Hidrogênio

O alquimista Theophrastus Bombastus von Hohenheim, conhecido como “Paracelsus”, na manipulação de metais e ácidos produziu um ar explosivo ao qual ele inocentemente ignorava que fosse um elemento químico. Já em 1766, o químico Henry Cavendish identificou este gás como uma substância química individual, mas foi Antonie Lavoisier que nomeou de Hidrogênio o elemento em 1783, e descobriu a também assim posteriormente a formula da água. É o elemento mais abundante no universo, mas na crosta terrestre é relativamente difícil de encontrar esse gás (H2).

É obtido através de eletrólise, reações de metais com ácidos, reações de carvão ou hidrocarbonetos com vapor de água a alta temperatura.

O hidrogênio é elemento mais simples, constituído por um núcleo contendo um próton com um elétron orbitando em sua volta (elemento descrito na forma fundamental). O deutério, um isótopo de hidrogênio que contem no núcleo um próton e um nêutron, e em sua orbita tendo um elétron. Esse isótopo foi descoberto por Harold c. Urey, ganhando por essa descoberta o Prêmio Nobel em Química em 1934.

O deutério de hidrogênio é de grande utilidade na indústria nuclear, sendo sua diferença do isótopo mais abundante somente a presença de um nêutron no seu núcleo.

Existe também o trítio, outro isótopo de hidrogênio que contem em seu núcleo um próton e dois nêutrons. A interação do átomo de hidrogênio na vida humana é de grande importância, observando a formula da água, substância fundamental para a sobrevivência da humanidade, existem dois átomos de hidrogênio para um átomo de oxigênio.

O hidrogênio também vem sendo testado na produção de combustível (energia limpa). A energia termonuclear é obtida  pela colisão e fusão de núcleos de hidrogênio, deutério e trítio, podendo obter o elemento Hélio com essas colisões, e assim liberando enormes quantidades de energia. Com fontes de abastecimento natural muito comum em nosso planeta, a água do mar talvez venha a ser utilizada nesse procedimento para construir fontes de energias quase inesgotáveis.

Este elemento não é encontrado livre na natureza em sua forma atômica, é localizado sempre na composição de outras substâncias. Sua grande instabilidade o torna muito reativo. O hidrogênio perdendo um elétron fica na forma de cátionH⁺, ganhando um fica na forma de ânion H¯, presente apenas em combinações com metais alcalinos e alcalino-terrosos.  Os íons também são de grande importância no organismo, atuam no metabolismo celular acentuando a velocidade de reações bioquímicas.

Gás Metano

O metano é um gás que não possui cor e nem cheiro. Considerado um dos mais simples hidrocarbonetos, possui pouca solubilidade na água e, quando adicionado ao ar, torna-se altamente explosivo.

O metano é produzido através dos seguintes processos naturais:

-Decomposição de lixo orgânico;
-Digestão de animais herbívoros;
-Metabolismo de certos tipos de bactérias;
-Vulcões de lama;
-Extração de combustíveis minerais (principalmente o petróleo);
-Aquecimento de biomassa anaeróbica.

Encontramos na atmosfera o gás metano na produção aproximada de 1,7 ppm (partículas por milhão). Como ele pode ser produzido através de matéria orgânica, pode ser chamado de biogás. Desta forma, é utilizado como fonte de energia.

Gás metano e Efeito Estufa

Um dos aspectos negativos do metano é que ele participa da formação do efeito estufa, colaborando, desta forma, para o aquecimento global.

Perigo para a saúde

Se inalado, o metano pode causar asfixia, parada cardíaca, inconsciência e até mesmo danos no sistema nervoso central. 

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Argumentos Favoráveis e Desfavoráveis na Geração de Energia Elétrica em Diferentes Tipos de Usinas

Hidrelétrica:

Argumentos Favoráveis

·        Fonte Renovável de Energia;

·        Utiliza a água dos rios;

·        Não queima combustível;

·        Não produz lixo;

·         Pode ser utilizada em sistemas de pequeno e grande porte.

Argumentos Desfavoráveis

·        Mudança na fauna e na flora;

·        Deslocamento de populações ribeirinhas;

·        Destruição de terras produtivas e florestas;

·        Desvio do curso dos rios;

·        Depende das chuvas.

Termelétrica: Combustíveis Fósseis, Biomassa e Nuclear.

Argumentos Favoráveis

·        Utiliza vários tipos de combustíveis;

·        Seu funcionamento independe de fatores naturais, como sol, chuva ou vento;

·        Pode ser instalada em qualquer local;

·        Pode ser acionada a qualquer momento.

Argumentos Desfavoráveis

·        Poluição do ar por emissão de gases e cinzas por causa de combustível (o que não ocorre no caso da termonuclear, mas, em contrapartida, há produção  de lixo nuclear);

·        Aumento do efeito estufa por causa da emissão de gases;

·        Aumento da temperatura das águas dos rios que são utilizadas para o sistema de refrigeração;

·        Alto custo com manutenção.

Eólica:

Argumentos Favoráveis

·        Fonte renovável de energia;

·        Utiliza o vento;

·        Não queima combustível;

·        Não produz lixo;

·        Pode ser utilizada em sistemas de pequeno e grande porte.

Argumentos Desfavoráveis

·        Deve ser instalada em regiões com bastante vento;

·        Produz poluição sonora;

·        Poluição visual;

·         Morte de pássaros que colidem com as pás do gerador.

Solar (FOTOVOLTAICA):

Argumentos Favoráveis

·        Não queima combustível;

·        Precisa de pouca manutenção;

·        Tem vida útil de 20 anos;

·        Pode ser usada em sistemas de pequeno e grande porte;

·        Pode ser transportada.

Argumentos Desfavoráveis

·        Necessita de regiões com bastante sol o ano inteiro;

·        As células utilizam materiais danosos ao ambiente em sua fabricação;

·        As células não podem ser recicladas;

·        As baterias utilizadas precisam ser trocadas periodicamente.

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.