Analysis of the water–energy–greenhouse gas nexus in a water supply system in the Northeast of Brazil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Isaura Macêdo
Data de Publicação: 2021
Outros Autores: Bezerra, Saulo de Tarso Marques, Silva, Gilson Lima da, Duarte, Armando Dias, Maranduba, Henrique Leonardo
Tipo de documento: Artigo
Idioma: eng
Título da fonte: Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online)
Texto Completo: https://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1036
Resumo: Nos últimos anos, as concessionárias de água têm sofrido pressão para melhorar a eficiência de seus processos, principalmente por causa da diminuição da disponibilidade hídrica e da necessidade de se aumentar a sustentabilidade ambiental de seus processos. A redução de vazamentos é claramente uma parte importante do manejo sustentável no setor de água, e seus impactos devem ser enfrentados com uma visão mais ampla de proteção ambiental. Este estudo tem como objetivo apresentar uma avaliação ambiental e energética do sistema de abastecimento de água da cidade de Caruaru, Nordeste do Brasil, para diferentes níveis de perda de água. Esta pesquisa é uma das primeiras a avaliar os impactos ambientais de um sistema de abastecimento de água na América Latina. Os dados primários adotados para a preparação do inventário foram fornecidos pela concessionária de água, e a modelagem e análise foram realizadas com o programa SimaPro 8.0®. A demanda acumulada de energia (CED) foi usada para rastrear o consumo de energia do ciclo de vida do sistema. As emissões de gases de efeito estufa foram calculadas pelo método IPCC GWP 100ª, com emissões expressas como CO2–Eq. Os conjuntos de dados dos inventários de ciclo de vida foram usados do banco de dados Ecoinvent 3.1. Analisaram-se quatro cenários com diferentes níveis de perda de água. O cenário S0 representou as condições reais do sistema e os demais consideraram índices hipotéticos. Os percentuais propostos para os cenários S1, S2 e S3 foram baseados em indicadores que apontam: bom índice de perdas na rede de distribuição para a realidade brasileira (25%), redução pela metade dos índices de perdas e excelentes índices de perdas no sistema hidráulico (5%) e rede de distribuição (10%). O consumo de energia  elétrica dos sistemas de bombeamento das adutoras apresentou o maior impacto ambiental em todos os cenários estudados. O cenário mais eficiente resultaria em redução de 52% na emissão de gases de efeito estufa, demonstrando que o aumento da eficiência hidráulica das redes de distribuição representa uma oportunidade significativa para reduzir os impactos ambientais dos processos.
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spelling Analysis of the water–energy–greenhouse gas nexus in a water supply system in the Northeast of BrazilAnálise do nexo água-energia-gases de efeito estufa em um sistema de abastecimento de água no Nordeste do Brasilsistema de abastecimento de água; impacto ambiental; perda de água; eficiência hidráulica; emissões de gases de efeito estufa.water supply system; environmental impact; water loss; hydraulic efficiency; greenhouse gas emissions.Nos últimos anos, as concessionárias de água têm sofrido pressão para melhorar a eficiência de seus processos, principalmente por causa da diminuição da disponibilidade hídrica e da necessidade de se aumentar a sustentabilidade ambiental de seus processos. A redução de vazamentos é claramente uma parte importante do manejo sustentável no setor de água, e seus impactos devem ser enfrentados com uma visão mais ampla de proteção ambiental. Este estudo tem como objetivo apresentar uma avaliação ambiental e energética do sistema de abastecimento de água da cidade de Caruaru, Nordeste do Brasil, para diferentes níveis de perda de água. Esta pesquisa é uma das primeiras a avaliar os impactos ambientais de um sistema de abastecimento de água na América Latina. Os dados primários adotados para a preparação do inventário foram fornecidos pela concessionária de água, e a modelagem e análise foram realizadas com o programa SimaPro 8.0®. A demanda acumulada de energia (CED) foi usada para rastrear o consumo de energia do ciclo de vida do sistema. As emissões de gases de efeito estufa foram calculadas pelo método IPCC GWP 100ª, com emissões expressas como CO2–Eq. Os conjuntos de dados dos inventários de ciclo de vida foram usados do banco de dados Ecoinvent 3.1. Analisaram-se quatro cenários com diferentes níveis de perda de água. O cenário S0 representou as condições reais do sistema e os demais consideraram índices hipotéticos. Os percentuais propostos para os cenários S1, S2 e S3 foram baseados em indicadores que apontam: bom índice de perdas na rede de distribuição para a realidade brasileira (25%), redução pela metade dos índices de perdas e excelentes índices de perdas no sistema hidráulico (5%) e rede de distribuição (10%). O consumo de energia  elétrica dos sistemas de bombeamento das adutoras apresentou o maior impacto ambiental em todos os cenários estudados. O cenário mais eficiente resultaria em redução de 52% na emissão de gases de efeito estufa, demonstrando que o aumento da eficiência hidráulica das redes de distribuição representa uma oportunidade significativa para reduzir os impactos ambientais dos processos.In recent years, water utilities have been under pressure to increase the efficiency of their processes, mainly due to the decrease in water availability and the need to increase environmental sustainability in their processes. Leak reduction is clearly an important part of sustainable management in the water industry, and its impacts should be assessed with a broader environmental protection objective. This study aimed to present an environmental and energy assessment of the water supply system (WSS) in Caruaru City, northeast of Brazil, for different levels of water loss. This research is one of the first to assess the environmental impacts of a WSS in Latin America. Primary data adopted for preparing the inventory were provided by the water utility, and modeling and analysis were performed with the SimaPro 8.0® program. Cumulative energy demand (CED) was used to track the energy consumption of the system’s life cycle. Greenhouse gas (GHG) emissions were calculated through the IPCC GWP 100a method with emissions expressed as CO2-Eq. The data sets from life-cycle inventories were used from the Ecoinvent 3.1 database. Four scenarios with different levels of water loss were analyzed. Scenario S0 was represented with the real conditions of the system, whereas the others considered hypothetical indices. The percentages proposed for Scenarios S1, S2, and S3 were based on indices that indicate good loss rate in the distribution network for the Brazilian reality (25%), reduction by half of loss rates, and excellent loss rates for the water pipeline system (5%) and distribution network (10%). The analysis of the processes’ contributions showed that the electricity consumption  of the pumping systems of water mains represented the greatest environmental impact in all scenarios. The most efficient scenario would result in a 52% reduction in the emission of GHGs, demonstrating that the increase in the hydraulic efficiency of the distribution networks represents a significant opportunity to reduce the environmental impacts of the processes.Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES)2021-12-17info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfapplication/xmlhttps://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/103610.5327/Z217694781036Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB); v. 57 n. 1 (2022): RBCIAMB - ISSN 2176-9478 - Março; 12-21Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB); Vol. 57 No. 1 (2022): RBCIAMB - ISSN 2176-9478 - March; 12-212176-94781808-4524reponame:Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online)instname:Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES)instacron:ABESenghttps://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1036/729https://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/article/view/1036/745Copyright (c) 2022 Brazilian Journal of Environmental Sciences (Online)http://creativecommons.org/licenses/by/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessAlves, Isaura MacêdoBezerra, Saulo de Tarso MarquesSilva, Gilson Lima daDuarte, Armando DiasMaranduba, Henrique Leonardo2023-11-09T17:39:24Zoai:ojs.www.rbciamb.com.br:article/1036Revistahttp://www.rbciamb.com.br/index.php/Publicacoes_RBCIAMBhttps://www.rbciamb.com.br/Publicacoes_RBCIAMB/oairbciamb@abes-dn.org.br||2176-94781804-4524opendoar:2023-11-09T17:39:24Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online) - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES)false
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