Fontes de Energia: Tipos, Sistemas e Impactos Ambientais

A energia é essencial para todos os eventos que ocorrem no universo. Desde os movimentos dos planetas e das estrelas até as atividades dos seres vivos, passando pelos movimentos tectônicos, o ciclo da água e as correntes oceânicas, todos eles necessitam de energia.

1. Uso da Energia

A energia é uma necessidade para a atividade de todos os organismos vivos. Além disso, os seres humanos sempre usaram duas formas de energia:

• A energia interna ou endossomática, que corresponde ao consumo de energia para a manutenção do corpo.
• A energia externa ou exossomática, que corresponde ao restante do consumo de energia. É a energia que usamos para a operação de muitos dispositivos e máquinas que nos permitem ter luz, calor, transporte, etc.

2. Sistemas de Energia: Energia Primária e Energia Final

Chamamos de sistema de energia todos os processos relacionados à energia, desde as fontes originais até as utilizações finais.

Energia primária é a energia que entra no sistema para atender a uma determinada demanda. Essa energia passa por uma série de transformações na cadeia até que seja utilizada pelo usuário, sendo esta a energia final do sistema.

As fontes de energia são consideradas os recursos existentes na natureza sob a forma de energia primária ou que, através de processos tecnológicos, proporcionam uma forma útil de energia final para as necessidades humanas.

3. Fontes Não Renováveis de Energia

São aquelas que são finitas e são geradas em ciclos muito lentos. Entre as fontes de energia não renováveis, distinguem-se:

• Os combustíveis fósseis: originam-se da decomposição de microrganismos, plantas ou animais que foram enterrados há milhões de anos.
• Os elementos radioativos: encontram-se na crosta terrestre, como parte de alguns minerais. A pechblenda é um mineral que contém urânio.

3.1. Petróleo

O petróleo é uma substância oleosa castanho-escura que consiste em uma mistura de hidrocarbonetos.

Originou-se há milhões de anos, quando grandes massas de plâncton e outros organismos marinhos foram depositados em áreas ricas em nutrientes.

É extraído por perfuração como petróleo bruto, a partir do qual ocorre a refinação. Esta consiste em uma destilação fracionada do petróleo bruto que permite obter diversos produtos: resíduos sólidos, óleo pesado, óleo combustível, diesel, querosene, gasolina e produtos gasosos.

3.2. Gás Natural

Assim como o petróleo, o gás natural se origina como resultado da decomposição de matéria orgânica que ocorre no interior da Terra. Corresponde à fração de hidrocarbonetos leves, obtida na decomposição, que está em forma gasosa. É composto principalmente de metano, mas também pode conter etano, propano, etc.

É extraído por perfuração e transportado, geralmente por gasodutos ou liquefeito em navios de grande porte, como petroleiros. É armazenado em grandes tanques chamados reservatórios esféricos de gás.

O gás natural é usado diretamente como combustível para aquecimento doméstico e para cozinhar.

3.3. Carvão

O carvão originou-se quando grandes massas de vegetação foram enterradas sob espessas camadas de sedimentos, através de um processo de carbonização do material vegetal.

Distinguem-se diferentes tipos de carvão: antracito (95% de carbono), carvão betuminoso (80%), linhito (70%) e turfa (50%).

As Usinas Termelétricas

Os combustíveis descritos até agora são de importância fundamental no funcionamento das usinas termelétricas, que transformam a energia do combustível em energia elétrica. Nestas plantas, a energia térmica produzida a partir do combustível é utilizada para aquecer a água e produzir vapor. Esse vapor movimenta turbinas para comunicar o movimento ao turbogerador, que produz eletricidade.

3.4. Minerais Radioativos

Minerais contendo elementos químicos radioativos são utilizados para obtenção de energia a partir de reações nucleares de fissão.

Nas reações de fissão, o núcleo pesado é bombardeado com nêutrons e se divide em dois núcleos leves, liberando grandes quantidades de energia. A fissão normalmente ocorre com os núcleos de urânio.

A reação de fissão é uma reação em cadeia porque, de um núcleo partido, surgem, além da energia, nêutrons capazes de causar a fissão de outros átomos.

4. Os Impactos Associados a Fontes de Energia Não Renováveis

O uso de fontes não renováveis de energia provoca graves impactos ambientais, tanto pelas modificações e alterações que ocorrem no meio ambiente, quanto pelo efeito da não renovabilidade e o perigo iminente de escassez nas próximas décadas.

5. Fontes Renováveis de Energia

5.1. Energia Hidrelétrica

A energia hidrelétrica é produzida pela queda de corpos d'água, aproveitando um desnível.

As Usinas Hidrelétricas

As usinas hidrelétricas são construções destinadas à produção de eletricidade. Exigem um grande acúmulo de água e um desnível, por isso são construídos reservatórios e barragens que retêm a água e criam o desnível necessário para a queda d'água.

5.2. Energia Solar

A quantidade de energia proveniente do Sol que a Terra recebe em 30 minutos é equivalente à eletricidade consumida pela humanidade em um ano.

A tecnologia atual permite usar esse grande potencial através do aproveitamento da energia térmica ou pela conversão fotovoltaica.

Conversão Fotovoltaica

Consiste na conversão direta da energia solar em energia elétrica. Para isso, utilizam-se painéis solares protegidos por um vidro grande com transparência antirreflexo.

Dentro destes painéis, estão localizadas as células fotovoltaicas. Essas células consistem em uma pequena pastilha de silício de cristal único que funciona como um semicondutor.

5.3. Energia Eólica

É a energia do vento. Durante séculos, os seres humanos têm usado a energia eólica em barcos à vela, na moagem de cereais em moinhos, etc.

Atualmente, a energia eólica pode ser aproveitada para produzir eletricidade. Com esse objetivo, utiliza-se o funcionamento das turbinas eólicas, máquinas de lâminas rotativas que são postas em movimento pelo vento. O movimento é acoplado a um alternador que converte a energia mecânica em eletricidade.

5.4. Energia das Marés (Maremotriz)

É baseada na exploração das correntes de maré.

Para que este tipo de energia seja rentável, duas condições básicas devem ser atendidas:

• A diferença do nível das águas entre a maré alta e a maré baixa deve ser muito grande.
• O relevo da costa deve permitir a construção de barragens.

5.5. Energia Geotérmica

É a energia térmica que vem do interior da Terra.

A mudança de temperatura que ocorre com a profundidade é chamada de gradiente geotérmico. Este gradiente é geralmente de cerca de 3 ºC por 100 m. No entanto, existem áreas específicas onde ocorre uma falha geotérmica e existe um gradiente maior do que o habitual, devido principalmente ao magnetismo regional e à tectônica de placas.

5.6. Biomassa

A biomassa é considerada toda a matéria orgânica gerada nos processos metabólicos dos seres vivos.

A biomassa tem sido usada como fonte de energia ao longo de séculos, sendo a madeira o recurso mais importante utilizado para o calor.

Outras alterações que podem produzir o biocombustível incluem:

• A fermentação aeróbia, que gera álcool.
• A fermentação anaeróbica, que produz o chamado biogás, cujo principal componente é o metano.

7. Rumo a um Novo Sistema de Energia Global

Atualmente, o sistema energético global é caracterizado por:

• A predominância de fontes de energia não renováveis.
• Os impactos ambientais significativos resultantes da coleta e utilização de fontes de energia.
• O desequilíbrio no consumo de energia. Os países desenvolvidos consomem uma quantidade de energia maior do que a dos países pobres.