Energia e Meio Ambiente - Fontes Renovaveis e Nao Renovaveis

2º Aula Energia e meio ambiente Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula vocês serão capazes de conhecer a matriz energética e elétrica do Brasil e do mundo saber quais são as fontes renováveis e não renováveis de energia compreender as vantagens e desvantagens de cada fonte de energia Carosas alunosas Nesta aula iremos abordar sobre a energia e suas fontes renováveis e não renováveis Bem como os impactos gerados em seu uso e produção abordando as vantagens e desvantagens de cada fonte Conheceremos também a matriz energética do Brasil e do Mundo Boa aula Bons estudos 12 Ciências do Ambiente Seções de estudo 1 Energia no Brasil e no mundo 2 Fontes não renováveis 3 Fontes renováveis 1 Energia no Brasil e no mundo A energia é fundamental para manutenção da qualidade de vida dos seres humanos além de ser algo primordial para o avanço de novas tecnologias e materiais No âmbito ambiental a energia pode ser produzida por fontes renováveis ou não sendo encontradas no meio ambiente de maneira bruta e para ser explorada necessita de processos de transformação e armazenamento As energias não renováveis são aquelas que são fi nitas ou seja a curto médio ou longo prazo terão um fi m Como exemplo podemse citar os combustíveis fósseis como o petróleo o carvão mineral o xisto e o gás natural e nucleares que necessita urânio e tório para ser produzidos O mundo possui uma matriz energética composta principalmente por fontes não renováveis como o carvão petróleo e gás natural como mostra a fi gura 1 Quando nos referimos a matriz energética estão englobados todos os setores que utilizam energia como para transporte de veículos navios e aviões para processos industriais como as caldeiras para acender o fogão da cozinha para uso da eletricidade e assim por diante Figura 1 Disponível em httpepegovbrptabcdenergiamatriz energeticaeeletrica Acesso em 15 jun 2019 O consumo de energias não renováveis pode ser considerado um dos mais relevantes impactos ambientais de origem antrópica A queima de combustíveis fósseis é a principal causa da poluição do ar gerando doenças respiratórias e crônicas na população Os combustíveis fósseis são os principais agentes que emitem os gases efeito estufa intensifi cando as mudanças climáticas gerando perda na biodiversidade e afetando a saúde das pessoas de diferentes maneiras Entre 2030 e 2050 esperase que as mudanças climáticas causem 250 mil mortes a mais por ano devido à desnutrição malária diarreia e estresse por calor Além desses impactos ambientais podem também ocorrer o vazamento de petróleo contaminando água biodiversidade marinha e terrestre Os principais impactos ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis estão demonstrados na tabela 1 IMPACTO E DIMENSÃO PRINCIPAL CAUSA LOCAL 1 Poluição Urbana do Ar 2 Poluição ocupacional do ar 3 Poluição dos corpos dágua superfi ciais e lençóis freáticos 1 Emissões de dióxidos de enxofre SO2 monóxido de carbono CO óxidos de nitrogênio NOx e material particulado MP na queima de combustíveis fósseis especialmente os derivados de petróleo e o carvão mineral Emissões evaporativas de hidrocarbonetos HCs e outros compostos voláteis COVs por solventes e operações de transferência de combustíveis Formação de Ozônio O3 de baixa altitude pela ação da luz sobre NOx e HCs Emissoes de chumbo Pb metais pesados como o cádmio Cd mercúrio Hg e outras substâncias tóxicas e cancerígenas como dioxinas e os furanos na queima de carvão óleos e resíduos sólidos 2 Emissões de MP e CO pelo uso de combustíveis sólidos biomassa e carvão para aquecimento e cocção em ambientes fechados Emissões tóxicas de processos industriais e de manufatura Exposição de determinadas categorias profi ssionais a intensa poluição do ar 3 Vazamento de derivados de petróleo Uso de fertilizantes e pesticidas na agricultura Percolação de resíduos domésticos comerciais e industriais Áreas industriais e de mineração abandonadas sem operações de escomissionamento limpeza isolamento e recuperação Acidentes e emergências ambientai REGIONAL 1 Chuva Ácida 2 Poluição dos mares e corpos dágua com abrangência regional 1 Deposição de ácidos sulfúricos H2SO4 e nítrico HNO3 formados pela reação de água chuva neve etc com SO2 e NO2 gerados pela queima de combustíveis fósseis 2Derramamento de óleo e outros vazamentos em águas interestaduais ou internacionais Contaminação de aquíferos por percolação de substâncias tóxicas 13 GLOBAL 1 Efeito Estufa 2 Poluentes orgânicos persistentes POPs e rejeitos radioativos 3 Perda da biodiversidade modifi cação nos oceanos e desertifi cação 1 Emissões de dióxido de carbono CO2 na queima de combustíveis fósseis e por desmatamento de fl orestas nativas Emissões de metano CH4 por queima incompleta de combustíveis e por processos de digestão anaeróbia de resíduos 2 Acúmulo em organismos vivos de metais pesados como mercúrio emitido por termelétricas a carvão e bioacumulado na cadeia alimentar de compostos tóxicos criados pelo homem como os PCBs bifenilas policloradas presentes no ascarel óleo de transformador e de substâncias radiativas providas de acidentes nucleares testes e vazamentos 3 Desmatamento para produção de lenha e carvão vegetal e expansão da fronteira agrícola Degradação costeira e marinha por derramamento de petróleo no mar e emissões de dióxido de carbono CO2 causando acidifi cação dos oceanos Inundação de ecossistemas por grandes barragens para geração de hidroeletricidade Uso de agroquímicos pela monocultura energética ou alimentar Fonte Adaptado de Goldemberg 2008 Como observado na tabela 1 a energia não renovável pode trazer diversos impactos ambientais assim o estudo e buscas por energias renováveis é cada dia mais crescente A energia renovável é aquela que provém de recursos inesgotáveis como a energia solar eólica hídrica geotérmica de marés e biomassa O Brasil apresenta grande diferencial em relação a outros países pois a sua imensa biodiversidade permite a geração de energia por vários meios incluindo as fontes de energia renováveis como a hidrelétrica e também a busca pelo desenvolvimento de fontes alternativas como a utilização da biomassa para produção de combustíveis renováveis como o álcool o biodiesel e o mais recentemente o Hbio AGRONEGÓCIOS 2006 A matriz energética brasileira é diversifi cada utilizando principalmente fontes não renováveis como o petróleo e derivados como observado na fi gura 2 Figura 2 Disponível em httpepegovbrptabcdenergia matrizenergeticaeeletrica Acesso em 15 jun 2019 O Brasil possui potencial para exploração de energias renováveis em diversos setores podendo se tornar um potencial produtor de energias em âmbito mundial Impulsionado por seu gigantesco potencial hídrico e contando com um forte programa de combustíveis alternativos tendo o etanol como principal produto o país sai na frente dos demais Além disso o Brasil possui insolação privilegiada podendo explorar a produção de energia solar em todos os meses do ano e em alguns pontos o país possui forte incidência de ventos favorecendo a implantação de energia eólica Para estimular o uso de energias renováveis o governo federal desenvolveu o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel PNPB e o Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica Proinfra com o objetivo de diversifi car a matriz energética brasileira MATRIZ 2006 Na fi gura 3 podemos observar a comparação entre o Brasil e o Mundo com o uso de fontes renováveis e não renováveis de energia Figura 3 Disponível em httpepegovbrptabcdenergia matrizenergeticaeeletrica Acesso em 15 jun 2019 A matriz energética engloba todos os tipos de energias utilizadas em nosso meio Uma parte da matriz energética é composta pela matriz elétrica sendo esta somente para o uso e geração de energia elétrica Quando nos referimos à energia elétrica o Brasil apresenta dados de uso de energia renováveis signifi cativos obtendo cerca de 65 por fonte 14 Ciências do Ambiente de hidrelétricas como apresentado na Figura 4 enquanto a matriz elétrica mundial ainda depende fortemente do uso de fontes não renováveis Figura 5 Figura 4 Disponível em httpepegovbrptabcdenergia matrizenergeticaeeletrica Acesso em 15 jun 2019 Figura 5 Disponível em httpepegovbrptabcdenergia matrizenergeticaeeletrica Acesso em 15 jun 2019 O modelo brasileiro de gestão energética tem como principais produtores de energia grandes centrais hidroelétricas e térmicas O padrão de distribuição de energia brasileiro usa o Sistema Interligado Nacional para a integração das regiões geográfi cas do país Esse modelo de gestão apesar de garantir a distribuição para as regiões também apresenta desvantagens como perdas na transmissão que chegam a 10 Isso pode ser visto ao comparar a oferta interna de energia que foi de 5815 TWh Outro problema é a necessidade de investimento na ampliação da rede de transmissão para a interligação de regiões isoladas que ainda utilizam sistemas próprios para geração da energia consumida localmente EPE 2016 Conforme o BEN 2016 apesar do recuo de 18 em comparação com 2014 o crescimento do consumo no Brasil exige um aumento na oferta de energia de aproximadamente 34 ao ano requerendo assim um investimento oneroso de capital Para reduzir investimentos e gastos na expansão de produção de energia elétrica um meio seria o incentivo a uso de sistemas próprios de geração diminuindo a demanda de energia da rede elétrica adiando com isso investimentos na instalação de novas usinas e ampliação da rede de transmissão A utilização da geração distribuída traz consigo outros benefícios a proximidade entre a geração e o ponto de consumo reduz perdas na transmissão da energia gerada Outro ponto importante é a redução da demanda de pico em determinadas horas já que novos pontos de geração são incluídos no sistema ANEEL 2015 2 Fontes não renováveis Petróleo O Petróleo é um composto de diversas substâncias orgânicas que possuem variações de acordo com sua procedência O petróleo pode ser considerado uma mistura complexa de hidrocarbonetos compostos de hidrogênio e carbono com uma razão média de hidrogênio para carbono de aproximadamente 1 para 7 em massa em sua composição também é encontrada pequenas porcentagens de vanádio níquel e enxofre Após a extração o petróleo passa por diversas etapas até chegar ao produto desejado A maior parte do petróleo mundial é destinada a produção de gasolina óleo para aquecimento combustível de aviação óleo diesel parafi nas e asfalto Além desses usos o petróleo também é utilizado para produção de metano etano benzeno e tolueno que são usados na produção de fertilizantes plásticos solventes náilon borracha sintética e assim por diante Cerca de 80 das emissões de gases efeito estufa gás carbônico provém da queima de combustíveis fósseis se tornado uma fonte altamente nociva ao meio ambiente e quando a combustão no processo da queima é incompleta libera o monóxido de carbono um gás extremamente venenoso que não pode ser lançado na atmosfera Podese referir o petróleo com um composto de alto impacto ambiental desde sua extração no qual o risco de contaminação de águas e solo é eminente e a sua queima na qual ocorre poluição atmosférica Gás Natural O gás natural assim como o petróleo é um combustível fóssil composto de hidrocarbonetos hidrogênio e carbono O principal constituinte do gás natural é o metano CH4 possuindo também porcentagens de etano propano dióxido de carbono entre outros Este energético pode ser utilizado tanto na geração de energia elétrica quanto em motores de combustão do setor de transportes na produção de chamas como substituto ao gás liquefeito de petróleo GLP calor e vapor ANEEL 2016 Os principais poluentes atmosféricos emitidos pelas usinas termelétricas a gás natural são dióxido de carbono CO2 óxidos de nitrogênio NOX e em menor escala monóxido de carbono e alguns hidrocarbonetos de baixo peso molecular inclusive metano Carvão mineral O carvão mineral assim como o petróleo e o gás natural é um combustível fóssil e sua principal componente do carvão mineral é o carbono tendo também em sua composição enxofre nitrogênio oxigênio e hidrogênio O carvão mineral é queimado em caldeiras e o gás produzido pode ser usado em combustíveis líquidos lubrifi cantes diesel metano fertilizantes entre outros Gerador de um alto impacto ambiental negativo o 15 carvão mineral para ser extraído danifi ca o solo pelas grandes escavações feitas interferindo na cobertura vegetal Além dos impactos na extração o carvão mineral em sua combustão produz material particulado e gases efeito estufa poluindo o ambiente e gerando malefícios para saúde da população Combustíveis nucleares Os combustíveis nucleares são utilizados para produção de energia nuclear sendo seus componentes principais o urânio e o plutônio A energia é produzida através de termonucleares na qual gera a produção de calor através da fi ssão nuclear onde o núcleo do átomo se divide em duas partes provocando assim a liberação de uma grande quantidade de energia A energia nuclear gera riscos a população e ao meio ambiente devido aos acidentes nucleares que podem vir a gerar devastação de grandes áreas 3 Fontes renováveis Hidráulica No Brasil como vimos no primeiro tópico as hidrelétricas produzem cerca de 65 da energia elétrica se tornando a principal fonte produtora de energia do país A energia hidráulica é produzida através da força de uma queda dágua onde a energia potencial é transformada em energia cinética em virtude da mudança de elevação A água com uma elevada pressão passa por turbinas que acionam geradores produzindo a energia Esse tipo de energia limpa e renovável também gera impactos ambientais A construção de uma represa ou barragem resulta na inundação de grandes áreas de terra resultando na eliminação do habitat de algumas espécies da fauna e fl ora local podendo leválas a extinção Além dos impactos na fauna e fl ora as barragens podem alterar características dos corpos hídricos e também gerar impactos sociais quando a necessidade de inundação de moradias e municípios A Igreja Matriz São Pedro Apóstolo foi fundada em 1936 e a construção do prédio com as duas torres ocorreu no ano de 1956 As Torres da Antiga Igreja Matriz São Pedro são as únicas estruturas que ainda restaram da antiga cidade de Itá que foi totalmente submersa pela represa do Lago da Usina Hidrelétrica Com elas sobrevivem até hoje a história a cultura a fé e a coragem do povo itaense e é considerado o símbolo turístico do município sendo um dos atrativos responsável por inserir Itá no cenário turístico brasileiro Figura 6 Igreja submersa na barragem de Itá SC Brasil Disponível em http itascgovbratrativos32torresdaantigaigrejamatriz Acesso em 20 jun 2019 Solar Para produção de energia através da irradiação solar são utilizados basicamente dois sistemas o heliotérmico e o fotovoltaico Na energia heliotérmica uma grande quantidade de calor é acumulada com o intuído de gerar eletricidade para que isso ocorra espelho são voltados para refl etir em um único ponto onde há um receptor A energia solar fotovoltaica funciona através de painéis compostos de células fotovoltaicas que quando expostos a irradiação promovem o deslocamento de elétrons produzindo energia elétrica em corrente contínua A transformação da corrente contínua em alternada é realizada por um equipamento eletrônico chamado inversor A energia produzida pode ser armazenada em baterias ou injetada na rede da concessionária acumulando créditos para posterior consumo Como desvantagem podese citar a dependência da irradiação solar para geração de energia e a demanda de espaço para sua instalação Eólica A energia eólica transforma a energia cinética em energia mecânica ou elétrica A geração de energia é realizada através dos aerogeradores que se movimentam de acordo com as massas de ar Esse tipo de energia depende basicamente dos ventos que movimentam suas turbinas e geram a energia Em locais com pouco ou excedente vento essa forma de geração é inviável A energia eólica é considerada uma forma renovável de obtenção de energia não produzindo gases efeito estufa resíduos e poluentes Uma desvantagem a ser citada é a mortalidade de aves alterando a migração de algumas espécies e também pelo choque os animais com as pás dos aerogeradores Além da mortalidade de aves podese citar a poluição sonora gerada pelas turbinas Biomassa A energia de biomassa é aquela derivada de matéria viva como grãos árvores plantas aquáticas resíduos agrícolas e fl orestais bem como resíduos municipais Ela pode ser utilizada como combustível sólido como as lascas de madeira combustível líquido produzido a partir da ação química ou biológica sobre a biomassa sólida eou da conservação de açúcares vegetais em etanol ou metanol e combustíveis gasosos produzidos por meio do processamento com altas temperaturas e alta pressão Os biocombustíveis feitos de biomassa podem ser utilizados de forma bruta ou misturados em derivados de petróleo e gás natural No Brasil o etanol produzido pela canadeaçúcar é altamente utilizado bem como o biodiesel que é produzido a partir de óleos vegetais ou de gorduras animais e adicionado ao diesel de petróleo em proporções variáveis De Marés A energia de marés ou de maremotriz é gerada através da energia cinética produzida pelas marés ou pela energia potencial gerada entre a altura de marés altas e baixas Para produção de energia elétrica é necessário a construção de 16 Ciências do Ambiente barragens ou eclusas sendo a água captada em maré alta e liberada na maré baixa passando pelas turbinas Essa energia é de fonte renovável e limpa porém demanda de alto investimento para sua obtenção Geotérmica A energia geotérmica é obtida através do calor retido no solo Para ser explorada deve ser feita grandes perfurações até encontrar o vapor quente provenientes do interior da Terra Essa energia não emite poluentes atmosféricos porém pode emitir poluição sonora para realização das escavações bem como a água retirada na extração deve ser tratada antes de ser descartada em corpos hídricos pois a mesma possui diversos minerais e gases dissolvidos como o ácido sulfídrico Há três formas de utilizar a energia geotérmica 1 Utilização directa reservatórios geotérmicos de temperaturas baixas moderadas 20ºC 150ºC podem ser aproveitados directamente para fornecer calor para a indústria aquecimento ambiente termas e outros aproveitamentos comerciais 2 Centrais Geotérmicas aproveitamento directo de fl uidos geotérmicos em centrais a altas temperaturas 150 ºC para Tabela 2 Energia não renováveis e renováveis Vantagens e Desvantagens Disponível em httpsptslidesharenetlenitagentilquadrodasvantagensdesvantagensenergias Acesso em 30 jul 2019 movimentar uma turbina e produzir energia eléctrica A utilização da energia geotérmica é conseguida através da perfuração de poços de modo a alcançar os reservatórios trazendo para a superfície o vapor da água quente de alta pressão dirigindo o vapor e água quente a unidades distintas nas turbinas das centrais geotérmicas A energia térmica é assim convertida em energia eléctrica O fl uido geotérmico arrefecido é injectado de volta ao reservatório onde é reaquecido preservando o equilíbrio e a sustentabilidade do recurso 3 Bombas de calor geotérmicas BCG Os sistemas geotérmicos de aquecimento e arrefecimento funcionam pelo bombeamento da água através de um tubo inserido no solo que através da diferença de temperatura do subsolo aquecem ou arrefecem água e em seguida o ar dentro dos edifícios Além de utilizar as energias renováveis em vez de um combustível fóssil para aquecer os edifícios um sistema de energia geotérmica usa 70 menos energia para executar o mesmo que um sistema convencional de aquecimento e refrigeração e 30 a 50 menos energia do que um novo sistema de aquecimento e refrigeração Saiba mais sobre o funcionamento das bombas de calor Disponível em httpswwwportalenergiacomenergiageotermicacalorda terra Acesso em 15 jul2019 17 Ao fi nal desta segunda aula vamos recordar sobre o que aprendemos até aqui Retomando a aula 1 Energia no Brasil e no Mundo A energia é fundamental para manutenção da qualidade de vida dos seres humanos além de ser algo primordial para o avanço de novas tecnologias e materiais No âmbito ambiental a energia pode ser produzida por fontes renováveis ou não sendo encontradas no meio ambiente de maneira bruta e para ser explorada necessita de processo de transformação e armazenamento O mundo possui uma matriz energética composta principalmente por fontes não renováveis 2Fontes Não Renováveis As energias não renováveis são aquelas que são fi nitas ou seja a curto médio ou longo prazo terão um fi m Como exemplo podese citar os combustíveis fósseis como o petróleo o carvão mineral o xisto e o gás natural e nucleares que necessita urânio e tório para ser produzidos A queima de combustíveis fósseis é a principal causa da poluição do ar gerando doenças respiratórias e crônicas na população Os combustíveis fósseis são os principais agentes que emitem os gases efeito estufa intensifi cando as mudanças climáticas gerando perda na biodiversidade e afetando a saúde das pessoas de diferentes maneiras 3 Fontes Renováveis A energia renovável é aquela provem de recursos inesgotáveis como a energia solar eólica hídrica geotérmica de marés e biomassa O uso de energias renováveis tem vários benefícios como a menor ou não geração de gases efeito estufa diminuição de impactos ambientais produção de energia em áreas remotas Energia Heliotérmica Disponível em httpswww youtubecomwatchtimecontinue291vtyrbKO8g Zs Vale a pena acessar Energia e meio ambiente no Brasil Disponível em httpwwwscielobrpdfeav21n59a02v2159pdf Acesso em 30 jul 2019 Sustentabilidade Ambiental no Brasil biodiversidade economia e bemestar humano ENERGIA Disponível em httpwwwipeagovbrportalimagesstoriesPDFs comunicado110215comunicadoipea77pdf Acesso em 30 jul 2019 Vale a pena ler Vale a pena Carvão mineral Disponível em httpwwwdnpm govbrdnpmpublicacoesserieestatisticaseeconomia mineraloutraspublicacoes122carvao Acesso em 30 jul 2019 Minhas anotações