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3.º Ciclo | 7.º ano de escolaridade

Porque treme a Terra nos Açores? Da crise sismovulcânica de São Jorge ao carbono azul

1 manhã
Nesta atividade exploram-se conteúdos relacionados com a temática dos sismos, partindo de uma problemática real – A crise sismovulcânica nos Açores (São Jorge) em abril de 2022.
Autores
Cristina Ligeiro
Cristina Ligeiro
Filomena Monteiro
Filomena Monteiro
Paula Loureiro
Paula Loureiro
Instituição
Agrupamento de Escolas de Mangualde
Agrupamento de Escolas de Mangualde

Descrição da atividade

Nesta atividade exploram-se conteúdos relacionados com a temática dos sismos, partindo de uma problemática real – A crise sismovulcânica nos Açores (São Jorge) em abril de 2022. A atividade vulcânica é também responsável pela libertação de gases como o dióxido de carbono, pelo que se desafiará os alunos a explorar e analisar formas de sequestrar este gás com recurso à agricultura do carbono azul. Com vista a garantir uma melhor articulação das diferentes aprendizagens, bem como um apoio adequado às diferentes dificuldades que surjam, realiza-se esta atividade em regime de coadjuvação com docentes de CN, FQ e MAT.

Material de laboratório:

  • Dicromato de amónia
  • Açúcar
  • Sal
  • Limalha de ferro
  • Fósforo
  • “Cone de vulcão”
  • 8 computadores e 8 tablets
  • Ficheiro KMZ com dados do sismo de Sumatra
  • Ficheiro Power Bi
  • Vídeo da RTP sobre situação sísmica nos Açores

Preparação de Power BI com dados sobre os sismos nos Açores durante a crise sismovulcânica a partir do site do IPMA

Perfil dos alunos
Raciocínio e Resolução de Problemas
Os alunos colocam e analisam questões a investigar, distinguindo o que se sabe do que se pretende descobrir. Definem e executam estratégias adequadas para investigar e responder às questões iniciais. Analisam criticamente as conclusões a que chegam, reformulando, se necessário, as estratégias adotadas.
Os alunos generalizam as conclusões de uma pesquisa, criando modelos e produtos para representar situações hipotéticas ou da vida real. Testam a consistência dos modelos, analisando diferentes referenciais e condicionantes.
Aprendizagens essenciais
Ciências Naturais
Distinguir hipocentro de epicentro sísmico e intensidade de magnitude sísmica. Discutir medidas de proteção de bens e de pessoas, antes, durante e após um sismo, bem como a importância da ciência e da tecnologia na previsão sísmica. Explicar a distribuição dos sismos e dos vulcões no planeta Terra, tendo em conta os limites das placas tectónicas.
Físico-Química
Identificar, laboratorialmente e no dia a dia, transformações químicas através da junção de substâncias, por ação mecânica, do calor, da luz, e da eletricidade.
Matemática
Analisar e interpretar informação contida num conjunto de dados recorrendo às medidas estatísticas mais adequadas (mediana, média, moda) e reconhecer o seu significado no contexto de uma dada situação.
Resolução de problemas Processo - Reconhecer e aplicar as etapas do processo de resolução de problemas. Aplicar ideias matemáticas na resolução de problemas de contextos diversos (outras áreas do saber, realidade, profissões). Reconhecer a presença de funções de proporcionalidade direta em situações, estudadas noutras disciplinas, estabelecendo conexões matemáticas entre temas matemáticos e com outras áreas do saber.

Please download the following files:

Guiões de atividade

Introdução da atividade

Apresenta-se a situação sísmica atual dos Açores a partir do vídeo da RTP Açores de 21 de março de 2022, “Sismos em S. Jorge são de origem tectónica”.

Apresenta-se a localização da ilha no Google Earth e realizam-se algumas medições como, por exemplo, a distância até Mangualde.

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Imagem do Google Earth da Ilha de São Jorge

Discute-se com os alunos a situação formulando questões como:

  • Após visualização do vídeo anterior, explica por palavras tuas o que poderá significar “magnitude de um sismo”.
  • A magnitude dos sismos ocorridos é suficiente para causar danos nas habitações? Os danos serão iguais em habitações diferentes?
  • O que é que os valores de dióxido de carbono no solo permitem perceber?
  • O número (frequência) de sismos aumentou nos últimos dias do período referido no vídeo? E a sua magnitude, como tem variado?
  • Caso ocorra uma erupção vulcânica e se verifique uma grande libertação de CO2, será possível “sequestrar”/“capturar” este gás?
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Guião e Google Earth

Entrega-se o Guião do Aluno e explora-se a situação de partida. Formulam-se questões como:

  • Como se designa a situação que está a ocorrer na ilha de São Jorge? Quais são as suas causas? Porque é que é preocupante?
  • Qual foi a maior magnitude registada até agora?
  • Depois de lerem o texto introdutório, conseguem explicar o que é a “magnitude” e a “intensidade” de um sismo? (informam-se os alunos que a 1.ª questão do Guião do Aluno remete para pesquisas sobre estes conceitos e que no momento da resolução dessa questão, será validada a resposta).

Desenvolvimento da atividade

Após leitura da situação de partida, criam-se quatro grupos e solicita-se que realizem as tarefas propostas no Guião do Aluno. Os grupos podem iniciar a realização das atividades propostas no guião do aluno do guião do aluno em pontos diferentes.

Ponto A – CN

Neste ponto pretende-se que os alunos realizem pesquisas relacionadas com os termos “magnitude” e “intensidade” de um sismo.

Na questão 2 do guião do aluno, relativa ao ponto A, pede-se aos alunos que abram o ficheiro KMZ com dados do sismo de Sumatra e analisem:

  • o local do epicentro;
  • a magnitude do sismo de Sumatra;
  • o número de mortes na Indonésia e em locais mais distantes;
  • a distância entre o epicentro e, por exemplo, o Sri Lanka, relacionando-a com o número de mortes.
Ponto B1 – FQ

Discute-se com os alunos a relação entre o CO2 e o efeito de estufa, fazendo referência ao texto introdutório.

Discutem-se com os alunos os valores de libertação deste gás no vulcão de Cumbre Vieja, nas ilhas Canárias.

Explora-se a equação de palavras relacionada com o processo de sequestro de CO2 nos oceanos.

Ponto B2 – FQ e CN
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Atividade prática relacionada como a simulação de uma erupção vulcânica

Solicita-se a cada grupo que realize a atividade prática no exterior da sala de aula. Um dos alunos do grupo lê a informação apresentada no ponto B2 do guião do aluno.

Com o material adequado, pede-se a dois/três alunos para executarem a atividade com apoio da professora. Os restantes alunos registam os resultados.

A professora pode explorar o conceito de termólise, simulando uma erupção vulcânica apenas com dicromato de amónia e uma fonte de calor.

Depois de regressarem à sala de aula, discutem-se as conclusões registadas.

Ponto C1 – MAT

Com suporte ao PowerBi, exploram-se dados referentes à magnitude e profundidade do foco ou hipocentro dos sismos ocorridos nos Açores até ao momento.

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Dados sobre magnitude e profundidade do foco relacionadas com ocorrências sísmicas nos Açores

Pede-se aos alunos que analisem os dados apresentados no PowerBi a partir dos seus computadores. Formulam-se questões de interpretação dos dados utilizando os filtros existentes e que realizem diferentes cálculos como, por exemplo, a média e a moda da magnitude sísmica nos últimos 5 dias.

Ponto C2 – MAT

Informa-se os alunos que o estudo da utilização de algas marinhas para o sequestro de CO2 é uma área de investigação recente, com o surgimento de novos estudos, novas empresas tecnológicas (“start-ups”) e linhas de financiamento bancário.

Em função dos dados facultados, pede-se aos alunos que calculem a quantidade de algas secas que será necessário produzir para se garantir o sequestro de determinado valor de CO2 (ver atividade no Guião do Aluno - ponto C2).

Conclusão da atividade

Para concluir a atividade, sugere-se aos alunos que escrevam um texto informativo, apresentando razões com base nos cálculos efetuados, sobre a agricultura de carbono azul para apresentar ao município de Mangualde, de forma dar a conhecer algumas oportunidades para o desenvolvimento da economia local.

Os alunos devem mobilizar conhecimentos relacionados com a importância das algas ao nível do sequestro de CO2, bem como da utilização destas para outros fins como, por exemplo, fertilizantes e rações para animais.

Atividade de extensão

  • Modelar um plano de evacuação dos locais mais afetados com suporte ao InoBot.
  • Usar o InoBot/Scratch para simular a deslocação de um barco entre diferentes ilhas.
  • Analisar as rotas marítimas habituais e a localização dos portos.

As atividades de extensão apresentadas permitem explorar triângulos e estabelecer conjeturas sobre as medidas dos ângulos e os comprimentos dos lados opostos, recordar a soma das amplitudes dos ângulos internos de um triângulo e estabelecer uma relação entre um ângulo externo de um triângulo e a somas das amplitudes dos ângulos internos não adjacentes a esse ângulo.

 

Aprendizagens essenciais
Evidence / Student action
  • Discutir medidas de proteção de bens e de pessoas, antes, durante e após um sismo, bem como a importância da ciência e da tecnologia na previsão sísmica.
  • Questionamento oral sobre o vídeo; Questão 1.3 e 1.4 do ponto A do Guião do aluno.
  • Explicar a distribuição dos sismos e dos vulcões no planeta Terra, tendo em conta os limites das placas tectónicas.
  • Discussão em grande grupo partindo da observação da localização dos Açores com recurso ao Google Earth.
  • Identificar, laboratorialmente e no dia a dia, transformações químicas através da junção de substâncias, por ação mecânica, do calor, da luz, e da eletricidade.
  • Realização da atividade prática - simulação de um vulcão em erupção.
  • Analisar e interpretar informação contida num conjunto de dados recorrendo às medidas estatísticas mais adequadas (mediana, média, moda) e reconhecer o seu significado no contexto de uma dada situação.
  • Resolução do ponto C1 do Guião do Aluno.
  • Resolução de problemas - Processo - Reconhecer e aplicar as etapas do processo de resolução de problemas.
  • Resolução do ponto C1 do Guião do Aluno.
  • Aplicar ideias matemáticas na resolução de problemas de contextos diversos (outras áreas do saber, realidade, profissões).
  • Resolução da parte das conclusões do Guião do Aluno.
  • Reconhecer a presença de funções de proporcionalidade direta em situações, estudadas noutras disciplinas, estabelecendo conexões matemáticas entre temas matemáticos e com outras áreas do saber.
  • Resolução de propostas apresentadas em C2 e na alínea a das conclusões do Guião do Aluno.

Connell, H. (2022). The Ocean and Carbon Sequestration: Leveraging the Ocean’s Carbon Capture Potential. In The Emerald Review @ Boston University, acedido em http://emeraldreview.com/the-ocean-and-carbon-sequestration-leveraging-the-oceans-carbon-capture-potential/ em 30 de junho de 2022

CNN Portugal. (2022). Três sismos sentidos pela população em São Jorge nas últimas 24 horas. Acedido em https://cnnportugal.iol.pt/acores/sismo-acores/tres-sismos-sentidos-pelapopulacao-em-sao-jorge-nas-ultimas-24-horas/20220402/62482e9d0cf21847f0b4fc0a em 30 de junho de 2022

CNN Portugal. (2022). Quase 25 mil eventos registados na ilha de São Jorge desde 19 de março: 221 foram sentidos pela população. Acedido em https://cnnportugal.iol.pt/acores/sismos/quase25-mil-eventos-registados-na-ilha-de-sao-jorge-desde-19-de-marco-221-foram-sentidospela-populacao/20220401/62470bb90cf2cc58e7eba1c4 em 30 de junho de 2022

CNN Portugal. (2022). Sismicidade em São Jorge continua acima do normal apesar da “acalmia”. Nas últimas 24 horas, registaram-se 603 sismos. Acedido em https://cnnportugal.iol.pt/sismos-acores/ sismicidade-em-sao-jorge-continua-acima-do-normal-apesar-da-acalmia-nas-ultimas-24-horasregistaram-se-603-sismos/20220403/6249aa800cf2cc58e7ebe500 em 30 de junho de 2022

Duarte CM, Wu J, Xiao X, Bruhn A and Krause-Jensen D (2017) Can Seaweed Farming Play a Role in Climate Change Mitigation and Adaptation? Front. Mar. Sci. 4:100. doi: 10.3389/ fmars.2017.00100

eCycle. (2022). O que é aquecimento global e suas consequências. Acedido em https://www.ecycle.com.br/aquecimento-global/ em 30 de junho de 2022

Genesis Australia. (2022). Genesis Algae innovation. Acedido em https://genesisalgaeinnovation.com em 30 de junho de 2022

Gobierno de Canarias. (2021). Comunicación, Domingo 24 octubre de 2021. Acedido em https:// www3.gobiernodecanarias.org/noticias/wp-content/uploads/2021/10/241021-PEVOLCApaying-special-attention-to-progress-of-yesterday’s-new-lava-flow-as-it-advances-slowlysouthwards.pdf em 30 de junho de 2022

IEA Bioenergy. (2017). State of Technology Review – Algae Bioenergy. Acedido em https://www.ieabioenergy.com/blog/publications/state-of-technology-review-algae-bioenergy/ em 30 de junho de 2022

Inovação tecnológica. (2017). CO2 vira combustível líquido com sistema de baixo custo. Acedido em https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=sistema-baixo-custotransformar-co2-combustivel&id=010125170608#.Yr7cJC8w3T9 em 30 de junho de 2022

IPMA. (2022). Mapa dinâmico – atividade sísmica. Acedido em https://www.ipma.pt/pt/geofisica/ sismicidade/ em 30 de junho de 2022

Mcnulty-Kowal, S. (2022). The world’s largest algae growth pond uses nature-based technology to capture CO2 emissions. Acedido em https://www.yankodesign.com/2022/04/18/the-worlds-largestalgae-growth-pond-uses-nature-based-technology-to-capture-co2-emissions/ em 30 de junho de 2022

RTP Açores. (2022). Sismos em São Jorge são de origem tectónica. Acedido em https://www.rtp.pt/acores/local/sismos-em-sao-jorge-sao-de-origem-tectonica-video_75423 em 30 de junho de 2022

Schreier, M., Héroguel, F., Steier, L. et al. Solar conversion of CO2 to CO using Earth-abundant electrocatalysts prepared by atomic layer modification of CuO. Nat Energy 2, 17087 (2017). https://doi.org/10.038/nenergy.2017.87

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Morro pelado na ilha de S. Jorge

O sismo mais energético, desde o início da crise, teve uma magnitude de 4,1 na escala de Richter.

O CIVISA (Centro de Informação e Vigilância Sismovulcânica dos Açores) afirmou este domingo que São Jorge, nos Açores, continua a registar uma sismicidade “muito acima” do que é “considerado normal”, apesar da “acalmia” nos abalos sentidos, reiterando que “todos os cenários estão em cima da mesa”.

A coordenadora das operações do CIVISA em São Jorge reiterou que desde 19 de março, início da crise, que o registo sísmico está “muito acima do que é considerado normal”, mesmo “comparando com toda a sismicidade do resto do arquipélago”.

“No total, desde o início da crise, temos então 26.348 sismos registados e um total de 225 sismos sentidos. As profundidades continuam naquela gama entre os 7 e os 13 quilómetros, como tem vindo a ser reportado”, acrescentou.

Segundo disse, “todos os cenários” continuam em “cima da mesa”, como a possibilidade da ocorrência de uma erupção vulcânica ou de um sismo de maior magnitude.

Cerca de 2500 pessoas já saíram do concelho das Velas, centro da crise sísmica, das quais 1500 por via aérea e marítima, e as restantes para o concelho vizinho da Calheta, considerado mais seguro pelos especialistas.

Retirado e adaptado de CNN Portugal. (2022). Sismicidade em São Jorge continua acima do normal apesar da “acalmia”. Nas últimas 24horas, registaram-se 603 sismos. acedido a 5 de abril de 2022

A situação que se vive atualmente nos Açores exige um conhecimento de diferentes áreas para que se possa acompanhar e intervir, por exemplo, em caso de evacuação. Esta situação requer, também, uma especial atenção à libertação de CO2, dado que se trata de um gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global. Atualmente, uma das áreas que está a ser amplamente investigada para atenuar este problema é a produção de algas para o sequestro de CO2.

Ao longo da manhã assumirás o papel de um cientista para conhecer mais sobre sismos e vulcões e estudar soluções que permitam mitigar as alterações climáticas.

Ponto A

1. Tendo em conta a crise sismovulcânica que teve início em março, na ilha de São Jorge, responde às seguintes questões.

1.1 Efetua uma pesquisa, no manual escolar e/ou na internet, e explica o significado da expressão “uma magnitude de 4,1 na escala de Richter” retirada do texto.

1.2 Qual é a causa ou causas prováveis do elevado número de sismos que se tem verificado nos Açores?

1.3 Muitos dos sismos não são sentidos pela população. Explica como sabemos da sua ocorrência.

1.4 Uma crise sísmica como esta pode estar associada a uma eminente crise vulcânica. Explica como é feita a monitorização de um vulcão ativo e qual é a importância dessa monitorização.

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2. Sismo de Sumatra – abre o ficheiro KMZ “Sumatra 2004” e analisa o impacto do sismo ocorrido no que se refere ao número de mortes em locais distantes como Sri Lanka, Maldivas, Seychelles e outros. Verifica a distância entre o epicentro do sismo de Sumatra e os locais mencionados.

2.1 Imaginando que ocorreria um sismo de magnitude semelhante nos Açores, qual seria o provável impacto em Portugal continental? Explica a tua resposta.

Ponto B1

Como tiveste oportunidade de ouvir no vídeo da RTP apresentado no início da sessão, existe uma equipa responsável por realizar medições de dióxido de carbono (CO2) no solo. Esta é uma substância essencial à vida na Terra, tendo também uma responsabilidade direta no efeito de estufa do planeta. É, também, um motivo de preocupação para a comunidade científica, dado que a elevada concentração de CO2 na atmosfera provoca graves desequilíbrios no clima. Tal acontece porque o CO2 é o gás do efeito estufa que mais contribui para o aquecimento global. Esta situação tem merecido a atenção de vários cientistas que têm estudado formas de mitigar este problema através do sequestro de CO2 e sua transformação em soluções de energia limpa.

Abre as seguintes notícias no teu computador/tablet:

  1. CO2 vira combustível líquido com sistema de baixo custo
  2. O oceano e o sequestro de carbono: aproveitando o potencial de captura de carbono do oceano

Tendo em conta essas notícias, responde às questões seguintes:

  • De que forma a intervenção humana pode contribuir para mitigar a elevada concentração de CO2 na atmosfera?
  • Qual é a importância dos oceanos para o sequestro de CO2 (carbono azul)?

Agora que já sabes qual é a importância dos oceanos para o sequestro de dióxido de carbono (CO2), nomeadamente que as microalgas (fitoplâncton) e as macroalgas absorvem CO2 e libertam oxigénio através da fotossíntese, vamos analisar a seguinte equação de palavras relacionada com este processo:

água (l) + dióxido de carbono (g) ===>>> glucose (aq) + oxigénio (g)

Faz a leitura da equação de palavras.

Ponto B2

Como visualizado no vídeo apresentado no início da aula, uma crise sísmica pode culminar numa erupção vulcânica. Vais simular a erupção de um vulcão realizando uma atividade prática.

Materiais: Dicromato de amónia; Açúcar; Sal; Limalha de ferro; Fósforo; “Cone de vulcão”

Procedimentos
  1. Coloca no cone uma camada de dicromato de amónia (aproximadamente uma colher e meia de sopa), açúcar, sal, limalha de ferro e 7 cabeças de fósforo, misturando tudo;
  2. Coloca uma última camada de dicromato de amónia (1 colher de sopa), e espeta até ao fundo do copo 8 fósforos, só com as cabeças à vista;
  3. Lança um fósforo aceso para o interior do cone;
  4. Observa a “erupção” e regista os resultados, utilizando um esquema adequado.

A) Análise de resultados.

B) Conclusões (Inclui nas conclusões qual é o fator que desencadeou a reação).

Ponto C1

Analisa com atenção os dados apresentados no PowerBi, relacionados com a magnitude e a profundidade de todos os sismos ocorridos nos Açores, no período de 19 de março a 18 de abril de 2022.

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Na tabela anterior conseguimos verificar que à profundidade de 27 km só houve uma ocorrência. É também possível confirmar que à profundidade de 8 km se registaram 29 sismos.

1.1 Quantos sismos tiveram o seu hipocentro à profundidade de 11 km?

1.2 Relaciona a profundidade do hipocentro com a possibilidade de ocorrência de danos à superfície.

1.3 Quais são as modas das duas variáveis em estudo?

1.4 De acordo com a informação obtida na questão anterior, terá ocorrido destruição de paisagem (derrocadas, queda de árvores,…)/construções humanas (queda de pontes, postes, edifícios…)? Justifica a tua resposta recorrendo aos dados do PowerBi.

1.5 Calcula a média da magnitude dos sismos ocorridos em São Jorge, no período em análise.

1.6 A média das magnitudes dos sismos no período considerado foi elevada ou baixa? Que importância deves atribuir a esta medida? O facto de o valor da média ser baixo pode deixar-nos tranquilos ou não? Justifica, atendendo à interpretação de média e ao conceito de magnitude.

Ponto C2

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O CO2 é um dos gases libertados em erupções vulcânicas, sendo um dos principais responsáveis pelo efeito de estufa. Caso ocorresse, na sequência da atual crise sismovulcânica, uma erupção vulcânica em S. Jorge semelhante à de Cumbre Vieja, nas Ilhas Canárias, com emissões médias diárias de 800 toneladas de CO2, que medidas de sequestro deste gás poderiam ser tomadas pelo governo regional dos Açores? Sendo os Açores um arquipélago, o oceano poderá ter um papel fundamental neste processo de sequestro, enquadrado numa estratégia de carbono azul.

Analisa os seguintes textos para responder às questões apresentadas.

  1. O oceano e o sequestro de carbono: aproveitando o potencial de captura de carbono do oceano
  2. O maior lago de crescimento de algas do mundo usa tecnologia baseada na natureza para capturar as emissões de CO2
  3. Revisão do estado da tecnologia – Bioenergia de algas
  4. Fertilização com algas
  5. Produção de rações com algas reduzem as emissões de metano em 20%

Considera o seguinte valor de referência para sequestro de CO2 a partir de macroalgas frescas, obtido a partir da literatura:

1 kg de CO2 sequestrado por 10 kg de macroalga fresca

1.1 Se o vulcão de São Jorge estiver ativo durante dois meses (considera cada mês como tendo 30 dias), calcula a quantidade de CO2 libertada neste período.

1.2 Determina a massa, em toneladas, de macroalgas frescas que seria necessário cultivar para sequestrar todo o CO2 emitido na erupção anterior.

1.3 Considerando que o quociente entre a massa de macroalga seca e a macroalga fresca é de 1/10, determina a quantidade, em toneladas, de macroalgas secas que seria necessária para sequestrar todo o CO2 libertado pelo vulcão para a atmosfera.

Conclusões

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Atualmente, várias empresas a nível mundial estão a desenvolver soluções ligadas ao carbono azul, relacionadas com a mitigação de alterações climáticas, como é o caso da Brilliant Planet (Reino Unido), bem como outras em Portugal. Tanto para sequestro direto de CO2, como também, de forma indireta, através da produção de rações que reduzem as emissões de metano pelos animais ou da produção de fertilizantes de uso geral não químico.

Prepara um texto informativo para o Município de Mangualde sobre estas soluções como, por exemplo, os apresentados pela empresa Genesis Algae Innovation, como forma de partilhar ideias para o desenvolvimento da economia local ligadas ao carbono azul. Na proposta tem em conta os seguintes aspetos:

A) Explica qual é a sua importância ao nível do sequestro de CO2 .

B) Sendo Mangualde uma zona em que o sector primário (agricultura e pecuária) é muito importante para a economia local, explica de que forma esta empresa poderia contribuir para este sector.