Trabalho sobre energias renováveis e não renováveis

Escola Superior de Tecnologia e Gestão Engenharia do Ambiente 2º ano,2º Semestre 2008/2009

Trabalho realizado por:

Helena Nunes, nº 8417; Natacha Alves, nº 8567.

Índice 1. Introdução……………………………………………………………..………7 2. Energia de origens fósseis……………………………………….……………9 2.1. Carvão…………………………………………………………………..10 2.1.1. Formação de carvão………………………………… carvão……………………………………………….10 …………….10

Energias renováveis e não renováveis

2.1.2. Tipos de carvão……………………………………………………11 2.1.2.1. Carvão vegetal……………………………………………….11 2.1.2.2. Carvão activado……………………………………………...11 2.1.2.3. Carvão mineral…………………………… mineral……………………………………………… …………………12 12 2.1.2.4. Turfa…………………………………………………………13 2.1.2.5. Antracite……………………………………………………..13 2.1.2.6. Linhito……………………………………………………….14 2.2. Petróleo…………………………………………………………………14 2.2.1. Um pouco de história…………………………… história…………………………………………… ………………..15 ..15 2.2.2. Origem…………………………………………………………….15 2.2.3. Onde encontrar petróleo…………………………………………..15 petróleo…………………………………………..15 2.2.4. Principais países produtores………………………… produtores………………………………………16 ……………16 2.3. Gás natural……………………………………...………………………17 2.3.1. Um pouco de história…………………………… história…………………………………………… ………………..18 ..18 2.3.2. Composição……………………………………………………….18 2.3.3. Armazenamento e transporte…………………………… transporte……………………………………...18 ………...18 2.3.4. Exploração………………………………………………………...19 2.3.5. Utilização………………………………………………………….19 2.3.6. Desvantagens……………… Desvantagens……………………………… ………………………………… ……………………...20 …...20 2.4. Impacto ambiental……………………………… ambiental………………………………………………… ……………………...20 …...20 3. Energias renováveis………………………………………………………….22 3.1. Energia do hidrogénio………………….…………… hidrogénio………………….……………………………… …………………22 22 3.1.1. Composição Co mposição do hidrogénio………………………………… hidrogénio………………………………………..22 ……..22 3.1.2. Produção do hidrogénio………………………………… hidrogénio…………………………………………...23 ………...23 3.1.3. Usos potenciais do hidrogénio……………………...……… hidrogénio……………………...……………..25 ……..25 3.1.4. Armazenamento do hidrogénio……………………………… hidrogénio…………………………………...27 …...27 3.2. Energia da biomassa……………………………………………………27 Engenharia do ambiente

Página 2

de 82


3.2.1. Um pouco de história…………………………… história…………………………………………… ………………...28 ...28 3.2.2. Origem…………………………………………………………….29 3.2.3. Ciclo de vida da biomassa……………………………………….. biomassa………………………………………...29 .29 3.2.4. Principais formas aproveitáveis de biomassa no estado bruto……30 3.2.5. Produtos que se destacam da energia da biomassa………………..30 biomassa………………..30 3.2.5. 1. Biocombustiveis gasosos……………………………………30 gasosos……………………………………30 3.2.5.2. Biocombustíveis líquidos…………………………… líquidos……………………………………31 ………31 3.2.5.3. Biomassa sólida……………………………… sólida…………………………………………….. ……………...31 .31 3.2.6. Vantagens ………………………………………………………...32 3.2.7. Desvantagens……………… Desvantagens……………………………… ………………………………… ……………………...32 …...32 3.2.8. Impacto ambiental…………………………… ambiental……………………………………………… …………………...32 ...32 3.3. Energia eólica…………………………………………………………..33 3.3.1. Um pouco de história…………………………… história…………………………………………… ………………...34 ...34 3.3.2. Conversão em energia mecânica………………………………… mecânica………………………………….34 .34 3.3.3. Conversão em energia eléctrica……………………………… eléctrica…………………………………...35 …...35 3.3.4. Tipos de sistemas eólicos…………………………………………35 3.3.5. Vantagens…………………………………………………………36 3.3.6. Desvantagens……………… Desvantagens……………………………… ………………………………… ……………………...37 …...37 3.4. Energia geotérmica……………………………………………………..37 3.4.1. Rocha Roch a seca quente…………………………………… quente………………………………………………...38 …………...38 3.4.2. Rocha Roch a húmida quente………………………………… quente……………………………………………..39 …………..39 3.4.3. Vapor seco………………………………………………………...39 3.4.4. Alta temperatura…………………………………………………..39 3.4.5. Baixa temperatura…………………………… temperatura……………………………………………… ……………………39 …39 3.4.6. Tecnologia………………………………………………………...40 3.4.7. Vantagens…………………………………………………………40 3.4.8. Desvantagens……………… Desvantagens……………………………… ………………………………… ……………………...40 …...40 Engenharia do ambiente

Página 3

de 82


3.5. Energia das ondas, dos oceanos e marés OU maremotriz……………...41 maremotriz……………...41 3.5.1. Oceanos…………………………………………………………...42 3.5.2. Energia das ondas…………………………………………………42 3.6. Energia hídrica………………………………………………………….43 3.6.1. Centrais hidroeléctricas…………………… hidroeléctricas……………………………………… ……………………...44 …...44 3.6.2. Barragem hidroeléctrica..………………………… hidroeléctrica..…………………………………………45 ………………45 3.6.3. Tipos de barragens………………………………………………...48 4. Energia solar………………………………………………………………...49 4.1. Breve história da energia solar;………………………………… solar;………………………………………...49 ……...49 4.2. Origem………………………………………………………………….51 4.3. Extracção/Conversão e suas aplicações(Utilizações)………………… aplicações(Utilizações)…………………..51 ..51 4.3.1. Energia solar térmica activa……………………………… activa………………………………………52 ………52 4.3.1.1. Princípio……………………………………………………..52 4.3.1.2. Vantagens……………………………………………………52 4.3.1.3. Desvantagens……………… Desvantagens………………………………… ……………………………….. ……………...52 .52 4.3.1.4. Principais aplicações………………………………… aplicações………………………………………...52 ……...52 4.3.2. Energia solar eléctrica ou fotovoltaica……………………………54 fotovoltaica……………………………54 4.3.2.1. Princípio……………………………………………………..54 4.3.2.2. Vantagens……………………………………………………54 4.3.2.3. Desvantagens……………… Desvantagens………………………………… ……………………………….. ……………...54 .54 4.3.2.4. Principais aplicações………………………………… aplicações………………………………………...54 ……...54 4.3.3. Energia solar passiva………………………………… passiva……………………………………………...55 …………...55 4.3.3.1. Princípio……………………………………………………..55 4.3.3.2. Vantagens…………………………………………………....55 4.3.3.3. Principais aplicações………………………………… aplicações………………………………………...55 ……...55 4.4. Equipamentos…………………………………………………………..56 4.4.1. Colector solar……………………………………………………...56 Engenharia do ambiente

Página 4

de 82


4.4.1.1. Colector plano……………………………………… plano……………………………………………….56 ……….56 4.4.1.2. Colectores concentradores……………………………… concentradores…………………………………...57 …...57 4.4.1.3. CPC ou colectores concentradores parabólicos……………...57 4.4.1.4. Colectores de tubo de vácuo…………………………………57 vácuo…………………………………57 4.4.2. Tipos de sistemas solares térmicos………………………………..58 térmicos………………………………..58 4.4.2.1. Circulação em termo sifão……………………………… sifão…………………………………...58 …...58 4.4.2.2. Circulação forçada………………………………… forçada…………………………………………...59 ………...59 4.4.3. Energia solar ou fotovoltaica……………………………… fotovoltaica……………………………………...60 ……...60 4.4.3.1. Sistemas solares fotovoltaicos………………………… fotovoltaicos……………………………….60 …….60 4.4.4. Outras tecnologias…………………………… tecnologias……………………………………………… …………………...61 ...61 4.4.5. Tecnologias passivas……………………………………………...62 4.5. Vantagens e desvantagens da energia solar…………………………….62 4.6. Impacto ambiental……………………………… ambiental………………………………………………… ……………………...63 …...63 5. Energia nuclear………………………………………………………………65 5.1. Origem………………………………………………………………….65 5.2. Extracção/Conversão…………… Extracção/Conversão……………………………… …………………………………… ……………………66 …66 5.2.1. Fissão nuclear……………………………………………………..66 5.2.2. Fusão nuclear……………………………………………………...68 5.3. Utilização……………………………………………………………….69 5.3.1. Medicina nuclear……………………………… nuclear………………………………………………… ………………….69 .69 5.3.2. Radioterapia……………………………………………………….69 5.3.3. Aplicações na agricultura………………………… agricultura…………………………………………71 ………………71 5.3.4. Aplicações na indústria………………………… indústria…………………………………………… …………………73 73 5.3.5. Geração de energia…………………………… energia…………………………………………… …………………..75 …..75 5.4. Impacto ambiental……………………………… ambiental………………………………………………… ……………………...76 …...76 5.4.1. Efeito das radiações……………………………… radiações……………………………………………… ……………….76 .76 5.5. Vantagens e desvantagens………………………………………………77 Engenharia do ambiente

Página 5

de 82


5.6. Alguns acidentes nucleares……………………………… nucleares……………………………………………..78 ……………..78 6. Conclusão……………………………………………………………………81 7. Bibliografia…………………………………………………………………..82

Engenharia do ambiente

Página 6

de 82


Introdução Pode definir-se o ambiente como tudo aquilo que nos rodeia, as cidades e aldeias, os desertos e florestas. Ao meio alterado pelo homem, como as cidades, vulgarmente se denomina por ambiente urbano, ao passo que os meios onde o homem homem ainda ainda não deixou, deixou, ou afecto afectouu apenas apenas leveme levemente nte,, denomi denominam nam-se -se por ambiente natural. Com a industrialização, o Homem provocou desequilíbrios entre a sua própria acção e os ecossistemas naturais, foi então que em 1972 surgiu o conc concei eito to de des desenvo envollvim vimento ento sus sustent tentáv ável el:: o equi equilí líbr brio io ent entre a acçã acçãoo antropogénica, antropogénica, o desenvolvimento económico, o desenvolvimento Social e a Natureza. Desenv Desenvolv olvime imento nto Susten Sustentáv tável, el, segundo segundo a Comiss Comissão ão mundia mundiall sobre sobre o meio meio Ambiente e desenvolvimento (CMMAD) da organização das nações Unidas é um conjunto de processos e atitudes que atende às necessidades presentes sem comprometer a possibilidade de que as gerações futuras satisfaçam as suas próprias necessidades. Na década de 60 surgem as primeiras comunidades sustentáveis, ecovilas, ecovilas, que até hoje são exemplos exemplos plenos de como aliar o desenvolvim desenvolvimento ento sustentável sustentável ao desenvolvimento humano integral, dentro dos novos paradigmas ecológicos e sociais. O Desenv Desenvolv olvime imento nto Susten Sustentáv tável el preten pretende de encont encontrar rar o equilí equilíbri brioo entre entre protecção ambiental e desenvolvimento económico e serviu como base para a formulação da Agenda 21, 21, com a qual mais de 170 países se comprometeram, por ocasião da Conferência. Trata-se de um abrangente conjunto de metas para a criação de um mundo, enfim, equilibrado. O PII (Projecto de Implementação Internacional) apresenta quatro elementos principais do Desenvolvimento Sustentável — sociedade, ambiente, economia e cultura. Associações e equipas em todo o mundo juntam-se no sentido de valorizar as energias que o nosso planeta possui. Estudos no sentido de aproveitamento energ energéti ético co renováv renovável el têm vin vindo do a aument aumentar ar gradua gradualme lmente nte ao lon longo go dos anos anos sendo assim: - energia renovável é aquela que é obtida de fontes naturais capazes de se regenerar, e portanto virtualmente inesgotáveis, ao contrário dos recursos nãoEngenharia do ambiente

Página 7

de 82


renováveis. São conhecidas pela imensa quantidade de energia que contêm, e porque são capazes de se regenerar por meios naturais enquanto que as energias não renováveis provem de combustíveis fósseis que são fontes não-renováveis de energia( não é possível repor o que gastamos). Em algum momento vão acabar e podem ser necessários milhões de anos de evolução semelhante para poder contar novamente com eles. São aqueles cujas reservas são limitadas e estão sendo devastadas com a utilização. As principais são a energia nuclear e os combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão). A evolução do mundo tende no sentido de melhorar o ar que respiramos e tornar o nosso “planeta “planeta mais saudável” as energias renováveis tem baixos níveis de libertação de gases com efeito estufa apesar do seu uso ainda ser limitado, esta é resposta as necessidades futuras As estimativas mundiais para o consumo de energia é de um considerável aumento nas próximas décadas e no mesmo período, o consumo de energia na União Europeia deve aumentar a uma proporção semelhante. Governos de esta estado doss memb membro ross têm têm sido sido cons consta tant ntem emen ente te aler alerta tado doss de qu quee os méto método doss tradicionais de produção de energia estão a contribuir para sérios problemas ambientais e por tal vêm com urgência a utilização de energias não poluentes. O sector das energias foi forçado à renovação dos processos, que se vêm assim obrigados a optar pelas energias renováveis. Neste Neste trabalho trabalho vamos descrever descrever cada uma das várias várias energias energias do planeta planeta bem como as diversas características de cada uma delas.


Página 8

de 82


2. Energia de origens fósseis Combus Combustív tível el fóssi fóssill ou mais mais correc correctam tament entee combus combustí tível vel min minera erall é uma subs substâ tânc ncia ia form formad adaa de compo compost stos os de carb carbon ono, o, usad usados os como como prod produt utos os para para alimentar a combustão. A origem dos combustíveis fosseis segundo a teoria biogénica, que ainda é a mais aceitável, sugere que outros tipos de substâncias oleaginosas extraídas da crosta terrestre terrestre como o petróleo petróleo teriam origem comum ao carvão carvão mineral mineral já quee o mesm qu mesmoo tamb também ém é abun abunda dant ntem emen ente te enco encont ntra rado do sote soterr rrad adoo em mi mina nass terrestres. Dessa associação explica-se que as outras substâncias usadas como combustível porém encontradas a níveis mais baixos (negativo), foram gerados em função desse efeito efeito de fossilização fossilização de animais animais e plantas, plantas, provocado provocado por sua vez pela acção de pressão e temperatura muito altas geradas há milhões de anos no processo de soterramento de outros tipos de material orgânico que por algum motivo não entraram na cadeia alimentar antes ou quando foram enterrados. Esta teoria explica a existência de óleo sob a crosta da Terra. É a biogénica, ou por outras palavras, afirma que o líquido natural constituído de hidrocarbonetos que se encontra preenchendo os poros de rochas sedimentares, aglutinados em depósitos muito extensos sob o manto terrestre, tem origem na função do processo de fossilização de animais e plantas, que há milhões de anos teriam sido soterrados e submetidos acção de pressão e temperaturas muito altas geradas de material orgânico em decomposição sobre a superfície do planeta e que, com o tempo teriam se separado dos respectivos fósseis. Nesse caso a teoria aind aindaa po posstul tula qu quee os com combu busstívei íveiss foss osseis eis (ass assim cham chamad ados os)) seri eriam inesgotáveis, já que contam com um grau de reposição variável e compatível com a matéria orgânica constante na superfície. Os combustíveis fósseis são recursos naturais não renováveis

Os combustíveis fósseis são formados pela decomposição de matéria orgânica através de um processo que leva milhares e milhares de anos e, por este motivo, não são renováveis ao longo da escala de tempo humana, ainda que ao longo de uma escala de tempo geológica esses combustíveis continuem a ser Engenharia do ambiente

Página 9

de 82


formados pela natureza. O carvão mineral, os derivados do petróleo (tais como a gasolina, óleo diesel, óleo combustível, o GLP - ou gás de cozinha -, entre outros) e ainda, o gás natural, são os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos. Um grande problema desses combustíveis é o facto de serem finitos, o que faz com que a dependência energética a partir deles seja um problema quando esses esses recurs recursos os acabar acabarem, em, embora embora de acordo acordo com as teoria teoriass abiogé abiogénic nicas as os combustíveis minerais são muito abundantes. Por isso o interesse em energias renováveis é crescente. Outro problema é que com a queima de combustíveis minerais são produzidos gases que produzem o efeito efeito estufa estufa como o gás carbónico e metais pesados, como por exemplo o mercúrio. mercúrio.

2.1. Carvão O carvão é outra das formas de produzir energia, mas este pertence ao grupo das energias não renováveis, e assim não dura para sempre as suas reservas são limitadas, visto que o carvão foi formado ao longo de milhões de anos, pelo resultado da decomposição de vários sedimentos orgânicos e vegetais e pelos vários factores que influenciaram a terra, quando esgotarmos as reservas que existem hoje em dia não poderemos esperar para que se forme mais, assim há que saber utiliza-lo de uma forma racional; além de se esgotar também polui como como é comu comum m das das font fontes es de ener energi giaa não não reno renová váve veis is.. O carv carvão ão emit emitee principalmente três tipos de gases que são o Co2, So2 e Nox. Logicamente o carvão só por si não tinha a capacidade de produzir energia eléctrica, eléctrica, assim para produzir produzir energia eléctrica eléctrica o carvão é util utilizado izado em centrais centrais Termoeléctrica, centrais estas que usam como combustível principal o carvão, apesar de haver as que possam usar fuelóleo. 2.1.1. Formação de carvão

Dá-se a deposição de matéria orgânica numa bacia (no local de formação ou não). De seguida começa a incarbonização exte extern rna a a uma uma pequ pequena ena dist distân ânci cia a da supe superf rfíc ície ie,, na qual qual se decompõe a matéria orgânica em carbono e voláteis, por meio de bact bactér éria iass anae anaerróbia óbiass que que se al alim imen enta tam m de hidr hidrat atos os de carb ca rbon ono o. A inca incarb rbon oniz izaç ação ão inte interrna vem vem após após os ter terrenos enos sofre sofrere rem m um abatim abatiment ento o ou subsid subsidênci ência, a, estand estando o assim assim em condições de maior pressão e temperatura. Nestas condições vai durante largos períodos de tempo: diminuir o tamanho e aumentar a densidade; aumentar a percentagem de carbono por perda de outros componentes; diminuir a concentração de voláte voláteis is.. Os carvõe carvõess preto pretoss re repr prese esenta ntam m estági estágios os de grand grande e Engenharia do ambiente

Página 10

de 82


per erd da de hid hidrogéni génio o de hid hidroc ocar arbo bone neto toss que mig migra ram m de grandes profundidades do interior da terra. 2.1.2. Tipos de carvão 2.1.2.1. Carvão vegetal O carvão vegetal é obtido a partir da queima ou carbonização de madeira, após esse processo resulta em uma substância negra. No qu quot otid idia iano no o ca carv rvão ão ve vege geta tall é ut util iliz izad adoo co como mo co comb mbus ustí tíve vell de aquecedores, aquece dores, lareira, lareira, churr churrasque asqueiras iras e fogõe fogõess a lenha, além de abast abastecer ecer alguns sectores industriais como as siderúrgicas. O carvão também é usado na medicina, nesse caso chamado de carvão activado oriundo de determinadas madeiras de aspecto mole e não resinosas. Essa substância tem sido utilizada desde a Antiguidade, na civilização egípcia tinha seu uso difundido na purificação de óleos e uso medicinal. Na Segunda Guerra serviu para a retirada de gases tóxicos a partir da sua elevada capaci cap acidade dade de abs absorv orver er imp impure urezas zas sem alt altera erarr a sua est estrut rutura ura,, dev devido ido a sua composição porosa. O carvão também se destaca na condução de oxigénio e um eficiente diss di ssem emin inad ador or de to toxi xina nas. s. Di Dian ante te de várias indicações positivas do carvão pode-se destacar o seu uso no tratamento de dores estomacais, mau hálito, aftas, gases intestinais, diarreias infe in fecc ccio iosa sas, s, de desi sint nter eria ia he hepá páti tica ca e intoxicações. Apesar dos benefícios Fig. 1- Carvão vegetal apresentados apres entados com a utili utilização zação do carvã carvãoo vegetal veget al é preciso analisar as consequências que a sua produção provoca. Em primeiro lugar é importante analisar o factor social, quando pessoas adultas e até crianças trabalham nas carvoarias na maioria das vezes em condições precárias de trabalho e baixíssimos salários. salários. Outro factor não menos importante que o primeiro é o ambiental, pois para para o des desenv envolv olvim imento ento des dessa sa act activi ividad dadee di diver versas sas vez vezes es é pre precis cisoo ret retira irarr a cobertura vegetal de importantes composições vegetativas contidas no território, que geralmente não são oriundos de madeiras de reflorestamento ou madeira cultivada para esse fim. 2.1.2.2. Carvão activado Engenharia do ambiente

Página 11

de 82


O carvão activado é um material de carbono com uma porosidade bastante desenvolvida. Com o recurso a técnicas de absorção de azoto a 77 K, pode verifi verificar car-se -se que contêm contêm essenc essencial ialmen mente te microporos. O carvão activado tem a capacidade de colectar selectivamente gases, líquidos ou impu im pure reza zass no inte interi rior or do doss seus seus po poro ros, s, apresentando portanto um excelente poder de clarificação, desodorização e purificação de líquidos ou gases. Este tipo de carvão é obtido a partir da Fig. 2 - Carvão activado queima queima contro controlad ladaa com baixo baixo teor teor de oxi oxigén génio io de certas certas made adeiras, a uma temperatura de 800°C a 100 0000°C, tomando-se o cuidado de evitar que ocorra a queima total do material de forma a manter sua porosidade Os usos mais comuns para o carvão carvão activado são a absorção absorção de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas, onde o carvão se destaca por reter nos seus poros impurezas e elementos poluentes. É utilizado em diversos ramos das indústrias química, alimentícia e farmacêutica, da medicina e em sistemas de filtragem, bem como no tratamento de efluentes e gases tóxicos resultantes de processos industriais. 2.1.2.3. Carvão mineral O carvão mineral – ou simplesmente carvão – é um combustível fóssil sólido formado a partir da matéria orgânica de vegetais depositados em bacias sedimentares. Por acção de pressão e temperatura em ambiente sem contacto com o ar, em decorrência de soterramento e actividade orogênica, os restos vege vegeta tais is ao long longoo do tempo tempo geol geológ ógic icoo se soli solidi difi ficam cam,, perd perdem em ox oxig igén énio io e hidr hidrog ogén éniio e se enr enrique iquece cem m em carb carbon ono, o, em um proce rocessso deno denom minad inadaa carbonização. Quanto mais intensas a pressão e a temperatura a que a camada de matéria vegetal for submetida, e quanto mais tempo durar o processo, mais alto será o grau de carbonização atingido, ou rank , e maior a qualidade do carvão. Os diversos estágios de carbonização, do menor para o maior rank , são dados pelo esqu esquema ema:: turf turfaa - sapr saprope opeli lito to - linh linhit itoo – carv carvão ão subsub-be betum tumin inos osoo - carv carvão ão betuminoso - antracito. O estágio mínimo para a utilização industrial do carvão é o do linhito. Outro índice qualitativo do carvão é o grade, que mede de forma inve invers rsam amen ente te prop propor orci cion onal al o perc percen entu tual al em mass massaa de maté matéri riaa mi mine nera rall incomb incombust ustíve ívell (cinza (cinzas) s) prese presente nte na camada camada carbon carbonífe ífera. ra. Um baixo baixo grade significa que o carvão possui um alto percentual de cinzas misturado à matéria carbonosa, consequentemente, empobrecendo a sua qualidade. 2.1.2.4. Turfa Engenharia do ambiente

Página 12

de 82


A turfa turfa é um mater material ial de origem origem vegetal vegetal,, parcia parcialme lmente nte decomp decompost osto, o, encontrado em camadas, geralmente em regiões pantanosas e também sobre mont mo ntan anha hass (tur (turfa fa de alti altitu tude de). ). É form formad adaa prin princi cipa palm lmen ente te po por r Sphagnum (esfagno, grupo de musgos) e Hypnum, mas também de juncos, árvores, etc. Sob cond condiç ições ões geol geológ ógic icas as adeq adequa uadas das,, trans transfo form rmam am-s -see em carv carvão ão,, atra atravé véss de emanações de metano vindo das profundezas e da preservação em ambiente anóx anóxic ico. o. É util utiliz izada ada como como comb combus ustí tível vel para para aque aquecim cimen ento to domés domésti tico co.. Su Suaa compos composiçã içãoo é defini definida da como como Sub Substâ stânci ncias as Húmicas Húmicas (Ácido (Ácido Húmico Húmico,, Ácido Ácido fúlvico e Humina) e Substâncias Não húmicas. Substâncias Húmicas possuem estrutura química não bem definida, sabe-se que possuem sítios de adsorção compos compostos tos por grupos grupos ácidos ácidos carboxí carboxílic licos, os, cetona cetona,, hid hidrox roxila ilass fenóli fenólicas cas e alcoólicas. Já a Substância não húmica é composta por estruturas bem definidas, como lignina, proteínas, etc. Por conter em sua estrutura estes grupos funcionais, é utilizada como adsorvente de vários metais pesados presentes em ambientes aquá aquáti ticos cos e em solo solos, s, on onde de compl complex exam am esse essess meta metais is,, cont contri ribu buin indo do para para o equilíbrio do meio ambiente. 2.1.2.5. Antracite O antracite , o u o antracito , é um umaa variedade com compacta acta e du durra do miner ineral al car carvão vão qu quee po posssui sui elev elevad adoo lust lustre re.. Di Dife fere re do carv carvão ão betu betumi mino noso so po por r conter pouco ou nenhum betume, o que faz com que arda com uma chama quase invisível. Os espécimes mais mais puros puros são compos compostos tos quase quase int inteir eirame amente nte por carbono. Um antracito libera alta energia por quilo e queima limpidamente com pouca fuligem, o que o faz uma Fig.3 - Bloco de antracite variedade carvão procurado e desta forma de valor mais alto. É também usado como um filtro médio.

2.1.2.6. Linhito O lignito ou linhito (em Portugal, a lenhite) é um tipo de carvão com elevado teor de carbono na sua constituição (65 a 75%). A sua cor é acastanhada e encontra-se geralmente, mais à superfície, por ter sofrido menor pressão. p ressão. A sua extracção é relativamente fácil e pouco dispendiosa. d ispendiosa.


Página 13

de 82


Quan Quando do um umaa qu queim eimaa orig origin inaa mu muit itaa cinz cinza. a. Em termos geológicos é um carvão recente. Trata-se do único tipo de carvão estritamente bio bioló lógi gico co e fóss fóssil il,, form formad adoo po porr maté matéri riaa orgânica vegetal. Fig.4 - Linhito

2.2. Petróleo

O petróleo (do latim petroleum, petrus, pedra e oleum, óleo, do grego πετρέλαιον (petrélaion), "óleo da pedra", do grego antigo πέτρα (petra), pedra + έλαιον (elaion) óleo de oliva, qualquer substância oleo oleosa sa.) .),, no sent sentid idoo de óleo umaa subs substâ tânc ncia ia oleo oleosa sa,, infl inflam amáve ável,l, óleo bruto bruto, é um geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho castanho claro até o preto, passando por verde e castanho. O petróleo é um recurso natural abundante, porém a sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também actualmente a principal fonte de energia. energia. Serve como base para fabricação fabricação dos mais variados variados produtos, produtos, dentre os quais destacam-se: benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já provocou muitas guerras, e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Medio Oriente. Além de gerar a gasolina e gasóleo que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do pet petró róle leoo como como,, po porr exem exempl plo, o, a paraf parafin ina, a, GLP GLP, prod produt utos os asfá asfált ltic icos os,, naft naftaa petroquímica, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação.

2.2.1. Um pouco de História

Registos históricos da utilização do petróleo remontam a 4000 a.C. devido a exsu exsuda daçõ ções es e aflo aflora rame ment ntos os freq freque uent ntes es no Orie Orient ntee Médi Médio. o. Os povos povos da Mesopotâmia, do Egipto, da Pérsia e da Judeia já utilizavam o betume para pavimentação de estradas, calafetação de grandes construções, aquecimento e iluminação de casas, bem como lubrificantes e até laxativo. No início da era cristã, os árabes davam ao petróleo fins bélicos e de iluminação. O petróleo de Baku, Baku, no Azerbaijão, Azerbaijão, já era produzido produzido em escala comercial, comercial, para os padrões da época, quando Marco Polo viajou pelo norte da Pérsia, em 1271. Engenharia do ambiente

Página 14

de 82


A hist histór ória ia da expl explor oraç ação ão petr petrol olíf ífer eraa no Orie Orient ntee Médi Médioo nasc nasceu eu da rivalidade entre a Grã-Bretanha e o Império Russo. 2.2.2. Origem

A hipótese mais aceite tem em conta o aumento da temperatura em que as molécu mol éculas las do querog querogéni énioo começa começaria riam m a ser quebra quebradas das gerand gerandoo compos compostos tos orgânicos líquidos e gasosos, num processo denominado catagénese. Para se ter uma acumulação de petróleo seria necessário que, após o processo de geração e expulsão, ocorresse a migração do óleo ou gás através das camadas de rochas adjacentes e porosas, até encontrar uma rocha selante e uma estrutura geológica que detenha seu caminho, sobre a qual ocorrerá a acumulação do óleo ou gás em uma rocha porosa chamada rocha reservatório. É de aceitação para a maioria dos geólogos e geoquímicos, que ele se forme forme a partir partir de subst substânc âncias ias orgân orgânica icass proced procedent entes es da superf superfíci íciee terres terrestre tre (detritos orgânicos), orgânicos), mas esta não é a única teoria sobre a sua formação. Uma outra hipótese, datada do século XIX, defende que o petróleo teve uma origem inorgânica, a partir dos depósitos de carbono que possivelmente foram formados com a formação da Terra. 2.2.3. Onde encontrar petróleo

O petróleo está associado a grandes estruturas que comunicam a crosta e o manto da terra, sobretudo nos limites entre placas tectónicas. O petróleo e gás natural são encontrados tanto em terra quanto no mar, principalmente nas bacias sedimentares (onde se encontram meios mais porosos - reservatórios), mas também em rochas cristalinas. Os hidrocarbonetos, portanto, ocupam espaços porosos nas rochas, sejam sejam eles eles entre entre grãos grãos ou fract fractura uras. s. São efectu efectuados ados estudos estudos das poten potencia ciali lidade dadess das estrut estrutura urass acumul acumulado adoras ras (armad (armadilh ilhas as ou trapas), principalmente através de sísmica que é o principal método geofísico para a pesquisa dos hidrocarbonetos. Durante a perfuração de um poço, as rochas atravessadas são descritas, pesquisando-se a ocorrência de indícios de hidr hidroc ocar arbo bone neto tos. s. Logo Logo após após a perf perfur uraç ação ão são são inve invest stig igad adas as as propr propried iedades ades radioa radioacti ctivas vas,, eléctr eléctrica icas, s, magnét magnética icass e elásti elásticas cas das rochas rochas da parede do poço através de ferramentas especiais (perfilagem) as quais também Fig. Fi g.5 5 - Esquema de uma bomba para extracção de petróle


Página 15

de 82


permitem ler as propriedades físicas das rochas, identificar e avaliar a ocorrência de hidrocarbonetos..

2.2.4. Principais países produtores de petróleo


Página 16

de 82


2.3. 2. 3. Gá Gáss na natu tural ral O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves encontrada no subsolo, na qual o metano tem uma participação superior a 70 % em volume. A composição do gás natural pode variar bastante dependendo de factores relativos ao campo em que o gás é produzido, processo de produção, condicionamento, processamento, e transporte. O gás natural é encontrado no subsolo, por acumulações em rochas porosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis, associadas ou não a depósitos petrolíferos. É o resultado da degradação da matéria orgânica de forma anaeróbica oriunda de quantidades extraordinárias de micro organismos que, em eras pré-históricas, se acumulavam nas águas litorais dos mares da época. Essa maté matéri riaa orgâ orgâni nica ca foi foi sote soterr rrad adaa a gran grande dess prof profun undi dida dade dess e, po porr isto isto,, sua sua degradação se deu fora do contacto com o ar, a grandes temperaturas e sob fortes pressões. O gás natural "é a porção do petróleo que existe na fase gasosa ou em solução no óleo, nas condições originais de reservatório, e que permanece no Engenharia do ambiente

Página 17

de 82


estado gasoso em PTN (condições normais de temperatura e pressão)" 2.3.1. Um pouco de história

O gás natural passou a ser utilizado em maior escala na Europa no final do século XIX, com a invenção do queimador Bunsen, em 1885, que misturava ar com gás natural e com a construção de um gasoduto à prova de vazamentos, em 1890. Porém as técnicas de construção de gasodutos eram incipientes, não havendo transporte de grandes volumes a longas distâncias, consequentemente, era pequena a participação participação do gás em relação ao óleo e ao carvão. Entre Entre 1927 e 1931, já existiam mais de 10 linhas de transmissão de porte nos Estados Unidos, mas sem alcance interestadual, no final de 1930 os avanços da tecnologia já viabilizavam o transporte do gás para longos percursos. A primeira edição da norma americana para sistemas de transporte e distribuição de gás data de 1935. O grande crescimento das construções pós-guerra, durou até 1960, foi responsável pela instalação de milhares de quilómetros de gasodutos, dado os avanços em metalurgia, técnicas de soldagem e construção de tubos. Desde então, o gás natural passou a ser utilizado em grande escala por vários países, dentre os quais podemos destacar os Estados Unidos, Canadá, Japão além da grande maioria dos países Europeus, isso deve –se principalmente as inúmeras vantagens económicas e ambientais que o gás natural apresenta. 2.3.2. Composição

A composição do gás natural pode variar muito, dependendo de factores relativos ao reservatório, proces ocessso de produção, condicioname amento, processamento, e transporte. De uma maneira geral, o gás natural apresenta teor de metano superiores a 70% de sua composição, densidade menor que 1 (mais leve que o ar) e poder calorífico superior entre 8.000 e 10.000 kcal / m3, dependendo dos teores de pesados (Etano e propano principalmente) e inertes (Nitrogénio e gás carbónico). H2S Máximo - 10 mg/m3 2.3.3. Armazenamento e transporte

Ao contrário do que ocorre com a maioria dos combustíveis fósseis, facilment facilmentee armazenávei armazenáveis, s, a decisão decisão de investime investimento nto em gás natural depende da negociação prévia de contratos de fornecimento de longo prazo, do produtor ao consumidor. Essas características técnico-económicas configuram num modo de orga organi niza zaçã çãoo no qu qual al o supr suprim imen ento to do serv serviç içoo depe depend nde, e, prev previa iame ment nte, e, da implantação de redes de transporte e de distribuição, bem como na implantação Engenharia do ambiente

Página 18

de 82


de um sistema de coordenação dos fluxos, visando o ajuste da oferta e da demanda, sem colocar em risco a confiabilidade do sistema. 2.3.4. Exploração

A exploração é a etapa inicial dentro da cadeia de gás natural, consistindo em duas fases. A primeira fase é a pesquisa através de testes sísmicos verifica-se a existência em bacias sedimentares de rochas reservatórias (estruturas propícias de petróleo e gás natural). Caso o resultado das pesquisas seja positivo, inicia-se a segunda fase, e é perfurado um poço pioneiro pioneiro e poços de delimitaç delimitação ão para comprovação comprovação da existência gás natural ou petróleo em nível comercial e mapeamento do reservatório, que será encaminhado para a produção. Os reservatórios de gás natural são constituídos de rochas porosas capazes de reter petróleo e gás. Em função do teor de petróleo bruto e de gás livre, classifica-se o gás, quanto ao seu estado de origem, em gás associado e gás nãoassociado. é aquele que, no reservatório, está dissolvido no óleo ou sob a forma de capa de gás. Neste caso, a produção de gás é determinada basicamente pela produção de óleo. Boa parte do gás é utilizada pelo próprio sistema de produção, podendo ser usada em processos conhecidos como reinjeção e gás lift, com a finalidade de aumentar a recuperação de petróleo do reservatório, ou mesmo consumida para geração de energia para a própria unidade de produção, que normalmente fica em locais isolados. Ex: Campo de Urucu no Estado do Amazonas Gás associado: associado:

é aquele que, no reservatório, está livre ou em presença de quantidades muito pequenas de óleo. Nesse caso só se justifica comercialmente produzir o gás. Ex: Campo de San Alberto Alberto na Bolivia. Gás não-associado:

2.3.5. Utilização

O gás natu natura rall é empr empreg egue ue dire direct ctam amen ente te como como combu combust stív ível el,, tant tantoo em indústrias, casas e automóveis. É considerado uma fonte de energia mais limpa que os derivados do petróleo e o carvão. Alguns dos gases de sua composição são eliminados porque não possuem capacidade energética (nitrogênio ou CO 2) ou po porq rque ue po podem dem deixa deixarr resí resídu duos os nos cond condut utor ores es devi devido do ao seu seu alto alto peso peso molecular em comparação ao metano (butano e mais pesados). A sua combustão é mais limpa e dá uma vida mais longa aos equipamentos que utilizam o gás e menor custo de manutenção.

Combustível:


Página 19

de 82


Utilizado para motores Utilizado motores de autocarros autocarros,, automóveis automóveis e caminhões caminhões substi substitui tuindo ndo a gasoli gasolina na e o álcool álcool,, pode pode ser até 70% mais barato barato que out outros ros combustíveis e é menos poluente.

Automotivo:

Industrial:

Utilizada em indústrias para a produção de metanol, amónia e ureia. ureia. 2.3.6. Desvantagens

As desvantagens do gás natural em relação ao butano são: Mais difícil de ser transportado, devido ao fato de ocupar maior volume, mesmo mesmo pressu pressuriz rizado ado,, também também é mais mais difíci difícill de ser liq liquif uifica icado, do, requer requerend endoo temperaturas da ordem de -160°C. Algumas jazidas de gás natural podem conter mercúrio associado. Tratase de um metal altamente tóxico e deve ser removido no tratamento do gás natural. O mercúrio é proveniente de grandes profundidades no interior da terra e ascende junto com os hidrocarbonetos, formando complexos organo-metálicos. Actualment Actualmentee estão estão sendo investigadas investigadas as jazidas jazidas de hidratos hidratos de metano metano que se estima haver reservas energéticas muito superiores às actuais de gás natural.

2.4. Impacto ambiental As conseq consequên uência ciass ambient ambientais ais do proces processo so de industrialização e do inerente e progressivo consumo de combustíveis fósseis - leia-se energia -, destaca-se o aumento da contaminação do ar por gases e material, provenientes justamente da queima destes combustíveis, gerando uma série de impactos loca locais is sobr sobree a saúde saúde humana humana.. Outr Outros os gase gasess caus causam am im impa pact ctos os em regi regiõe õess diferentes dos pontos a partir dos quais são emitidos, como é o caso da chuva ácida. ácida. A mudança global do clima é um outro problema ambiental, porém bastante mais complexo e que traz consequências possivelmente catastróficas. Este problema vem sendo causado causado pela intensificaçã intensificaçãoo do efeito efeito estufa estufa que, por sua vez, está relacionada ao aumento da concentração, na atmosfera da Terra, de gases que possuem características específicas. Estes gases permitem a entrada da luz solar, mas impedem que parte do calor no qual a luz se transforma volte para o espaço. Este processo de aprisionamento do calor é análogo ao que ocorre em uma estufa - daí o nome atribuído a esse fenómeno e também aos gases que possuem essa propriedade de aprisionamento parcial de calor, chamados de


Página 20

de 82


gases do efeito estufa (GEE), dentre os quais destaca-se o dióxido de carbono (CO2). É importante notar que o dióxido dióxido de carbono carbono,, bem como os outros GEE em geral (vapor d'água, por exemplo), não causam, em absoluto, nenhum dano à saúde e não "sujam" o meio ambiente. Seria incorreto classificar estes gases como poluentes -, já que os mesmos não possuem as duas características básicas de um poluente segundo a definição tradicional do termo (idéia de dano à saúde e/ou e/ou suje sujeir ira) a).. Tod odav avia ia,, no nova vass defi defini niçõ ções es de poluição, poluição, mais técnicas e abrangentes, fizeram-se necessárias e surgiram ao longo da última década, fazendo com que os gases g ases de efeito estufa fossem classificados como poluentes.


Página 21

de 82


3. Energias renováveis 3.1. Energia do hidrogénio 3.1.1. Composição do Hidrogênio

O hidrogênio é o mais simples e mais comum elem elemen ento to do un univ iver erso so.. Po Poss ssui ui a maio maiorr qu quant antid idad adee de ener energi giaa po porr un uniidade dade de mass assa qu quee qu qual alqu quer er ou outtro combustíve combustívell conhecido conhecido - 52.000 BTU - British British Thermal Fig. Fi g. 6 - Símbolo químico do hidrogénio Unit Unitss (Uni (Unida dade dess Térm Térmic icas as Brit Britân ânic icas as)) po porr libra ibra (ou (ou 120,7kJ por grama). Além disso, quando fica no estado líquido, este combustível de baixo peso molecular ocupa um espaço equivalente a 1/700 daquele que ocuparia no estado gasoso. Esta é uma das razões pelas quais o hidrogênio é utilizado como combustível para propulsão de foguetes e cápsulas espaciais, que requerem combustíveis de baixo peso, compactos e com grande capacidade de armazenamento de energia. No estado natural e sob condições normais, o hidrogénio é um gás incolor, incolo r, inodoro e insípido. O hidrogénio molecular (H 2) existe como dois átomos ligados pelo compartilhamento de elétrons - ligação covalente. Cada átomo é composto por um próton e um elétron. Alguns cientistas acreditam que este elemento dá origem a todos os demais por processos de fusão nuclear. O hidrog hid rogéni énioo normal normalme mente nte existe existe combin combinado ado com out outros ros element elementos, os, como como o oxigénio na água, o carbono no metano, e na maioria dos compostos orgânicos. Como é quimicamente muito activo, raramente permanece sozinho como um único elemento. Quando queimado com oxigênio puro, os únicos produtos são calor e água. Quando queimado com ar, constituído por cerca de 68% de nitrogênio, alguns óxidos de nitrogênio (NOX) são formados. Ainda assim, a queima de hidrogênio produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis fósseis.

3.1.2. Produção de Hidrogénio Engenharia do ambiente

Página 22

de 82


O hidrogênio ligado em compostos orgânicos e na água constitui 70% da supe superf rfíc ície ie terr terres estr tre. e. A quebr quebraa dest destas as liga ligaçõ ções es na água água perm permit itee produ produzi zir r hidrogênio e então utiliza-lo como combustível. Existem muitos processos que podem ser utilizados para quebrar estas ligações. A seguir estão descritos alguns métodos para a produção p rodução de hidrogénio e que ou estão actualmente em uso ou sob pesquisa e desenvolvimento. A maior parte do hidrogênio produzido no mundo (principalmente nos Estados Unidos) em escala industrial é pelo processo de reforma de vapor, ou como um subproduto do refino de petróleo e produção de compostos químicos. A reforma de vapor utiliza energia térmica para separar o hidrogénio do carbono no metano ou metanol, e envolve a reação destes combustíveis com vapor em superfícies catalíticas. O primeiro passo da reação decompõe o combustível em água e monóxido de carbono (CO). Então, uma reação posterior transforma o monóxido monóxido de carbono carbono e a água em dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2). Estas reações ocorrem sob temperaturas de 200ºC ou maiores. Outro modo de produzir hidrogénio é por eletrólise, onde os elementos da água, o hidrogénio e o oxigénio, são separados pela passagem de uma corrente elétrica. A adição de um eletrólito como um sal aumenta a condutividade da água e melhora a eficiência do processo. A carga elétrica quebra a ligação química entre os átomos de hidrogénio e o de oxigénio e separa os componentes atômi atômicos cos,, criand criandoo partí partícul culas as carreg carregadas adas (íons) (íons).. Os íon íonss formam formam-se -se em doi doiss pólos: o anodo, polarizado positivamente, e o catodo, polarizado negativamente. O hidrogénio concentra-se no cátodo e o anodo atrai o oxigênio. Uma voltagem de 1,24V é necessária para separar os átomos de oxigénio e de hidrogénio em água pura a uma temperatura de 25ºC e uma pressão de 1,03kg/cm 2. Esta tensão varia conforme a pressão ou a temperatura são alteradas. A menor quantidade de eletricidade necessária para eletrolisar um mol de água água é de 65 65,3 ,3W Watts atts-h -hor oraa (a 25 25ºC ºC). ). A prod produç ução ão de um metr metroo cúbi cúbico co de hidrogênio requer 0,14kilowatts-hora (kWh) de energia elétrica (ou 4,8kWh por metro cúbico). Fontes renováveis de energia podem produzir eletricidade por eletrólise. Por exemplo, o Cent entro de Pesquisas em Energia da Humboldt State Universityprojetou Universityprojetou e construiu um u m sistema solar de hidrogênio auto-suficiente. O sistema usa um arranjo fotovoltaico de 9,2kilowatts (kW) para fornecer energia a um compressor que faz a aeração dos tanques de peixes. A energia não utili uti lizad zadaa para para movime movimenta ntarr o compre compress ssor or aciona aciona um eletrol eletrolisa isador dor bip bipola olar r alcalino de 7,2kW. O eletrolisador pode produzir 53 pés cúbicos padrões de Engenharia do ambiente

Página 23

de 82


hidrogénio por hora (25 litros por minuto). A unid un idad adee está está op oper eran ando do sem sem supe superv rvis isão ão desd desdee 1993. Quando o arranjo fotovoltaico não fornece energia sufi uficiente, o hidrog ogéénio fornece combustível para uma célula de combustível por memb membra rana na de troc trocaa fotô fotôni nica ca de 1,5kW 1,5kW para para fornecer a energia necessária aos compressores. Fig .7 -

Sistema solar de hidrogénio

A eletrólise de vapor é uma variação do processo convencional de eletrólise. Uma parte da ener energi giaa nece necesssári ária para para deco decomp mpor or a água água é adicionada na forma de calor ao invés de eletricidade, tornando o processo mais eficiente que a eletrólise convencional. A 2500ºC a água se decompõe em hidrogénio e oxigénio. Este calor pode ser fornecido por um dispositivo de concentração de energia solar. O problema neste processo é impedir a recombinação do hidrogénio e do oxigénio sob as altas temperaturas utilizadas no processo. A decomposição termoquímica da água utiliza produtos químicos como o bro brome meto to ou o iode iodeto to,, assi assist stid idos os pelo pelo calo calorr. Esta Esta comb combin inaç ação ão prov provoc ocaa a decom decompos posiç ição ão da mo molé lécu cula la de água água.. Este Este proc proces esso so po poss ssui ui vári várias as etap etapas as usualmente três - para atingir o processo inteiro. Proces ocesso soss foto oto elet eletrroq oquí uím mico icos util utiliizam zam do dois is tipo tiposs de sis sistem temas eletro eletroquím químico icoss para para produz produzir ir hid hidrog rogénio énio.. Um uti utiliz lizaa comple complexos xos metáli metálicos cos hidrossolúveis como catalisadores, enquanto que o outro utiliza superfícies semicondutoras. Quando o complexo metálico se dissolve, absorve energia solar e produz uma carga elétrica que inicia a reação de decomposição da água. Este processo imita a fotossíntese. O outro método utiliza eletrodos semicondutores em um umaa célu célula la foto fotoqu quím ímic icaa para para conv conver erte terr a ener energi giaa elet eletro roma magn gnét étic icaa em química. A superfície semicondutora possui duas funções: absorver a energia solar e agir como um eletrodo. A corrosão induzida pela luz limita o tempo de vida útil do semicondutor. semicondutor. Processos biológicos e fotobiológicos utilizam algas e bactérias para produzir hidrogénio. Sob condições específicas, os pigmentos em certos tipos de algas absorvem energia solar. As enzimas na célula de energia agem como catalisador catalisadores es para decompor as moléculas moléculas de água. Algumas Algumas bactérias bactérias também são capazes de produzir hidrogénio, mas diferentemente das algas necessitam de Engenharia do ambiente

Página 24

de 82


subs substr trat atos os para para seu seu cres cresci cime ment nto. o. Os orga organi nism smos os não não apen apenas as prod produz uzem em hidrogênio, mas também podem limpar poluição ambiental. Outra fonte de hidrogénio por processos naturais utiliza o metano e o meta metano nol.l. O meta metano no (CH (CH4) é um comp compon onen ente te do "b "bio iogá gás" s",, prod produz uzid idoo po por r bactérias anaeróbias. Estas bactérias são encontradas em grande quantidade no ambiente. Elas quebram, ou digerem, matéria orgânica na ausência de oxigénio e produzem o "biogás" como resíduo metabólico. Fontes de biogás incluem os lixões, o esterco de gado ou porcos e as estações de tratamento de águas e esgotos. O metano também é o principal componente do gás natural (um grande comb combus ustí tíve vell util utiliz izad adoo para para aque aqueci cime ment ntoo e gera gerado dora rass de ener energi giaa elét elétri rica ca)) pro produ duzi zido do po porr bact bactér érias ias anae anaeró róbi bias as há mi milh lhões ões de anos anos atrá atrás. s. O etan etanol ol é produzido produzido pela fermentaçã fermentaçãoo da biomassa. biomassa. A maior parte do etanol etanol combustíve combustívell dos Estados Unidos é produzido pela fermentação do milho. 3.1.3. Usos Potenciais do Hidrogénio

Os sectores de transporte, industrial e residencial nos Estados Unidos têm utilizado o hidrogénio há muitos anos. No início do século XIX muitas pessoas utilizaram um combustível denominado "gás da cidade", que era uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono. Muitos países, incluindo o Brasil e a Alemanha, continuam distribuindo este combustível. Aeronaves (dirigíveis e balõe balões) s) usam usam hid hidrog rogêni ênioo para para trans transpor porte. te. Actualm Actualment ente, e, alguma algumass ind indúst ústria riass utilizam hidrogénio para refinar petróleo, e para produzir amônia e metanol. As naves espaciais utilizam hidrogénio como combustível para os foguetes. Com pesqui pesquisas sas futura futuras, s, o hid hidrog rogéni énioo poderá poderá fornec fornecer er eletri eletricid cidade ade e combustível para os sectores residencial, comercial, industrial e de transporte, criando uma nova economia energética. Quando armazenado adequadamente, o hidrogénio combustível pode ser queimado tanto no estado gasoso quanto no líquido. Os motores de veículos e os fornos industriais podem facilmente ser convertidos para utilizar hidrogênio como combustível. Desde a década de 1950, o hidrogénio abastece alguns aviões. Fabricantes de autom automóv óvei eiss dese desenv nvol olve veram ram carr carros os mo movi vidos dos a hidr hidrog ogéni énio. o. A qu quei eima ma de hidrogénio é 50% mais eficiente que a da gasolina e gera menos poluição ambiental. O hidrogénio apresenta uma maior velocidade de combustão, limites mais altos de inflamabilidade, temperaturas de detonação mais altas, queima mais quente e necessita de menor energia de ignição que a gasolina. Isto quer Engenharia do ambiente

Página 25

de 82


dizer que o hidrogénio queima mais rapidamente, mas traz consigo os perigos de pré-ignição e flashback. Apesar de o hidrogénio apresentar suas vantagens como combustível para veículos, ainda tem um longo caminho de desenvolvimento a percorrer antes de poder ser utilizado como um substituto para a gasolina. As célu célula lass de ener energi giaa util utiliz izam am um tipo tipo de tecn tecnol olog ogia ia qu quee usam usam o hidrogénio hidrogénio para produzir produzir energia útil. Nestas células, o processo processo de eletrólis eletrólisee é revertido para combinar o hidrogénio e o oxigénio através de um processo eletroquímico, que produz eletricidade, calor e água. O Programa Espacial dos Estados Unidos tem utilizado as células de energia para fornecer eletricidade às cáps cápsul ulas as espa espaci ciai aiss há déca década das. s. Célu Célula lass de ener energi giaa capa capaze zess de forn fornec ecer er elet eletri rici cida dade de para para mo move verr os mo moto tore ress de autom automóv óvei eiss e auto autoca carr rros os têm têm sido sido desenvolvidas. Muitas companhias estão a desenvolver células de energia para usinas estacionárias. Uma célula de energia funciona como uma bateria que nunca pára de funcionar funcionar e não precisa de recarga. recarga. Ela irá produzir produzir eletricida eletricidade de e calor sempre sempre que um combustível (no caso, o hidrogénio) for fornecido. Uma célula de energia consiste de dois eletrodos - um negativo (ânodo) e um positivo (cátodo) - imersos em um eletrólito. O hidrogénio é inserido na célula pelo ânodo, e o oxigénio pelo cátodo. Activados por um catalisador, os átomos de hidrogénio separam-se em protões e eléctrões, que tomam caminhos diferentes no cátodo. Os electr electrões ões saem saem por um circui circuito to extern externo, o, gerand gerandoo eletri eletricid cidade ade.. Os protõ protões es migram através do eletrólito ao cátodo, onde se reunem com o oxigénio e os electrões para gerar água e calor. As células de energia podem ser utilizadas para move mo verr os mo moto tore ress de veíc veícul ulos os ou para para forn fornec ecer er elet eletri rici cida dade de e calo calorr às edificações. O hidrogénio pode ser considerado como uma u ma forma de armazenar energia produzida de fontes renováveis como a solar, eólica, hídrica, geotérmica o biológica. Por exemplo, quando o sol estiver a por, sistemas fotovoltaicos pod podem em forn fornec ecer er a elet eletri rici cida dade de neces necessá sári riaa para para prod produz uzir ir o hidr hidrog ogén énio io po por r eletrólise. O hidrogénio pode então ser armazenado e queimado como um comb combus ustí tíve vel, l, ou para para func funcio iona narr como como um umaa célu célula la de ener energi giaa para para gera gerar r eletricidade à noite ou em tempo nebulado. 3.1.4. Armazenamento do Hidrogénio

Para se utilizar o hidrogénio em larga escala de maneira segura, sistemas práticos de armazenamento devem ser desenvolvidos, especialmente para os Engenharia do ambiente

Página 26

de 82


automóveis. Apesar de o hidrogénio poder ser armazenado no estado líquido, este é um processo difícil porque deve ser resfriado a -253ºC. A refrigeração do hidrogénio a esta temperatura utiliza o equivalente a 25 ou 30% de sua energia total, e requer materiais e mani anipulação especiais. is. Para refrigerar aproximadamente 0,5kg de hidrogênio são necessários 5kWh de energia elétrica. O hidrogênio também pode ser armazenado como gás, que utiliza muito menos energia que aquela necessária para fazer hidrogênio líquido. O gás hidrogênio pode então ser transportado e levado às residências da mesma maneira que o gás natural. Apesar desta técnica ser útil para a utilização do hidrogênio como combustível de aquecimento, não o é para utilização em veículos veículos porque os tanques de metal necessári necessários os para armazenar armazenar o hidrogênio hidrogênio são muito caros.

3.2. Energia da biomassa Do ponto de vista da geração de energia, o termo biomassa abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como combustíveis ou para a sua produção. Do ponto de vista da ecologia, biomassa é a quantidade total de matéria viva existente num ecossistema ou numa população animal ou vegetal. Os dois conceitos estão, portanto, p ortanto, interligados, embora sejam diferentes. Na definição de biomassa para a geração de energia excluem-se os tradicionais combustíveis fósseis, embora estes também sejam derivados da vida vegetal (carvão mineral) ou animal (petróleo e gás natural), mas são resultado de várias várias trans transfor formaç mações ões que requer requerem em mi milhõ lhões es de anos anos para para aconte acontecer cerem. em. A bio bioma mass ssaa po pode de cons consid ider erar ar-s -see um recu recurs rsoo natu natura rall reno renová váve vel,l, enqu enquant antoo os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo. A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens são o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis fósseis. A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo A Biomassa é a massa total de organismos vivos numa dada área. Esta massa constitui uma importante reserva de energia, pois é constituída essencialmente Engenharia do ambiente

Página 27

de 82


por hidratos de carbono. Dentro da biomassa, podemos distinguir algumas fontes de energia com potencial energético considerável tais como: a madeira (e seus resíduos), os resíduos agrícolas, os resíduos municipais sólidos, os resíduos dos animais, os resíduos da produção alimentar, as plantas aquáticas, e as algas. 3.2.1. Um pouco de história

Um dos primeiros empregos da biomassa pelo ser humano para adquirir energia teve início com a utilização do fogo como fonte de calor e luz. O domínio desse recurso natural trouxe ao homem a possibilidade de exploração dos mi miner nerais ais,, mi minér nérios ios e metais metais,, marcan marcando do novo novo períod períodoo antrop antropoló ológic gico. o. A madeira do mesmo modo foi por um longo período de tempo a principal fonte energética, com ela a cocção, a siderurgia e a cerâmica foram empreendidas. Óleos de fontes diversas eram utilizados em menor escala. O grande salto da biomassa deu-se com o advento da lenha na siderurgia, no período da Revolução Industrial. Nos Nos anos anos qu quee comp compre reen ende dera ram m o sécu século lo XIX, XIX, com com a reve revela laçã çãoo da tecnologia a vapor, a biomassa passou a ter papel primordial também para obtenção de energia mecânica com aplicações em sectores na indústria e nos transportes. A despeito do início da exploração dos combustíveis fósseis, como o carvão mineral e o petróleo, a lenha continuou desempenhando importante papel energético, principalmente nos países tropicais. Durante os colapsos de fornecimento de petróleo que ocorreram durante a década de 1970, essa importância se tornou evidente pela ampla utilização de artigos procedentes da biomassa como álcool, gás de madeira, biogás e óleos vege vegeta tais is nos mo moto tore ress de combu combust stão ão inte intern rna. a. Não Não ob obst stan ante te,, os mo moto tore ress de combustão interna foram primeiramente testados com derivados de biomassa, sendo praticamente unânime a declaração de que os combustíveis fósseis só obtiveram primazia por factores económicos, como oferta e procura, nunca por questões técnicas de adequação. 3.2.2. Origem

Para obtenção das mais variadas fontes de energia, a biomassa pode ser utilizada util izada de maneira maneira vasta, directa directa ou indirectame indirectamente. nte. O menor percentual percentual de poluição atmosférica global e localizado, a estabilidade do ciclo do carbono e o maior emprego de mão-de-obra, podem ser mencionados como alguns dos benefícios de sua utilização.


Página 28

de 82


Igua Igualm lmen ente te,, em rela relaçã çãoo a ou outr tras as form formas as de ener energi gias as reno renová váve veis is,, a bio bioma mass ssa, a, como como ener energi giaa qu quím ímic ica, a, tem po posi siçã çãoo de dest destaq aque ue devi devido do à alta alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, câmbio e transporte. A semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia de biomassa e de energia fóssil é outra vantagem, dessa forma a substituição não teria um efeito tão importante, nem na indústria de produção de equipamentos, nem nas bases instituídas para transporte e fabricação de energia eléctrica. A lenha é muito utilizada para produção de energia por biomassa. A grande desvantagem é a desflorestação. 3.2.3. Ciclo de vida da biomassa

A matéria orgânica produzida pelas plantas através da fotossíntese processo que utiliza a radiação solar como fonte energética. Graças a grande cadeia alimentar, onde a base primária são os vegetais, essa energia é repassada para os animais, animais, directamente directamente para os herbívoros herbívoros e destes destes para os carnívoros carnívoros primários e secundários. Plantas, animais e seus derivados são biomassa. A sua utilização como combustíve combustívell pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados. derivados. Madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool, óleos animais, óleos vegetais, gás pobre, biogás são formas de biomassa utilizadas como combustível. A renovação da biomassa dá-se através do chamado ciclo do carbono. A decomposição ou a queima da matéria orgânica ou de seus derivados provoca a liberação de CO2 (dióxido de carbono) na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO 2 e água nos hidratos de carbono, que compõe sua massa viva, liberando oxigénio. Desta forma a utilização da biomassa, desde que não seja de maneira predatória, não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo. 3.2.4. Principais formas aproveitáveis da biomassa no estado bruto • • • • • •

•

Madeira Produtos e resíduos agrícolas Resíduos florestais Resíduos pecuários Lixo Algumas formas de obtenção de derivados Prensagem de resíduos: produção de briquetes


Página 29

de 82

Energias renováveis e não renováveis • • • • •

Pirólise parcial: produção de carvão vegetal Gaseificação por pirólise: produção de gás pobre Fermentação anaeróbica: produção de biogás Fermentação enzimática e destilação: produção de álcool Processos compostos: produção de óleos vegetais 3.2.5. Produtos que se destacam da energia da biomassa.

3.2.5.1. Biocombustíveis gasosos: biogás Tem origem nos efluentes agro-pecuários, da agro-indústria e urbanos (lamas das estações de tratamento dos efluentes domésticos) e ainda nos aterros de RSU (Resíduos Sólidos Urbanos). Este Este resu result ltaa da degr degrad adaç ação ão biol biológ ógic icaa anae anaeró róbi biaa da maté matéri riaa orgâ orgâni nica ca contida nos resíduos anteriormente referidos e é constituído por uma mistura de metano (CH4) em percentagens que variam entre os 50% e os 70% sendo o restante essencialmente CO2. A sua obtenção faz-se a partir da degradação biológica anaeróbia da matéria matéria orgânica orgânica contida contida nos resíduos resíduos como efluentes agro-pecuários agro-pecuários,, da agroagroindústria e urbanos, obtendo-se uma mistura gasosa de metano e dióxido de carbono (biogás), aproveitando o seu potencial energético através da queima para obtenção de energia térmica ou eléctrica. 3.2.5.2. Biocombustíveis líquidos Os biocombustíveis (biodiesel, etanol, metanol) podem ser utilizados na substituição total ou parcial como combustíveis para veículos motorizados. No caso do biodiesel a sua utilização, com uma percentagem até 30%, é possível em motores de Diesel convencionais, sem alterações ao motor. motor. Podendo ser utilizados com concentrações até 100% em motores especialmente preparados para o efeito. 3.2.5.3. Biomassa sólida Na recolha e transporte da biomassa são utilizadas diversas tecnologias mecanizadas dependendo da idade das árvores (2,5 ou 10 anos) ou do tamanho dos resíduos. Engenharia do ambiente

Página 30

de 82


O seu armazenamento pode ser feito em pilhas curtas, pilhas longas, paletes, postes. As tecnologias de aproveitamento do potencial da biomassa sólida passam essencialmente pela queima em centrais térmicas com tecnologias como: de grelha grelha fixa, móvel ou inclinada inclinada e de leito fluidizado fluidizado (Liquefac (Liquefacção), ção), ou centrais centrais de cogeração para a produção de energia eléctrica e de água quente, ou ainda a queima directa (Combustão) em lareiras (lenha) para a produção directa de calor. Transformação da energia química do combustível em calor por meio das reacções dos elementos constituintes dos comb combus ustí tíve veis is com com ox oxig igén énio io (o ar ou o ox oxig igén énio io são são forn fornec ecid idos os além além da quantidade estequiométrica). Combustão ou queima directa:

Processo de produção de combustíveis líquidos por meio da reacção da biomassa triturada em um meio líquido com monóxido de carbono em presença de um catalisador alcalino. (P=150-250 atm, T=300-350 ºC , t=1030 min ; obtém-se um líquido viscoso que pode ser utilizado como combustível em fornos). Liquefacção:

Quanto à biomassa sólida, o processo de conversão ou aproveitamento de energia, passa primeiro pela recolha dos vários resíduos de que é composta, seguido do transporte para os locais de consumo, onde se faz o aproveitamento energético por combustão directa. 3.2.6. Vantagens

- Baixo custo de aquisição; - Não emite dióxido de enxofre; enxo fre; - As As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente a mbiente que as provenientes de combustíveis fósseis; - Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos); - Menor risco ambiental; - Recurso renovável. 3.2.7. Desvantagens

- Menor poder calorífico; - Maior possibilidade de emissões e missões de partículas para a atmosfera. at mosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos de redução de Engenharia do ambiente

Página 31

de 82


emissões de partículas (filtros, etc.) - Dificuldades no stock e armazenamento. 3.2.8. Impacto ambiental

A despeito despeito das conveniências referidas, o uso da biomassa em larga escala também exige certos cuidados que devem ser lembrados, durante as décadas de 1980 e 1990 o desenvolvimento impetuoso da indústria do álcool em nosso país tornou tornou isto evidente. evidente. Empreendim Empreendimentos entos para a util utilizaçã izaçãoo de biomassa de forma ampla ampla podem podem ter ter imp impact actos os ambien ambientai taiss inq inquie uietan tantes tes.. O result resultado ado poder poder ser destruição da fauna e da flora com extinção de certas espécies, contaminação do solo e mananciais de água por uso de adubos e outros meios de defesa mane maneja jado doss inad inadeq equa uada dame ment nte. e. Po Porr isso isso,, o resp respei eito to à biod biodiv iver ersi sida dade de e a preocupação ambiental devem reger todo e qualquer intento de utilização de biomassa.

3.3. Energia eólica A energia eólica é a energia que provém do vento. O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento. O vent ventoo po pode de ser ser cons consid ider erad adoo como como o ar em mo movi vime ment nto. o. Resul Resulta ta do deslocamento de massas de ar, derivado dos efeitos das diferenças de pressão atmosférica entre duas regiões distintas e é influenciado por efeitos locais como a orografia e a rugosidade do solo. Ess Essas dife diferrença ençass de pres presssão têm têm um umaa ori origem gem térm térmiica, ca, est estando ando directamente relacionadas à radiação solar e os processos de aquecimento das massas de ar. Formam-se a partir de influências naturais: continentalidade, maritimidade, latitude, altitude e amplitude térmica. Entre 1 a 2% da energia proveniente do sol (o sol irradia cerca de 174.423.000.000.000 kWh), é convertida em energia eólica, a qual é cerca de 50 a 10 1000 veze vezess supe superi rior or a ener energi giaa conv conver erti tida da em biomassa (0.011%), (0.011%), por todas as plantas da terra. As regiões ao redor do Equador, latitude 0º, são aquecidas aquecidas pelo sol mais do que as restantes restantes zonas do globo. O ar quente é mais leve que o ar frio, pelo Fig.8 - Aerogeradores que sobe sobe até uma alt altura ura aproxim aproximada ada de 10 km e estend estende-s e-see Engenharia do ambiente

Página 32

de 82


para norte e para sul. Se a terra não girasse, o ar simplesmente chegaria ao Pólo Sul e ao Pólo Norte, para posteriormente descender e voltar ao Equador. Equador.

Podemos classificar os ventos nos seguinte tipos: - ventos globais; globais; - ventos de superfície; superfície; - ventos locais. locais. 3.3.1. Um pouco de história

A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos.

✔

A energia cinética do vento também é uma fonte de energia e pode ser tran transf sform ormad adaa em ener energi giaa mecâ mecâni nica ca e eléctrica. Um barco á vela usa a energia dos ventos para se deslocar na água. Esta é uma forma de produzir força através do vento. ✔ Durant Durantee mui muitos tos anos, anos, os agricu agriculto ltores res servir serviramam-se se da ener energi giaa eóli eólica ca para para bo bomb mbea earr água água do doss furo fuross usan usando do moinhos de vento. O vento também é usado para girar a mó dos moinhos transformando o milho em farinha. Actualmente o vento é usado para produzir electricidade. 3.3.2. Conversão em energia mecânica


Página 33

de 82


A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos. 3.3.3. Conversão em energia eléctrica

Um aerogerador é um dispositivo que aproveita a energia eólica e a converte em energia eléctrica. Um aeroge aerogerad rador or é um gerado geradorr eléctr eléctrico ico int integr egrado ado ao eixo eixo de um cata cata vent ventoo cuja cuja mi miss ssão ão é conv conver erte terr ener energi giaa eólica eólica em energia eléctrica. eléctrica. Este tipo de gerador tem se popularizado rapidamente devido ao facto de a energia eólica ser um tipo tipo de ener energi giaa reno renováv vável el dife difere rent ntee da queima de combustíveis fosseis. É também considerada uma "energia limpa" em relação ao meio ambiente, já que não requ requer er uma combu combust stão ão qu quee prod produz uzaa Fig.9 - Aerogeradores resídu resíduos os pol poluen uentes tes nem a destru destruiçã içãoo de recurs recursos os natura naturais is.. No entanto, a quantidade de energia produzida por este meio é ainda uma mínima parte da que se consome pelos países desenvolvidos. O vento forte pode rodar as lâminas de uma turbina adaptada para o vento (em vez do vapor ou da água é o vento que faz girar a turbina). A ventoinha da turbina está ligada a um eixo central que contém em cima um fuso rotativo. Este eixo chega até uma caixa de transmissão onde a velocidade de rotação é aumentada. O gerador ligado ao transmissor produz energia eléctrica.


Página 34

de 82


A turbina tem um sistema de abrandamento para o caso do vento se tornar muito forte, impedindo assim a rotação demasiado rápida da ventoinha. Fig.10 -Esquema -Esquema da parte de cima cima de um aerogerador

Um dos problemas deste deste sistema de produção eléctrica eléctrica é que o vento não sopra com intensidade todo o ano, ele é mais intenso no verão quando o ar se movimenta do interior quente para o litoral mais fresco. Outro entrave é o facto de o vento ter que atingir uma velocidade superior a 20 km/hora para girar a turbina suficientemente rápida. Cada turbina produz entre 50 a 300 quilowatts quilowatts de energia eléctrica. eléctrica. Com 1000 watts podemos acender 10 lâmpadas de 100 watts; assim, 300 quilowatts acendem 3000 lâmpadas de 100 watts cada. Cerca de 30% da electricidade produzida a partir do vento é criada na Califórnia. A Dinamarca e Alemanha também são grandes exploradores da energia eólica. Mas uma vez produzida a electricidade é necessário conduzi-la até ás casas, escolas e fábricas. O sistema de transmissão eléctrica é explicado no próximo capítulo. 3.3.4. Tipos de sistemas eólicos ✔

✔

✔

Sistemas isolados - São todos os sistemas que se encontram privados de energia eléctrica proveniente da rede pública. Estes sistemas armazenam a energia do aerogerador em baterias estacionárias, que permitem consumir energia nas temporadas em que não se verifique vento, evitando que a energia elétrica falhe quando o aerogerador pára. Sistemas híbridos - São todos os sistemas que produzem energia eléctrica em simultâneo com outra fonte electroprodutora. Esta fonte poderá ser de origem origem fotovo fotovolta ltaica ica,, de gerado geradores res eléctr eléctrico icoss de diesel diesel/bi /bio-d o-dies iesel, el, ou qualquer outra fonte eletro-produtora. Nestes sistemas temos o mesmo funcionamento que nos sistemas isolados, a única alteração é que o carregamento das baterias estacionárias é feito por mais do que um gerador. Siste Sistemas mas de inj injecç ecção ão na rede rede - São todos os sistem sistemas as que insere inserem m a energia produzida por eles mesmos na rede eléctrica pública. Neste caso, a maioria dos aerogeradores são os de alta tensão, só uma pequeníssima minoria da totalidade de aerogeradores instalados para este fim é deste tipo, pois a potência injectada na rede é muito menor que um aerogerador de alta tensão.


Página 35

de 82

Energias renováveis e não renováveis 3.3.5. Vantagens ✔

✔

Baixo nível de manutenção dos aerogeradores A energia eólica é renovável, limpa, amplamente distribuída globalmente, e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa. 3.3.6. Desvantagens

✔

✔

✔

Nas Nas prox proxim imid idad ades es do doss parq parques ues eóli eólicos cos é dete detect ctad adaa po polu luiç ição ão sono sonora ra,, devido ao ruído produzido, o que condiciona a construção de parques e aerogeradores a determinados locais. Há também quem considere que sua silhueta afecta a paisagem. Tem sido estudada, recentemente, a hipótese da construção de parques eólicos sobre plataformas ancoradas no mar, não muito longe da costa, mas situadas de tal forma que não incidam de forma excessiva sobre a paisagem. Os lugares mais apropriados para sua instalação coincidem com as rotas das aves mig migrat ratóri órias, as, o que faz com que centen centenas as de pássar pássaros os possam possam morrer ao chocar contra as suas hélices; Os aero aeroge gera rado dore ress não não po pode dem m ser ser inst instal alad ados os de form formaa rent rentáv ável el em qualquer área, já que requerem um tipo de vento constante mas não excessivamente forte.

3.4. Energia geotérmica A ener energi giaa geot geotér érmi mica ca é um tipo tipo de ener energi giaa qu quee func funcio iona na graç graças as à capacidade natural da Terra e da água subterrânea em reter calor, e consiste em transferir esse calor, num sistema composto de canos subterrâneos e de uma "bomba de sucção de calor", para aquecer ou arrefecer um edifício. Devido a necessidade de se obter energia eléctrica de uma maneira mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foi desenvolvido um modo de aprove aproveita itarr esse esse calor calor para para a geraçã geraçãoo de electr electrici icidad dade. e. Hoje Hoje a grand grandee parte parte da energia eléctrica provém da queima de combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão mineral, métodos esses muito poluentes. Para que possamos entender como é aproveitada a energia do calor da Terra devemos entender primeiro como o nosso nosso planeta é constituído. constituído. A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que consiste basicamente em rochas derretidas. Com o aumento da profundidade a temperatura dessas rochas aumenta cada vez mais, Engenharia do ambiente

Página 36

de 82


no entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. maior. Essas são as zonas onde há elevado potencial geotérmico. Uma bomba de sucção de calor é a componente do sistema que necessita necessita de energia eléctrica para poder funcionar. O seu papel consiste em extrair energia térmica da Terra para um edifício durante o inverno e o contrário acontece durante o verão onde transfere o calor do edifico até uma zona mais fria da Terra, Terra, assim mantendo-o fresco. Para isto ser realizável, a energia térmica tem de viajar através de um meio líquido (água subterrânea) contendo uma solução que previne a gelificação da água nos locais onde ela atinge temperaturas baixas. Este sistema de funcionamento é exemplificado na fig . 11:

3.4.1. Rocha

Fig. Fi g.11 11 - Bomba de sucção de calor 1

seca quente

Quando não existem gêiseres, e as condições são favoráveis, é possível "estimular" o aquecimento d'água usando o calor do interior da Terra. Um Engenharia do ambiente

Página 37

de 82


experi experimen mento to realiz realizado ado em Los alamos alamos,, Califó Califórni rnia, a, provou provou a possi possibil bilida idade de de execução deste tipo de usina. Em terreno propício, foram perfurados dois poços vizinhos, distantes 35 metros lateralmente e 360 metros verticalmente, de modo que eles alcancem uma camada de rocha quente. Em um dos poços é injectada água, ela se aquece na rocha e é expelida pelo outro poço, onde há uma usina geotérmica instalada. O experimento de Los alamos é apenas um projecto piloto e não gera energia para uso comercial. A previsão de duração desse campo geotérmico é de dez anos. 3.4.2. Rocha húmida quente

Também é possível perfurar um poço para que ele alcance uma "caldeira" naturalmente formada — um depósito de água aquecido pelo calor terrestre. A partir daí, energia eléctrica é gerada como em todos os outros casos. 3.4.3. Vapor seco

Em casos raríssimos pode ser encontrado o que os cientistas chamam de fonte de “ vapor seco", em que a pressão é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim uma fonte eficiente na geração de electricidade. São encontradas fontes de vapor seco em Larderello, na Itália e em Cerro Prieto, no México. 3.4.4. Alta Temperatura

Este recurso está geralmente associado a áreas de actividade vulcânica, sísm sísmic icaa ou magm magmát átic ica. a. A esta estass temp temper erat atur uras as (T>1 (T>150 50 ºC) ºC) é po poss ssív ível el o aproveitamento para a produção de energia eléctrica. 3.4.5. Baixa Temperatura

Resultam geralmente da circulação de água de origem meteórica em falhas e fracturas e por água residente em rochas porosas a grande profundidade com temperaturas inferiores a 100ºC. O apro aprove veit itam amen ento to dest destee calo calorr po pode de ser ser real realiz izad adoo dire direct ctame ament ntee para para aquecimento ambiente, de águas, águ as, piscicultura ou processos industriais.

3.4.6. Tecnologia Engenharia do ambiente

Página 38

de 82


Nos processos geotérmicos existe uma transferência de energia por convecção tornando útil o calor produzido e contido no interior da terra. O aproveitamento também pode ser feito utilizando a tecnologia de injecção de água a partir da superfície em maciços rochosos quentes. A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC (Diagrama de Lindal). Actualmente existe também a utilização de ciclos binários na produção de energia eléctrica e de bombas de calor (BCG) no caso de utilizações directas. 3.4.7. Vantagens ✔

✔

✔

permitem poupar energia (75% de electricidade numa casa) uma vez que substituem ar condicionado e aquecedores eléctricos. são muito flexíveis, uma vez que podem ser facilmente subdivididos ou expa expand ndid idos os para para um melh melhor or enqua enquadr dram amen ento to,, (e apro aprove veit itam amen ento to de energia) num edifício, e isto, ficando relativamente barato. libertam relativamente menos gases poluentes para a atmosfera que outras fontes de energia não renováveis, como indicam os seguintes dados: 3.4.8. Desvantagens

✔

✔

✔

se não for usado em pequenas zonas onde on de o calor do interior da Terra Terra vem á superfície através de géiseres e vulcões, então a perfuração dos solos para a introdução de canos é dispendiosa. os anti-gelificantes usados nas zonas mais frias são poluentes: apesar de terem uma baixa toxicidade, alguns produzem CFCs e HCFCs. este sistema tem um custo inicial elevado, e a barata manutenção da bomba de sucção de calor (que por estar situada no interior da Terra ou dentro de um edifício não está exposta ao mau tempo e a vandalismo), é contrabalançada pelo elevado custo de manutenção dos canos (onde a água causa corrosão e depósitos minerais).

3.5.. Energ 3.5 En ergia ia das d as onda o ndas, s, dos d os oceanos e mares ma res OU OU maremotriz Engenharia do ambiente

Página 39

de 82


A energia das ondas, provém do aproveitamento das ondas oceânicas. É uma energia "limpa", isto é, sem quaisquer custos para o ambiente e sem libertação de gases poluentes. As ondas do mar possuem energia cinética devido ao movimento da água e energia potencial devido à sua altura. O A ener energi giaa eléc eléctr tric icaa po pode de ser ser ob obti tida da se for for util utiliz izad adoo o mov ovim imen ento to oscilatório das ondas. O aproveitamento é realizado nos dois sentidos: na maré alta a água enche o reservatório, passando através da turbina, produzindo energia eléctrica, na maré baixa a água esvazia o reservatório, passando novamente através da turbina, agora em sentido contrário ao do enchimento, e produzindo energia eléctrica. Este sistema envolve a construção de uma barragem num local afectado pelas marés (por exemplo, um estuário ou um rio) que tem um mecanismo simples embora relativamente avançado. A desvantagem de se utilizar este processo na obtenção de energia é que o fornecimento não é contínuo e apresenta baixo rendimento. Além disso, as instalações não podem interferir com a navegação e têm que ser robustas para poder resistir às tempestades mas ser suficientemente sensíveis para ser possível obter energia de ondas de amplitudes variáveis. O apro aprove veiitamen amentto ener energé géti tico co das das marés arés é ob obttido ido atr através avés de um reservatório formado junto ao mar, através da construção de uma barragem, contendo uma turbina e um gerador.A maioria das instalações de centrais de energia das ondas existentes é de potência reduzida, situando-se no alto mar ou junto à costa, para fornecimento de energia eléctrica a faróis isolados ou carregamento de baterias de bóias de sinalização. A energia da deslocação das águas do mar é uma fonte de energia para a transformar são construídos diques que envolvem uma praia. Quando a maré enche a água entra e fica armazenada no dique; ao baixar a maré, a água sai pelo dique como em qualquer outra barragem. Para que este sistema funcione bem são necessárias marés e correntes fortes. Tem que haver um aumento do nível da água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucos sítios no mundo onde se verifique tamanha mudança nas marés. 3.5.1. Oceanos

Os oceanos podem ser uma u ma fonte de energia para iluminar as nossas casas. ca sas. Neste momento, o aproveitamento da energia dos mar é apenas apena s experimental e raro. Engenharia do ambiente

Página 40

de 82


A ener energi giaa a par parti tirr do doss mares ares ob obtê têmm-sse atraves de três formas: • • •

As ondas; As marés; Deslocamento das águas e as diferenças de temperatura dos oceanos;

Fig. 12 - Ondas

3.5.2. A energia das ondas

A energia cinética do movimento ondular pode ser usada para pôr uma turbina a funcionar para fornecimento de energia. Produção de energia no exemplo da fig . 13 1 3: A elevação da onda numa câmara de ar provoca a saída do ar lá cont contid ido; o; o mo movi vime ment ntoo do ar pode fazer girar uma turbina. A energia mecâ mecâni nica ca da turb turbin inaa é transformada em energia eléctrica através do gerador. Quando a onda se Fig.13 - Produção de energiadesfaz e a água recua o ar desloca-se em sentido contrário passando novamente pela turbina entrando na câmara por comportas especiais normalmente fechadas. •

•

Esta é apenas uma das maneiras de retirar energia da ondas. Actualmente, utiliza-se o movimento de subida/descida da onda para dar potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo num cilindro. O êmbolo pode por um gerador a funcionar. funcionar. Os sistemas para retirar energia das ondas são muito pequenos e apenas sufi sufici cien ente tess para para ilumi ilumina narr um umaa casa casa ou algum algumas as bó bóia iass de avis avisoo po porr veze vezess colocadas no mar. Outro tipo de energia oceânica usa as diferenças de temperatura do mar. Se alguma vez mergulhares no oceano notarás que a água se torna mais fria Engenharia do ambiente

Página 41

de 82


quanto mais profundo for o mergulho. A água do mar é mais quente á superfície porque está exposta aos raios solares; é por isso que os mergulhadores vestem fatos próprios para mergulhar em zonas profundas. Os fatos colam-se ao corpo mantendo-o quente. Pode-see usar Pode-s usar as difere diferença nçass de temper temperatu atura ra para para produz produzir ir energ energia, ia, no entanto, são necessárias diferenças de 38º Fahrenheit entre a superfície e o fundo do oceano. Esta fonte de energia está a ser usada no Japão e no Hawai, mas apenas como demonstração e experiência. . Esta fonte de energia tem como maior vantagem o facto de não causar qualqu qualquer er tip tipoo de pol poluiç uição ão nem de destr destruir uir habit habitats ats.. No entant entanto, o, é de difíci difícill funcionamento e ainda está pouco desenvolvida em termos de materiais usados para um melhor aproveitamento da energia o que constitui, obviamente, uma desvantagem .

3.6. Energia hidrica A energia energia hidráuli hidráulica ca ou energia energia hídrica hídrica é a energ energia ia obt obtida ida a partir partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda de agua. Pode ser convertida na forma de energia mecanica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicasmoinhos de água. As turb turbin inas as po porr sua sua vez vez po pode dem m ser ser usad usadas as como como acci accion onam amen ento to de um equipamento industrial, como um compressor, ou de um gerador eléctrico, com a finalidade de produzir energia elétrica para uma rede de energia. A energia produzida pela água é calculada através de formulas matemáticas e a potencia hidraulica máxima que pode ser obtida através de um desnível pode ser calculada pelo produto: P = ρQHg

Em unidades do sistema internacional (SI): ✔ ✔ ✔ ✔ ✔

Potência(P) Watt (W) Altura (H): m Densidade(ρ): kg / m3 caudal (Q): m3 / s Aceleração da gravidade(g):m / s2

✔

É necessário que haja um fluxo de água para que a energia seja gerada de forma contínua no tempo, por isto embora se possa usar qualquer reservatório de Engenharia do ambiente

Página 42

de 82


água, como um lago, deve haver um suprimento de água ao lago, caso contrário haverá redução do nível e com o tempo a diminuição da potência gerada (ver equação). As barragens são nada mais que lagos artificiais, construídos num rio, permitindo a geração contínua. As repr repres esas as po podem dem ser ser im impo port rtan ante tess po pois is caso caso a água água foss fossee cole colect ctad adaa directamen directamente te de um rio, na medida medida que houvesse houvesse uma redução da vazão do rio, como em uma época de estiagem, haveria redução da potência gerada. Assim com a formação de um lago (reservatório da barragem), nas épocas de estiagem pode-se usar a água armazenada, e se este for suficientemente grande poderá atender a um período de estiagem de vários meses ou mesmo plurianual 3.6.1. Centrais hidroeléctricas

Nas centrais hidroeléctricas, através de turbinas hidráulicas, associadas a gera gerado dore ress e alte altern rnad ador ores es é po poss ssív ível el conv conver erte terr ener energi giaa hídr hídric icaa em ener energi giaa eléctrica (na maioria dos casos com um rendimento global superior a 90%). 9 0%). As centrais hidroeléctricas podem ser, quanto ao tipo de aproveitamento, a fio de água e de albufeira e, quanto à localização, em exteriores ou em cavernas. Conv Convém ém dist distin ingu guir ir as gran grande dess cent centra rais is hidr hidroe oelé léct ctri ricas cas das das cent centra rais is hidroe hid roeléc léctri tricas cas de pequen pequenas as dim dimens ensões ões,, as min minii-híd hídric ricas as que têm pot potênc ências ias instaladas até cerca de 10KW. Uma mini-hídrica não é mais do que um "moinho de água" de maiores dimensões. A energia produzida numa mini-hídrica pode alimentar uma povoação, um complexo industrial, agrícola ou a rede nacional de distribuição de energia eléctrica. A produção de energia nestas centrais só se verifica em cerca de ¾ do ano, pelo que se torna necessário recorrer a grandes centrais hídricas, ou térmicas. Desde que tomadas as devidas precauções é possível construir e operar centrais mini-hídricas com um impacto ambiental mínimo nos cursos de água assi assim, m, qu quan anto to mais mais ener energi giaa for for gera gerada da menos menos será será prod produz uzid idoo em cent centra rais is térmicas, minimizando os impactos ambientais, Embora a energia hidráulica dos cursos de água tenha constituído a primeira fonte natural utilizada pelo homem para a produção de energia em seu benefício, o seu desenvolvimento só se efectuou no início do século XX. A produção média de energia, em Portugal, nas pequenas e grandes centrais hídricas representou nos últimos anos 6,1% do consumo total de energia primária e 48,6% de energia eléctrica disponível para consumo final. Portugal é, Engenharia do ambiente

Página 43

de 82


assim, o país da União Europeia com maior percentagem de energia eléctrica produzida por via hídrica. A energia hídrica é a energia proveniente do movimento das águas doces. Quando chove nas colinas e montanhas a água concentra-se em rios, ribeiras e correntes que se deslocam para o mar. A energia é produzida por meio do aproveitamento do potencial hidráulico existente nos rios, utilizando desníveis naturais, como quedas de água, ou artificiais como as barragens. Esta sta form orma de gera gerarr elec electr tric iciidade dade é sem semelha elhant ntee ao qu quee se fazia azia antigamente nos moinhos de agua que moíam os cereais. A hidroenergia ou energia hídrica tem a energia solar como fonte de renovação. O ciclo dá-se através da evaporação da água dos rios, lagos, mares e oceanos, pela radiação solar directa e pelos ventos.

3.6.2. Barragem hidroeléctrica

Legenda: - A água dos rios é cercada por uma grande parede de cimento chamada barragem que forma um grande lago ou represa. 3 e 4 - Da barragem saem tubos por onde corre a água que é levada para a fábrica de produção de energia. d entro dos tubos e movimenta máquinas chamadas turbinas. 5 e 6 - A água cai dentro 7 e 8 - As turbinas possuem palhetas ou pás que rodam rapidamente e produzem energia. energia. Essa força faz funcionar uma máquina chamada chamada gerador que produz produz electricidade. electricidade cidade passa pelos transform transformadores adores.. Destes Destes saem cabos e 9 e 10 - A electri linhas que levam a energia eléctrica para as casas, hospitais, ruas, fábricas, etc. 1 e 2


Página 44

de 82

Energias renováveis e não renováveis Fig.14 - Barragem hidroeléctrica

Fig.15 - Esquema transversal de uma barragem e produção de energia

-

Fig.16 - Esquema de um Gerador / Turbina de uma Barragem Hidroeléctrica


Página 45

de 82


Fig.17 - Diagrama de Blocos - desde a produção de energia numa barragem ate ao consumidor dessa energia

A água contida na albufeira é conduzida por um circuito hidráulico para uma central onde a água em movimento é aproveitada para fazer girar as pás das turbinas hidráulicas, que por sua vez faz funcionar o alternador, permitindo permitindo obter corrente eléctrica elevada de média tensão. Esta Esta tens tensão ão é po post ster erio iorm rmen ente te elev elevad adaa atra através vés de tran transf sfor orma mado dore ress e tran transp spor orta tada da até até aos aos cons consum umid idor ores es.. O conj conjun unto to cons consti titu tuíd ídoo pelo pelo circ circui uito to hidráulico, turbina, alternador e transformador designa-se por grupo gerador hidroeléctrico. 3.6.3. Tipos de barragem

LEGENDA: 1. 2. 3. 4. 5.

Barr Barrag agem em de Pe Peso so;; Barr Barrag agem em de de abób abóbad ada; a; Barrag Barragem em de tect tectos os e sopé; sopé; Barr Barrag agem em de terr terra; a; Barr Barrag agem em mó móve vell

Fig.18 – Tipos de barragens


Página 46

de 82


4- Energia solar O sol foi desde sempre considerado como um Deus, mesmo fora de qualquer credo ou religião, pois sem o sol, a vida na Terra seria simplesmente impossível. Num único instante, o sol emite mais energia do que o mundo nunca antes e da terra recebe diariamente 10 000 vezes mais do que consome. A busca de sistemas alternativos de energia é uma constante, devido ao aumento do consumo e da dependência mundial sobre a geração de energia através de fontes não renováveis. A energia solar é uma das fontes alternativas que pode suprir com grandes vantagens vantagens e determinada determinadass necessidad necessidades, es, apesar de não ser uma solução total ou definitiva para o problema. A energ energia ia captad captadaa do Sol é devidam devidament entee acondic acondicion ionada ada para para a sua utili uti lizaç zação ão e é uma das tecnol tecnologi ogias as mais mais imp import ortant antes es para para o desenv desenvolv olvime imento nto sust susten entá táve vel. l. A sua sua util utiliz izaç ação ão é de altí altíss ssim imoo inte intere ress ssee para para aque aquele less qu quee vislumbram um mundo equilibrado, ecologicamente correcto e sem agressões à natureza.

4.1 Breve história da energia solar Os primórdios da História da energia solar estão marcados pela serendipi serendipidade. dade. O efeito efeito fotovoltai fotovoltaico co foi observado em 1839 pelo físico físico francês francês quee ob qu obse serv rvou ou pela pela prime primeir iraa vez vez o para parama magn gnet etis ismo mo do ox oxig igén énio io líqu líquid ido, o, Alexa lexand ndrre Edm dmon ondd Becqu ecquer erel el.. Um muit uito jov ovem em Becqu ecquer erel el cond conduz uziia experiências electroquímicas quando, por acaso, verificou que a exposição à luz de eléctrodos de platina ou de prata dava origem ao efeito fotovoltaico. A serendipidad serendipidadee foi igualmente igualmente determinante determinante na construção construção da primeira primeira célula fotovoltaica. Nas palavras de Willoughby Smith numa carta a Latimer Clark datada de 4 de Fevereiro de 1873, a sua descoberta do efeito fotovoltaico no selénio foi um acidente inesperado: Na sequência desta descoberta, Adams e o seu aluno Richard Day desenvolveram em 1877 o primeiro dispositivo sólido de fotoprodução de electricidade, um filme de selénio depositado num substrato de ferro em que um filme de ouro muito fino servia de contacto frontal. Este dispositivo apresentava uma eficiência de conversão de aproximadamente 0,5%. Charles Charles Fritts duplicou duplicou essa eficiência eficiência para cerca de 1% uns anos depois Engenharia do ambiente

Página 47

de 82


construindo as primeiras verdadeiras células solares, construindo dispositivos assentes igualmente em selénio, primeiro com um filme muito fino de ouro e depois um sanduiche de selénio entre duas camadas muito finas de ouro e outro metal na primeira célula de área grande. No entanto, não foram as propriedades fotovoltaicas do selénio que excitavam a imaginação da época mas sim a sua fotocondutividade, isto é, o facto de a corrente produzida ser proporcional à radiação incidente e dependente do comprimento de onda de uma forma que o tornava muito atraente como medi medirr a inte intens nsid idade ade da luz luz em foto fotogr graf afia ia.. E de fact facto, o, este estess disp dispos osit itiv ivos os encontraram a sua primeira aplicação nos finais do século XIX pela mão do enge engenh nhei eiro ro alem alemão ão Werne ernerr Si Siem emen enss (o fund fundad ador or do im impé péri rioo indu indust stri rial al homónimo) que os comercializou como fotómetros para máquinas fotográficas. Embora tenha sido Russell Ohl quem inventou a primeira solar de silício, considera-se que a era moderna da energia solar teve início em 1954 quando Calvin Fuller, um químico dos Bell Laboratories em Murray Hill, New Jersey, nos Estados Unidos da América, desenvolveu o processo de dopagem do silício. Fuller partilhou a sua descoberta com o físico Gerald Pearson, seu colega nos Bell Labs e este, seguindo as instruções de Fuller, produziu uma junção p-n ou díodo mergulhando num banho de lítio uma barra de silício dopado com um elemento doador electrónico. Ao caracterizar electricamente a amostra, Pearson desc descob obri riuu qu quee esta esta exib exibia ia um compo comport rtam amen ento to foto fotovo volt ltai aico co e part partil ilho houu a descoberta com ainda outro colega, Daryl Chapin, que tentava infrutiferamente arranj arranjar ar uma alt altern ernati ativa va para para as bateri baterias as eléctr eléctrica icass que ali alimen mentav tavam am redes redes telefónicas remotas. As primeiras células fotovoltaicas assim produzidas tinham alguns problemas técnicos que foram superados pela química quando Fuller dopou silício primeiro com arsénio e depois com boro obtendo células que exibiam eficiências recorde de cerca de 6%. A primeira célula solar foi formalmente apresentada na reunião anual da National Academy of Sciences, em Washington, e anunciada numa conferência de imprensa no dia 25 de Abril de 1954. No ano seguinte a célula de silício viu a sua primeira aplicação como fonte de alimentação de uma rede telefónica em Americus, na Geórgia

4.2- Origem O Sol, no seu centro, os núcleos de átomos de hidrogênio fundem-se originando núcleos de hélio. A sua superfície atinge uma temperatura de perto dos 6.000ºK. Engenharia do ambiente

Página 48

de 82


A energia energia resultante desta reação é radiada para o espaço, e parte dela atinge a atmosfera terrestre com uma intensidade de cerca de 1.373 W/m². Uma vez que parte da energia inicial é refletida ou absorvida pela atmosfera, num dia de céu claro é possível medir junto a superfície terrestre num plano perpendicular, perpendicular, cerca de 1.000 W/m². Esta Esta radiaç radiação ão dispon disponíve ívell à superf superfíci íciee terres terrestr tree div divide ide-se -se em três três componentes: - directa: a que vem "directamente" desde o disco solar; a proveniente de todo o céu excepto do disco solar, das nuvens, gotas de água, etc.; - difusa:

- reflectida: proveniente da reflexão no chão e dos objetos circundantes. A soma das três componentes é denominada como radiação global, e representa, nas condições já referidas, cerca de 1.000 W/m².

4.3 – Extracção/Conversão e suas aplicações (Utilizações) Existem duas formas diferentes de utilizar a energia solar: transformação dos raios solares em outras formas de energia: térmica ou elétrica. - activa:

aproveitamento da energia para aquecimento de edifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas. - passiva:

4.3.1. Energia solar térmica activa

4.3.1.1. Princípio: qualquer qualquer objecto exposto à radiação radiação solar solar "Q" aquece. Si Simu mult ltan anea eame ment nte, e, há perd perdas as po porr radi radiaç ação ão,, conv convec ecçã çãoo e cond conduç ução ão,, qu quee aumentarão com a temperatura do corpo. Chega um momento em que as perdas térmicas, "Qp", se igualam aos ganhos devidos ao fluxo energético incidente, atingindo-se a temperatura de equilíbrio, "tc". Assim, no equilíbrio tem-se: Q = Qp Se conseguirmos extrair continuamente uma parte do calor produzido Engenharia do ambiente

Página 49

de 82


mudaremos as condições do equilíbrio anterior, anterior, ficando: Q = Qp + Qu Qu => Energia extraída do corpo ou energia útil. 4.3.1.2. Vantagens: tanto na sua forma mais simples, obtenção de água quente, como em outras aplicações do género, a significativa poupança energética e económica (que chega a atingir em alguns casos mais de 80%), e ainda a grande disponibilidade de tecnologia no mercado, são factores que transformaram a energia solar térmica uma das mais comuns, vantajosas e alternativas formas de energia renovável. 4.3.1.3. 4.3.1. 3. Des Desvant vantage agens: ns: o eleva elevado do inves investi time ment ntoo inic inicia iall na inst instal alaçã açãoo sola solarr, apresenta-se por vezes como o maior entrave ao desenvolvimento desta solução. 4.3.1.4. Principais aplicações: - produção de Água Quente Sanitária (AQS), para uso doméstico, hospitais, hotéis, etc.: temperatura inferiores a 60ºC, com períodos mínimos de utilização do equipamento solar entre oito e dez meses por ano. Estas Estas instalaçõ instalações es dimensionamdimensionam-se, se, normalmente normalmente,, para as necessidades energéticas anuais, evitando assim excedentes energéticos nos meses de verão; Fig.18 - Radiador - aquecimento de piscinas: dependendo do tipo e finalidade da piscina, os valores da temperatura de utilização variam entre 25-35ºC, sendo possível a aplicação a piscinas de utilização anual ou sazonal (verão); - aquecimento ambiente: do ponto de vista tecnológico é possível a utilização da energia solar para o aquecimento ambiente de forma ativa dos edifícios, no entanto esta aplicação está limitada pela utilização em apenas 3 a 4 meses por ano, sendo assim economicamente menos interessante; - arrefecimento ambiente: é possível produzir frio combinando energia solar com máquinas de absorção ou sistemas híbridos (solar-gás), que operam a temperaturas na ordem dos 80 ºC (máquinas de Brometo de Lítio), ou 120 ºC (máquinas de Amônia/H2O), Amônia/H2O), o que, combinado com o aquecimento ambiente no inverno, tornam estas aplicações muito interessantes, quer do ponto de vista ambiental com a redução de consumo de energia primária, quer do ponto de Engenharia do ambiente

Página 50

de 82

Energias renováveis e não renováveis - Aquecimento piscinas vistaFig.19 económico, comde a rentabilização total do sistema;

a ºC

produção de água a elevadas temperaturas destinada uso industrial: temperaturas superiores a 80 ºC e 100 (água saturada ou vapor), com aplicações industriais directas, de pré-aquecimento de água de processo ou vapor para produção de energia eléctrica (temperaturas de superiores a 450 ºC).

- out outras ras aplica aplicaçõe ções: s: aplica aplicaçõe çõess de baixa baixa ou int interm ermédi édiaa temper temperatu atura, ra, como como estufas, secadores dessanilizadores, secadores, destoxificadores (Ultra Violeta) Violeta) e ainda cozinhas

4.3.2. Energia solar eléctrica ou fotovoltaica (PV)

4.3.2.1 Princípio: A conversão directa da energia solar em energia eléctrica envolve a transferência dos fotões da radiação incidente para os electrões da estrutura atómica desse material. Nos materiais semicondutores sob o efeito de uma radiação luminosa, a ener energi giaa do doss fotõ fotões es inci incide dent ntes es é dire direct ctam amen ente te tran transf sfer erid idaa para para o sist sistem emaa electrónico do material, podendo excitar electrões da banda de valência para a banda de condução e dando origem à criação de pares de electrões (absorção). Para obter uma corrente eléctrica é criada uma estrutura de separação dos portadores de carga foto gerados, por acção do campo eléctrico interno, antes de se recombinarem. Segue-se logo a extracção das cargas em corrente contínua para utilização. A este efeito dá-se o nome de efeito Fotovoltaico. 4.3.2.2. Vantagens: A energia fotovoltaica é uma das mais promissoras fontes de energia renováveis. A vantagem mais clara é a quase total ausência de poluição. Para além desta vantagem a ausência de partes móveis susceptíveis de partir, não produz cheiros ou ruídos, têm baixa ou nenhuma manutenção, e com tempo de vida elevados para os módulos. 4.3.2.3. Desvantagens: No entanto uma das principais limitações dos dispositivos fotovoltaicos é o seu baixo rendimento, isto é, uma baixa conversão Engenharia do ambiente

Página 51

de 82


da energia solar em energia eléctrica. A razão deste fato reside fundamentalmente na deficiente exploração do espectro da radiação incidente (sol) por parte dos dispositivos. Outro inconveniente é os custos de produção dos painéis, estes devidos principalmente à pouca disponibilidade de grandes quanti quantidad dades es de mater materiais iais semico semicondu ndutor tores, es, e de proces processos sos de obt obtenç enção, ão, por vezes, muito caros. No entanto este factor está progressivamente a desaparecer com os desenvolvimentos das deposições e das micro tecnologias. 4.3.2.4. Principais aplicações: - electrificação remota: actualmente uma das principais aplicações da energia foto fotovo volt ltai aica ca é a po poss ssib ibil ilid idad adee de forn fornec ecer er energia eléctrica a lugares remotos, onde os custos da montagem de linhas eléctricas são superior ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento; - sistemas autónomos: bombagem de água para para irriga irrigação ção,, sinali sinalizaçã zação, o, ali alimen mentaç tação ão de sistemas de telecomunicação, etc.; - aplicação de micro-potência: relógios, maquinas de calcular, etc.; - integração em edifícios: a integração de módulos fotovoltaicos na envolvente doss edif do edifíc ício ioss (par (pared edes es e telh telhad ados os)) é um umaa apli aplica caçã çãoo recente, pod poden endo do rep represe resent ntar ar redu reduçõ ções es de cust custos os cons constr trut utiv ivos os e ener energét gétic icos os.. A ener energi giaa prod produz uzid idaa em exce excess ssoo po pode de ser ser vend vendid idaa à comp compan anhi hiaa eléc eléctr tric ica, a, e quando existem insuficiências, esta pode ser comprada; Fig.20 - Painéis fotovoltaicos em edifício

- veículos: outra aplicação, ainda em fase de investigação, é a de automóveis de recreio providos de células fotovoltaicas, com suficiente potência para movimentá-los, assim como também embarcações de recreio. Fig.21 - Veículo com células fotovoltaicas

4.3.3. Energia solar passiva

4.3.3.1. Princípio: aproveitamento da energia solar, incidência dos raios solares, para aquecimento de edifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas. Engenharia do ambiente

Página 52

de 82


4.3 .3.2 4.3.3 .2V Van antag tagen enss: o baixo custo de algumas soluções, como o bom planeamento e orientação do edifício que podem resultar consumos energéticos evitados até 40%. 4.3.3.3. Principais aplicações: Quanto às possíveis apli aplica caçõ ções es,, em qu qual alqu quer er edif edifíc ício io habi habita taci cion onal al,, de escritórios ou industrial, podem ser aplicadas soluções de eficiência energética e de energia solar passiva, tendo em cont contaa as qu ques estõ tões es de proj projec ecto to e estu estudo do de form formaa a maximizar este tipo de aproveitamento energético.

4.4 – Equipamentos Existem vários tipos de tecnologia para o aproveitamento e conversão da energia solar: - colector solar; - painel fotovoltaico; - outras tecnologias térmicas activa; - tecnologias passivas. 4.4.1.Colector Solar

A mais comum das tecnologias de aproveitamento da energia solar térmica activa é o colector solar. solar. Existem vários tipos de colectores: - planos; - concentradores; - CPC ou concentradores parabólicos compostos; - de tubo de vácuo. 4.4.1.1. Colector plano Este tipo de colector é o mais comum e destina-se a produção de água quente a temperaturas inferiores a 60 ºC. Este é formado por: - cobertura transparente: para provocar o efeito de estufa e reduzir as perdas de calor e ainda assegurar a estanquicidade do colector. colector. - placa absorsora: serve para receber a energia e transforma-la em calor, transmitindo-a para o fluido térmico que circula por uma série de tubos em Engenharia do ambiente

Página 53

de 82


paralelo ou serpentina. Para obter maiores rendimentos existem superfícies selectiva que absorvem como um corpo negro mas perdem menos radiação. - caixa isolada: serve para evitar perdas de calor uma vez que deverá ser isolada termicamente, para dar rigidez e proteger o interior do colector, dos agentes externos. Ao fazer circular o fluido térmico através dos tubos dos colectores, retira-se calor destes podendo aproveitar este calor para aquecer um u m depósito de água.

Fig.22 - Tubo colector

4.4.1.2 4.4. 1.2.. Cole Col ectore toress concen con centrad tradore oress Para atingir temperaturas mais elevadas há que diminuir as perdas térmicas do receptor. Estas são proporcionais à superfície deste. Reduzindo-a em relação á superfície de captação, consegue-se reduzir as perdas térmicas na proporção dessa redução.

Os sistemas assim concebidos chamam-se concentradores, e concentração é precisamente a relação entre a área de captação (a área de vidro que serve de tampa á caixa) e a área de recepção. Acontece que, quanto maior é a concentração mais pequeno é o ângulo com a normal aos colectores segundo o qual têm que incidir os raios solares para serem captados, pelo que o colector tem de se manter sempre perpendicular aos raios solares, seguindo o sol no seu movimento aparente diurno. Esta é uma desvantagem, pois o mecanismo de controle para fazer o colector seguir a trajectória do sol, é bastante dispendioso e complicado, para além de só permitir a captação da radiação directa. 4.4.1.3. CPC ou coletores concentradores parabólicos O desenvolvimento da óptica permitiu muito recenteme emente a descoberta de um novo tipo de conc concen entr trad ador ores es (cha (chama mado doss CPC CPC ou Winst inston on)) qu quee combinam as propriedades dos coletores planos (também Engenharia do ambiente

Página 54

de 82


podem ser montados em estruturas fixas e têm um grande ângulo de visão o que também permite a captação da radiação difusa) com a capacidade de produzirem temperaturas mais mais elevadas (>70ºC), como os concentradores concentradores convencionais do tipo de lentes. A diferença diferença fundamental entre estes colectores e os planos plano s é a geometria da superfície de absorção, que no caso dos CPC's a superfície absorvedora é cons consti titu tuíd ídaa po porr um umaa grel grelha ha de alhe alheta tass em form formaa de acen acento to circ circun unfl flex exo, o, colocadas por cima de uma superfície reflectora. A captação solar realiza-se nas duas faces das alhetas já que o sol incide na parte superior das alhetas e os raios que são reflectidos acabam por incidir na parte inferior das alhetas, aumentado assim ainda mais a temperatura do fluido e diminuindo as perdas térmicas. 4.4.1.4.. Colectores de tubo de vácuo 4.4.1.4 Estes consistem geralmente em tubos de vidro transparente cujo interior contêm tubos metálicos (absorvedores). A atmosfera interior dos tubos livre de ar o que elimina as perdas por convenção os de tubo de vácuo, elevando assim o rendimento a altas temperaturas devido a menores coeficientes de perda a eles associados. 4.4.2. Tipos de sistemas solares térmicos

Os dois principais tipos de sistemas de energia solar térmica são: - circulação em termo sifão; - circulação forçada. 4.4.2.1. Circulação em termo sifão O mesmo fluido a temperaturas diferentes tem também densidades diferentes, quanto maior é a sua temperatura menor a sua densidade. Por isso, quando se aquece um fluido, este tem tendência a estratificar-se ficando a parte mais quente na zona superior. No sistema de termo sifão a água aquecida pelo Sol no colector, colector, sobe "empurran "empurrando" do" a água mais fria do depósito, depósito, forçando-a forçando-a a tomar o seu lugar, descendo, para subir novamente quando, por sua vez for aqueci aquecida. da. O depósi depósito to deve deve ficar ficar acima acima do colect colector, or, senão dá-se dá-se o fenóme fenómeno no inverso quando já não houver sol (termo sifão invertido). Estes sistemas são compostos pelo colector solar, depósito acumulador, purgador, purgador, vaso de expansão e outros ou tros pequenos acessórios.


Página 55

de 82


4.4.2.2. Circulação forçada Nas situações em que não é viável a colocação do depósito acima da parte superior dos coletores e para os grandes sistemas em geral é necessário usar bombas bombas eletrocir eletrocirculado culadoras ras para movimentar movimentar o fluido fluido térmico. térmico. A bomba poderá poderá ser comandada por um sistema de controle automático (o comando co mando diferencial). O sistema de controle (comando diferencial) está regulado de modo a pôr a bomba em funcionamento logo que a diferença de temperatura (Tout - Tdep) entre os coletores e o depósito seja de 5 ºC

Estes sistemas são compostos pelo coletor solar, depósito acumulador, bomba eletrocirculadora, controlador diferencial, purgador, vaso de expansão e outros pequenos acessórios.

4.4.3. Energia solar eléctrica ou fotovoltaica (PV)

A energia fotovoltaica pode ser produzida de várias formas, com grandes variações de eficiência e custos. Podem-se dividir em dois grupos básicos: tecnologia de células discretas e tecnologia de película fina integrada. Engenharia do ambiente

Página 56

de 82


- Silício mono cristalino: fatias de blocos monocristais de silício crescente. Actualmente as células chegam a ter uma espessura de 2.000 microns. As células de investigação chegam aos 24% de eficiência, as comerciais perto de 16%. - Silício policristalino: fatias obtidas a partir de blocos de silício de pureza intermédia. Estas células são menos caras de fabricar e menos eficientes, as de investigação têm cerca de 18% e as comerciais aproximam-se aos 14%. - malha dendrítica: filme de silício monocristalino vazado de um cadinho de silício fundido, numa malha dendrítica. - Galio Arsenio (GaAs): Material semicondutor de que são feitas as células de altaa eficiê alt eficiênci ncia, a, usado usado especi especialm alment entee na tecnol tecnologi ogiaa espaci espacial. al. As célula célulass de inve invest stig igaç ação ão cheg chegam am aos aos 25 25% % e aos aos 28 28% % baix baixoo luz luz do sol sol conc concen entr trad ada. a. Multiconjunções de células de GaAs podem chegar aos 30% de eficiência. - tecnologia de película fina integrado Cobre Indio Desilenio (cuInSe2, ou CIS): um filme fino de material policristalino, que experimentalmente chega aos 17% de eficiência. Módulos de grandes dimensões atingem 11%. - Silício amorfo (a-Si): usado na sua maioria em produtos de consumo como relógios e calculadoras, a tecnologia a-Si e também usada em sistemas de edificações integradas, trocando o vidro de cor por módulos semitransparentes. semitransparentes. 4.4.3.1. Sistemas solares fotovoltaicos Além do painel fotovoltaico o sistema é geralmente composto por: - grupo acumulador (baterias): onde a energia é armazenada para uso posterior quando não há luz solar; - um controlador de carga: de forma a gerir a "entrada" e "saída" de energia das baterias; - inversor de corrente: uma vez que os painéis produzem Corrente Contínua, e a maior parte dos electrodomésticos consomem Corrente Alterna; - sistema de apoio: quando a energia solar disponível é insuficiente.


Página 57

de 82


4.4.4. Outras

tecnologias

Outros mecanismos da ener energi giaa sola solarr

de aproveitamento térm térmic icaa são: são:

- fornos ou cozinhas solares: os três tipos básicos de cozinhas são: - a cozinha de reflectores parabólicos onde a luz solar é focada num ponto ou ao longo dum eixo axial onde é colocado o alimento ou o recipiente. - a cozi cozinh nhaa de cai caixa cons consis istte nu numa ma cai caixa com com um umaa cobertura transparente, para criar efeito de estufa, e de reflectores para aumentar a radiação incidente. - a cozinha de painel consiste num conjunto de reflectores que focam a luz solar solar direct directame amente nte no recipi recipient entee com a comida e de forma a reter o calor este recipiente é rodeado por um saco de plástico ou um balão de vidro. - dessalinizadores: ao incidir os raios solares na caixa do dessanilizador as molé mo lécu culas las de água água da solu soluçã çãoo sali salina na ganh ganham am ener energi giaa até até even eventu tual alme ment ntee evaporarem ficando o sal no fundo do recipiente. As gotas de água dessalinizada condensam na parte interior da cobertura transparente (inclinada) e escorrem para um canal. - destoxificadores: é possível o aproveitamento dos raios UV para para a desc descon onta tami mina naçã çãoo de eflu efluen ente tess orgâ orgâni nicos cos contaminados, fazendo passar estes efluentes através de tubos transparentes que são "iluminados" por espelhos com configurações de parábolas ou CPC, tendo uma grande vantagem que é a de poderem funcionar mesmo quando exista exista nebulosida nebulosidade, de, uma vez que as nuvens são transparentes aos raios UV. 4.4.5. Tecnologias passivas

- orientação do imóvel (ganhos directo): uma boa orientação, disposição interior Engenharia do ambiente

Página 58

de 82


das das frac fracçõ ções es e de elem elemen ento toss vert vertic icai aiss tran transp spar aren ente tess com devi devida da prot protec ecçã çãoo (jan (janel elas, as, solá solári rios os,, clar clarab abói óias as), ), po pode de evit evitar ar até até 20 20% % das das neces necessi sida dades des de aquecimento. - isol isolam amen ento to térm térmic icoo do doss edif edifíc ícios ios:: cons constr truç uçõe õess em paredes duplas com isolamento intermédio, janelas com duplo, e outro tipo de isolamentos são soluções que dimi diminu nuem em bas bastant tantee as car cargas gas térm térmiicas cas, tant tantoo de aquecimento como de arrefecimento, nos edifícios.

vidro

- paredes paredes trombe: trombe: paredes paredes com grande grande inércia inércia térmica, térmica, que são usadas para "guardar" o calor quando a parede e atingida pela radiação solar. solar. Esta energia acumulada é depois radiada directamente para o interior do edifício a partir da outra face da parede, sendo possível o seu arejamento através de duas aberturas.

4.5- Vant antagen agenss e des desvan vanta tagen genss O aumento da demanda energética, a possibilidade de redução da oferta de combustíveis convencionais causada por crises políticas em regiões produtoras e a crescente preocupação com a preservação do meio ambiente têm levado o homem a pesquisar, desenvolver e utilizar fontes alternativas de energia menos poluentes, renováveis e que produzam pouco impacto ao ambiente. A conversão de energia solar em energia eléctrica e térmica possui algumas vantagens e desvantagens, das quais se destacam: Vantagens:

1. A energia solar não polui durante seu uso. 2. As usinas demandam manutenção mínima. 3. O painéis solares estão a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que o custo dos mesmo vem decaindo. 4. A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua Engenharia do ambiente

Página 59

de 82


instalação em pequena escala não demanda enormes investimentos em linhas de transmissão. 5. Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em prati praticam cament entee tod todoo o territ territóri ório, o, e, em locais locais lon longes ges dos centro centross de produç produção ão energ energéti ética, ca, e sua uti utiliz lizaçã açãoo ajuda ajuda a dim diminu inuir ir a demand demandaa energ energéti ética ca nestes nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. Desvantagens

1. Exis Existe te vari variaç ação ão nas nas qu quan anti tida dade dess prod produz uzid idas as de acor acordo do com a situ situaç ação ão climática (chuvas, neve), além de que, durante a noite não existe produção alguma, o que demanda meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam conectados a rede de transmissão de energia. 2. Locais em lati latitudes tudes médias e altas (Ex: Finlândia, Finlândia, Islândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de Inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com freque frequente nte cobert cobertura ura de nuvens nuvens (Curit (Curitiba iba,, Londre Londres) s),, tendem tendem a ter variaç variações ões diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. 3. As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas comparadas por exemplo exemplo aos combustíveis combustíveis fósseis (carvão, (carvão, petróleo petróleo e gás), a energia hidroeléctrica (água) e a biomassa (bagaço da cana).

4.6- Impacto Ambiental O consumo crescente e o impacto ambiental e sociais causados pelas fontes de ener energi gias as trad tradic icio iona nais is leva levam m go gove vern rnoo e soci socied edad adee a pens pensar ar em no nova vass alternativas para geração de energia eléctrica. No entanto, a maioria da energia eléctrica do país é gerada em grandes usinas hidroeléctricas, o que provoca grande impacto ambiental, tais como o alagamento dessas áreas e a consequente perda da biodiversidade local. Os problemas sociais não são menores com a remoção remoção de famílias famílias das áreas. Quase um mil milhão hão de pessoas pessoas já foram expulsas expulsas de suas terras. A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e nem prejudica o ecossistema. A energia sol olar ar é a solu soluçã ção o idea ideall para para ár área eass afas afasta tada dass e ai aind nda a não não elec ecttrific ficadas, A Energia Solar soma característica cass vantajosamente positivas para o sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reactor à fusão, irradia na terra todos os dias um potencial energético extremamente elevado e incomparável qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte básic ásica a e indi indisp spen ensá sáve vell para para prat pratic icam amen ente te toda todass as font fontes es energéticas utilizadas pelo homem. Engenharia do ambiente

Página 60

de 82


Diante desse cenário, a fonte alternativa de energia solar é vista com bons olho olhos. s. Al Além ém de causa causarr im impa pact ctos os subs substa tanc ncia ialm lmen ente te meno menore res, s, ainda ainda evit evitaa a emis emissã sãoo de tone tonela lada dass de gás gás carb carbón ónic icoo na atmo atmosf sfer era. a. O debat debatee sobr sobree os impactos causados pela dependência de combustíveis fósseis contribui para o interesse mundial por soluções sustentáveis por meio da geração de energia oriunda de fontes limpas e renováveis.


Página 61

de 82


5-Energia Nuclear A energia energia nuclear é, sem dúvida, o futuro das energias, actualmente, cada vez mais são os projectos desenvolvidos pelos países de forma a apostar nesta energia, e os que já produzem apostam cada vez mais nesta forma de energia rentável. É uma energia com inúmeras vantagens, tanto a nível energético, como ambiental e económico, mas como contrapeso as suas desvantagens são demasiado pesadas para qualquer país, os acidentes afectam sempre em grande escala a população, durante anos irão prejudicar e pôr em causa vidas das gerações presentes e vindouras, é um fardo demasiado grande para qualquer país. A radioactividade, descoberta em 1896, tem inúmeras utilidades, estas cada vez mais utilizadas a larga escala no nosso planeta. Um dos grandes medos, a nível mundial, é que a energia nuclear seja utilizada para fins bélicos, como em Hiroshima, causando assim danos irreversíveis, e que expluda, a nível mundial uma guerra nuclear. A energia Nuclear poderá ser uma possibilidade a por em e m uso, mas o país que o fizer, tem de estar disposto desde então, a carregar o pesado fardo em caso de acidente, tal como a população desse país, caso aprove a sua utilização.

5.1- Origem A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutónio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogénio. É energia liberada dos núcleos atómicos, quando os mesmos são levados por processos artificiais, condições instáveis.


Página 62

de 82


A fiss issão ou fusão nuclear são fontes primárias que levam directamente à energia térmica, à energia mecânica e à energia das radiações, constituindo-se na única fonte primária de energia que tem essa diversidade na Terra. Terra. Uma das leis da natureza é que a energia não pode ser criada nem destruída, mas apenas mudar a forma. A massa massa dos corpos pode ser transformada em energia.

O famoso famoso cientista cientista Albert Albert Einstein criou criou a seguinte seguinte fórmula fórmula matemática matemática:: E=mc2, significa que a energia (E) é igual á massa (m) vezes a velocidade da luz (c) ao quadrado. Os cientistas usaram a fórmula de Einstein para descobrir a energia nucl nu clea earr e cons constr trui uirr bo bomb mbas as atóm atómic icas as.. Se Segu gund ndoo os ante antepas passa sado doss greg gregos os a partícula mais da natureza era o átomo. áto mo. Eles não chegaram a conhecer a natureza das partículas que constituem o átomo, Os átomos são constituídos por um núcleo (que contém neutrões e protões) cercado de electrões que giram à volta deste tal como a terra gira à volta do sol.

5.2 – Extracção /Conversão 5.2.1. Fissão nuclear

A fissão nuclear é o processo de quebra de núcleos atómicos grandes em núcleos atómicos menores, libertando assim uma grande quantidade de energia. Esta Esta fissã fissãoo nuclea nuclearr ocorre ocorre através através do bombar bombardeam deament entoo do núcleo núcleo atómico atómico pes pesad adoo e inst instáv ável el com com neut neutrõ rões es,, esta esta fiss fissão ão rara rarame ment ntee ocorr ocorree de form formaa espont espontâne âneaa na nature natureza. za. Este process processo, o, em reacçã reacçãoo em cadeia, cadeia, tem de ser Engenharia do ambiente

Página 63

de 82


realizado de forma controlada em condições de segurança absoluta, pois caso cont contrá rári rioo po pode de prov provoc ocar ar terr terrív ívei eiss acid aciden ente tess liber iberta tand ndoo alto altoss níve níveis is de radioactividade, este processo processo deve ser realizado no reactor nuclear, nuclear, que é uma peça fundamental numa central nuclear. O urânio – 235, por exemplo, ao ser bombardeado com neutrões, reparte-se em dois núcleos atómicos mais pequenos.

Este processo realizado de forma sucessiva é denominado de reacção em cadeia. Esta reacção em cadeia denominada de controlada, é o processo utilizado num reactor nuclear. nuclear.


Página 64

de 82


5.2.2. Fusão nuclear

Outra forma de energia nuclear é a fusã fusão. o. A fusã fusãoo sign signif ific icaa junt juntar ar pequenos núcleos de forma a constituir um núcleo maior. O sol usa a fusão de átomos de hidrogénio para obte ob terr ou outr troo comp compos osto to qu quím ímic ico: o: o héli hélio. o. A fusã fusãoo nu nucl clea earr libe libert rtaa luz, luz, calor e radiação. Na figura vêm-se os dois tipos de átomos do hidrogénio: o deutério e o trítio que em combinação formam o hélio e um neutrão extra. Os cientistas ao longo dos anos tentam controlar a fusão fu são nuclear de forma a produzir energia eléctrica. No entanto, é muito difícil restringi-la num espaço específico. O melhor da fusão nuclear é que a radiação nuclear não é tão mortal como a libertada na separação nuclear

5.3. Utilização 5.3.1. Medicina nuclear


Página 65

de 82


A Medic ediciina Nucl Nuclea earr é a área da medic edicin inaa on onde de são util utiliizado zadoss os radi radioi oisó sóto topo pos, s, tant tantoo em diag diagnó nóst stic icos os como como em tera terapi pias as.. Radi Radioi oisó sóto topo poss administrados a pacientes passam a emitir suas radiações do lugar (no caso, órgão) onde têm preferência em ficar. Um exemplo prático bem conhecido é o uso do iodo-131 (I-131), que emite partícula beta, radiação gama e tem meiavida de oito dias. O elemento iodo, radioactivo ou não, é absorvido pelo organismo humano preferencialmente pela glândula tiróide, onde se concentra. O funcionamento da tiróide influi muito no comportamento das pessoas e depende de como o iodo é por ela absorvido. O facto acto de ser radi adioact oactiivo não não tem qualquer qualquer influência no comportament comportamentoo de um elem elemen ento to qu quím ímic icoo em rela relaçã çãoo aos aos dema demais is elementos. Para diagnóstico de tiróide, o paciente ingere uma solução de iodo-131, que vai ser abso absorv rvid idoo pela pela glân glându dula la.. “P “Pas assa sand ndo” o” um detector pela frente do pescoço do paciente, pode-se observar se o iodo foi muito ou pouco absorvido em relação ao normal (padrão) e como se distribui na glândula. O detector é associado a um mecanismo que permite obter um “desenho” ou mapeamento, em preto e branco ou colorido, da tiróide. Um diagnóstico, no caso um radiodiagnóstico, é feito por comparação com um mapa padrão de uma tiróide normal. A mesma técnica é usada para mapeamento de fígado e de pulmão. Image Im agem m 23 -Exemplode radiodiagnóstico da tiróide, utilizando-se o Iodo-131. A área mais brilhante indica maior concentração do radioisótopo.

5.3.2. Radioterapia

A radi radiot oter erap apia ia teve teve orig origem em na apli aplica caçã çãoo do elem elemen ento to rádi rádioo pelo pelo casa casall Curi Curie, e, para para dest destru ruir ir célu célula lass canc cancer eros osas as,, e foi foi inici nicial alm ment ente conh conhec eciida com como “Curi Curiet eter erap apiia”. a”. Poste osterriorme orment nte, e, ou outtros radioisótopos passaram a ser usados, apresentando um maior rendimento. O iodo iodo-1 -131 31 tamb também ém po pode de ser ser usad usadoo em tera terapi piaa para para elim elimin inar ar lesõ lesões es,, identificadas nos radiodiagnósticos da tiróide, aplicando-se, no caso, uma dose maior do que a usada nos diagnósticos.


Página 66

de 82


O iodo radioactivo apresenta as características ideais para aplicação em Medicina, tanto em diagnóstico como em terapia: • Tem meia-vida curta; • É absorvido preferencialmente por um órgão (a tiróide); • É eliminado rapidamente do organismo; • A energia da radiação gama ga ma é baixa. Fontes radioactivas (= fontes de radiação) de césio-137 e cobalto-60 são usadas para destruir células de tumores, uma vez que estas são mais sensíveis à radiação do que os tecidos normais n ormais (sãos). Radioterapia = tratamento com fontes de radiação.

Um dos aparelhos de radioterapia mais conhecidos é a Bomba de Cobalto, usada no tratamento contra o câncer, e que nada tem de “bomba” (não explode). Trata rata-s -see de um umaa font fontee radi radioa oact ctiv ivaa de coba cobalt ltoo-60 60 (Co(Co-60 60), ), enca encaps psul ulad adaa ou “selada” (hermeticamente fechada) e blindada, para impedir a passagem de radiação. radiação. Até Até bem pouco tempo, tempo, para este fim, eram utilizadas utilizadas fontes de césiocésio137, 13 7, qu quee foram foram subs substi titu tuíd ídas as pela pelass de coba cobalt ltoo-60 60,, que, que, entr entree ou outr tras as razõ razões es técnicas, apresentam maior rendimento terapêutico. No momento da utilização, a fonte é deslocada de sua posição “segura”, dentro dentro do cabeço cabeçote te de protec protecção ção (feito (feito de chumbo chumbo e aço ino inoxid xidáve ável) l),, para para a fren frente te de um orif orifíc ício io,, qu quee perm permit itee a pass passag agem em de um feix feixee de radi radiaç ação ão,, concentrado sobre a região a ser “tratada” ou irradiada. Após o uso, a fonte é recolhida para a posição de origem (“segura”).


Página 67

de 82


5.3.3. Aplicações na agricultura

É possível acompanhar, com o uso de traçadores radioactivos, o metabolismo das plantas, verificando o que elas precisam para crescer, o que é absorvido pelas raízes e pelas folhas e onde um determinado elemento químico fica retido. Uma Uma plan planta ta qu quee abso absorv rveu eu um traç traçad ador or radi radioa oact ctiv ivoo po pode de,, tamb também ém,, ser ser “radiografada”, permitindo localizar o radioisótopo. Para isso, basta colocar um filme, semelhante ao usado em radiografias e abreugrafias, sobre a região da planta durante alguns dias e revelá-lo. Obtém-se o que se chama de auto-radiografia da planta.

A técnica do uso de traçadores radioactivos também possibilita o estudo do comportamento de insectos, como abelhas e formigas. Ao ingerirem ingerirem radioisótopos radioisótopos,, os insectos insectos ficam marcados, marcados, porque passam passam a “emitir radiação”,e seu “raio de acção” pode ser acompanhado. No caso de formigas, descobre-se onde fica o formigueiro e, no caso de abelhas, até as flores de sua preferência.


Página 68

de 82


A “marcação” de insectos com radioisótopos também é muito útil para eliminação de pragas, identificando qual predador se alimenta de determinado insecto indesejável. Neste caso o predador é usado em vez de insecticidas nocivos à saúde.

Outra forma de eliminar pragas é esterilizar os respectivos “machos” por radiação gama e depois soltá-los no ambiente para competirem com os normais, reduzindo sua reprodução sucessivamente, até a eliminação da praga, sem qualquer poluição com produtos químicos. Em defe defesa sa da alim alimen enta taçã çãoo e do meio meio ambi ambien ente te,, po pode de-s -se, e, tamb também ém,, determinar se um agrotóxico fica retido nos alimentos ou quanto vai para o solo, para a água e para a atmosfera. Ainda no campo dos alimentos, uma aplicação importante é a irradiação para a conservação de produtos agrícolas, como batata, cebola, alho e feijão. Batatas irradiadas podem ser armazenadas por mais de um ano sem murcharem ou brotarem.


Página 69

de 82


5.3.4. Aplicações na indústria

A aplicação aplicação de radioisót radioisótopos opos mais conhecida conhecida na indústria indústria é a radiograf radiografia ia de peças metálicas ou gamagrafia ga magrafia industrial.

Gamagrafia Impressão de radiação gama em filme fotográfico.

Os fabricantes de válvulas usam a gamagrafia, na área de Controlo da Qualidade, para verificar se há defeitos ou rachaduras no corpo co rpo das peças.


Página 70

de 82


As empresas de aviação fazem inspecções frequentes nos aviões, para verificar se há “fadiga” nas partes metálicas e soldas essenciais sujeitas a maior esforço (por exemplo, nas asas e nas turbinas) usando a gamagrafia.

Para ter-se indicação de nível de um líquido em um tanque, coloca-se uma fonte radioactiva em um dos lados e, no lado oposto, um detector ligado a um dispositivo (aparelho) de indicação ou de medição. Quando o líquido alcança a altura da fonte, a maior parte da radiação emitida pela fonte é absorvida por ele e deixa de chegar ao detector, significando que o líquido atingiu aquele nível. O mesmo artifício serve para indicar um nível mínimo de líquido desejado em um tanque . Nesse caso, a fonte e o detector devem ser colocados na posição adequada e, quando o líquido atingir esse ponto, deixará de absorver a radiação, que chegará ao detector com maior intensidade. Em geral, acrescenta-se um sistema de alarme, para soar ao ser atingido esse nível. No caso de indicação de nível máximo ocorrerá o contrário, isto é, a radiação chegará ao detector com menor intensidade.


Página 71

de 82


A Indústria Farmacêutica utiliza fontes radioactivas de grande porte para esterilizar seringas, luvas cirúrgicas, gaze e material farmacêutico descartável, em ger geral. al. Seri eria prati aticam camente ente im impo posssível ível este esterrili ilizar zar, pelo peloss métod étodos os convencionais que necessitam de altas temperaturas, tais materiais, que se deformariam ou se danificariam de tal forma que não poderiam ser mais utilizados.

5.3.5. Geração de energia eléctrica

Numa central nuclear os átomos do urânio são separados. Este metal raro é extraído do subsolo através de minas. O urânio é trabalhado e repartido por pequenas balas colocadas num longo varão. O varão está dentro de um reactor que controla a separação atómica e sua reacção. As partículas separadas de um átomo vão ao encontro de outros átomos separando-os; gera-se assim um processo de separação nuclear corrente. Os varões servem para controlar a quantidade de urânio emitida para o reactor, de forma a que a separação dos núcleos não atinja grande velocidade. Se a reacção não fosse controlada poderia dar-se uma explosão atómica. No entanto, isto é difícil de acontecer porque numa bomba atómica é necessário jun junta tarr du dura rant ntee mu muit itoo temp tempoo elem elemen ento toss de urân urânio io - 23 2355 ou plut plutón ónio io em quantidade e forma precisa. Estas condições não estão presentes num reactor nuclear. A reacção também gera radiação nuclear sendo mortal para a vida humana. Por este motivo, o reactor é isolado com uma espessa camada de betão. Engenharia do ambiente

Página 72

de 82


A energia calorífica resultante da separação nuclear pose ser usada para aquecer água e produzir electricidade. Assim, a energia nuclear é transformada em energia eléctrica. A água quente é canalizada para outra secção onde vai aquecer tubos cheios de água de forma a produzir vapor. O vapor dá potência á turbina que ligada ao gerador cria energia eléctrica.

5.6- Impacto Ambiental Desde que foi descoberta a radioactividade, que os cientistas de todo o mundo se debruçam cada vez mais em formas de evitar acidentes e prejuízos para a saúde, o que ocorre com frequência nas fases iniciais de investigações. É de conhecimento e consciência geral o perigo que podem causar exposições a radiações radioactivas, mas de conhecimento de poucos que esta exposição e natural, que faz parte do nosso quotidiano, e que possuímos defesas naturais no nosso sistema imunitário, mas que também tem limites. 5.4.1.Efeitos das radiações

Nos seres vivos os efeitos causados pela exposição a radioactividade manifestam-se a dois níveis: . Nível somático, cuja expressão máxima é a morte. . Nível genético, que é responsável pelo aumento de mutações, podendo assim originar aberrações genéticas nas gerações posteriores. Estes efeitos dependem da natureza da radiação, do seu tempo de vida, da intensidade e dos órgãos onde esta é acumulada, e tal como varia os efeitos, também varia a sua capacidade de d e penetração nos tecidos. Os neutrões e os raios gama são os que mais facilmente alcançam o interior do organismo, e são estes que são libertados em explosões nucleares ou em acidente nos reactores. Existem partículas que só se tornam prejudiciais se entrarem directamente no orga organi nissmo mo,, no norm rmal alm ment ente po porr via via da alim alimen enta taçã çãoo ou pelo pelo ar qu quee respiramos. Quando uma radiação incide num tecido biológico, altera as características químicas das moléculas destes, que ou matam a célula ou originam originam divisões divisões nesta não controláveis. controláveis. No primeiro primeiro caso o organismo organismo elimina e substitui as células mortas, mas no segundo caso na maioria dos casos acaba por se gerar tumores malignos. Devido a estas reacções é que e tão perigoso e temido os acidentes nucleares. O pó radioactivo que por vezes e extremamente fino pode com facilidade introduzir-se introduzir-se no organismo e aí ficar acumulado. Engenharia do ambiente

Página 73

de 82


5.5 5. 5. Van Vanta tage gens ns e Des Desva vant nt ag agen enss A energia nuclear é uma energia não renovável, que como todas as outras tem tem as suas suas vant vantag agen enss e desv desvan anta tage gens ns.. Come Começa çand ndoo pela pelass vant vantag agen enss consideremos que a energia nuclear: . É um combustível mais barato que muitos outros como por exemplo o petróleo, o consumo e a procura ao petróleo fez com que o seu preço disparasse, fazendo assim, com que o urânio se tornasse um recurso, comparativamente com o petróleo, um recurso de baixo custo. . É uma fonte mais concentrada na geração de energia, uma pequeno pedaço de urânio pode abastecer um cidade inteira, fazendo assim com que não sejam necessários grandes investimentos no recurso. . Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas; . É fácil de transportar como novo combustível; co mbustível; . Tem Tem uma base científica extensiva para todo o ciclo. . É uma fonte de energia segura, visto que até a data só existiram dois acidentes mortais. . Permite reduzir o défice comercial. . Permite aumentar a competitividade. co mpetitividade. Apesar das suas vantagens vantagens esta energia energia também tem as suas desvantage desvantagens ns tal como: . Ser uma energia não renovável, como referido anteriormente, torna-se uma das desvantagens, visto que o recurso utilizado para produzir este tipo de energia se esgotará futuramente. . As elevadas temperaturas da água utilizada no aquecimento causa a poluição térmica pois esta é lançada nos rios e nas ribeiras, destruindo assim ecossistemas e interferindo com o equilíbrio destas mesmas. . O risco de acidente, visto que qualquer falha humana, ou técnica poderá causar uma catástrofe catástrofe sem retorno, retorno, mas actualmente actualmente já existem existem sistemas sistemas de segurança bastante bastante elevados, elevados, de modo a tentar tentar minimizar minimizar e evitar evitar que estas falhas existam, quer por parte humana, quer por parte técnica. . A formação de resíduos nucleares perigosos e a emissão causal de radi radiaç açõe õess caus causam am a po polu luiç ição ão radi radioa oact ctiv iva, a, os resí resídu duos os são são um do doss pri princ ncip ipai aiss inco inconv nven enie ient ntes es desta desta ener energi gia, a, vist vistoo qu quee actua actualm lmen ente te não não existem planos para estes resíduos, quer de baixo ou alto nível de Engenharia do ambiente

Página 74

de 82


radioactividade, estes podem ter uma vida até 300 anos após serem produzidos podendo assim prejudicar as gerações vindouras. . Pode ser utilizada para fiz bélicos, para a construção de armas nucleares, está foi uma das primeiras utilizações da energia nuclear, os fins bélicos são a grande preocupação nível mundial, porque projectos nucleares como o do Irão, que ameaçam a estabilidade económica e social. . Se Serr um umaa ener energi giaa cara cara,, vist vistoo qu quee tant tantoo o inve invest stim imen ento to inic inicia ial,l, como como posteriormente a manutenção das energias nucleares são de elevados custos, custos, até mesmo o recurso minério, minério, visto que existem existem países que não o possuem, ou não em grande abundância, tendo assim, que comprar ao estrangeiro. . Os seus efeitos, visto que na existência de um acidente, as consequências deste iram fazer-se sentir durante vários anos, visto que a radioactividade continuará a ser libertada durante vários anos.

5.6.ALGUNS ACIDENTES NUCLEARES Em 1957 escapa radioactividade de uma usina inglesa situada na cidade de Liverpool. Somente em 1983 o governo britânico admitiria que pelo menos 39 pessoas pessoas morreram de câncer, câncer, em decorrênci decorrênciaa da radioactiv radioactividade idade liberada no aciden acidente. te. Docume Documentos ntos secret secretos os recent recenteme emente nte div divulg ulgados ados ind indica icam m que pelo pelo menos quatro acidentes nucleares ocorreram no Reino Unido em fins da década de 50. Em setembro de 1957, um vazamento de radioactividade na usina russa de Tcheliabinski contamina 270 mil pessoas. Em dezembro de 1957, o super aquecimento de um tanque para resíduos nucleares nucleares causa uma explosão que libera libera compostos compostos radioactivos radioactivos numa área de 23 mil km2. Mais de 30 pequenas comunidades, numa área de 1.200 km², foram riscadas do mapa na antiga União Soviética e 17.200 pessoas foram evacuadas. Um relatório de 1992 informava que 8.015 pessoas já tinham morrido até aquele ano em decorrência dos efeitos do acidente. Em Janeiro de 1961, três operadores de um reactor experimental nos Estados Unidos morrem devido à alta radiação. Em outubro de 1966, o mau funcionamento do sistema de refrigeração de uma usina de Detroit causa o derretimento parcial do núcleo do reactor. Em janeiro de 1969, o mau funcionamento do refrigerante utilizado num reactor experimental na Suíça, inunda de radioactividade a caverna subterrânea em que este se encontrava. A caverna caverna foi lacrada. Engenharia do ambiente

Página 75

de 82


Em março de 1975, um incêndio atinge uma usina nuclear americana do Alabama, queimando os controlos eléctricos e fazendo baixar o volume de água de resfriamento do reactor a níveis perigosos. Em março arço de 19 1979 79,, a usi usina amer americ ican anaa de Thr Three Mil Mile Island land,, na Pensilvânia, é palco do pior acidente nuclear registando até então, quando a perda de refrigerante fez parte do núcleo do reactor derreter. derreter. Em fevereiro de 1981, oito trabalhadores americanos são contaminados, quando cerca de 100 mil galões de refrigerante radioactivo vazam de um prédio de armazenamento do produto. Em janeiro de 1986, um cilindro de material nuclear queima após ter sido inadvertidamente aquecido numa usina de Oklahoma, Estados Unidos. Em abril de 1986 ocorre o maior maior acidente acidente nuclear da história história (até agora), quan qu ando do expl explod odee um do doss qu quat atro ro reac reacto tore ress da usin usinaa nu nucl clea earr sovi soviét étic icaa de Chernobyl, lançando na atmosfera uma nuvem radioactiva de cem milhões de curies (nível de radiação 6 milhões de vezes maior do que o que escapara da usina de Three Mile Island), cobrindo todo o centro-sul da Europa. Metades das subs substâ tânc ncia iass radi radioa oati tiva vass vo volá láte teis is qu quee exis existi tiam am no nú núcl cleo eo do react reactor or fora foram m lançadas na atmosfera (principalmente iodo e césio). A Ucrânia, a Bielorússia e o oeste da Rússia foram atingidas por uma precipitação radioactiva de mais de 50 toneladas. As autoridades informaram na época que 31 pessoas morreram, 200 ficaram feridas e 135 mil habitantes próximos à usina tiveram de abandonar suas casas. Esses números se mostrariam depois absurdamente distantes da realidade. Em junho de 1996 acontece um vazamento de material radioactivo de uma central nuclear de Córdoba, Argentina, que contamina o sistema de água potável da usina. Em dezembro de 1996, o jornal San Francisco Examiner informa que uma quantidade não especificada de plutônio tinha vazado de ogivas nucleares a bordo de um submarino russo, acidentado no Oceano Atlântico Atlântico em 1986. O submarino estava carregado com 32 ogivas quando afundou. Em março de 1997, uma explosão numa usina de processamento de combustível nuclear na cidade de Tokai, Japão, contamina 35 empregados com radioactividade. Em maio aio de 1997, um umaa explosão num depósito da Unidade de Processamento de Plutónio da Reserva Nuclear Hanford, nos Estados Unidos, libera radioactividade na atmosfera (a bomba jogada sobre a cidade de Nagasaki na Se Segu gund ndaa Guer Guerra ra mu mund ndia iall foi foi cons constr truí uída da com com o plut plutón ónio io prod produz uzid idoo em Hanford). Engenharia do ambiente

Página 76

de 82


Em junh junhoo de 19 1997 97,, um func funcio ioná nári rioo é afec afecta tado do grav gravem emen ente te po porr um vazamento radioactivo no Centro de Pesquisas de Arzamas, na Rússia, que produz armas nucleares. Em julho de 1997, o reactor nuclear de Angra 2, no Brasil, é desligado por defeito defeito numa válvula. válvula. Segundo o físico físico Luiz Pinguelli Pinguelli Rosa, foi "um problema problema semelhante ao ocorrido na usina de Three Mile Island", nos Estados Unidos, em 1979. Em outubro de 1997, o físico Luiz Pinguelli Rosa adverte que estava ocorrendo vazamento na usina de Angra 1, em razão de falhas nas varetas de combustível.


Página 77

de 82


6.Conclusao Ao realizar este trabalho falamos das energias actualmente em voga no planeta Terra Terra e identificamos os aspectos mais relevantes de cada uma delas. Neste trabalho falamos de: ✔ ✔ ✔ ✔

✔ ✔ ✔ ✔

✔

Energia solar Energia hídrica Energia eólica Energia geotérmica Energia maremotriz e das ondas Energia da biomassa Energia do hidrogénio Energia dos combustíveis fosseis Energia nuclear

A ener energi giaa nu nucl clea earr e ener energi giaa foss fossei eiss não não são são cons consid ider erad adas as ener energi gias as renováveisporque são energias muito muito poluentes para para o planeta e a sua produção é limitada a escala da idade humana. A energia energia fóssil é renovável mas em apenas centenas de anos. Actualmente o caminho que o ser humano segue é na medida de poder obter energia através dos recursos existentes no planeta, agua, sol, vento, entre outros. Apesar da eficiência destas energias ainda não se igualar a eficiência da ener energi giaa fóss fóssil il cada cada vez vez se apos aposta ta mais mais nas nas ener energi gias as reno renová váve veis is de mo modo do a diminuir a pegada humana no nosso planeta, ou seja, a reduzir as emissões de gases gases pol poluen uentes tes que poster posterior iormen mente te tem efeito efeitoss maléfi maléficos cos para para a “saúde “saúde”” do nosso planeta e torna mos um ambiente a mbiente sustentado para gerações futuras. A investigação tem vindo a ter cada vez mais melhorias para cada vez mais poder mos usufruir de energias ditas como limpas e cada vez mais surgem compostos capazes de produzir estas energias e minimizar mos custos.


Página 78

de 82


7.Bibliografia • •

• • • • • • • • • •

• • • • • •

http://www.arena.com.pt/criacao.html http://www.porto.ucp.pt/site/ http://www.porto.ucp.pt/site/resources/documents/FEG resources/documents/FEG/IntervencaoCivica /IntervencaoCivica /Energia_Velhos_desafios.pdf http://www.polemica.uerj.br/pol21/ http://www.polemica.uerj.br/pol21/cquestoesc/contemp_3-main.htm cquestoesc/contemp_3-main.htm http://www.fcmc.es.gov http://www.fcmc.es.gov.br/download/Energia_gasnat .br/download/Energia_gasnatural.pdf ural.pdf http://www.procobre.org/pr/pdf/02_energia_sust_00_pr.pdf http://www.eea.europa.eu/pt/themes/ener http://www.eea.europa.eu/pt/themes/energy gy http://tidalelectric.com/technology/index.html http://waterpower.hypermart.net/tidal http://waterpower.hypermart.net/tidal.html .html http://waterpower.hypermart.net/hdams. http://waterpower.hypermart.net/hdams.html html http://waterpower.hypermart.net/wave.htm http://waterpower.hypermart.net/wave.htmll http://www.nrel.gov/lab/pao/biomass_energy.html http://www.renovaveis.tecnopt.com/funcionament http://www.renovaveis.tecnopt.com/funcionamento-da-energia-hidri o-da-energia-hidricaca barragens-hidroelectricas/ http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/ http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/01/artigo1/fontes_eletrica. 01/artigo1/fontes_eletrica.html html http://pt.wikipedia.org/wiki/Ener http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_hidr%C3%A1ulica gia_hidr%C3%A1ulica http://web.ist.utl.pt/palmira/sol http://web.ist.utl.pt/palmira/solar ar.html .html http://www.projetabrasil.com.br/ http://www.projetabrasil.com.br/fotovoltaico/Energi fotovoltaico/EnergiaSolar aSolar.pdf .pdf http://ecofasp.br.tripod.com/ecofasp5.htm http://www.comciencia.br/reportagens/2004/12/ http://www.comciencia.br/reportagens/2004/12/12.shtml 12.shtml


Página 79

de 82

Trabalho sobre energias renováveis e não renováveis

Recommend Documents