Metabolismo Circular e Linear e as Soluções de Drenagem Urbana

Universidade de Brasília Faculdade de Arquitetura e Urbanismo novembro de 2016

INFRAESTRUTURA URBANA

METABOLISMO CIRCULAR E LINEAR E AS SOLUÇÕES DE DRENAGEM URBANA

Ana Clara Bonfim Daher - 13/0042714 Emília Wolf de Almeida - 13/0008508

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ÍNDICE:

INTRODUÇÃO…………………………………………………………………………………………….…3

DRENAGEM……………………………………………………………………………………………….…4 conceituação……………………………………………………………………………………4 histórico…………………………………………………………………………………………6

METABOLISMO LINEAR E CIRCULAR……………………………………………………….……….…9 conceituação básica……………………………………………………………………………9 Chaiten…………………………………………………………………………………………12 metabolismo e drenagem……………………………………………………………………13

CONCLUSÃO……………………………………………………………………………………………….15

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………………………..16

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INTRODUÇÃO Esse trabalho tem por objetivo a exposição de um conjunto de elementos que se posem necessários para facilitar o esclarecimento das questões que orbitam os conceitos de metabolismo linear e circular na esfera da drenagem urbana.

O tema será abordado de forma a permitir a construção do pensamento da forma mais didática possível e ao mesmo tempo com um intuito de não de afastar muito do campo da realidade, numa tentativa constante de evitar o afastamento entre as discussões teóricas e suas aplicações na prática. Para tanto, algumas cidades como Chaitén, no Chile e Bristol, na Inglaterra serão utilizadas como exemplo para auxiliar a abordagem da problemática que engloba os múltiplos elementos acerca da drenagem, dos metabolismos e seus conceitos subsequentes.

Por uma questão de organização, o trabalho se inicia com a temática da drenagem para depois mergulhar nos temas de metabolismos urbanos. Optou-se por esse formato justamente para que a ênfase fosse dada na questão dos metabolismos linear e circular dentro da esfera da drenagem urbana, em razão da alta abrangência do tema.

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DRENAGEM Para abordar as questões concernantes aos temas de metabolismo linear ou circular, é preciso primeiro apresentar uma definição concisa do que é de fato a drenagem. O termo drenagem tem origem no francês drainage e se define pelo escoamento de águas ou líquidos em locais onde estes são encontrados como um fator excedente. Para o conceito de drenagem urbana, encontramos algo mais próximo da ideia de garantir a evacuação das águas concentradas em terrenos alagados através de um sistema ou rede de tubos, canais, túneis, fossas e valas. Nota-se aqui que essas “águas” em questão podem ser diferenciadas em múltiplas classificações, sendo elas pluviais, geológicas(das bacias hidrográficas), de abastecimento para a população, de esgotamento sanitário e por aí em diante. Entretanto, para um primeiro momento vamos considerar o conceito de drenagem como que de acordo com o seu desenvolvimento histórico-cronológico, ou seja, com sua principal preocupação centrada no controle de enchentes.

A absorção das águas pluviais se dá de maneira diferente em terrenos naturais e terrenos urbanos devido às proporções de solo impermeabilizado encontradas. Em um terreno natural, onde consideramos um solo totalmente permeável e um ciclo de águas em perfeita harmonia encontramos os dados de que as precipitações são absorvidas em 50% pelo solo, enquanto que 10% apresenta um escoamento superficial e os 40% restantes são devolvidos para o ciclo ambiental através da evapotranspiração.

O problema começa quando nos voltamos para a esfera urbana, em um quadro onde as taxas de impermeabilização do solo variam entre preocupantes 70% e 100% e as manchas urbanas costumam estar em constante expansão. Em meio urbano, as águas pluviais tem sua maior parte (55%) reservadas ao escoamento superficial, enquanto cerca de 30% vai para a evapotranspiração e apenas míseros 15% são absorvidos pelo solo.

Evidentemente, que esse tipo de quadro retrata um desequilíbrio ambiental alarmante e essa realocação artificial e assimétrica das águas geram impactos tanto para a esfera urbana quanto para o seu entorno imediato. Mas por ora, voltaremos o foco para a porcentagem da água que acaba sendo destinada ao escoamento superficial dentro das cidades.

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solo com cobertura natural

solo com 70% 100% de impermeabilização

A urbanização desordenada acompanhada das inadequações decorrentes de uma política não efetiva de fiscalização do uso do solo - que por consequência provoca um uso inadequado do solo - reduz a capacidade de armazenamento atual dos deflúvios, que tenderão à ocupar outros lugares. Considerando que o volume de água que deveria ser absorvido pelo solo é quase equivalente ao volume de água que passa a ser destinado para o escoamento superficial nas cidades e que esse volume consiste em uma dimensão devastadora para a dinâmica urbana, foi preciso desenvolver um sistema que acolhesse esse fluxo de água para resolver o primeiro problema do qual a drenagem urbana se encarrega: o controle de enchentes.

Temos a seguir uma figura que ilustra os elementos de prioridade em que se foca o desenvolvimento do sistema de drenagem urbana, ao longo do tempo nos países desenvolvidos. (O Brasil está atualmente situado na fase 2)

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Evolução da utilização de obras de detenção em centros urbanos (Walesh 1989; Usepa 1999, apus Canholi, 2005) Adaptado.

Historicamente as cidades foram se desenvolvendo sempre num sentido de aprimorando e de resolução dos novos problemas que iam aparecendo e se tornavam cada vez mais urgentes na dinâmica urbana. Na aurora do surgimento das cidades, muitos dos sistemas de infraestrutura urbana nem mesmo existiam, e o seu refinamento coube ao crescente desenvolvimento das tecnologias e às novas demandas exigidas pelo movimento de constante expansão urbana. O sistema de drenagem urbana, evidentemente, também está inserido no processo em questão.

Não cabe aqui que seja feito um julgamento de valores sobre as alternativas inicialmente propostas nas cidades para solucionar as demandas de infraestrutura, desqualificando-as ou as desconsiderando como alternativas indignas de estudo. Elas não podem ser consideradas simplesmente boas ou ruins, adequadas ou inadequadas, elas refletem todo um modo de pensamento e uma lógica de funcionamento que contribui para a formação do entendimento aprofundado da função própria de cada sistema de infraestrutura urbana na cidade e como eles se desenvolveram. O que cabe aqui é a observação do papel de estudo de um retrato histórico dos sistemas que formam (e 6

formaram) as engrenagens sob as quais todo um aglomerado de intervenções populacionais, ambientais, físicas, conceituais, etc - se correlacionavam e conseguiam funcionar concomitantemente.

No caso da drenagem urbana, o primeiro modo de solução foi um reflexo das primeiras demandas. Inicialmente, quando não havia tanta preocupação com o saneamento básico e o sistema de drenagem sanitária, o que mais se mostrava urgente e necessário era o desenvolvimento de um sistema que solucionasse a concentração do volume de água da chuva nas cidades que se acumulavam no formato de enchentes, um sistema, portanto de drenagem pluvial. A solução mais adotada de uma maneira geral se dava de uma maneira tanto quanto intuitiva por parte dos conceptores da ideia. Se considerarmos que o principal foco do problema eram as enchentes e o grande acúmulo de água nas áreas centrais da cidade é possível enxergar de maneira bem simples o objetivo em mente: que toda aquela água não estivesse ali.

Pode parecer simplório mas esse objetivo de que aquela água simplesmente não estivesse ali foi o que moldou todo o sistema de drenagem tradicional. Esse objetivo fez com que se construísse um sistema que captasse toda essa água excedente nos centros e a realocasse para algum outro lugar qualquer que não fosse a cidade. Eventualmente esse sistema foi adotando algumas práticas que melhoravam sua eficiência como o direcionamento das águas em alguma bacia hidrográfica, agilidade na captação das águas de enchente nas cidades, criação de reservatórios, túneis e canais, etc.

Com o crescimento das cidades e a consequente expansão horizontal desenfreada, o destino final das águas captadas pelo sistema de drenagem foi sendo alojado cada vez mais longe, aumentando o rastro de destruição ambiental gerado pelas cidades. Além disso, o processo de expansão das cidades fez com que as malhas de drenagem urbana fossem ciclicamente sobrecarregadas, ampliadas e remendadas, mas quase nunca reavaliadas. Pelo menos não até o inicio dos anos 70, nos países mais ricos do mundo.

A disseminação mais ampla da consciência ambiental, a popularização da defesa pelos ideais de sustentabilidade e redução dos impactos ambientais fez com que a forma como se estrutura o sistema de drenagem fosse globalmente reavaliada e eventualmente repensada e reconstruída. Na europa, por volta dos anos 70, os altos custos de produção das tubulações de canalização ajudaram a impulsionar a pesquisa e o desenvolvimento de novas técnicas de drenagem. Foram desenvolvidas, por exemplo, alternativas que reduzissem o impacto inicial, com a criação de grandes reservatórios que armazenassem

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o volume de água por algumas horas, reduzindo o volume e a velocidade do fluxo que chegaria gradativamente ao seu destino final.

Conforme nos aproximamos do conceito de drenagem sustentável se torna necessária a exposição de alguns conceitos fundamentais para a discussão sendo eles: medidas estruturais e medidas não estruturais; e metabolismo linear e metabolismo circular. Esses conceitos foram desenvolvidos e são estudados através de uma polarização bastante didática que os coloca em posições frequentemente extremas, opostas e distintas onde um costuma servir de contraponto para o outro.

O conceito de medidas estruturais e não estruturais tem a ver com o controle e/ou a prevenção de danos causados pelas enchentes. O principal objetivo é evidentemente a redução desses danos e a minimização dos seus impactos. Conforme explicitado por Aluísio Canholi em “Drenagem Urbana e Controle de Enchentes" em 2005, temos:

- Medidas estruturais envolvem obras de engenharia e têm o objetivo de acelerar o escoamento (canalização), retardar o fluxo (reservatórios), restaurar as calhas naturais (rios que foram canalizados), desviar o escoamento (túneis e canais) e tornar as edificações protegidas contras as enchentes.

- Medidas não estruturais visam a redução dos danos ou conseqüências das inundações e englobam normas, regulamentos e programas com o objetivo de disciplinar o uso e ocupação do solo, implementar sistemas de alerta e conscientizar a população para a manutenção dos dispositivos de drenagem."(Canholi, 2005) As medidas estruturais representam uma abordagem mais prática das atuações de melhorias na rede de drenagem urbana, mas também representam um entendimento superficial do problema. O que temos comumente é que as medidas estruturais são sempre feitas como medidas de urgência, e com visão à um alivio imediato e à curto prazo. O problema aqui é que essa solução funciona, para especialistas - numa analogia bem simplória -, como uma tentativa de resolver a obesidade alargando o cinto, ou seja, não resolve efetivamente os problemas e acaba funcionando de fato como uma simples maquiada, representa uma solução decorrente de um entendimento raso da questão global que a drenagem urbana produz.

As medidas não estruturais se aproximam um pouco mais daquilo que a drenagem urbana sustentável, mais contemporânea, defende. Com um reconhecimento mais amplo 8

das complexidades intrínsecas da relação entre cidade de meio ambiente, aliado ao interesse sobre os pontos de início e término do sistema de drenagem e tomando consciência dos impactos ambientais causados por essa organização sistemática, a drenagem urbana sustentável apresenta uma visão diferente sobre a melhor maneira de lidar com os problemas relacionados à água dentro das cidades. São pontos focais para a drenagem urbana sustentável: a redução do escoamento superficial, concomitante o aumento da infiltração superficial e profunda no próprio local, a redução dos impactos ambientais provenientes da apreensão e da devolução da água no meio ambiente, o comprometimento com o controle de qualidade da água, uma tentativa de reinserção e reutilização da água ja apreendida no sistema, e assim por diante. De uma maneira geral, a drenagem urbana sustentável busca se aproximar de um metabolismo urbano circular.

O que nos leva à questão da definição dos metabolismos urbanos:

METABOLISMO LINEAR E CIRCULAR Metabolismo urbano é um modelo criado para facilitar a descrição e análise do fluxo de materiais e energias dentro das cidades. Este conceito foi usado por Herbert Girardet para a proposta de cidades mais sustentáveis, no qual foram definidos os conceitos de metabolismo linear e circular.

No contexto de metabolismo linear de cidade, assim como na drenagem urbana convencional ou tradicional temos uma total falta de interesse sobre os impactos causados pelas interferências urbanas. A única coisa que interessa nesse modelo é que haja de onde tirar recursos limpos e utilizáveis, e onde jogar os dejetos e recursos tornados inutilizáveis pela ação humana e urbana - de preferência bem longe para que não se possa ver. Obviamente que isso é um modelo de constituição sistemática destrutiva para o ambiente, ainda mais aliado à inconseqüência e irracionalidade das ações do homem moderno.

Com o eventual esgotamento dos recursos naturais inevitável nesse tipo de sistema, tornou-se necessário o desenvolvimento de um sistema que revertesse ou pelo menos harmonizasse essa relação entre homem-ambiente. Hoje em dia a grande discussão em pauta entre os especialistas e visionários da drenagem urbana se encontra justamente na reversibilidade desse quadro ambientalmente agressivo que engloba e historicamente sempre englobou a constituição das cidades.

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Metabolismo urbano é um modelo criado para facilitar a descrição e análise do fluxo de materiais e energias dentro das cidades. Este conceito foi usado por Herbert Girardet para a proposta de cidades mais sustentáveis, no qual foram definidos os conceitos de metabolismo linear e circular.

O metabolismo linear surge para explicar as estruturas das cidades do século XX que surgiram a partir do grande fluxo de áreas urbanas que dependem majoritariamente de materiais produzidos em áreas externas as de suas fronteiras.

O êxodo rural ao longo dos anos, principalmente durante a revolução industrial levou ao crescimento desordenado desses centros urbanos, marcando o século XIX pelo o avanço da urbanização e a carência de infra-estrutura, que resultou nas condições atuais das cidades que concentram cada vez mais, grande parte da população do planeta.

Tendo as cidades como principal habitat do ser humano, a redução de lixo se torna um ponto chave na tentativa de minimizar os estragos causados pelas cidades. De modo que as cidades precisam migrar de um metabolismo linear -no qual se tem um fluxo indiscriminado de recursos pelas cidades sem se preocupar com a origem ou destino final dos dejetos produzidos no meio urbano - para um metabolismo circular, podendo se aproveitar do que a cidade gera.

O metabolismo circular surge então a partir da necessidade de compreender os mecanismos - levando em consideração que tanto a natureza como o sistema urbano tem limitações nos processos ligados a ela - de transformação e degradação de energia e de matéria ocorridos em meio urbano. No qual o consumo de matéria prima é buscado majoritariamente fora das áreas urbanas, tornando esses centros ineficazes e dependentes de áreas cada vez mais afastadas para se manter, emitindo dejetos quase que indiscriminadamente.

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Com o âmbito de tornar as cidade mais eficientes pode-se fazer alterações em diversas áreas de seu metabolismo visando a diminuição do consumo tanto de bens energéticos quanto materiais, Melhoramentos na cidade e seu consumo podem ser feitos através do desenho urbano de modo que este proporcione ruas com fluxo mais constante, além de se localizar centros comerciais e residenciais de modo que as distâncias percorridas diariamente pela população possa ser diminuído. Além disso o desenho urbano pode também influenciar nos gastos com climatização ao gerar caminhos de ventos adequados ao equilíbrio climático local.

A poluição do ar nas cidades é causada principalmente por transportes automotivos e combustíveis fósseis, ao se substituir esses por fontes de energias mais limpas e renováveis, além de alterações no desenho urbano que diminuem não só as distâncias a serem percorridas mas também ajudam na qualidade de vida de cada morador.

Ao se recolher a água, esta deve ser tratada corretamente para então ser devolvida ao seu corpo d'agua. A contaminação desta pode ocorrer também por transferência vindas do ar e solo. Caso os efluentes líquidos seja tratados estes podem gerar vários insumos para a cidade. Como por exemplo a geração de água para reuso ou para ser devolvida sem causar impacto negativo a cursos d’água. Outras formas de tratamento de esgoto permitem a retirada de gás combustível e nutrientes que podem ser utilizados na agricultura.

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Para melhor compreender o metabolismo circular propôs-se a apresentação de um estudo de caso, a cidade de Chaitén, Chile. Uma cidade considerada como um “extreme urban settlement”1 e como as metodologias aplicadas a tornaram mais sustentável. Em 2008 a cidade foi destruída por um vulcão o que levou a reflexão de como estes pontos extremos dependem majoritariamente de bens vindos de fora Foi-se então feito uma analise do local a ser modificado, em primeira instância estudou-se os ecossistemas, topografia, hidrografia e microclima do local. Após esse processo desenvolveu-se diagramas para ilustrar o funcionamento dos principais recursos da cidade (energia, água e lixo) e por último houve o desenvolvimento de uma nova proposta para a cidade utilizando de métodos para transforma-la em um metabolismo circular.

O resultado foi uma restruturação da cidade, integrando os espaços públicos com os recursos e infraestrutura, os integrando a malha urbana. Em relação a energia foi utilizado uma matriz com um sistema capaz de reduzir a demanda. Atém de se criarem novos pontos de “produçao” de energia para variar sua fonte.

A água passou a ser drenada e tratada por um sistema sustentável no qual se permite a reutilização da água para outros propósitos, diminuindo o despejo de água contaminada na natureza. O sistema de drenagem ajuda a preservar o ecossistema, se

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A noção de um assentamento urbano extremo decorre do fato de que certas regiões apresentam condições adversas para a habitação humana devido a fatores geográficos, geológicos, climáticos, ecológicos, ambientais e / ou políticos. Território Extremo é o termo cunhado para se referir às regiões que dificultam a subsistência humana por causa de algumas das características acima mencionadas. A categorização mais técnica desse tipo de território não é padronizada e é definida de forma diferente em diferentes países, dependendo principalmente do tipo e magnitude dos riscos.

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adequando a topografia do local o que ajuda na drenagem natural dos solos, diminuindo erosões e enchentes no local.

A respeito do lixo foram implementadas tecnologias para redução e reutilização do lixo, agregando um valor econômico ao lixo reciclado ajudando assim na economia local.

Desta maneira a cidade foi repensada tentando integrar ao máximo os recursos da cidade com o espaço público como solução arquitetônica de maneira que a cidade fosse integrada em todas as suas escalas.

No metabolismo linear e na drenagem convencional temos o princípio fundamental de escoamento, onde toda a água de escoamento superficial concentrada nas cidades deve ser escoada para longe o mais rápido possível de forma a não interferir no funcionamento das atividades urbanas cotidianas. Enquanto isso a drenagem urbana sustentável propõe que a maior parte dessa água seja infiltrada in loco, ou que ao menos não permita-se grandes deslocamentos dela - diminuindo assim o fluxo destinado às bacias hidrográficas e às áreas periféricas do aglomerado urbano. São utilizados aqui, mecanismos que retardem a chegada da chuva no sistema de drenagem como reservatórios de armazenamento temporário, bacias de retenção, bacias de detenção, tubulações, canalizações, etc. Aliados à esses mecanismos temos também a implantação de mecanismos que permitam a infiltração superficial e profunda das águas de escoamento superficial como trincheiras, superfícies porosas e permeáveis e áreas verdes, de forma a buscar uma espécie de harmonização com o ciclo natural da água.

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Quando se trata da drenagem sanitária, o pólo da drenagem tradicional e do metabolismo linear apresenta como solução simplesmente se livrar dos dejetos os direcionando para as bacias hidrográficas com pouco tratamento de esgoto - e muitas vezes com a ausência total de qualquer tratamento. Processo esse que despeja volumes absurdos de esgoto nos córregos, rios e lagos promovendo muitas vezes a contaminação das exatas mesmas fontes de abastecimento de água da cidade. Essa contaminação, ao contrario do que muitos tendem a pensar, costuma conter elementos extremamente tóxicos que anulam qualquer possibilidade de vida no meio natural. No metabolismo circular propõe-se a reinserção dessa água contaminada pelo esgoto dentro do próprio sistema urbano de drenagem e abastecimento através de um tratamento da água efetivo e de qualidade.

A cidade de Bristol, por exemplo, a companhia de água Wessex Water trata a água e dejetos para a produção de granulados que podem ser usadas na agropecuária.

Anualmente são convertidos o lixo de 600.000 pessoas em 10.000 toneladas de fertilizante.

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CONCLUSÃO: O conjunto do que tudo que foi apresentado nesse trabalho supre a necessidade primária de reunir em algumas páginas um apanhado geral de sobre o tema da sustentabilidade dentro da drenagem urbana através da conceituação dos metabolismos urbanos e suas especificidades.

Com o levantamento dos dados de pesquisa e de um trabalho de conceituação foi possível esclarecer alguns conceitos fundamentais para a compreensão global do papel da drenagem dentro da dinâmica de infraestruturas urbanas bem como denotar a sua importância histórica e sempre atual. É preciso que os novos - e antigos - pesquisadores desenvolvam o interesse por essa área de forma a criar um solo fértil para que seja possível a emergência de políticas públicas eficientes para melhorar o quadro dantesco no qual as nossas cidades encontram atualmente.

Ao nos aproximarmos das questões de metabolismos circulares e drenagem sustentável, é preciso ter sempre em mente que a abordagem não deve ser realizada apenas no campo teórico. Se efetivamente almeja-se que ocorram mudanças no quadro atual é necessário apresentar medidas práticas, exemplos e um tipo de abordagem realista, caso contrario é fácil perder-se numa espécie de platonismo. É claro que a prática não pode ocorrer sem a teoria, mas o inverso também deve ser verdadeiro. A urgência do assunto demanda medidas e planos de ação aplicáveis. É justamente por isso que ao longo do trabalho foram levantados exemplos que pudessem aproximar a esfera pratica da teórica, de modo a destacar a possibilidade de realização das obras de intervenção. Frisamos aqui, que há sim possibilidade, meios e tecnologia para que a infraestrutura urbana de drenagem seja feita de maneira cada vez menos destrutiva para si própria, para o ambiente e para os habitantes das cidades, sem que haja qualquer prejuízo na sua eficiência funcional.

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