Estimativa de emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de hidrelétricas utilizando técnicas de sensoriamento remoto

Abstract

A conversão de energia a partir de usinas hidrelétricas foi considerada por muito tempo uma forma de produção limpa. No final do século passado alguns estudos demonstraram que os reservatórios poderiam ser emissores potenciais de Gases de Efeito Estufa (GEEs). A participação da energia hidráulica na matriz energética nacional é de 12%, sendo que dentre as fontes renováveis é da ordem de 29% e gera aproximadamente 60% da eletricidade produzida no país. O enchimento dos reservatórios está associado a altas taxas de atividade bacteriana e produção de GEEs. Grande parte da biomassa inundada é decomposta nos primeiros anos, os níveis baixos de oxigênio nas camadas profundas próximas ao sedimento favorecem a geração de metano. O aumento do nível da água faz com que sejam alagadas áreas que antes estavam emersas, com isso ocorre a liberação de nutrientes e a consequente produção de CO2 e CH4. As coletas de dados in situ consomem muito tempo, possuem custo relativamente alto e frequentemente falham ao delimitar regiões heterogêneas. A obtenção de dados a partir de sensores orbitais é uma ótima alternativa, e favorece uma maior resolução espacial e temporal das informações, além de permitir a análise das transformações do corpo d’água. O objetivo deste trabalho é estimar as emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de hidrelétricas utilizando imagens Landsat TM e OLI. A metodologia desenvolvida neste trabalho compreende as etapas das correções geométricas e radiométricas, recorte e processamento. Para calcular a estimativa de CH4 e fluxo de CO2 foi necessário calcular índices de vegetação e identificar características como biomassa, índice de área foliar, atividade fotossintética, produtividade. Os resultados gerados por este trabalho são do CH4 estimado no enchimento do lago da represa da UHE Serra do Facão, e do fluxo de CO2 na fase rio e no entorno do reservatório. Os valores estimados de metano são similares aos publicados no Relatório de Referência do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) e a outros trabalhos desenvolvidos em reservatórios tropicais, mesmo com métodos diferentes de obtenção de resultados. O carbono atmosférico é inversamente proporcional a absorção do carbono pelas plantas. As áreas com maior atividade vegetativa mostraram os valores mais elevados no fluxo de CO2. O método de determinação do fluxo de CO2 utilizando imagens orbitais constitui uma forma de mensuração indireta e permite estimar o comportamento do gás no processo de fotossíntese da planta, sem a necessidade de derrubada de árvores como amostras para obtenção de dados.

Energy conversion from hydropower plants was considered a form of clean production for a long time. At the end of the last century some studies have shown that these reservoirs could be potencial source of greenhouse gases. The share of hydropower in the national energy matrix is around 42%, generating about 90% of all electricity produced in Brazil. The reservoirs filling is associated with high rates of bacterial activity and production of greenhouse gases. Much of the flooded biomass is decomposed in the early years, low oxygen levels in the deep layers near the sediment promote methane generation. The rise in water level flooded areas that once were dry, like wetlands, releasing nutrients and producing CO2 and CH4. Obtaining data in situ taking time and have high cost and often fail to define heterogeneous regions. Orbital data from sensors can obtain information with a higher spatial and temporal resolution, allowing the analysis of the transformations of the water body. The methodology developed in this work comprises the steps of geometric and radiometric corrections, cropping and processing. As part of the methodology it is necessary to calculate vegetation indices to identify vegetation characteristics such as biomass, leaf area index, photosynthetic activity, productivity. The results generated by this work are the CH4 estimated at filling the UHE Serra do Facão dam lake and the depletion zone and flow of CO2 in river phase and around the reservoir. The estimated methane values are in agreement with the published in the brazilian Reference Report and other works developed in tropical reservoirs, even with different methods of achieving results. The atmospheric carbon is inversely proportional the carbon uptake by plants. Areas with greater vegetative activity showed higher values in the flow of CO2. The method of determining the flow of CO2 using satellite images is a form of indirect measurement and allows estimating the gas behavior in plant photosynthesis process, without need to deforest to obtain data.