Energia Solar
A energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.
Ela é obtida através do movimento de translação da Terra ao redor do Sol, que recebe 1 410 W/m2 de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.
Ela pode ser transformada em energia elétrica da seguinte forma:
A energia é transformada por meio de células geralmente à base de silício. Para obter um potencial suficiente, as células devem estar associadas entre si para constituírem um painel solar, pois a luz, ao incidir na camada de Valencia excita o elétron a tal ponto de ele "escapar" da atração do núcleo, estando "carregado". Este "carregamento" é que será a energia consumida pelos equipamentos elétricos. Do material fotovoltaico ele é "levado" aos equipamentos elétricos por fios condutores, de preferência fabricados com os elementos químicos de melhor condutibilidade possível (Exemplo: Prata - "Ag"). Como os painéis fotovoltaicos produzem correntes contínuas (como as pilhas), é necessário convertê-las, com ajuda de um conversor, em corrente alternativa (comparável àquela que alimenta os aparelhos de televisão, os computadores, as geladeiras, etc.).
O posicionamento do painel solar é muito importante, pois o Sol faz uma trajetória aparente ao longo do Equador. Por isto, quem está no hemisfério Sul deve posicionar o sistema voltado para o Norte, e quem está no hemisfério Norte, para o Sul.
E quanto à inclinação do sistema, é só calcular a latitude do local, mais quinze graus.
O Brasil possui um grande potencial energético solar, mas quase em todo território é inviáveis a instalação e manutenção de instrumentos de medição solar. O aproveitamento racional da energia solar no sentido de produzir instalações bem dimensionadas e economicamente viáveis só é possível a partir de informações solarimétricas consistentes da região em questão. Em 1995, através do Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES), foram estabelecidas, dentro do contexto solarimetria, duas propostas de trabalho que se seguiram com o apoio da instituição: O Atlas Solarimétrico do Brasil (que representa mapas mensais contendo isolinhas das medidas de insolação e radiação global) publicado em agosto de 1997 pelo Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas (FAE/UFPE) e o Atlas de Irradiação Solar do Brasil (que representa a aplicação e adaptação para o Brasil de um modelo físico alemão utilizando imagens de satélites e está representado por mapas mensais contendo valores pontuais da radiação global) publicado em outubro de 1998 pelo Laboratório de Energia Solar (Lab Solar/UFSC) e Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE).
Poluição Visual
Dá-se o nome de poluição visual ao excesso de elementos ligados à comunicação visual (como cartazes, anúncios, propagandas, banners, totens, placas, etc) dispostos em ambientes urbanos, especialmente em centros comerciais e de serviços. Também é considerada poluição visual algumas atuações humanas sem estar necessariamente ligada a publicidade tais como o grafite, pichações, fios de eletricidade e telefônicos, as edificações com falta de manutenção, monumentos mal cuidados, o lixo exposto não orgânico, e outros resíduos urbanos.
Para diminuir essa poluição deve –se respeitar a legislação. E aumentar as leis e fiscalização, fazendo campanhas estabelecendo parâmetros, conscientizando os comerciantes de que esse tipo de mensagem é sem retorno, além de fazer uma revisão na lei, que apresenta ambigüidades, dando margem a interpretações diversas.
Bibliografia:
http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/index.html&conteudo=./energi
http://alvaro.lima.vieira.50megs.com/solarpvconceitos.htmla/solar.html#ambiente
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar
http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./urbano/index.html&conteudo=./urbano/poluicaovisual.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Polui%C3%A7%C3%A3o_visual
Ana Flavia, Jéssica, Lígia, Ludmila e Paula
Nº: 03, 06, 26, 28 e 30
Trabalho sobre: Energia Solar e Poluição Visual
Professor Humberto
Física
Liceu de Artes e Ofícios de São Paulo
domingo, 3 de agosto de 2008
Grupo do Guilherme J.
Biomassa
A biomassa é um tipo de energia proveniente de matéria orgânica, geralmente encontrada no solo na forma de resíduos animais ou vegetal. Há um grande incentivo em utilizá-la, visto que esta possui algumas vantagens em relação aos combustíveis fósseis comum, principalmente o petróleo. Embora não tenha sido totalmente efetivada, seu uso vem ocupando espaços importantes não só como fonte energética para indústrias e transportes, mas também como fonte energética primária.
Sua utilização não é recente; desde tempos primórdios, o homem utiliza recursos naturais com o intento de não só melhorar sua forma de vida, mas também facilitá-la. Após a descoberta do fogo, o ser humano passou a desempenhar certas atividades com maior perfeição como, por exemplo, a exploração de minerais, cujo principal deles era o ferro, que era refinado e utilizado como instrumento de caça ou preparação de outros materiais. Esse tipo de atividade consolidou-se com os avanços tecnológicos no ramo da siderurgia, sendo possível aprimorar esse mineral com maior exatidão.
Desde então, a biomassa desempenhou outras funções importantes na sociedade, principalmente na época da Revolução Industrial. As máquinas industriais e os transportes da época utilizam a biomassa e convertiam-na em energia mecânica para desempenhar suas atividades. Em alguns países, principalmente tropicais, era utilizada como fonte de energia primária, sendo a lenha a principal matéria-prima para a geração de energia. Por volta da década de 70, ocorreu um lapso no consumo de petróleo, e ficou evidente a necessidade de utilizar outras fontes de energia, principalmente após serem apontados como positivos os resultados dos testes com motores à combustão interna utilizando esse tipo de energia.
Alguns dos principais materiais utilizados como matéria-prima na produção energética são: lenha, bagaço de cana-de-açúcar, dendê, soja e galhos e folhas já utilizados. Em relação à lenha, ao dendê e a soja, existe certo grau de preocupação, uma vez que a principal forma de extração desses materiais é a partir do desmatamento de florestas, o que causa impactos ambientais gravíssimos.
A cana-de-açúcar, principal fonte de biomassa no Brasil, possui grande capacidade de geração excedente de energia elétrica. O bagaço de cana corresponde a quase 50% do potencial energético da cana, sendo o resto divido entre o etanol e o vinhoto. No entanto, sua utilização não é feita de forma devida; torno de 25% é incinerado em vapor de baixa pressão, que é utilizado nas turbinas das máquinas de extração. Desse vapor, algo em torno de 35% é utilizado na forma de energia elétrica. O restante que deixa a turbina é utilizado em parte no aquecimento do caldo, e em sua maioria no processo de destilação, e quase 15% é desperdiçado.
Conforme demonstra a tabela abaixo, a produção desses excedentes não é baixa, sendo encontrada em maior amplitude nos estados de São Paulo e Alagoas.
ESTADO POTENCIAL
EXCEDENTE (MW)
São Paulo 2.244,33
Alagoas 369,31
Pernambuco 203,07 a 282,82
Minas Gerais 109,13 a 161,99
Goiás 109,13 a 161,99
Mato Grosso 109,13 a 161,99
Paraná 109,13 a 161,99
São Paulo possui o maior número de potencial excedente de energia proveniente do bagaço da cana, tornando-se propenso ao desenvolvimento de centrais termelétricas, que são unidades responsáveis pela conversão de energia mecânica em energia elétrica através de processos termodinâmicos.
Os principais derivados da biomassa são: bioetanol, biodiesel e biogás. O bioetanol é produzido, no Brasil, a partir da cana-de-açúcar, e é considerado a principal “promessa energética” do país, concedendo-lhe lugar importante no mercado energético internacional. No entanto, seu cultivo pode sofrer variações. Nos Estados Unidos, é produzido a partir do milho; na França, beterraba.
O biodiesel, combustível que se tornou muito utilizado principalmente no setor automotivo, é produzido a partir de dendê e soja. O biogás é uma mistura de metano (CH4) com gás carbônico (CO2), e é obtido a partir de resíduos como lixo, esgoto etc. É processado em um equipamento denominado digestor de biomassa. Utilizado no setor automotivo e em residências, polui menos que combustíveis fósseis provenientes de hidrocarbonetos, como o petróleo, devido à presença de metano em sua composição, como demonstra a equação abaixo:
Processo de combustão da gasolina (C8H18):
C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O
Processo de combustão do metano (CH4):
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O
O aproveitamento da biomassa é feita através de três processos principais: a combustão direta, cuja característica é a transformação de energia química em calor através de reações com oxigênio, algo muito freqüente no setor metalúrgico, por exemplo; os processos termoquímicos, que realizam a conversão da matéria prima (ou de um combustível) em um material energético com maior rendimento. Dentre eles, destacam-se a gaseificação, que é a transformação de combustíveis no estado sólido em vapor a partir de reações e processos termoquímicos (reações com oxigênio, por exemplo), e a pirólise, que é a transformação de matéria prima ou de combustível em um material energético mais potente. Geralmente, ocorre a conversão da lenha em carvão, através do aquecimento desse material até que a parte volátil seja removida, gerando outro com capacidade energética com o dobro de rendimento e aproveitamento. Enfim, o último processo, o biológico, caracteriza-se pela conversão de matéria prima em energia através da utilização de seres vivos (fungos, bactérias) a partir de atividades anaeróbicas, como a fermentação, por exemplo.
Uma das grandes vantagens da utilização de energia proveniente da biomassa é a possibilidade de renová-la. O principal processo de renovação energética é o ciclo do carbono, em que o dióxido de carbono lançado na atmosfera é capturado pelas plantas durante o processo de fotossíntese. Então, é convertido em carboidratos e lançado de novo na atmosfera sob a forma de oxigênio.
A disponibilidade da biomassa no mundo é relativamente alta. Como é feita de matéria orgânica, basicamente grande parte do lixo produzido poderia ser utilizada na produção energética. No entanto, as tecnologias de aproveitamento não estão em um nível de desenvolvimento equiparável àquelas dos combustíveis fósseis, fazendo com que a biomassa corresponda apenas a uma pequena parte da energia consumida no mundo. Já o consumo da biomassa varia conforme a situação socioeconômica de cada país ou continente. Em locais da África, o consumo pode chegar a quase 40% do total de energia primária, enquanto na América, dificilmente ultrapassa-se a faixa de 20% do consumo total. Isso ocorre devido ao baixo custo de utilização e dificuldade em obtenção de combustíveis fósseis primários, como o petróleo.
Sendo uma fonte energética de baixo custo, seu rendimento, portanto, é maior em relação a outros combustíveis mais caros, o que leva a um maior aproveitamento, porém com uma vantagem: o grau de poluição em relação aos combustíveis fósseis é bem menor. No entanto, além dos impactos ambientais, há um desconhecimento por parte da população em relação a esse tipo de energia, visto que há uma associação direta entre biomassa e desmatamento. Luta-se, por tanto, para que haja uma mudança dessa imagem, a partir da divulgação de dados sobre o controle e diminuição de poluentes provenientes da implantação desse método de abastecimento energético.
Geotérmica
A geotérmica é um tipo de energia proveniente de fontes internas da terra, e está relacionada à quantidade de calor. O tipo mais comum é o gêiser, que é um poço que libera vapores de alta temperatura e pressão gerados dentro da terra. Sua utilização tem como principal origem histórica um campo de energia na Itália, durante a Segunda Guerra Mundial, que gerava em torno de 150 MW. No entanto, fora destruído pela guerra.
As principais origens desse tipo de energia são: a água aquecida, que é retirada através de poços que atingem os reservatórios internos terrestres. Ao chegarem lá, realizam a drenagem por tubos dos vapores contidos no local, e levam-nos para um gerador a fim de que haja a conversão da energia mecânica do vapor em energia elétrica através da movimentação de turbinas.
Outra fonte importante é a rocha seca aquecida, que é obtida através de um estímulo na forma líquida (água). Obtêm-se dois poços próximos um do outro. Então, coloca-se água em um deles. O contato da água fria com o magma em altas temperaturas fará com que o vapor suba pelo outro buraco, e então se utiliza processos de obtenção de energia tradicionais.
Não tão convencional, o vapor seco é uma forma rara de energia. Consiste em focos de pressão encontrados próximos ao magma terrestre, e este movimenta turbinas para a geração de energia elétrica, ou pode ser utilizado em casas nos processos de calefação.
A principal vantagem das fontes geotérmicas é a redução da poluição, visto que é uma fonte limpa. No entanto, como a água entra em contato com o magma, alguns materiais acabam dissolvendo-se nela, como o ácido sulfídrico (H2S), o que leva à emissão de fortes odores, podendo resultar na contaminação da região. Além disso, a instalação de máquinas e a implantação (furação de poços) é um processo que caracteriza poluição sonora. Ao entrar em contato com o magma, calor é liberado para a atmosfera. Como há uma perda muito rápida, a região acaba sofrendo uma elevação de temperatura, podendo resultar em outros problemas geográficos. Por fim, a geotérmica não é uma fonte renovável, visto que o fluxo de calor que chega às centrais termoelétricas é muito baixo, diminuindo a rentabilidade do trabalho.
Como a procura por fontes menos poluentes é intensa, muitas pesquisas são feitas sobre a utilização de fontes geotérmicas. No entanto, um dos principais aspectos negativos é a dificuldade em localizar boas regiões energéticas, embora avanços tecnológicos e pesquisas sobre as placas tectônicas tenham sido desenvolvidas. Além disso, o baixo rendimento e o alto custo de implantação dificultam a utilização desse tipo de energia.
Conclusão
Embora sejam menos poluentes em relação aos combustíveis fósseis convencionais, principalmente o petróleo, a biomassa e a geotérmica necessitam de diversas pesquisas e projetos que incentivem sua utilização, visto que é necessário que haja uma conscientização por parte da população sobre seus benefícios e sobre a necessidade de reduzir a emissão de poluentes na atmosfera. Também é necessário que os governos façam investimentos no ramo, pois são propostas que exigem certo grau monetário para serem implantadas. Além disso, é preciso estudar sua rentabilidade, principalmente sobre a biomassa, em termos de desmatamento para a obtenção de energia.
A biomassa é um tipo de energia proveniente de matéria orgânica, geralmente encontrada no solo na forma de resíduos animais ou vegetal. Há um grande incentivo em utilizá-la, visto que esta possui algumas vantagens em relação aos combustíveis fósseis comum, principalmente o petróleo. Embora não tenha sido totalmente efetivada, seu uso vem ocupando espaços importantes não só como fonte energética para indústrias e transportes, mas também como fonte energética primária.
Sua utilização não é recente; desde tempos primórdios, o homem utiliza recursos naturais com o intento de não só melhorar sua forma de vida, mas também facilitá-la. Após a descoberta do fogo, o ser humano passou a desempenhar certas atividades com maior perfeição como, por exemplo, a exploração de minerais, cujo principal deles era o ferro, que era refinado e utilizado como instrumento de caça ou preparação de outros materiais. Esse tipo de atividade consolidou-se com os avanços tecnológicos no ramo da siderurgia, sendo possível aprimorar esse mineral com maior exatidão.
Desde então, a biomassa desempenhou outras funções importantes na sociedade, principalmente na época da Revolução Industrial. As máquinas industriais e os transportes da época utilizam a biomassa e convertiam-na em energia mecânica para desempenhar suas atividades. Em alguns países, principalmente tropicais, era utilizada como fonte de energia primária, sendo a lenha a principal matéria-prima para a geração de energia. Por volta da década de 70, ocorreu um lapso no consumo de petróleo, e ficou evidente a necessidade de utilizar outras fontes de energia, principalmente após serem apontados como positivos os resultados dos testes com motores à combustão interna utilizando esse tipo de energia.
Alguns dos principais materiais utilizados como matéria-prima na produção energética são: lenha, bagaço de cana-de-açúcar, dendê, soja e galhos e folhas já utilizados. Em relação à lenha, ao dendê e a soja, existe certo grau de preocupação, uma vez que a principal forma de extração desses materiais é a partir do desmatamento de florestas, o que causa impactos ambientais gravíssimos.
A cana-de-açúcar, principal fonte de biomassa no Brasil, possui grande capacidade de geração excedente de energia elétrica. O bagaço de cana corresponde a quase 50% do potencial energético da cana, sendo o resto divido entre o etanol e o vinhoto. No entanto, sua utilização não é feita de forma devida; torno de 25% é incinerado em vapor de baixa pressão, que é utilizado nas turbinas das máquinas de extração. Desse vapor, algo em torno de 35% é utilizado na forma de energia elétrica. O restante que deixa a turbina é utilizado em parte no aquecimento do caldo, e em sua maioria no processo de destilação, e quase 15% é desperdiçado.
Conforme demonstra a tabela abaixo, a produção desses excedentes não é baixa, sendo encontrada em maior amplitude nos estados de São Paulo e Alagoas.
ESTADO POTENCIAL
EXCEDENTE (MW)
São Paulo 2.244,33
Alagoas 369,31
Pernambuco 203,07 a 282,82
Minas Gerais 109,13 a 161,99
Goiás 109,13 a 161,99
Mato Grosso 109,13 a 161,99
Paraná 109,13 a 161,99
São Paulo possui o maior número de potencial excedente de energia proveniente do bagaço da cana, tornando-se propenso ao desenvolvimento de centrais termelétricas, que são unidades responsáveis pela conversão de energia mecânica em energia elétrica através de processos termodinâmicos.
Os principais derivados da biomassa são: bioetanol, biodiesel e biogás. O bioetanol é produzido, no Brasil, a partir da cana-de-açúcar, e é considerado a principal “promessa energética” do país, concedendo-lhe lugar importante no mercado energético internacional. No entanto, seu cultivo pode sofrer variações. Nos Estados Unidos, é produzido a partir do milho; na França, beterraba.
O biodiesel, combustível que se tornou muito utilizado principalmente no setor automotivo, é produzido a partir de dendê e soja. O biogás é uma mistura de metano (CH4) com gás carbônico (CO2), e é obtido a partir de resíduos como lixo, esgoto etc. É processado em um equipamento denominado digestor de biomassa. Utilizado no setor automotivo e em residências, polui menos que combustíveis fósseis provenientes de hidrocarbonetos, como o petróleo, devido à presença de metano em sua composição, como demonstra a equação abaixo:
Processo de combustão da gasolina (C8H18):
C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O
Processo de combustão do metano (CH4):
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O
O aproveitamento da biomassa é feita através de três processos principais: a combustão direta, cuja característica é a transformação de energia química em calor através de reações com oxigênio, algo muito freqüente no setor metalúrgico, por exemplo; os processos termoquímicos, que realizam a conversão da matéria prima (ou de um combustível) em um material energético com maior rendimento. Dentre eles, destacam-se a gaseificação, que é a transformação de combustíveis no estado sólido em vapor a partir de reações e processos termoquímicos (reações com oxigênio, por exemplo), e a pirólise, que é a transformação de matéria prima ou de combustível em um material energético mais potente. Geralmente, ocorre a conversão da lenha em carvão, através do aquecimento desse material até que a parte volátil seja removida, gerando outro com capacidade energética com o dobro de rendimento e aproveitamento. Enfim, o último processo, o biológico, caracteriza-se pela conversão de matéria prima em energia através da utilização de seres vivos (fungos, bactérias) a partir de atividades anaeróbicas, como a fermentação, por exemplo.
Uma das grandes vantagens da utilização de energia proveniente da biomassa é a possibilidade de renová-la. O principal processo de renovação energética é o ciclo do carbono, em que o dióxido de carbono lançado na atmosfera é capturado pelas plantas durante o processo de fotossíntese. Então, é convertido em carboidratos e lançado de novo na atmosfera sob a forma de oxigênio.
A disponibilidade da biomassa no mundo é relativamente alta. Como é feita de matéria orgânica, basicamente grande parte do lixo produzido poderia ser utilizada na produção energética. No entanto, as tecnologias de aproveitamento não estão em um nível de desenvolvimento equiparável àquelas dos combustíveis fósseis, fazendo com que a biomassa corresponda apenas a uma pequena parte da energia consumida no mundo. Já o consumo da biomassa varia conforme a situação socioeconômica de cada país ou continente. Em locais da África, o consumo pode chegar a quase 40% do total de energia primária, enquanto na América, dificilmente ultrapassa-se a faixa de 20% do consumo total. Isso ocorre devido ao baixo custo de utilização e dificuldade em obtenção de combustíveis fósseis primários, como o petróleo.
Sendo uma fonte energética de baixo custo, seu rendimento, portanto, é maior em relação a outros combustíveis mais caros, o que leva a um maior aproveitamento, porém com uma vantagem: o grau de poluição em relação aos combustíveis fósseis é bem menor. No entanto, além dos impactos ambientais, há um desconhecimento por parte da população em relação a esse tipo de energia, visto que há uma associação direta entre biomassa e desmatamento. Luta-se, por tanto, para que haja uma mudança dessa imagem, a partir da divulgação de dados sobre o controle e diminuição de poluentes provenientes da implantação desse método de abastecimento energético.
Geotérmica
A geotérmica é um tipo de energia proveniente de fontes internas da terra, e está relacionada à quantidade de calor. O tipo mais comum é o gêiser, que é um poço que libera vapores de alta temperatura e pressão gerados dentro da terra. Sua utilização tem como principal origem histórica um campo de energia na Itália, durante a Segunda Guerra Mundial, que gerava em torno de 150 MW. No entanto, fora destruído pela guerra.
As principais origens desse tipo de energia são: a água aquecida, que é retirada através de poços que atingem os reservatórios internos terrestres. Ao chegarem lá, realizam a drenagem por tubos dos vapores contidos no local, e levam-nos para um gerador a fim de que haja a conversão da energia mecânica do vapor em energia elétrica através da movimentação de turbinas.
Outra fonte importante é a rocha seca aquecida, que é obtida através de um estímulo na forma líquida (água). Obtêm-se dois poços próximos um do outro. Então, coloca-se água em um deles. O contato da água fria com o magma em altas temperaturas fará com que o vapor suba pelo outro buraco, e então se utiliza processos de obtenção de energia tradicionais.
Não tão convencional, o vapor seco é uma forma rara de energia. Consiste em focos de pressão encontrados próximos ao magma terrestre, e este movimenta turbinas para a geração de energia elétrica, ou pode ser utilizado em casas nos processos de calefação.
A principal vantagem das fontes geotérmicas é a redução da poluição, visto que é uma fonte limpa. No entanto, como a água entra em contato com o magma, alguns materiais acabam dissolvendo-se nela, como o ácido sulfídrico (H2S), o que leva à emissão de fortes odores, podendo resultar na contaminação da região. Além disso, a instalação de máquinas e a implantação (furação de poços) é um processo que caracteriza poluição sonora. Ao entrar em contato com o magma, calor é liberado para a atmosfera. Como há uma perda muito rápida, a região acaba sofrendo uma elevação de temperatura, podendo resultar em outros problemas geográficos. Por fim, a geotérmica não é uma fonte renovável, visto que o fluxo de calor que chega às centrais termoelétricas é muito baixo, diminuindo a rentabilidade do trabalho.
Como a procura por fontes menos poluentes é intensa, muitas pesquisas são feitas sobre a utilização de fontes geotérmicas. No entanto, um dos principais aspectos negativos é a dificuldade em localizar boas regiões energéticas, embora avanços tecnológicos e pesquisas sobre as placas tectônicas tenham sido desenvolvidas. Além disso, o baixo rendimento e o alto custo de implantação dificultam a utilização desse tipo de energia.
Conclusão
Embora sejam menos poluentes em relação aos combustíveis fósseis convencionais, principalmente o petróleo, a biomassa e a geotérmica necessitam de diversas pesquisas e projetos que incentivem sua utilização, visto que é necessário que haja uma conscientização por parte da população sobre seus benefícios e sobre a necessidade de reduzir a emissão de poluentes na atmosfera. Também é necessário que os governos façam investimentos no ramo, pois são propostas que exigem certo grau monetário para serem implantadas. Além disso, é preciso estudar sua rentabilidade, principalmente sobre a biomassa, em termos de desmatamento para a obtenção de energia.
Grupo da Julyana
ENERGIA NUCLEAR
- O que é?
Energia nuclear é a energia liberada durante a fissão ou fusão dos núcleos atômicos. As quantidades de energia que podem ser obtidas mediante processos nucleares superam em muitas as que se pode obter mediante processos químicos, que só utilizam as regiões externas do átomo.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros se deve provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo. A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. . A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa.
- Como é obtida?
As novas gerações de centrais nucleares utilizam o tório como fonte de combustível adicional para a produção de energia ou decompõem os resíduos nucleares em um novo ciclo denominado fissão assistida. Os defensores da utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes processos são, atualmente, as únicas alternativas viáveis para suprir a crescente demanda mundial por energia ante a futura escassez dos combustíveis fósseis. Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das existentes atualmente.
- Como é a conversão para energia elétrica?
Para se obter energia elétrica a partir da energia nuclear é necessário que haja a fissão nuclear de um átomo, geralmente de urânio-235, neste processo ocorrerá a quebra do núcleo atômico, que ocorrerá com liberação de grande quantidade de energia, da ordem de 1010J de energia liberada por mol de urânio quebrado. A reação de quebra do urânio pode ser controlada ou não, caso não seja, a energia produzida poderá ser utilizada em bombas atômicas, caso ela seja controlada, poderá ser utilizada de maneira benéfica, como na produção de energia elétrica.
A grande quantidade de energia produzida na reação de quebra do urânio será utilizada para aquecer um caldeirão que gerará vapor. Este vapor será induzido a passar por um sistema de turbinas, que serão as responsáveis por fazer girar um gerador, que por sua vez produzirá energia elétrica através da indução magnética, ou seja, do movimento de um ímã, que fará aparecer uma corrente elétrica no sistema. A produção de energia elétrica a partir de quedas d'água ou de fissão nuclear controlada produz a mesma energia elétrica.
- Potencial do Brasil.
O Brasil tem um programa amplo de uso de energia nuclear para fins pacíficos. Cerca de 3 mil instalações estão em funcionamento, utilizando material ou fontes radioativas para inúmeras aplicações na indústria, saúde e pesquisa. No ano passado, o número de pacientes utilizando radiofármacos foi superior a 2,3 milhões, em mais de 300 hospitais e clínicas em todo o país, com um crescimento anual da ordem de 10% nos últimos 10 anos.
Novos ciclotrons, que permitem a produção de radioisótopos para o uso de técnicas nucleares avançadas, foram instalados em São Paulo e no Rio de Janeiro – a CNEN irá instalar, nos próximos anos, ciclotrons em Belo Horizonte e Recife, para tornar disponível essa tecnologia à população dessas regiões.
A produção de radioisótopos por reatores também tem aumentado, graças à modernização dos equipamentos e da melhoria dos métodos de produção.
Novas técnicas de combate ao câncer, com maior eficácia e menos efeitos colaterais, têm surgido, fazendo aumentar a procura pelos radiofármacos, de forma que a demanda sempre supera a produção brasileira. O uso de técnicas com materiais radioativos na indústria tem aumentado com a modernização dos equipamentos importados e com a sofisticação das técnicas de controle de processos e de qualidade.
A demanda por controle de qualidade leva a indústria a utilizar cada vez mais os processos de análise não destrutiva com radiações.
Na área de geração de energia, o Brasil é um dos poucos países do mundo a dominar todo o processo de fabricação de combustível para usinas nucleares. O processo de enriquecimento isotópico do urânio por ultracentrifugação, peça estratégica dentro do chamado ciclo do combustível nuclear, é totalmente de domínio brasileiro.
Hoje, o combustível utilizado nos reatores de pesquisa brasileiros pode ser totalmente produzido no país.
Entretanto, comercialmente ainda fazemos a conversão e o enriquecimento no exterior. As reservas brasileiras de urânio já confirmadas são de 300 mil toneladas e estão entre as seis maiores do mundo. Em termos energéticos, mesmo com apenas uma terça parte do país prospectado, essas reservas são da mesma ordem de grandeza daquelas atualmente existentes em petróleo e seriam suficientes para manter em funcionamento 10 reatores equivalentes aos existentes – Angra 1 e Angra 2 – por cerca de 100 anos. O funcionamento dessas duas usinas foi importante no período de falta de energia no Brasil.
O Ministério da Ciência e Tecnologia coordenou um grupo de trabalho encarregado de rever o programa nuclear e formular planos de médio prazo. O grupo apresentou um plano realista para ser executado em 18 anos e que objetiva o fortalecimento de todas as atividades, inclusive a aquisição de novos reatores para chegar em 2022 com, pelo menos, a mesma participação nuclear (4%) na matriz energética brasileira. A proposta encontra-se em análise na presidência da República.
POLUIÇÃO RADIOATIVA
A poluição radioativa ocorre quando há o aumento dos níveis naturais de radiação através da utilização de elementos radioativos naturais ou artificiais.
O uso de radiação para os mais diversos fins tem se intensificado nas últimas décadas, uma vez que esta é uma poderosa fonte de energia. A radiação tem sido utilizada especialmente na medicina, engenharia cicil, indústria armamentista e espacial. Reatores nucleares são utilizados nas usinas nucleares para produção de energia elétrica e térmica.
Experiências com ogivas atômicas realizadas a vários anos geram grande quantidade de resíduos radioativos, os quais são transportados para a atmosfera e espalham-se pela superfície do planeta, no ar, água e solo, aumentando a radioatividade natural. Explosões nucleares experimentais como as realizadas pela França nos atóis do Indo-Pacífico (Bikini, Muroroa, etc), disponibilizam elevados índices de radiação residual no ambiente marinho, onde são feitos os testes. Mais de quinhentas explosões já foram detonadas nos oceanos, subsolos e na atmosfera nas últimas 3 décadas por países da Europa e dos EUA.
Tanto na fase de obtenção, purificação e concentração dos combustíveis nucleares (principalmente urânio e tório), como durante a fase de operação de usinas nucleares, grande quantidade de lixo radioativo é produzido. No resfriamento dos reatores utilizam-se água dos mares e rios, a qual é devolvida ao ambiente, contaminada pela radiação e aquecida (poluição térmica).
Com o aumento do número de reatores nucleares em uso no planeta, a crescente quantidade de resíduos radioativos oriundos dessa atividade já se encontram em situação alarmante. Muitos países recolhem seus resíduos radioativos em containers blindados, lançando-os no oceano, fora dos limites da plataforma continental, a milhares de metros de profundidade.
Assim como ocorrem com os pesticidas, poluição industrial e orgânica, os organismos também acumulam e concentram radioatividade nos seus tecidos, muitas vezes em níveis extremamente elevados.
No oceano as algas podem apresentar uma radioatividade de 1.000 a 5.000 vezes superior à da água circundante. Os animais que se alimentam dessas algas tendem a concentrar ainda mais tais substâncias. Os fatores de bioacumulação variam muito de acordo com o tipo de organismos e de substâncias envolvidas. Os maiores fatores de concentração biológica ocorrem em moluscos em contato com o Zinco 65, Manganês 54, Ferro 32 e Plutônio, podendo atingir a cifra de 10.000 vezes.
A radiação natural na superfície da Terra está em torno de 100 a 150 mrem (unidade de medida da radiação) por ano, concentração esta considerada inofensiva para o homem, que pode suportar sem perigo aparente até 1000mrem por ano.
Os oceanos também possuem sua radioatividade natural, gerada principalmente por compostos radioativos como o potássio 40 e o rubídio 87, além dos compostos originados urânio e tório. Nos armamentos nucleares, a fissão e a fusão nuclear gera mais de 200 subprodutos radioativos, cujos efeitos são diversos
Elementos Radioativos
Rádio- Metal de símbolo Ra, número atômico 88, massa atômica 226,05, descoberto em 1898 por P. e M.Curie, é dotado de intensa radioatividade. O rádio é um metal alcalino terroso, que funde a 700 °C. Muito raro na natureza, é extraído da pechblenda. Desintegra-se com uma vida média de 1620 anos, produzindo uma emanação gasosa de hélio e de radônio. Esse último, também radioativo, transmuta-se no polônio que, por uma série de novas desintegrações, conduz finalmente ao chumbo 206. As radiações alfa, beta e gama emitidas pelo rádio são dotadas de grande poder bactericida e sua ação fisiológica acarreta a destruição dos tecidos e a suspensão da mitose, donde diversas aplicações terapêuticas (curieterapia).
Tório- Metal raro de símbolo Th, número atômico 90, massa atômica 232,038,branco, cristalino, de densidade 12,1, e que funde a 1700°C, aproximadamente, extraído da torita.
Urânio- Metal de símbolo U, número atômico 92, massa atômica 238,07, e densidade de 18,7, extraído do óxido de urânio. Último elemento natural da classificação periódica, o urânio foi isolado em 1841 por Péligot. Trata-se de um sólido cinza-ferro, que funde a 1800°C e se oxida facilmente. O óxido uranoso, ou urano, UO2, é um sólido negro, de propriedades básicas, a que correspondem os sais uranosos, verdes.
O anidrido urânico, UO3, alaranjado, é anfótero e produz, em reação comos ácidos, sais de uranila (pois contém o radical UO2). Tais sais são amarelos e dotados de fluorescência verde. O UO3 dá também, ao reagir com as bases, os uronatos, como o Na2UO4; este, incorporado ao vidro, resulta no vidro de urânio, que se torna fosforescente sob a ação de raios ultravioletas.
O minério de urânio mais importante é a pechblenda, ou uraninita, U3O8. Existem, todavia, muitos outros, que vêm sendo ativamente extraídos.
Foi no urânio que Henri Becquerel descobriu a radioatividade. O produto natural é uma mistura de três isótopos, entre os quais o U238, mais abundante, gerador da família do rádio, e o U235, gerador da família do actínio. Sob a ação de nêutrons, o urânio 238 pode transformar-se em plutônio, e o urânio 235 pode sofrer fissão nuclear.
Em virtude da baixa concentração do urânio em seus diversos minérios (em geral menos de 1%), os tratamentos metalúrgicos compreendem inicialmente uma concentração física e, depois, uma concentração química dos sais de urânio. Após a purificação do concentrado, o metal é elaborado, a partir do tetrafluoreto, por redução metalotérmica pelo magnésio ou pelo cálcio. É afinado por refusão à vácuo antes de enformado e tratado termicamente. O urânio é utilizado sobretudo como combustível nos reatores nucleares (barras, tubos, anéis); seja em estado puro, seja em liga como o molibdênio, ou ainda em compostos refratários (óxido, carboneto). Pode também ser enriquecido num isótopo físsil, principalmente pelo processo seletivo da difusão gasosa do hexafluoreto através de paredes porosas, ou pelo processo de ultracentrifugação.
Polônio- Metal de sim bolo Po, radioativo, de número atômico 84, massa atômica 210, que acompanha geralmente o rádio.
- O que é?
Energia nuclear é a energia liberada durante a fissão ou fusão dos núcleos atômicos. As quantidades de energia que podem ser obtidas mediante processos nucleares superam em muitas as que se pode obter mediante processos químicos, que só utilizam as regiões externas do átomo.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros se deve provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo. A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. . A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa.
- Como é obtida?
As novas gerações de centrais nucleares utilizam o tório como fonte de combustível adicional para a produção de energia ou decompõem os resíduos nucleares em um novo ciclo denominado fissão assistida. Os defensores da utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes processos são, atualmente, as únicas alternativas viáveis para suprir a crescente demanda mundial por energia ante a futura escassez dos combustíveis fósseis. Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das existentes atualmente.
- Como é a conversão para energia elétrica?
Para se obter energia elétrica a partir da energia nuclear é necessário que haja a fissão nuclear de um átomo, geralmente de urânio-235, neste processo ocorrerá a quebra do núcleo atômico, que ocorrerá com liberação de grande quantidade de energia, da ordem de 1010J de energia liberada por mol de urânio quebrado. A reação de quebra do urânio pode ser controlada ou não, caso não seja, a energia produzida poderá ser utilizada em bombas atômicas, caso ela seja controlada, poderá ser utilizada de maneira benéfica, como na produção de energia elétrica.
A grande quantidade de energia produzida na reação de quebra do urânio será utilizada para aquecer um caldeirão que gerará vapor. Este vapor será induzido a passar por um sistema de turbinas, que serão as responsáveis por fazer girar um gerador, que por sua vez produzirá energia elétrica através da indução magnética, ou seja, do movimento de um ímã, que fará aparecer uma corrente elétrica no sistema. A produção de energia elétrica a partir de quedas d'água ou de fissão nuclear controlada produz a mesma energia elétrica.
- Potencial do Brasil.
O Brasil tem um programa amplo de uso de energia nuclear para fins pacíficos. Cerca de 3 mil instalações estão em funcionamento, utilizando material ou fontes radioativas para inúmeras aplicações na indústria, saúde e pesquisa. No ano passado, o número de pacientes utilizando radiofármacos foi superior a 2,3 milhões, em mais de 300 hospitais e clínicas em todo o país, com um crescimento anual da ordem de 10% nos últimos 10 anos.
Novos ciclotrons, que permitem a produção de radioisótopos para o uso de técnicas nucleares avançadas, foram instalados em São Paulo e no Rio de Janeiro – a CNEN irá instalar, nos próximos anos, ciclotrons em Belo Horizonte e Recife, para tornar disponível essa tecnologia à população dessas regiões.
A produção de radioisótopos por reatores também tem aumentado, graças à modernização dos equipamentos e da melhoria dos métodos de produção.
Novas técnicas de combate ao câncer, com maior eficácia e menos efeitos colaterais, têm surgido, fazendo aumentar a procura pelos radiofármacos, de forma que a demanda sempre supera a produção brasileira. O uso de técnicas com materiais radioativos na indústria tem aumentado com a modernização dos equipamentos importados e com a sofisticação das técnicas de controle de processos e de qualidade.
A demanda por controle de qualidade leva a indústria a utilizar cada vez mais os processos de análise não destrutiva com radiações.
Na área de geração de energia, o Brasil é um dos poucos países do mundo a dominar todo o processo de fabricação de combustível para usinas nucleares. O processo de enriquecimento isotópico do urânio por ultracentrifugação, peça estratégica dentro do chamado ciclo do combustível nuclear, é totalmente de domínio brasileiro.
Hoje, o combustível utilizado nos reatores de pesquisa brasileiros pode ser totalmente produzido no país.
Entretanto, comercialmente ainda fazemos a conversão e o enriquecimento no exterior. As reservas brasileiras de urânio já confirmadas são de 300 mil toneladas e estão entre as seis maiores do mundo. Em termos energéticos, mesmo com apenas uma terça parte do país prospectado, essas reservas são da mesma ordem de grandeza daquelas atualmente existentes em petróleo e seriam suficientes para manter em funcionamento 10 reatores equivalentes aos existentes – Angra 1 e Angra 2 – por cerca de 100 anos. O funcionamento dessas duas usinas foi importante no período de falta de energia no Brasil.
O Ministério da Ciência e Tecnologia coordenou um grupo de trabalho encarregado de rever o programa nuclear e formular planos de médio prazo. O grupo apresentou um plano realista para ser executado em 18 anos e que objetiva o fortalecimento de todas as atividades, inclusive a aquisição de novos reatores para chegar em 2022 com, pelo menos, a mesma participação nuclear (4%) na matriz energética brasileira. A proposta encontra-se em análise na presidência da República.
POLUIÇÃO RADIOATIVA
A poluição radioativa ocorre quando há o aumento dos níveis naturais de radiação através da utilização de elementos radioativos naturais ou artificiais.
O uso de radiação para os mais diversos fins tem se intensificado nas últimas décadas, uma vez que esta é uma poderosa fonte de energia. A radiação tem sido utilizada especialmente na medicina, engenharia cicil, indústria armamentista e espacial. Reatores nucleares são utilizados nas usinas nucleares para produção de energia elétrica e térmica.
Experiências com ogivas atômicas realizadas a vários anos geram grande quantidade de resíduos radioativos, os quais são transportados para a atmosfera e espalham-se pela superfície do planeta, no ar, água e solo, aumentando a radioatividade natural. Explosões nucleares experimentais como as realizadas pela França nos atóis do Indo-Pacífico (Bikini, Muroroa, etc), disponibilizam elevados índices de radiação residual no ambiente marinho, onde são feitos os testes. Mais de quinhentas explosões já foram detonadas nos oceanos, subsolos e na atmosfera nas últimas 3 décadas por países da Europa e dos EUA.
Tanto na fase de obtenção, purificação e concentração dos combustíveis nucleares (principalmente urânio e tório), como durante a fase de operação de usinas nucleares, grande quantidade de lixo radioativo é produzido. No resfriamento dos reatores utilizam-se água dos mares e rios, a qual é devolvida ao ambiente, contaminada pela radiação e aquecida (poluição térmica).
Com o aumento do número de reatores nucleares em uso no planeta, a crescente quantidade de resíduos radioativos oriundos dessa atividade já se encontram em situação alarmante. Muitos países recolhem seus resíduos radioativos em containers blindados, lançando-os no oceano, fora dos limites da plataforma continental, a milhares de metros de profundidade.
Assim como ocorrem com os pesticidas, poluição industrial e orgânica, os organismos também acumulam e concentram radioatividade nos seus tecidos, muitas vezes em níveis extremamente elevados.
No oceano as algas podem apresentar uma radioatividade de 1.000 a 5.000 vezes superior à da água circundante. Os animais que se alimentam dessas algas tendem a concentrar ainda mais tais substâncias. Os fatores de bioacumulação variam muito de acordo com o tipo de organismos e de substâncias envolvidas. Os maiores fatores de concentração biológica ocorrem em moluscos em contato com o Zinco 65, Manganês 54, Ferro 32 e Plutônio, podendo atingir a cifra de 10.000 vezes.
A radiação natural na superfície da Terra está em torno de 100 a 150 mrem (unidade de medida da radiação) por ano, concentração esta considerada inofensiva para o homem, que pode suportar sem perigo aparente até 1000mrem por ano.
Os oceanos também possuem sua radioatividade natural, gerada principalmente por compostos radioativos como o potássio 40 e o rubídio 87, além dos compostos originados urânio e tório. Nos armamentos nucleares, a fissão e a fusão nuclear gera mais de 200 subprodutos radioativos, cujos efeitos são diversos
Elementos Radioativos
Rádio- Metal de símbolo Ra, número atômico 88, massa atômica 226,05, descoberto em 1898 por P. e M.Curie, é dotado de intensa radioatividade. O rádio é um metal alcalino terroso, que funde a 700 °C. Muito raro na natureza, é extraído da pechblenda. Desintegra-se com uma vida média de 1620 anos, produzindo uma emanação gasosa de hélio e de radônio. Esse último, também radioativo, transmuta-se no polônio que, por uma série de novas desintegrações, conduz finalmente ao chumbo 206. As radiações alfa, beta e gama emitidas pelo rádio são dotadas de grande poder bactericida e sua ação fisiológica acarreta a destruição dos tecidos e a suspensão da mitose, donde diversas aplicações terapêuticas (curieterapia).
Tório- Metal raro de símbolo Th, número atômico 90, massa atômica 232,038,branco, cristalino, de densidade 12,1, e que funde a 1700°C, aproximadamente, extraído da torita.
Urânio- Metal de símbolo U, número atômico 92, massa atômica 238,07, e densidade de 18,7, extraído do óxido de urânio. Último elemento natural da classificação periódica, o urânio foi isolado em 1841 por Péligot. Trata-se de um sólido cinza-ferro, que funde a 1800°C e se oxida facilmente. O óxido uranoso, ou urano, UO2, é um sólido negro, de propriedades básicas, a que correspondem os sais uranosos, verdes.
O anidrido urânico, UO3, alaranjado, é anfótero e produz, em reação comos ácidos, sais de uranila (pois contém o radical UO2). Tais sais são amarelos e dotados de fluorescência verde. O UO3 dá também, ao reagir com as bases, os uronatos, como o Na2UO4; este, incorporado ao vidro, resulta no vidro de urânio, que se torna fosforescente sob a ação de raios ultravioletas.
O minério de urânio mais importante é a pechblenda, ou uraninita, U3O8. Existem, todavia, muitos outros, que vêm sendo ativamente extraídos.
Foi no urânio que Henri Becquerel descobriu a radioatividade. O produto natural é uma mistura de três isótopos, entre os quais o U238, mais abundante, gerador da família do rádio, e o U235, gerador da família do actínio. Sob a ação de nêutrons, o urânio 238 pode transformar-se em plutônio, e o urânio 235 pode sofrer fissão nuclear.
Em virtude da baixa concentração do urânio em seus diversos minérios (em geral menos de 1%), os tratamentos metalúrgicos compreendem inicialmente uma concentração física e, depois, uma concentração química dos sais de urânio. Após a purificação do concentrado, o metal é elaborado, a partir do tetrafluoreto, por redução metalotérmica pelo magnésio ou pelo cálcio. É afinado por refusão à vácuo antes de enformado e tratado termicamente. O urânio é utilizado sobretudo como combustível nos reatores nucleares (barras, tubos, anéis); seja em estado puro, seja em liga como o molibdênio, ou ainda em compostos refratários (óxido, carboneto). Pode também ser enriquecido num isótopo físsil, principalmente pelo processo seletivo da difusão gasosa do hexafluoreto através de paredes porosas, ou pelo processo de ultracentrifugação.
Polônio- Metal de sim bolo Po, radioativo, de número atômico 84, massa atômica 210, que acompanha geralmente o rádio.
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