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Title: Modelo de avaliação de sustentabilidade integrado e global para ecossistemas florestais: Bioenergia, produtos derivados de madeira e co-produtos
Authors: Nunes, João Miguel dos Santos Almeida 
Orientador: Freitas, Helena
Garcia Fierro, José Luis
Keywords: Ecossistemas florestais; Uso sustentável do território; Índice de sustentabilidade integrado; Forest ecosystems; Sustainable use of the territory; Integrated sustainability index
Issue Date: 17-Jun-2015
Citation: NUNES, João Miguel dos Santos Almeida - Modelo de avaliação de sustentabilidade integrado e global para ecossistemas florestais: Bioenergia, produtos derivados de madeira e co-produtos. Coimbra : [s.n.], 2015. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/27321
Abstract: Compete aos silvicultores e gestores de recursos naturais assegurar o equilíbrio entre objetivos conflituantes no desenvolvimento de planos pelo uso do território. Os conflitos podem englobar objetivos económicos, ambientais, sociais, culturais, técnicos e muitos outros. Selecionar a melhor combinação de processos, em cadeias de valor complexas e compostas por numerosos objetivos, é difícil e desafiador. Os modelos Multicritério de Decisão fornecem um meio sistemático para comparar vantagens e desvantagens, e selecionar alternativas que melhor satisfazem os objetivos do decisor. A conciliação deste com a abordagem da metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida e os critérios e indicadores de sustentabilidade são uma mais-valia para o desenvolvimento de um modelo de avaliação, quer pelo contexto de ciclo de vida completo e sistema, como pela compacidade comparativa que confere. É importante ainda ter em consideração os princípios florestais e os princípios da abordagem ecossistémica. O principal objetivo do presente trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo de apoio à decisão aplicado à avaliação de sustentabilidade integrado para os ecossistemas florestais com potencial de aplicação à escala global. Este modelo consiste na avaliação e na comparação multicritério das alternativas de gestão e exploração florestal ao nível das principais cadeias de valor, e de acordo com os princípios de base definidos na conferência da Nações Unidas em 1972 para o conceito Sustentabilidade. Apresenta um particular interesse devido aos problemas de desequilíbrio das atividades económicas, de competição pelos recursos e de definição de cascatas de valor. Realizou-se primeiro uma análise sobre a realidade da atividade económica da floresta portuguesa, concluindo-se que os povoamentos de pinheiro bravo diminuíram significativamente nos últimos anos a uma taxa de 17,5 mil/ha/ano e os eucaliptos cresceram a uma taxa de 6,3 mil ha/ano. Caso não exista nenhuma alteração, os povoamentos de eucaliptos serão o ecossistema predominante da floresta portuguesa nas próximas décadas: em 2029 existirão 529,0 mil ha no terceiro corte e que apresentarão menor interesse económico. Além disso, verificou-se que a introdução dos “pellets” em Portugal ocorreu de forma muito rápida. Portugal é o país do mundo com maior capacidade instalada por cada 1 milhão de hectare de floresta, com 305.300,0 ton/1 milhão ha floresta e a Europa 19.500,0 ton/1 milhão ha floresta. O balanço comercial em Portugal da atividade relacionada com a floresta e madeira é de aproximadamente 1.503,8 milhões €/ano. Portugal aparece, em 2012, na 5ª posição do TOP 25 dos países com maior balanço económico entre exportações e importações, com um balanço de 185,5 US$/per capita e a 2ª posição em termos US$/ha de floresta. Contudo, os incêndios florestais apresentam uma perda económica média anual 961,3 - 1.007,5 milhões euros, com um impacto de 63,9% a 70,0% na balança comercial. Tendo em consideração os problemas das externalidades negativas dos incêndios florestais, Portugal passaria de 2.º lugar no ranking de produtividade US$/ha floresta para 7.º. No presente estudo desenvolveu-se uma ferramenta de apoio à decisão e de avaliação para ecossistemas florestais, denominada por “Forest GTS: Forest Global True Sustainability”. Tendo-se verificado que a definição de critérios mínimos é a solução para alcançar uma ferramenta de apoio à decisão com potencial de aplicação à escala global, conseguiu-se, através do cruzamento de 15 processos e esquemas identificados como os mais importantes a nível internacional, definir um conjunto de 15 critérios ambientais, 7 económicos e 14 sociais, os quais originaram 37 indicadores ambientais, 14 económicos e 22 sociais. A Forest GTS é assim uma ferramenta poderosa de avaliação de sustentabilidade para ecossistemas florestais e que poderá funcionar como um “umbrela” aos sistemas de certificação florestal, permitindo ainda a avaliação entre sistemas energéticos e de transformação de madeira. Apresenta também potencial de aplicação no suporte à decisão de políticos, entidades governamentais, empresas e outros agentes a avaliar o grau de sustentabilidade de uma ou diversas cadeias de valor florestais. A globalização da Forest GTS a um contexto europeu permitiria a definição da cascata de valor da floresta europeia, o dimensionamento de mercado de exploração dos recursos e a definição de prioridades de industrialização ou re-industrialização. A Forest GTS foi desenvolvida com base na metodologias “Analytic Hierarchy Process, AHP” e “MultiAttribute Utility Theory, MAUT” com a integração da Avaliação de Ciclo de Vida. São modelados cenários que têm como objetivo descrever a evolução, posição e prever o resultado de alternativas possíveis de exploração e suas consequências para as características da floresta. Esta metodologia é aplicada à gestão integrada da floresta da região centro de Portugal tendo como unidade funcional 1 ha representativo da predominância ecológica e económica da região (povoamentos de matos e incultos, pinheiro bravo e eucaliptos). Foi possível obter informação para 92,1% dos indicadores ambientais, 92,8% dos económicos e 68,2% dos sociais da Forest GTS, para as principais cadeias de valor da região centro. Apesar dos anos de inventário realizado no presente estudo verificou-se que existe falta de informação importante para garantir o cálculo de todos os indicadores. Avaliaram-se 18 cadeias de valor existentes e mais 3 cenários novos de exploração dos ecossistemas florestais da região centro de Portugal. Os novos cenários são modelados com base na informação obtida em dois projetos de investigação na área das biorrefinarias – o BioREFINA-Ter – e na área dos aglomerados técnicos – o Woodcare. O presente estudo conclui que 61,0% das principais cadeias de exploração económica da floresta da região centro são sustentáveis. O valor médio do índice de avaliação de sustentabilidade para o ano 2013, IGTS,2013, é de 51,0. As cadeias de valor energéticas de exploração de rolaria de pinheiro bravo e todas as cadeias de valor com origem em povoamentos de eucaliptos obtiveram um desempenho insustentável, ou seja, apresentaram um IGTS,2013 inferior a 50,0. Caso não haja nenhuma alteração face ao atual, os povoamentos de eucaliptos serão os principais e dominantes da região centro, perspetivando-se, com base nos resultados obtidos pelo modelo da Forest GTS que irão existir problemas de sustentabilidade nos ecossistemas florestais da região centro de Portugal. Identificaram-se também oportunidades de melhoria de exploração dos ecossistemas da região centro de Portugal, através da implementação de novos cenários de exploração económica dos ecossistemas de matos e incultos (que apresentam implicações significativas ao nível dos grandes incêndios florestais) e de povoamentos de pinheiro bravo. Exemplo desses novos cenários seria uma aposta pelas biorrefinarias ao nível dos Matos e Incultos e resíduos florestais e no desenvolvimento de mercados de aplicação técnica para aglomerados de madeira com aplicação no setor da qualidade do ar interior de edifícios.
Forest owners and natural resource managers have the responsibility to ensure an equilibrium between conflicting objectives of the development of land use strategies. Conflicts may include economic, environmental, social, cultural, technical, and many others objectives. It is difficult and challenging to select the best combination of processes in complex value chains aiming at numerous targets. Models of Multi-criteria Decision provide a systematic mean to compare advantages and disadvantages, and to select alternatives that best meet the objectives of the decision maker. This model, together with sustainability criteria and indicators and a Life Cycle Assessment approach, consists of a valuable asset for the development of an evaluation model, whether by the perspective of a complete life cycle and system, or by the comparative compactness it provides. It is also important to take into account the forestry and the ecosystem approach principles. The main goal of the present work is to develop a decision support model applied to an integrated sustainability assessment for forest ecosystems, with potential for worldwide application. This model is based on a multi-criteria evaluation and comparison of forest management and exploitation alternatives in the main value chains, and according to the basic principles set out in the United Nations conference in 1972, for the Sustainability concept. This subject is particularly interesting due to problems arising from an imbalance in economic activities, from resource competition and from establishment of value’s cascade. An analysis on the actual economic activity of the Portuguese forest was primarily performed, leading to the conclusion that maritime pine stands have decreased significantly over the past years at a rate of 17,500.0/ha/year as opposed to eucalyptus which have grown at a rate of 6,300.0 ha/year. The stands of eucalyptus trees will be the predominant ecosystem of the Portuguese forest in the coming decades, if nothing is changed compared to the present: in 2029, there will be 529,000.0 ha in the third cut, which will present lower economic interest. Furthermore, the introduction of pellets in Portugal occurred at a fast rate. Portugal has the largest installed capacity in the world per 1 million hectare of forest, with 305,300.0 ton/1 million ha forest, as opposed to Europe that merely reaches 19,500.0 ton/1 million ha forest. The trade balance in Portugal related to forest and timber activity is 1,503.8 million €/year. In 2012, Portugal was in the 5th position of the TOP 25 countries with the greatest economic balance between exports and imports, with a balance of 185.50 US$ per capita, and in the 2nd position in terms of US$/ha of forest. However, forest fires have an average annual economic loss of 961.3 to 1,007.5 million euro, and an impact of 63.9% to 70.0% in the trade balance. Considering the problems in the negative externalities of forest fires, Portugal would stand at the 7th place of the US productivity/ha forest ranking as opposed to the 2nd place originally occupied. In the present study, a supporting tool for decision making and evaluation of forest ecosystems was developed, denominated "Forest GTS: Global Forest True Sustainability". In order to achieve a supporting tool with potential for global implementation, a minimum criteria definition must be met. A set of 15 environmental, 7 economic and 14 social parameters were defined, through the conjunction of 15 different processes and schemes identified as the most important at an international level, therefore allowing the generation of 37 environmental, 14 economic and 22 social indicators. Forest GTS is thereby a powerful tool of sustainability assessment for forest ecosystems, which may function as an "umbrella" to forest certification systems, and yet allowing the assessment of energy systems and wood processing. It also presents a potential for application in supporting decisions of politicians, governmental entities, companies and other stakeholders to assess the sustainability degree of one or several forestry value chains. The globalization of Forest GTS at a European level would allow the definition of a cascade of value for the European forest, the scaling of resource exploitation market and the establishment of industrialization or re-industrialization priorities. Forest GTS was developed on the basis of “Analytic Hierarchy Process, AHP” and “Multi-Attribute Utility Theory, MAUT” methodologies in conjunction with Life Cycle Assessment. Scenarios can be modeled in order to describe the evolution, position and to predict the outcome of possible alternatives for the exploration and its consequences for the forest characteristics. This methodology is applied to the integrated management of the forest of the central region of Portugal, having as the functional unit 1ha of forest, that represents this region in terms of ecological and economic predominance (stands of woods and heath land, maritime pine and eucalyptus).It was possible to obtain information on 92.1% of the environmental indicators, 92.8% of the economic indicators and 68.2% of the social indicators from Forest GTS, for the most important value chains in the central region. Despite the years of inventory used in this study, it was found that there is a lack of relevant information to ensure the calculation of all indicators. Eighteen existing value chains and 3 more new scenarios of exploitation of the forest ecosystems of the Portuguese central region were evaluated. The new scenarios were modeled based on the information obtained in two research projects in the areas of biorefineries– the BioREFINA-Ter– and technical wood products– the Woodcare. It was concluded from the present study that 61.0% of the main chains of economic exploitation of the forest in the central region of Portugal are sustainable. The average index value of sustainability assessment for the year of 2013, IGTS,2013, was 51.0.The energy value chains of exploitation of maritime pine round wood and all the value chains originated from stands of Eucalyptus proved to have an unsustainable performance, i.e., presented an IGTS,2013 of less than 50.0. If no change occurs concerning the actual scenario, the stands of eucalyptus will be the main and predominant stands in the center region. Based on the results obtained using the Forest GTS model, it is predicted that the sustainability in forest ecosystems in the Portuguese central region will be therefore a problematic issue. Several opportunities to improve the exploitation of the ecosystems in the central region of Portugal were also identified by the implementation of new scenarios of economic exploitation of woods and heathland ecosystems(that have significant implications for any large wildfires) and stands of maritime pine. New scenarios could be achieved by strongly focusing on biorefineries based on woods, heathland and forest residues and by promoting the development of markets for technical application of wood based products applied in the sector of air quality inside buildings.
Description: Tese de doutoramento em Biociências, no ramo de Ecologia, apresentada ao Departamento de Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/27321
Rights: embargoedAccess
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FCTUC Ciências da Vida - Teses de Doutoramento

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