Há 10 mil anos, o planeta era habitado por 100 milhões de pessoas. Em 5mil anos, no começo da idade do bronze, houve a duplicação da população. No final da idade média a população atingia a faixa de 400 milhões de habitantes no planeta, chegando a marca de um bilhão de pessoas em 1804, dobrando este número em 123 anos, quadruplicando em 170 anos e em 2017 chegando a marca de 8 bilhões de habitantes.
Com a expansão de 100 milhões para 8 bilhões de pessoas, a demanda por energia e recursos naturais cresceu a níveis dobrados quando comparado ao aumento da população, uma vez que os indivíduos estão cada vez mais buscando qualidade de vida e, consequentemente, consumindo energia, um exemplo foi o demasiado consumo em 1000% nos últimos 70 anos.
Dados indicam que a atuação do homem no planeta tem obtido proporções significativas aos geossistemas, equiparando com os sistemas clima e tectônica de placas em diversas atividades, como por exemplo:
- 30% dos sedimentos (partículas) transportados por rios ficam aprisionados em represas e reservatórios;
- Movimentação de solo e rocha em países com acelerado crescimento urbano é superior aos processos erosivos naturais combinados;
- 1/3 das áreas de floresta do globo foram desmatados e convertidos em área de pasto, plantação, áreas urbanas.
A partir de análise deste cenário, constata-se a importância no uso racional e equilibrado dos recursos energéticos.
CONSUMOS ENERGÉTICOS
Uma série de fontes energéticas renováveis são utilizadas para mover máquinas a milhares de anos, como o vento, quedas d’água e o trabalho de cavalos, bois e elefantes. No final do século XVIII, com o advento da industrialização no globo, a demanda por energia cresceu concomitantemente, quando James Watt e outros desenvolveram motores a vapor movidos a carvão que podiam realizar o trabalho de centenas de cavalos. Esta nova forma de produzir energia, oriunda de carvão, material renovável e abundante no globo naquele período, tornou acessível e barata o acesso a energia para mover diversas máquinas, desencadeando a Revolução Industrial. Um exemplo da proporção que esta nova fonte ocasionou foi que no final do século XIX o carvão era responsável por 60% de todo suprimento energético dos Estados Unidos.
Em 1859 o Coronel Edwin L. Drake perfurou o primeiro poço de petróleo do mundo na Pensilvânia. Edwin acreditava que o petróleo poderia ser minerado de forma lucrativa, como o carvão, o que aconteceu no início do século XX quando o petróleo e o gás natural começavam a substituir o carvão. Atualmente o petróleo, gás natural e carvão representam 85% do consumo energético global.
Nos EUA em 2007, as fontes de energia mais consumidas eram petróleo, carvão, gás natural, nuclear, biomassa e hidrelétrica, respectivamente. Vale destacar que assim como nos EUA, a maior parte dos países do globo utilizam combustíveis fósseis como principal fonte de energia, sendo estes não renováveis, logo se conclui que alternativas de consumo energético devem ser adotadas brevemente ou o planeta enfrentará crise energética brevemente.
Como alternativa ao consumo de combustíveis fósseis, fontes de energias renováveis estão aos poucos sendo inseridas na cultura de países, principalmente os desenvolvidos. Exemplo de energias renováveis são: energia solar, eólica, hídrica, geotérmica, biocombustíveis, etc. Mesmo não suprindo toda demanda mundial por energia, essas fontes auxiliariam consideravelmente na redução de poluentes e impactos ao meio ambiente oriundos do consumo de combustíveis fósseis.
Com a demasiada queima de combustíveis fósseis, a emissão de enormes quantidades de carbono para atmosfera influi diretamente no efeito estufa e aquecimento climático global, consequentemente influenciando no sistema clima do planeta, o que pode e deve gerar mudanças consideráveis na biosfera, sendo crucial a substituição continuada de utilização de combustíveis não renováveis por combustíveis renováveis.
COMBUSTÍVEIS NÃO RENOVÁVEIS
PETRÓLEO: mistura de moléculas de carbono e hidrogênio, conhecida como hidrocarbonetos, oriunda de matéria orgânica do plâncton (organismos microscópicos presentes na água) decomposta pela atividade bacteriana em ambientes com pouco oxigênio. Ao longo de milhões de anos, esse material se acumulou no fundo de oceanos, mares e lagos e, ao ser pressionado por movimentos da crosta terrestre, transformam-se na substância oleosa denominada petróleo.
Os derivados de petróleo são usados comumente no setor de transportes, assim como na geração de energia elétrica em termelétricas, caldeiras, turbinas e motores de combustão interna. Os derivados de petróleo normalmente usados para essa finalidade são o óleo de combustível, o óleo ultraviscoso, o óleo diesel e o gás de refinaria. Derivados de petróleo constituem parte significativa da matriz energética em países como Estados Unidos, Japão, México, Arábia Saudita, Itália e China.
No Brasil, a geração de energia elétrica a partir de derivados de petróleo não é tão expressiva devido ao histórico de predominância de energia hídrica. Contudo, há termoelétricas que produzem eletricidade a partir de derivados de petróleo para atenderem ocorrências de picos no sistema elétrico, sendo usadas principalmente para suprir a demanda de comunidades não atendidas pelo sistema interligado de energia elétrica. Em refinarias, o petróleo passa por diferentes processos até que obtenha a qualidade desejada para determinada finalidade.
A produção de energia elétrica a partir de derivados de petróleo se inicia com o processo de queima do material em uma câmara de combustão. O calor obtido é usado para aquecer e aumentar a pressão da água, transformando-a em vapor, que por sua vez irá movimentar as turbinas, transformando a energia térmica em mecânica. O movimento das turbinas coloca em operação um gerador, que transforma a energia mecânica em energia elétrica. O vapor é então redirecionado para um condensador, onde será resfriado para retornar ao estado líquido e ser usado como água pelo sistema de caldeiras. Os poluentes contidos nos derivados de petróleo são emitidos para a atmosfera durante as etapas de combustão e de resfriamento, de forma que o volume e o tipo de gás emitido variam de acordo com a composição do combustível queimado e as condições de dispersão dos poluentes. Quanto mais denso for o combustível, maior é o potencial de emissões, o que torna os óleos diesel e ultraviscoso derivados com alto potencial de poluição.
GÁS NATURAL: O Gás Natural é um combustível fóssil que se encontra na natureza, normalmente em reservatórios profundos no subsolo, associado ou não a petróleo. Assim como o petróleo, ele resulta da degradação de matéria orgânica, fósseis de animais e plantas pré-históricas, sendo retirado da terra através de perfurações. Inodoro, incolor e de queima mais limpa que os demais combustíveis, o Gás Natural é resultado da combinação de hidrocarbonetos gasosos, nas condições normais atmosféricas de pressão e temperatura, contendo, principalmente, metano e etano.
CARVÃO MINERAL: rocha sedimentar combustível, de cor preta ou marrom, que ocorre em estratos denominados camadas de carvão. Composto por carbono, enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, além de elementos vestigiais. Quanto maior o teor de carbono, mais puro se considera. Existem quatro tipos principais de carvão mineral: turfa, linhito, hulha e antracito (em ordem crescente do teor de carbono). Entre os diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, o carvão mineral é o mais abundante.
FOLHELHO BETUMINOSO: rocha sedimentar de grão fino, rica em material orgânico, contendo querogênio (sólida mistura de compostos químicos orgânicos), a partir do qual podem ser produzidos hidrocarbonetos líquidos denominados de petróleo de xisto. O petróleo de xisto é um substituto para o petróleo convencional; contudo, a extração do petróleo de xisto é mais cara e tem maiores impactos ambientais.
Aquecendo-se o xisto betuminoso a uma temperatura suficientemente alta ocorre o processo químico da pirólise para se obter um vapor. Com o resfriamento do vapor, o petróleo de xisto—um petróleo não-convencional—é separado do gás de xisto. O xisto betuminoso pode ser também queimado diretamente em fornalhas para se tornar um combustível de baixo poder de geração de energia, servindo também para a calefação urbana ou como matéria-prima na indústria química e na construção de materiais de processamento.
O xisto betuminoso ganha uma atenção especial como uma potencial fonte abundante de petróleo sempre que o preço do petróleo convencional sobe. Entretanto, a extração e o processamento do xisto betuminoso aumentam uma série de preocupações ambientais, tais como o uso da terra, o manejo do lixo, o uso da água, o tratamento da água, a emissão dos gases estufa e a poluição do ar. A Estônia e a China têm grandes indústrias no ramo, sendo que Brasil, Alemanha e Rússia também fazem uso do xisto betuminoso.
ENERGIA NUCLEAR: é produzida em usinas termonucleares, que utilizam o urânio e outros elementos, como combustível. O princípio de funcionamento de uma usina nuclear é a utilização do calor (termo) para gerar eletricidade. O calor é proveniente da fissão dos átomos de urânio. O urânio é um recurso mineral não renovável encontrado na natureza, que também é utilizado na produção de material radioativo para uso na medicina. Além do uso para fins pacíficos, também ser utilizado na produção de armamentos, como a bomba atômica.
Por ser uma fonte de energia altamente concentrada e de elevado rendimento, diversos países utilizam a energia nuclear como opção energética. As usinas nucleares já respondem por 16% da energia elétrica produzida no mundo. Mais de 90% das usinas nucleares estão concentradas nos Estados Unidos, na Europa, no Japão e na Rússia. Em alguns países como Suécia, Finlândia e Bélgica a eletricidade nuclear já representa mais de 40% do total de eletricidade produzida. A Coreia do Sul, China, Índia, Argentina e México também possuem usinas nucleares. A Coreia do Sul apresenta a maior produção desse grupo de países, é responsável por 3,7% da produção mundial.
O Brasil possui usinas nucleares no litoral do estado do Rio de Janeiro, em Angra dos Reis, (Angra 1 e Angra 2). A construção da usina nuclear Angra 3, que estava paralisada desde 1986, teve sua licença ambiental aprovada em julho de 2008 e está em fase de construção até o presente momento.
Apesar de muito eficiente, o consumo de energia nuclear é arriscado, além de sua utilização para fins não pacíficos (produção de bomba atômica) e para obtenção de poderio militar, representa um enorme perigo para a humanidade, em decorrência de acidentes nucleares, lixo nuclear (resíduos compostos de elementos radioativos, gerados nos processos de produção de energia), da contaminação do meio ambiente que provocam danos irreversíveis à saúde, como o câncer, leucemia, deformidades genéticas etc.
Desde o primeiro acidente, registrado em 1952 em Chalh River, no Canadá, ocorreram muitos outros. Um dos mais graves foi o Acidente de Chernobyl na Ucrânia em 1986 ocasionado por falha do sistema de refrigeração.
O acidente mais recente foi em 2011 na usina Fukushima 1, costa leste do Japão, que após ser atingida por terremoto e tsunami, houve explosão nos prédios que abrigavam dois reatores liberando a radiação ao meio. As desvantagens quanto a utilização de energia nuclear são diversas e englobam riscos de acidente nas usinas nucleares (gerando graves danos à população e ao meio ambiente); possibilidade de utilização na fabricação de bombas atômicas; resíduos radioativos (lixo atômico); elevados custos de construção e operação das usinas.
COMBÚSTIVEIS RENOVÁVEIS
BIOCOMBÚSTIVEIS: são fontes de energia renováveis, que podem ser obtidos através de biomassas feitas com compostos orgânicos de origem vegetal. Os produtos mais utilizados na produção são a cana-de-açúcar, beterraba, dendê, semente de girassol, milho, mamona, lenha, resíduos agrícolas, dentre outros.
Essas plantas, frutos e sementes geram um óleo que é usado em sua forma pura ou misturado aos combustíveis fósseis existentes. No Brasil, o etanol é misturado à gasolina e o diesel recebe a adição de biocombustíveis. Os mais utilizados são: metanol, biodiesel, etanol, biogás, óleo vegetal, bioéter, bioetanol e E85.
Essa fonte de energia tem sido bastante difundida no mundo, pois é vista como uma forma de redução nos danos causados pelo aquecimento global. Isso só é possível, porque os biocombustíveis ajudam a liberar o gás carbônico (CO2). O CO2 liberado pelos veículos é absorvido pelas plantas para que se produza mais biomassa, num processo chamado fotossíntese. Como há um equilíbrio entre o que é liberado e o que é consumido, os danos ao meio ambiente são menores.
Com os combustíveis não renováveis, esse processo não acontece por causa dos milhares de anos que esses resíduos ficaram acumulados na Terra. O petróleo, por exemplo, é o resultado do acúmulo de material orgânico. Quando ele é queimado, libera gás carbônico de milhares de anos; porém, não há nenhum mecanismo existente atualmente que possa capturá-lo e ele fica concentrado na atmosfera terrestre.
Essa energia renovável não pode substituir totalmente a gasolina principalmente devido ao fato de sua matéria-prima demandar a utilização de terras para produção agrícola. A verdade é que os biocombustíveis são vistos como mais uma alternativa de recurso energético mundial e não um substituto para os recursos fósseis. Posteriormente, surgiu a segunda geração de biocombustíveis que demanda a utilização de mais recursos tecnológicos para a produção.
ENERGIA SOLAR: é a energia eletromagnética cuja fonte é o sol. Pode ser transformada em energia térmica ou elétrica e aplicada em diversos usos. As duas principais formas de aproveitamento da energia solar são a geração de energia elétrica e o aquecimento solar de água. Para a produção de energia elétrica são usados dois sistemas: o heliotérmico, em que a irradiação é convertida primeiramente em energia térmica e posteriormente em elétrica; e o fotovoltaico, em que a irradiação solar é convertida diretamente em energia elétrica.
A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável e inesgotável. Ao contrário dos combustíveis fósseis, o processo de geração de energia elétrica a partir da energia solar não emite dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio(NOx) e dióxido de carbono (CO2) – todos gases poluentes com efeitos nocivos à saúde humana e que contribuem para o aquecimento global.
A energia solar também se mostra vantajosa em comparação a outras fontes renováveis, como a hidráulica, pois requer áreas menos extensas do que hidrelétricas. O incentivo à energia solar no Brasil é justificado pelo potencial do país, que possui grandes áreas com radiação solar incidente e está próximo à linha do Equador. As regiões semiáridas do nordeste brasileiro são ideias para a geração de energia heliotérmica, pois atendem às condições de alta irradiação solar e baixa pluviosidade.
Uma desvantagem da energia heliotérmica no entanto, é que, apesar de não exigir áreas tão extensas quanto as hidrelétricas, ainda requer grandes espaços. Portanto, é crucial que se faça a análise do local mais apropriado para a implantação, uma vez que haverá a supressão da vegetação. Além disso, como já mencionado, o sistema heliotérmico não é indicado para todas as regiões, pois é considerado bastante intermitente.
No caso da energia fotovoltaica, a desvantagem mais frequentemente apontada é o alto custo de implantação e a baixa eficiência do processo, que varia de 15% a 25%. O relatório do Ministério de Ciência e Tecnologia aponta outros dois pontos importantes relacionados ao sistema fotovoltaico: o descarte dos painéis deve receber destinação apropriada, uma vez que estes apresentam potenciais de toxicidade; e a reciclagem de painéis fotovoltaicos também não atingiu um nível satisfatório até o momento.
ENERGIA EÓLICA: A energia eólica é uma forma indireta de obtenção de energia do sol, uma vez que os ventos são gerados pelo aquecimento desigual da superfície da Terra por raios solares. Em outros termos, é a energia do movimento (cinética) das correntes de ar que circulam na atmosfera.
A geração de energia elétrica ou mecânica (em moinhos ou cataventos para a realização de trabalhos mecânicos como o bombeamento da água) através dos ventos se dá pela conversão da energia cinética de translação pela energia cinética de rotação através do emprego de turbinas eólicas, quando o objetivo é gerar eletricidade, ou moinho e cataventos, quando o objetivo é a realização de trabalhos mecânicos. A energia eólica é uma forma de obtenção de energia de fontes totalmente renovável e limpa, não produz qualquer tipo de poluente.
Sua exploração comercial teve início na década de 70 quando ocorreu a crise do petróleo e os países europeus começaram a investir em outras formas de energia. No Brasil, o custo da geração de energia através dos ventos é de cerca de US$70 a US$80 por MWh, o que a torna competitiva com a energia nuclear e termoelétrica. Só no nordeste brasileiro potencial eólico existente é de 6.000 MW, sendo a região brasileira que apresenta o maior potencial. Até 2013 a Aneel havia registrado cerca de 92 empreendimentos não iniciados para ao aproveitamento de energia eólica que agregariam 6.500 MW a produção nacional de energia elétrica.
O único ponto fraco das turbinas que geram energia através dos ventos é a poluição sonora e a poluição visual. Esta última é menos impactante, e depende mais do ponto de vista particular de cada um. Mas a poluição sonora gerada pelas turbinas, de acordo com a especificação do equipamento, pode inviabilizar a construção destes sistemas muito próximos de regiões habitadas por causar desconforto aos moradores. Entretanto, existem modelos aerogeradores de hélices de alta velocidade que produzem menor ruído e são até mais eficientes que os modelos de turbinas de múltiplas pás, mais barulhentos.
