais nas suas mais diversas regiões. Esses remanescentes são resultantes de obras, ações, projetos e programas originados pelos atores e diversos vetores da degradação ambiental, que causaram e continuam causando impactos ambientais. Pode-se afirmar que essa degradação ocorre hoje em escala bem maior do que os programas de recuperação que são tornados públicos. Destaca-se, dentre esses vetores, a agropecuária, a urbanização, a mineração, a abertura de estradas e, em menor escala, outras obras.

Somente a partir da década de 90 é que foram registrados avanços mais significativos na tentativa de reverter esse processo no País. Vale ressaltar que as universidades desempenharam importante papel nessa tarefa, porquanto ampliaram as possiblidades por meio da inserção dos temas Recuperação de Áreas Degradadas e Restauração Ecológica em suas linhas de pesquisa. Esse fato pode ser verificado, em especial, nas instituições que ofertam cursos em nível de pós-graduação.

Dentre os temas, destaca-se um mais recente: a ecologia de restauração. Esta tem recebido, nos últimos anos, um espaço maior nesse contexto e, aos poucos vem contribuindo para que os programas de recuperação ambiental deixem de lado as práticas mais comuns que visam à revegetação pura e simples e partam para uma visão mais restauracionista do ponto de vista ecológico, na qual se leva em conta mais o funcionamento dos ecossistemas, que só será alcançado quando se pensa em recuperar além da sua forma.

Esta obra adota uma abordagem diferenciada para a recuperação da área degradada pela mineração. Seus preceitos levam-nos a acreditar numa tendência de migração da reabilitação para a restauração. Enquanto a primeira abordagem pretende o retorno da área degradada a um estado biológico apropriado e, na maioria dos casos, recupera a forma, a segunda abordagem objetiva o restabelecimento dos processos naturais que possibilitarão à vegetação retornar ao mais próximo possível da sua condição original, recuperando não apenas a sua forma como também a sua função. Podemos ser otimistas na expectativa dessa revisão dos conceitos e práticas adotadas, em especial, pelo setor mineral brasileiro. Evidente que os conceitos e práticas preconizados nesta obra poderão dessa forma contribuir nessa tarefa, quando se tratar de demandas que ocorrem na agropecuária e em outras atividades, como estradas, hidrelétricas, entre outras obras.

Importante salientar também a necessidade de aperfeiçoamento da legislação que rege o tema, ainda incipiente no País. A multidisciplinaridade da temática e a grande gama de assuntos que envolvem a recuperação ambiental, em especial na mineração, devem ser tratadas de forma especial nos dispositivos legais nos diferentes níveis institucionais que licenciam e monitoram a atividade.

Esta obra aborda temas e conceitos relevantes associados à técnica de recuperação ambiental que, com esse importante viés ecológico deverá também contribuir para uma evolução positiva de crescimento das práticas dessa natureza.

Os leitores encontrarão aqui muitos subsídios aos seus projetos de restauração ecológica, uma vez que a publicação leva em conta técnicas na busca da biodiversidade, característica ímpar dos mais variados ecossistemas brasileiros.

Difícil muitas vezes associar o binômio teoria x prática, porém a larga experiência e capacidade do autor possibilitou encontrar subsídios reunidos em cinco décadas de atuação como consultor, para uma boa sintonia desses importantes conhecimentos para esta sua publicação, que se frisa muito oportuna nos dias atuais.

Esperamos que, nas bibliotecas, esta obra não fique parada, pois sua circulação poderá fortalecer ainda mais as tendências de crescimento de interesse no tema específico e também incentivar pessoas e instituições pertinentes a adotarem essas técnicas na busca de soluções para a difícil tarefa de recuperação ambiental.

Ao ler esta obra evidencia-se o crescimento da ecologia de restauração na ocupação dos espaços no tema recuperação de áreas degradadas e a profícua relação teoria versus prática atestada pelo conhecimento do autor com base em longos 50 anos atuando na área. Espera-se que a obra permita aos leitores um crescente interesse no tema e incentivos à adoção dessas técnicas na busca de soluções para a difícil tarefa de recuperação ambiental no Brasil. Parabéns pela contribuição e pela publicação.

Mauricio Balensiefer

Presidente da Sociedade Brasileira de Recuperação de Áreas Degradadas (Sobrade)

Professor da Universidade Federal do Paraná (UFPR)

APRESENTAÇÃO

Esta obra apresenta uma abordagem inovadora para avaliação qualitativa e quantitativa de áreas degradadas por mineração e que poderá auxiliar na recuperação de áreas degradadas por diferentes atividades econômicas degradadoras do ambiente, como a pecuária, a agricultura, a implantação de hidrelétricas e sistemas viários, entre outras.

A extração de bens minerais pelos ancestrais do homem remonta há mais de um milhão de anos para o fabrico de artefatos líticos, como machados toscos de pedras e, há cerca de 100.000 anos, inicia a fabricação de objetos líticos cuidadosamente talhados. No Neolítico, há cerca de 10.000 anos, o homem passou fabricar pedra polida, e foi na Idade dos Metais que nossa espécie começou a extrair metais de cobre e bronze e mais tarde de ferro. A história do homem é tão antiga quanto a da mineração.

O impacto ambiental provocado pela mineração normalmente é restrito à própria área de exploração, não abrangendo grandes extensões, como no caso da pecuária e da agricultura. A extração mineral em grande escala é a atividade que mais impacta pontualmente o meio ambiente, incluindo a supressão da vegetação, a mudança da superfície topográfica, o impacto visual, a indução de escorregamentos, a eliminação da fauna, a aceleração dos processos erosivos, o assoreamento e entulhamento de cursos d’água, a mudança no nível freático, entre outros.

As áreas degradadas pela mineração geralmente são menores em extensão, quando comparadas com as outras atividades degradadoras, porém algumas vezes seu impacto transcende a área da exploração mineral propriamente dita, pois ela abrange as áreas do estéril e das bacias de rejeitos, podendo provocar alterações na água, no ar, no solo, no subsolo e na paisagem como um todo. Exemplos de impactos que transcenderam a área de mineração foi o rompimento da Barragem do Fundão de Mariana, ocorrida em 2015, em Minas Gerais, e o rompimento da Barragem na Mina do Feijão, em Brumadinho, ocorrido em 2019.

Este livro apresenta um modelo ecológico integrador para a recuperação de áreas degradadas pela exploração mineral, baseado na inter-relação e interdependência entre os fenômenos e os componentes físicos, químicos e biológicos no processo de recuperação ambiental. Baseado na Teoria Geral dos Sistemas, na Teoria do Caos e auxiliado pela Engenharia de Sistemas, desenvolveu-se um modelo ecológico de sistema integrado para a recuperação ambiental, tratando a área degradada como um sistema dinâmico, complexo e hipersensível às condições iniciais de preparação do terreno.

Atualmente, nos projetos de recuperação concentram-se mais esforços na redução do impacto visual, com a regularização topográfica e paisagística, por meio da revegetação homogênea, conhecida como técnica do tapete verde. A regularização topográfica e paisagística, e por meio da revegetação maquiam o problema e não garantem a sustentabilidade da recuperação. O fracasso e a frustração desses projetos de recuperação estão relacionados a uma visão antropocêntrica e utilitarista que remonta aos plantios homogêneos da primeira fase de manejo para a produção de florestas econômicas.

Nesse novo modelo ecológico integrador, propõe-se tratar as áreas degradadas como um sistema dinâmico complexo que enfatiza o ambiente externo, o entorno, o qual deve também ser considerado como parte integrante do sistema. A recuperação de áreas degradadas por se constituírem de sistemas dinâmicos complexos que apresentam uma dinâmica evolutiva determinada pela sua estrutura e pelos fatores externos, principalmente energéticos, como radiação solar, luminosidade, água e materiais, além dos elementos endógenos, deve-se considerar o ambiente de entrada e saída, enfatizando o ambiente externo. A análise sistêmica para a recuperação de áreas degradadas envolve estudos dos componentes, do ambiente e dos recursos do sistema. Nesse sentido, é importante direcionar o pensamento e as ações para a sistematização e a integração do meio ambiente com seus elementos, suas conexões e seus processos, realçando as interações entre os elementos e o todo integrado dinamicamente.

Para o diagnóstico e o prognóstico da área degradada e para acompanhar o processo da restauração, recomenda-se como recurso o uso de diagramas de influência para identificar os principais componentes do sistema degradado interligados por linhas que representam as interações entre os elementos e as setas que indicam o sentido das interações entre essas variáveis.

Sumário

1

INTRODUÇÃO

2

MINERAÇÃO E RECUPERAÇÃO AMBIENTAL NO CONTEXTO ATUAL

3

RUMO A UMA NOVA PROPOSTA DE MODELO DE RECUPERAÇÃO

4

O ESTADO DA ARTE EM RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

4.1 RECUPERAÇÃO AMBIENTAL DE SUPERFÍCIES MINERADAS

4.2 CONCEITUAÇÕES

4.3 MINERAÇÃO E MEIO AMBIENTE

4.4 ABORDAGENS SISTÊMICAS EM RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

4.5 ECOSSISTEMAS E A HOMEOSTASIA

4.6 ECOSSISTEMAS NATURAIS E ANTRÓPICOS

4.7 ABORDAGEM SISTÊMICA E VALIDAÇÃO DE MODELOS NA RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

4.8 PRINCÍPIOS DA TERMODINÂMICA E ENTROPIA

4.9 ECOSSISTEMAS: COMPONENTES, CARACTERÍSTICAS, FATORES E FENÔMENOS ASSOCIADOS

4.10 ESTRATÉGIAS, TÉCNICAS E INDICADORES DE RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

5

ANÁLISE DE CASO

5.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DO EXPERIMENTO 

5.2 GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA

5.3 SOLOS

5.4 HIDROGRAFIA

5.5 CLIMA

5.6 VEGETAÇÃO

5.7 PREPARO DO TERRENO

5.8 PREPARAÇÃO DAS COVAS E ADUBAÇÃO

5.9 TRANSLOCAÇÃO DE SERAPILHEIRA E PLANTIO DAS MUDAS 

5.10 ÁREA DA PESQUISA, COMPONENTES, DESCRIÇÃO DO MODELO DE SISTEMA ECOLÓGICO E SUBSISTEMAS PARA A RECUPERAÇÃO AMBIENTAL

5.11 EQUIPAMENTOS E MEDIDAS DOS INDICADORES ECOLÓGICOS ABIÓTICOS

5.12 EQUIPAMENTOS E MEDIDAS DAS VARIÁVEIS BIÓTICAS

5.13 METODOLOGIA DE ANÁLISE DOS DADOS

6

RESULTADOS E DISCUSSÃO DO EXPERIMENTO

6.1 VARIÁVEIS ABIÓTICAS

6.2 VARIÁVEIS BIÓTICAS

7

VALIDAÇÃO DO MODELO ECOLÓGICO

8

CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES

9

REFERÊNCIAS

10

APÊNDICES

1

INTRODUÇÃO

O crescimento da população mundial, o aumento na expectativa de vida, a tendência à padronização do consumo com a produção em série, tem aumentado indiscriminadamente a utilização dos recursos naturais e a degradação ambiental comprometendo a qualidade de vida e a sobrevivência das futuras gerações.

Entre os vetores que têm gerado significativo crescimento econômico e a degradação ambiental em nível mundial, estão a mineração, a agricultura, a urbanização e a pecuária. A agricultura e a pecuária, devido à crescente política de expansão de suas fronteiras e adoção de técnicas nem sempre adequadas, têm sido as principais responsáveis pela degradação ambiental de amplas áreas e tem deixado para trás rastros de destruição restringindo cada vez mais a reutilização dessas áreas¹, ².

A utilização de bens minerais pelo homem é tão antiga quanto sua história e a extração mineral se caracteriza como uma atividade modificadora do meio ambiente, podendo provocar uma série de impactos ambientais³.

As empresas mineradoras, por sua vez, têm apresentado iniciativas tímidas para minimizarem os problemas ambientais oriundos da mineração⁴. A revegetação é parte essencial no processo de recuperação de áreas degradadas pela mineração. No entanto, no afã de atender a legislação e se obter respostas rápidas nos processos de recuperação e restauração de áreas degradadas, simplesmente transferiu-se para a mineração técnicas e procedimentos utilizados na monocultura e nos reflorestamentos homogêneos. Os manuais e propostas de projetos para recuperação e restauração ambiental de áreas degradadas pela mineração dessa fase ainda carecem de uma concepção metodológica integradora e detêm uma abordagem reducionista.

Concentram-se mais esforços na redução do impacto visual, com a regularização topográfica e paisagística, por meio da revegetação homogênea, conhecida como técnica do tapete verde. Uma superfície rugosa, heterogênea e irregular, preparada adequadamente, tem efeito benéfico no processo de recuperação ambiental de área degradada pela mineração⁵. A regularização topográfica de áreas mineradas e a revegetação homogênea disfarçam o problema e não garantem a sustentabilidade da recuperação. O fracasso e a frustração desses projetos de recuperação estão relacionados a uma visão antropocêntrica e utilitarista que remontam aos reflorestamentos homogêneos da primeira fase de manejo para a produção de florestas econômicas⁶.

Depreende-se dessas constatações que a recuperação e a restauração necessitam de uma abordagem multidisciplinar e interdisciplinar, auxiliada por um modelo ecológico teórico que envolva o máximo dos componentes do sistema degradado, incluindo o solo, a morfologia do terreno (rugosidades), vegetação, fauna (invertebrados), água, microclima, o homem e o ambiente. Devido a inúmeros fenômenos biológicos e físico-químicos envolvidos, a recuperação de áreas degradadas é complexa, envolvendo profissionais das áreas da Agronomia, Engenharia, Hidrologia, Geografia, Biologia e Ciências Humanas. Nesse sentido busca-se superar as barreiras reducionistas das disciplinas prospectando uma abordagem científica da transdisciplinaridade por meio do pensamento organizador para atingir uma nova compreensão da realidade, articulando elementos que passam entre, além e por intermédio das disciplinas, a compreensão da complexidade que ultrapassa as próprias disciplinas. 

Os avanços, conseguidos isoladamente, ainda carecem de um modelo ecológico integrador, e para que esses avanços ainda circunscritos às várias áreas do conhecimento possam somar esforços, é necessária uma abordagem sistêmica. Assim, o modelo aqui proposto, baseia-se no estudo da inter-relação e interdependência essencial de todos os fenômenos e componentes físicos, biológicos e químicos. Essa nova concepção transcende as fronteiras conceituais cartesianas e disciplinares, concentradas excessivamente nas propriedades mecânicas do meio abiótico e dos organismos.

Considerando-se os princípios básicos da Ecologia, almeja-se propor novas técnicas e integrar os conhecimentos das Ciências da Vida e da Terra, dentro da perspectiva da Teoria Geral dos Sistemas⁷ e, a partir dela, trabalhar as áreas degradadas com a Teoria do Caos.

Auxiliado pela Engenharia de Sistemas⁸, a partir de uma análise de caso, almeja-se desenvolver um novo modelo de sistema para análise e interpretação do sistema degradado e aplicar no terreno uma técnica de rugosidades (superfícies convexas e côncavas integradas) para recuperar as áreas degradadas.

Fundamentado nas estruturas dissipativas⁹, os ecossistemas naturais e os ecossistemas degradados podem ser entendidos como estruturas dissipativas que permanecem afastados do estado de equilíbrio, por se constituírem em sistemas abertos ao fluxo de matéria e energia. Destaca-se o modelo de sistema aberto aplicado aos seres vivos, considerando-se como sistema aberto àquele que troca matéria e energia com o seu entorno, o ambiente.

Baseado na bibliografia citada, em uma análise de caso e em décadas de experiências de campo, esta obra pretende colaborar no preenchimento de uma lacuna do conhecimento no estado atual da arte da recuperação e restauração ambiental, propondo por meio de uma abordagem sistêmica um modelo ecológico integrador para a recuperação de áreas degradadas pela mineração e de outras atividades, como pecuária, implantação de hidrelétricas e sistemas viários.

2

MINERAÇÃO E RECUPERAÇÃO AMBIENTAL NO CONTEXTO ATUAL

As áreas de mineração representam cerca de 1,2% das áreas degradadas no mundo, enquanto que as áreas agrícolas, somadas às áreas de pastagens, representam 69%. Estima-se no território brasileiro a ocorrência de mais de 200 milhões de hectares de áreas degradadas¹⁰.

A mineração não representa grande parcela em extensão, se comparada aos demais agentes degradadores, porque sua ocorrência é geralmente pontual. A mineração atinge áreas menores, porém muitas vezes seu impacto transcende a área diretamente impactada. Os seus efeitos podem ser drásticos no meio ambiente uma vez que a área de influência indiretamente impactada pode ser muito maior que a área de explotação propriamente dita, pois envolve a área da jazida, as áreas do estéril e das bacias de rejeitos, provocando alterações sobre a água, o ar, o solo, o subsolo e a paisagem como um todo¹¹, ¹².

Em Santa Catarina a extração de carvão e de minerais argilosos, notadamente para produção de cerâmica, estão entre as atividades de mineração que mais impactos provocam no ambiente. O estado de Santa Catarina é o segundo maior produtor de carvão do Brasil e o maior produtor latino-americano de revestimentos cerâmicos e é importante produtor de louça de mesa. Estima-se um consumo de matérias-primas de minerais argilosos da ordem de 12 milhões de toneladas/ano para produção dos vários tipos de cerâmicas, sendo a maior parte extraída no próprio estado. A extração de um volume tão expressivo de minerais provoca grandes impactos ambientais¹³.

As atividades de mineração a céu aberto provocam modificações na paisagem que refletem alteração nos processos ambientais¹⁴, ¹⁵, substrato¹⁶, ¹⁷ e recursos¹⁸. As principais alterações ambientais, provocadas pela mineração são: supressão da vegetação, mudança da superfície topográfica, impacto visual, indução de escorregamentos, destruição da fauna, aceleração dos processos erosivos, assoreamento e entulhamento de cursos d’água, e a mudança no nível freático, entre outros¹⁷, ¹⁹, ²⁰.

Nas últimas décadas, em diferentes áreas do conhecimento, desenvolveram-se e implementaram novas técnicas, ações e diferentes estratégias com vistas à recuperação e à restauração ambiental de áreas degradadas pelas atividades de mineração, agropecuária e pelas demais atividades humanas. Engenheiros florestais, agrônomos, geólogos, biólogos, botânicos, e outros se empenharam, nas suas respectivas áreas de conhecimento, em aperfeiçoar as técnicas, selecionando espécies vegetais, otimizando os tratos edáficos, aplicando a biotecnologia para o desenvolvimento de espécies mais resistentes e produtivas, consorciando espécies da sucessão ecológica e adicionando nutrientes específicos, entre outros²¹,²²,

²³, ²⁴, ²⁵, ²⁶, ²⁷, ²⁸, ²⁹, ³⁰, ³¹, ³², ³³, ³⁴, ³⁵, ³⁶, ³⁷, ³⁸, ³⁹, ⁴⁰, ⁴¹, ⁴², ⁴³, ⁴⁴.

Com a tomada de consciência das perdas do patrimônio genético, resultante da substituição de florestas nativas para dar lugar a grandes extensões de monocultura agrícola, florestamento homogênea, pecuária e mineração, iniciou-se um processo de valorização dos fragmentos florestais remanescentes e das espécies nativas. Inúmeros órgãos oficiais, instituições de pesquisa e técnicos nas diferentes áreas do conhecimento dedicaram-se a desenvolver técnicas de recuperação e restauração das áreas degradadas pela mineração. Em função do drástico impacto ambiental provocado pela mineração, exigências da legislação e da pressão da sociedade, esta desenvolveu uma cultura de recuperação própria que hoje contribuem com técnicas e modelos inovadores de recuperação de áreas degradadas por outras atividades degradadores. O Ibama contribuiu com o Manual de Recuperação de Áreas Degradadas pela Mineração⁴⁵, que até hoje ainda é referência básica nas atividades de mineração.

No entanto, apesar dos avanços desses modelos, ações e técnicas, grande quantidade de recursos ainda é desperdiçado em projetos de recuperação,