Energia Nuclear

Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.
A tecnologia nuclear tem como uma das finalidades gerar eletricidade. Aproveitando-se do calor emitido na reação, para aquecer a água até se tornar vapor, assim movimentando um turbogerador. A reação nuclear pode acontecer controladamente em um reator de usina nuclear ou descontroladamente em uma bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.




Reatores de fissão

Existem vários tipos de reatores, de água leve (ingl. Light Water reactor ou LWR), reatores de água pesada (ingl. Heavy Water Reactor ou HWR), reator de rápido enriquecimento ou "reatores incubadores" (ingl. Breeder reactor) e outros, dependendo da substância moderador usada. Um reator de rápido enriquecimento gera mais material físsil (combustível) do que consome. A primeira reação em cadeia foi realizada num reator de grafite. O reator que levou o acidente nuclear de Chernobyl também era de grafite. A maioria dos reatores em uso para geração de energia elétrica no mundo são do tipo água leve. A nova geração de usinas nucleares, denominada G3+, incorpora conceitos de segurança passiva, pelos quais todos os sistemas de segurança da usina são passivos, o que as tornam intrinsecamente seguras. Como reatores da próxima geração (G4) são considerados reatores de sal fundido ou MSR (ingl. molten salt reactor). Ainda em projeto conceitual, será baseada no conceito de um reator de rápido enrequecimento.

Reatores de Fusão

O emprego pacífico ou civil da energia de fusão está em fase experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e econômica.
O processo baseia-se em aquecer suficientemente núcleos de deutério até obter-se o estado plasmático. Nesse estado, os átomos de hidrogênio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil.
A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar as elevadas temperaturas a ele associadas. Um meio é a utilização do confinamento magnético.
Os cientistas do projeto Iter, do qual participam o Japão e a União Européia, pretendem construir uma central experimental de fusão para comprovar a viabilidade econômica do processo como meio de obtenção de energia.

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, 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 transformações que requerem milhões de anos para acontecerem. A biomassa pode considerar-se um recurso natural renovável, enquanto que 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 lenha é muito utilizada para produção de energia por biomassa - no Brasil, já representou 40% da produção energética primária. A grande desvantagem é o desmatamento das florestas;

Cana-de-açúcar - no Brasil, diversas usinas de açúcar e destilarias estão produzindo metano a partir da vinhaça. O gás resultante está sendo utilizado como combustível para o funcionamento de motores estacionários das usinas e de seus caminhões. O equipamento onde se processa a queima ou a digestão da biomassa é chamado de biodigestor. Numa destilaria com produção diária de 100 000 litros de álcool e 1500 m3 de vinhaça, possibilita a obtenção de 24 000 m3 de biogás, equivalente a 247,5 bilhões de calorias. O biogás obtido poderia ser utilizado diretamente nas caldeiras, liberando maior quantidade de bagaço para geração de energia elétrica através de termoelétricas, ou gerar 2916 KW de energia, suficiente para suprir o consumo doméstico de 25 000 famílias;

Serrim ou serradura de madeira;

Papel já utilizado;

Galhos e folhas decorrentes da poda de árvores em cidades ou casas;

Embalagens de papelão descartadas após a aquisição de diversos eletrodomésticos ou outros produtos;

Casca de arroz;

Capim-elefante;

A respeito 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 no Brasil tornou isto evidente. Empreendimentos para a utilização de biomassa de forma ampla podem ter impactos ambientais inquietantes. O resultado 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 manejados inadequadamente. Por isso, o respeito à biodiversidade e a preocupação ambiental devem reger todo e qualquer intento de utilização de biomassa.

Petróleo

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 oleosa, no sentido de óleo bruto), é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho). Trata-se de uma combinação complexa de hidrocarbonetos, composta na sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos, podendo conter também quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente de níquel e vanádio. Esta categoria inclui petróleos leves, médios e pesados, assim como os óleos extraídos de areias impregnadas de alcatrão. Materiais hidrocarbonatados que requerem grandes alterações químicas para a sua recuperação ou conversão em matérias-primas para a refinação do petróleo, tais como óleos de Xisto crus, óleos de xisto enriquecidos e combustíveis líquidos de hulha, não se incluem nesta definição.
O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal fonte de energia, servindo também como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já foi causa de muitas guerras e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio.
Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, GLP, produtos asfálticos, nafta petroquímica, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação.



O petróleo está associado a grandes estruturas que comunicam a crosta e o manto da terra, sobretudo nos limites entre placas tectônicas.
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 do embasamento cristalino. Os hidrocarbonetos, portanto, ocupam espaços porosos nas rochas, sejam eles entre grãos ou fraturas. São efetuados estudos das potencialidades das estruturas acumuladoras (armadilhas 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 hidrocarbonetos. Logo após a perfuração são investigadas as propriedades radioativas, elétricas, magnéticas e elásticas das rochas da parede do poço através de ferramentas especiais (perfilagem) as quais permitem ler as propriedades físicas das rochas, identificar e avaliar a ocorrência de hidrocarbonetos.




Em 2007 a Petrobrás anunciou a descoberta de petróleo na camada denominada Pré-sal, que posteriormente verificou-se ser um grande campo petrolífero, estendendo-se ao longo de 800 km na costa brasileira, do estado do Espírito Santo ao de Santa Catarina, abaixo de espessa camada de sal (rocha salina) e englobando as bacias sedimentares do Espírito Santo, de Campos e de Santos. O primeiro óleo do pré-sal foi extraído em 2008 e alguns poços como Tupi estão em fase de teste, devendo iniciar a produção comercial em 2010.

Carvão Mineral e Vegetal

Os minerais fósseis começaram a ser utilizados a partir da Revolução Industrial, após a invenção da máquina a vapor, que era movida com carvão mineral. Os principais são o petróleo e o carvão, recursos fundamentais para os países. O petróleo foi formado há milhares de anos, a partir de matéria orgânica que se armazenou no fundo dos oceanos. Devido à temperatura e à pressão, essa matéria orgânica se transformou num líquido viscoso e de cor escura.

O carvão mineral também se formou há milhares de anos, por meio da decomposição da matéria orgânica e se transformou num elemento rochoso, que é o carvão mineral. O carvão é utilizado na produção de corantes, medicamentos, entre outros. Além disso, serve de energia para indústrias siderúrgicas na produção do aço.



 Carvão Vegetal

Obtido após a queima da madeira, é utilizado usualmente como combustível para lareiras, churrasqueiras, fogões a lenha e abastece alguns setores da indústria. Também é utilizado na medicina, com o nome de carvão ativado, que é obtido de madeiras de aspecto mole e não resinosas. É utilizado desde a Antiguidade e, na Segunda Guerra, foi utilizado na retirada dos gases tóxicos devido a sua capacidade de absorver impurezas. No Brasil, sua utilização ocorreu com os índios, que o usavam como forma de combater doenças.

É um disseminador de toxinas e tem vantagens, tais como o auxílio no tratamento de dores estomacais, mau hálito , intoxicações, dentre outras. O Brasil utiliza o carvão vegetal na indústria e mais de 80% do que é produzido é utilizada por ela. A desvantagem da produção do carvão vegetal no Brasil está na questão da origem da madeira: usualmente, utilizam as nativas, causando um grande dano ambiental.



Carvão Mineral

A descoberta do carvão mineral é associada à idade da pedra lascada. No Brasil, teve início na época em que a crosta terrestre estava sofrendo com terremotos, vulcões, furacões, vendavais e maremotos e, dessa forma, separaram a costa brasileira dos da África pelo Oceano Atlântico. O carvão é, na realidade a parte celulósica da vegetação que sofreu transformações do tempo, pressão, bactérias e se transformou em massa de carbono.

É a parte celulósica da vegetação e extraída por processos de mineração. É um minério não metálico com grande potencial combustível e quando é queimado, libera uma grande quantidade de energia. Sua constituição é de carbono e magnésio e é encontrado em forma de betume. É um combustível fóssil, utilizado principalmente em fornos de siderurgia, fabricação de explosivos, indústria química, inseticidas, medicamentos, fertilizantes e produção de energia em termoelétricas.

Álcool

O álcool (do árabe al-kohul) é uma classe de compostos orgânicos que possui, na sua estrutura, um ou mais grupos de hidroxilas ("-OH") ligados a carbonos saturados.^[1] É, comumente, utilizado como combustível, esterilizante e solvente. É o componente principal das bebidas alcoólicas.

O etanol ou álcool etílico é o tipo de álcool mais comum. Está contido nas bebidas alcoólicas, é usado para limpeza doméstica e também é combustível para automóveis. A fórmula do álcool etílico é CH₃CH₂OH.

O metanol ou álcool metílico é um álcool que não deve ser ingerido, pois é extremamente tóxico para o fígado. A fórmula do metanol é CH₃OH.

Os dois exemplos acima são casos particulares de álcoois do tipo R-OH, em que R- é um radical alquila.

No fenol, de fórmula química é C₆H₆O, a hidroxila está ligada a um anel benzênico. Na maioria dos textos, este composto não é considerado um álcool.

Álcool anidro é um álcool com até 1% de água (já que é difícil a obtenção de álcool totalmente puro), e pode ser adicionado à gasolina para aumento da octanagem, atuando como antidetonante, para que a gasolina possa ser comprimida no pistão do motor carburante ao máximo e não entre em combustão antes de acionada a vela do motor.

O álcool bornílico é obtido ligado com o hidroterpendio que corresponde a cânfora.

O álcool desnaturado é uma composição com o metileno.

Para o uso em motores de combustão interna, o álcool tem uma proporção estequiométrica de 8,4 partes de ar para uma de álcool, enquanto gasolina é de 13,5 de ar para uma de gasolina, portanto o motor convertido para álcool ou é reduzida a entrada de ar ou aumentado a quantidade de combustível injetado, em dias atuais uma conversão de gasolina para álcool basicamente é feito o aumento da taxa de compressão para 2 pontos acima da taxa de compressão para gasolina e abrir os bicos injetores ou giclês de carburação em 20 %. O sistema de arrefecimento é reforçado em 10 % em toda a tubulação. O álcool é corrosivo: assim, tanques de combustível devem receber tratamento ou ser feitos de plástico, bombas devem ser mais resistentes e carburadores recebem banho de níquel. A parte interna do motor não necessita de um tratamento anticorrosivo, pois, quando o combustível chega no motor, já está acima do seu ponto de ebulição e no estado de gás, que não é corrosivo. Tem a vantagem de ser uma fonte de energia renovável e causar menor poluição que os combustíveis fósseis.






Usina de Álcool

Energia Geotérmica

Energia geotérmica ou energia geotermal (geo:terra; térmica:calor) é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra.
O calor da terra existe em toda parte por baixo da superfície do planeta, mas em algumas partes está mais perto da superfície do que outras, o que torna mais fácil a sua utilização.
Em certos locais, fazendo furos de apenas 1 centena de metros é possível alcançar calor útil, assim como existem zonas onde existem nascentes de água quente completamente espontâneas. Mas na maior parte do mundo é necessário fazer furos de centenas a quilómetros de profundidade para encontrar calor significativo. (Tipicamente na crosta terrestre o calor aumenta 25º a 30º centígrados por cada quilómetro de profundidade em direcção ao centro da terra.)
A energia geotérmica tem muitas aplicações práticas, pode servir para aquecer habitações, piscinas, estufas de agricultura e produzir energia elétrica.
Devido a necessidade de se obter energia elétrica de uma maneira mais limpa e em quantidades cada vez maiores, existe um interesse renovado neste tipo de energia pouco poluente.
Para que possamos entender como é aproveitada a energia do calor da Terra devemos primeiramente entender como nosso planeta é 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, no entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as zonas onde há elevado potencial geotérmico.




Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de vapor de água e CO₂ não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas.
Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico (H₂S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H₂S) é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.
É igualmente importante que haja tratamento adequado a água vinda do interior da Terra, que invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu despejo em rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.
Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirada da Terra, sempre há a chance de ocorrer subsidência na superfície. O mais drástico exemplo de um problema desse tipo numa usina geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia .O nível do superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está deformando a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros por ano em meados dos anos 70. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção de água no local.

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 eletricidade.

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.
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.




Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares com muito vento. Essas turbinas têm a forma de um catavento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trata de requisitos limitados de energia elétrica.
A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa. Em países como o Brasil, que possuem uma grande malha hidrográfica, a energia eólica pode se tornar importante no futuro, porque ela não consome água, que é um bem cada vez mais escasso e que também vai ficar cada vez mais controlado. Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única energia limpa e eficaz nesses locais. Além da questão ambiental, as turbinas eólicas possuem a vantagem de poderem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados, não sendo necessário a implementação de linhas de transmissão para alimentar certas regiões

Biogás é uma mistura gasosa composta principalmente de gás metano (CH₄) e é obtido pela digestão anaeróbia (em ausência de oxigênio) de matéria orgânica, onde microrganismos atuam em um ecossistema balanceado com limites de temperatura, pH, nutrientes e teor de umidade. A produção de biogás pode ocorrer de forma natural, como nos aterros sanitários ou com a implantação de uma usinade biogás (ver: Biodigestor e Biofermentador), cujo processo é totalmente limpo, eficaz e sustentável.

É classificado como biocombustível por ser uma fonte de energia renovável.

O biogás é considerado um combustível gasoso que possui um conteúdo energético muito elevado, um alto poder calorífico, semelhante ao do gás natural. Sendo ometano o principal constituinte do biogás, este não tem cheiro, cor, nem sabor, mas o biogás apresenta um leve odor desagradável devido alguns gases presentes em sua composição. É composto por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear.

O biogás é composto de:

• metano (CH₄): 55 – 70% do volume de gás produzido;
• dióxido de carbono (CO₂): 30 – 45% do volume total;
• traços de hidrogênio (H₂), nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂) e gás sulfídrico (H₂S), entre outros

Abaixo está como funciona o tratamento de biogás:

Energia Hidrelétrica

As centrais hidrelétricas geram, como todo empreendimento energético, alguns tipos de impactos ambientais como o alagamento das áreas vizinhas, aumento no nível dos rios, em algumas vezes pode mudar o curso do rio represado, prejudicando pontualmente a fauna e a flora da área inundada para a formação do reservatório, e as presentes nos trechos à montante e à jusante da usina. Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão, por exemplo. A viabilidade técnica de cada caso deve ser analisada individualmente por especialistas em engenharia ambiental e especialista em engenharia hidráulica, que geralmente para seus estudos e projetos utilizam modelos matemáticos, modelos físicos e modelos geográficos.

O cálculo da potência instalada de uma usina é efetuado através de estudos de hidro-energéticos que são realizados por engenheiros civis, mecânicos e eletricistas. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.

Um sistema elétrico de energia é constituído por uma rede interligada por linhas de transmissão (transporte). Nessa rede estão ligadas as cargas (pontos de consumo de energia) e os geradores (pontos de produção de energia). Uma central hidrelétrica é uma instalação ligada à rede de transporte que injeta uma porção da energia solicitada pelas cargas.

A Usina Hidrelétrica de Tucuruí, por exemplo, constitui-se de uma das maiores obras da engenharia mundial e é a maior usina 100% brasileira em potência instalada com seus 8.000 MW, já que a Usina de Itaipu é binacional.

O vertedor de Tucuruí é o maior do mundo com sua vazão de projeto calculada para a enchente decamilenar de 110.000 m³/s, pode, no limite dar passagem à vazão de até 120.000 m³/s. Esta vazão só será igualada pelo vertedor da Usina de Três Gargantas na China. Tanto o projeto civil como a construção de Tucuruíe da Usina de Itaipu foram totalmente realizados por firmas brasileiras, entretanto, devido às maiores complexidades o projeto e fabricação dos equipamentos eletromecânicos, responsáveis pela geração de energia, foram realizados por empresas multinacionais.