Goiânia, 2011.

A QUESTÃO ENERGÉTICA

Trabalho de Ciências do Ambiente, apresentado

pelos discentes Arquivaldo Filho, Dioní José

Corrêa Júnior, Edson Carvalho, Francisco Alex

Ribeiro Montero e Letícia Schneider Garcia, sob

orientação da Professora, graduada em

Engenharia Civil, Cybelle Luiza Barbosa Musse.

2

SUMÁRIO

OBJETIVOS

METODOLOGIA

INTRODUÇÃO

1. SITUAÇÃO ENERGÉTICA ATUAL

2. FONTES DE ENERGIA

3. TECNOLOGIAS

CONSIDERAÇÕES

BIBLIOGRAFIA

3

OBJETIVOS

O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma análise sobre a questão energética

na atualidade e suas perspectivas de abastecimento para o futuro, bem como novas

tecnologias que vem sendo apresentadas à sociedade a fim de garantir o abastecimento das

próximas gerações.

METODOLOGIA

O trabalho foi realizado através da análise de pesquisas bibliográficas que nos dão aporte

biográfico sobre os temas discutidos a seguir.

4

INTRODUÇÃO

Basta ligar uma lâmpada, uma televisão, um carro. Tais gestos feitos com a ponta dos

dedos remetem a remotas fontes de energia, como termelétricas a carvão, refinarias de

petróleo, usinas nucleares e hidrelétricas. São elas que movem nosso mundo. O custo do

acionamento de um interruptor varia de acordo com as flutuações no preço das commodities,

dos problemas de transporte ou de turbulências políticas além de nosso controle. 

No entanto, praticamente tudo o que requer energia - residência, escritório, fábrica, trator,

automóvel - pode desde já funcionar de maneira mais barata e eficiente se forem tomadas

algumas medidas sensatas: melhorar o isolamento térmico, ajustar os termostatos, pisar com

mais calma no acelerador. E estão surgindo tecnologias e projetos avançados em todo o

espectro de demanda, geração e economia de energia. 

É só imaginarmos o consumo de energia como algo que requer a mesma moderação que

a ingestão de calorias. Precisamos consumir só o necessário. Desperdiçar o mínimo possível.

Viver bem.

Colocadas as considerações, o trabalho que se segue apresenta questões sobre as fontes

de energia atualmente utilizadas pelo homem e as perspectivas futuras destes meios;

5

1. SITUAÇÃO ENERGÉTICA ATUAL

A população mundial está imobilizada – entre o consumo desenfreado das matrizes

energéticas e um ambiente superaquecido. E é uma questão que ainda não tem resposta

definida. Certamente que o século 21 será marcado pela manutenção do progresso ou pelo

início de um declínio longo e debilitante. O que está em jogo? A salvação do planeta em que

vivemos. 

Com o passar dos anos a população deixou de se restringir ao excedente energético e

passou a consumir as fontes naturais de energia de maneira desenfreada. Há 20 anos, se

alguém chegava a pensar em aquecimento global, era como ameaça distante e improvável.

Cinco anos atrás, a maioria das pessoas jamais ouvira falar na possibilidade de o petróleo um

dia acabar.

Bem, hoje, essas são as duas mandíbulas que vêm inexoravelmente se fechando e

restringindo nossas opções. Examinados com cuidado, esses problemas podem nos apontar

como vai ser o futuro - uma época na qual estaremos esgotando parte da energia de que

necessitamos e não poderemos usar a outra parte pelo temor de arruinar a atmosfera. Um

futuro que, de repente, não se parece com nada do que imaginamos por tanto tempo. 

Para entendermos o motivo disso basta um pouco de matemática. No ano passado, a

Agência de Informação sobre Energia, um órgão do governo americano, previu que, mantidas

as atuais condições, o consumo mundial de energia aumentaria 50% até 2030. Esse é um bom

número arredondado, resumindo o anseio das pessoas de todo o mundo por geladeiras,

televisões, cubos de gelo, hambúrgueres, motocicletas e, nos trópicos, aparelhos de ar

condicionado. Todavia, não é nada claro de onde vai sair toda essa energia, pois o fato é que

vivemos numa época em que o petróleo está começando a acabar.

Em novembro de 2009, a Agência Internacional de Energia estimou que a produção

mundial dos campos petrolíferos maduros está diminuindo 6,7% ao ano, um ritmo que

provavelmente vai se acelerar ao longo do tempo. Para compensar esse declínio será preciso

descobrir todos os anos o equivalente à produção atual do Kuweit, ou, se isso for possível,

extrair tal volume dos campos petrolíferos já existentes. Para especialistas, nós já

ultrapassamos o pico de produção de petróleo. Os mais otimistas acham que ainda pode ser

uma questão de anos. Mas ninguém tem dúvida quanto ao que nos reserva o futuro, e é por

isso que o barril de petróleo chegou a custar 147 dólares no ano passado e já bateu altas de

U$ 104,91 em Março deste ano. Foi necessária a ameaça de uma grande depressão para que

voltasse ao patamar de 40 dólares. 

E quais são as opções? Bem, existem outros combustíveis fósseis. Mas o gás natural

também vai se esgotar um dia. O substituto óbvio é o carvão, o qual já exploramos bastante - o

problema é que o carvão nos leva a outra ponta do dilema. Ele é o mais poluente de todos

6

combustíveis: ao queimá-lo, lançamos toneladas de dióxido de carbono na atmosfera, o

principal responsável pelo aquecimento global.

No verão de 2007, por exemplo, o gelo do Ártico derreteu. De acordo com simulações

digitais sobre o aquecimento global, esse tipo de degelo só deveria ocorrer daqui a 30 anos.

Foi uma confirmação de que estamos de fato aquecendo o planeta. O pior, contudo, é que se

trata de um elo, entre vários, de um círculo vicioso que vai intensificar o aquecimento: em vez

da conveniente camada branca de gelo que recobria o Ártico, e refletia 80% da radiação solar

incidente de volta para o espaço, agora existem grandes trechos de água azul que absorvem

80% da radiação do Sol. Nós demos o chute inicial no aquecimento, mas agora a natureza está

assumindo o processo e o levando adiante por conta própria. E esse não foi o único processo

auto-reforçador desse tipo. O aquecimento resultou na propagação de várias pragas que

dizimaram milhões de hectares de floresta no oeste da América do Norte - e os incêndios

alimentados por toda essa madeira despejaram no ar novas ondas de carbono. Embora não

tenhamos sido diretamente responsáveis por isso, somos nós que vamos sofrer as

consequências. Nossos carros e fábricas haviam desencadeado claramente uma reação

planetária, e isso, em retrospecto, não deveria nos surpreender. Afinal, estamos usando o

carbono armazenado durante milhões de anos - graças a todas aquelas samambaias e todo

aquele plâncton - e despejando-o na atmosfera no decorrer de poucas gerações. Por que isso

não causaria problemas? 

Mesmo agora, apenas duas décadas depois que se começou a falar em aquecimento

global, estamos prestes a passar por sucessivos pontos de inflexão. Com base nos dados

disponíveis, é possível prever rápido aumento das secas (pois o ar quente retém mais vapor

d'água que o ar frio) e, conseqüentemente, aumento de tempestades e inundações, ampliação

do âmbito de mosquitos portadores de doenças e alarmante encolhimento dos campos de gelo

que fornecem água doce para cidades nos Andes e no subcontinente asiático. E, o que talvez

seja ainda mais preocupante, novas pesquisas sobre os mantos de gelo na Groenlândia e no

oeste da Antártica estão nos obrigando a redefinir a expressão "ritmo glacial". Solapadas pelos

mares mais quentes, as geleiras continentais começaram a se deslocar em direção ao oceano.

De acordo com estudo divulgado em 2008, uma elevação no nível do mar da ordem de 2

metros não está fora de cogitação. Esse é um número que pode abalar a civilização. Vai pôr a

maioria das cidades litorâneas do mundo numa situação parecida com a de Nova Orleans. Vai

colocar em risco todo o esforço humano de maneiras que jamais enfrentamos antes.

Um dos principais climatologistas americanos, o cientista James Hansen, da Nasa,

calculou um número que define o novo limiar para a manutenção da vida tal como a

conhecemos. Ele e seus colegas estudaram o vínculo, ao longo da história, entre a quantidade

de carbono na atmosfera e fenômenos como elevação no nível do mar (durante toda a história

humana até a revolução industrial, o ar nunca teve mais que 275 partes por milhão de CO2), e

em seguida eles examinaram os últimos dados disponíveis a respeito do planeta Terra. E a que

conclusão chegaram? "Se a humanidade quiser preservar um planeta semelhante àquele no

7

qual se desenvolveu a civilização e ao qual a vida está adaptada [...] o CO2 terá de ser

reduzido, de seus níveis atuais, de 385 ppm para, no máximo, 350 ppm." Ou seja, já

ultrapassamos em muito o limite máximo - e por isso o Ártico está derretendo.

De um momento para outro, 350 tornou-se o número mais importante do planeta. Segundo

Hansen, essencialmente precisamos deixar de queimar carvão em todo o planeta até 2030 - e

ainda antes disso no mundo desenvolvido. (Poderíamos, como alternativa, capturar o dióxido

de carbono emitido pelas chaminés das termelétricas e armazená-lo no subsolo, mas essa

tecnologia ainda está sendo aperfeiçoada e vai demorar para ser viável.) A desmontagem da

economia baseada em combustíveis fósseis implicaria perda de enorme massa de recursos já

investidos em velhas tecnologias que ainda teriam décadas de vida útil. E, a menos que

alguém consiga convencer os americanos, e o resto do mundo, de que não precisam de

geladeiras, isso significa que teremos de encontrar outras fontes de energia.

8

2. FONTES DE ENERGIA

As fontes de energia podem ser convencionais ou alternativas. Energia convencional é

caracterizada pelo baixo custo, grande impacto ambiental e tecnologia difundida. Já a energia

alternativa é aquela originada como solução para diminuir o impacto ambiental. Com essas

duas fontes de energia, surgem também duas distinções: renováveis e não-renováveis.

2.1 ENERGIA HIDRELÉTRICA

A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do

potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a

construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem

desníveis em seu curso. 

Normalmente as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes dos centros

consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios

até as cidades. 

A eficiência energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 95%. O investimento

inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.

Atualmente, as usinas hidrelétricas são responsáveis por aproximadamente 18% da

produção de energia elétrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos

países apresentarem as condições naturais para a instalação de usinas hidrelétricas. As

nações que possuem grande potencial hidráulico são os Estados Unidos, Canadá, Brasil,

Rússia e China. No Brasil, mais de 95% da energia elétrica produzida é proveniente de usinas

hidrelétricas. 

9

Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia

hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a

construção de barragens gera problemas de realocação das populações ribeirinhas,

comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais

ocasionados pelo represamento da água para a formação de imensos lagos artificiais são:

destruição de extensas áreas de vegetação natural, matas ciliares, o desmoronamento das

margens, o assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no

regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças, como esquistossomose

e malária, extinção de algumas espécies de peixes.

2.2 ENERGIA MAREOMOTRIZ

A Energia Maremotriz é a conversão de energia criada pelo movimento da ondulação em

energia elétrica podendo ser obtida com um gerador maremotriz através de dois processos:

Através de energia cinética causada pelo movimento das marés;

Através de energia potencial utilizando a diferença de altura entre a maré baixa e a

maré alta;

As marés estão relacionadas com a posição da Lua, do Sol e o movimento de rotação do

planeta Terra. Estas oscilações são também uma fonte energética que pode ser aproveitada

em conjunto com a temperatura dos oceanos, ondas e marés para gerar energia elétrica

Uma central maremotriz é composta por um reservatório (Hidroflot) que permite a entrada e

saída de água. Quando a água entra nesse reservatório passa através de uma turbina

produzindo movimento que é convertido em energia elétrica, o mesmo acontece quando a água

sai desse reservatório.

Contudo apesar da energia Maremotriz ser não poluidora, renovável e existir em

bastante abundância existe algumas desvantagens a ter em consideração:

10

As marés e ondas não são consistentes;

O rendimento obtido atualmente é baixo;

É muito dispendiosa;

Necessita de grande quantidade de água para ser sustentável;

2.3 ENERGIA EÓLICA

Energia eólica é a energia que provém dos ventos, ou seja, energia obtida pelo movimento

do ar.

A utilização dessa fonte de energia para a obtenção de energia elétrica, em escala

comercial, teve inicio há pouco mais de 30 anos. A busca por esse tipo de energia considerada

limpa se deu no inicio da década de 70, com a crise mundial do petróleo. Vários países,

principalmente países europeus e os EUA, tiveram grande interesse em desenvolver

equipamentos para a produção de eletricidade que ajudassem a diminuir a dependência do

petróleo e do carvão. Atualmente existem, aproximadamente, 30000 turbinas eólicas de grande

porte em funcionamento no mundo.

COMO O VENTO GERA ENERGIA:

- Rotor, pás que recebem a força dos ventos;

- Multiplicador, aparelho que multiplica a rotação do rotor para aumentar a captação de

energia;

- Gerador, transforma o movimento do eixo do rotor em energia elétrica;

11

- Sistema de giro, engrenagens que controlam a posição da turbina em função da direção

dos ventos;

- Torre, sustenta todo o sistema de captação e geração de energia;

- Sistema de controle, computador responsável pelo comando automático dos

mecanismos que posicionam a turbina na direção do vento;

- Transformador, aumenta a voltagem da energia para injetá-la na rede elétrica;

- Rede elétrica, distribui a eletricidade para as ruas, fábricas e residências.

VANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA

- É inesgotável;

- Não emite gases poluentes nem gera resíduos;

- Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).

VANTAGENS PARA A COMUNIDADE

- Os parques eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como a

agricultura e a criação de gado;

- Criação de emprego;

- Geração de investimento em zonas desfavorecidas;

- Benefícios financeiros.

VANTAGENS PARA O ESTADO

- Reduz a elevada dependência energética do exterior;

- Poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de CO2 por cumprir o

protocolo de Quioto e diretivas comunitárias e menores penalizações por não cumprir;

- Possível contribuição de cota de GEE para outros sectores da atividade económica;

- É uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de rentabilidade

com as fontes de energia tradicionais.

VANTAGENS PARA OS PROMOTORES

- Requer escassa manutenção (semestral);

- Boa rentabilidade do investimento.

DESVANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA

12

- A intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária,

tornando difícil a integração da sua produção no programa de exploração;

- Pode ser ultrapassado com as pilhas de combustível (H2) ou com a técnica da

bombagem hidroelétrica.

ENERGIA EÓLICA NO BRASIL

A energia eólica no Brasil é ainda pouco explorada. Ainda mais se formos comparar com o

potencial dessa fonte de energia em nosso território.

O Estado do Ceará foi um dos primeiros locais a realizar um programa de levantamento do

potencial eólico através de medidas de vento com modernos anemógrafos computadorizados.

Em Minas Gerais existe uma central eólica que esta em funcionamento desde 1994 com

excelentes condições de vento. Ou seja, engana-se quem pensa que energia eólica só pode

ser aproveitada nos litorais.

A capacidade instalada no Brasil é de 20,3 MW, com turbinas eólicas de médio e grande

portes conectadas à redes elétricas. Além disso, existem dezenas de turbinas eólicas de

pequeno porte funcionando em locais isolados da rede convencional para aplicações diversas:

bombeamento, carregamento de baterias, telecomunicações e eletrificação rural.

2.4 ENERGIA SOLAR

O sol é fonte de energia renovável, o aproveitamento desta energia tanto como fonte de

calor quanto de luz, é uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os

desafios do novo milênio.

A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e nem

prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não

eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de

insolação em qualquer parte do território.

13

A Energia Solar soma características vantajosas para o sistema ambiental, pois o Sol,

trabalhando como um imenso reator à fusão irradia na terra todos os dias um potencial

energético extremamente elevado e incomparável a qualquer outro sistema de energia, sendo

a fonte básica e indispensável para praticamente todas as fontes energéticas utilizadas pelo

homem.

O Sol irradia anualmente o equivalente a 10.000 vezes a energia consumida pela

população mundial neste mesmo período. Para medir a potência é usada uma unidade

chamada quilowatt. O Sol produz continuamente 390 sextilhões (390x1021) de quilowatts de

potência. Como o Sol emite energia em todas as direções, um pouco desta energia é

desprendida, mas mesmo assim, a Terra recebe mais de 1.500 quatrilhões (1,5x1018) de

quilowatts-hora de potência por ano.

  A energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas

vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, como: não ser poluente, não influir

no efeito estufa, não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica,

mas tem como desvantagem a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento.

Para cada um metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundação de 56 metros

quadrados de terras férteis, na construção de novas usinas hidrelétricas. Uma parte do

milionésimo de energia solar que nosso país recebe durante o ano poderia nos dar 1

suprimento de energia equivalente a:

54% do petróleo nacional;

2 vezes a energia obtida com o carvão mineral;

4 vezes a energia gerada no mesmo período por uma usina hidrelétrica;

A energia solar tem vantagens e desvantagens. É possível que as desvantagens desapareçam

com o desenvolvimento da tecnologia, que está acelerando, mas por enquanto ainda não é

perfeita.

AS VANTAGENS

A energia solar é totalmente limpa;

Tem produção descentralizada, ou seja, cada residência pode ser um mini usina e gerar sua

própria eletrecidade;

A manutenção dos equipamentos é muito baixa e a vida útil é de até 30 anos, em média;

É uma ótima alternativa para lugares remotos onde é muito difícil o acesso à rede elétrica

tradicional;

A principal matéria prima para fabricação das células é o silício, elemento que o Brasil tem de

sobra.

14

AS DESVANTAGENS

Ainda é muito cara;

Sua produtividade varia de acordo com as condições atmosféricas do local;

Não há produção de energia durante a noite e as tecnologias de armazenamento de energia

ainda são incipientes;

Nas latitudes médias a produção é substancialmente menor nos meses de inverno.

2.5 ENERGIA GEOTÉRMICA

Energia geotérmica ou energia geotermal

é a energia obtida a partir do calor proveniente

da Terra, mais precisamente do seu interior.

Devido a necessidade de se obter energia

elétrica de uma maneira mais limpa e em

quantidades cada vez maiores, foi

desenvolvido um modo de aproveitar esse calor

para a geração de eletricidade. Hoje a grande

parte da energia elétrica provém da queima de

combustíveis fósseis, como o petróleo e o

carvão mineral, porém, esses métodos são

muito poluentes.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.

Todos os recursos geotérmicos são estritamente não renováveis porque o fluxo de calor

comum do centro da terra é tão pequeno (0.04 a 0.06 W/m2) comparado com a taxa de

extração requerida via operação econômica. Até mesmo em áreas excepcionais onde o fluxo

de calor pode ser centenas de vezes este valor, a taxa de extração exigida para suportar a

usina de algumas centenas de quilowatts levará a um gradual esgotamento do campo. O tempo

15

de vida de um campo geotérmico é de algumas décadas enquanto que a recuperação pode

levar séculos. Porém, campos geotérmicos podem ser extensos e podem prover trabalho fixo

por muitos anos. Em geral, custos capitais são importantes e custos correntes são tão

pequenos que a energia que é usada vai para aplicações de carga básicas.

Nos últimos trinta anos, a ciência da geofísica avançou rapidamente e o nosso

conhecimento da estrutura do planeta tem crescido enormemente. Em particular, a teoria das

placas tectônicas permitiu uma compreensão do porque de certas regiões têm maior atividade

vulcânica e sísmica do que outras. Técnicas também melhoraram. Embora as minas mais

fundas estão só a alguns quilômetros de profundidade e os buracos são geralmente perfurados

à profundidade de até 10Km (e geralmente muito menos), técnicas sismológicas , junto com

evidencias indiretas permitiram um conhecimento maior da forma da estrutura da terra.

Em alguns países como nos Estados Unidos, na Itália e na Islândia têm sido construídas

centrais geotérmicas destinadas ao aproveitamento desta energia e à sua conversão em

energia elétrica, evitando-se assim o recurso aos combustíveis fósseis e evitando a emissão de

gases poluentes resultantes da utilização de combustíveis fósseis.

2.6 ENERGIA DE BIOMASSA

A energia de biomassa é aquela fornecida por materiais de origem vegetal renovável ou

obtido pela decomposição de dejetos. O Brasil tem desenvolvido tecnologia a vários anos para

a utilização da biomassa como fonte geradora de energia, gerando empregos e com muito

pouco recurso financeiro. Hoje são conhecidas diversas fontes renováveis de biomassa como :

lenha, carvão vegetal, babaçu, óleos vegetais, resíduos vegetais, sisal, biogás, casca de

arroz, cana de açúcar (bagaço da cana, palha e álcool ).

Além destas, temos outras fontes geradoras de energia como solar, eólica, marés, e

outras, que também poderiam agregar o seu potencial à matriz energética do país.

16

Espera-se, que a utilização da biomassa como fonte de energia, aumente

consideravelmente, através de uma política clara de comercialização, pela sua vantagem de

geração descentralizada, próxima aos pontos de carga e pelos benefícios ambientais

decorrentes da sua utilização.

A energia da biomassa contribui de forma significativa para o balanço energético nacional

e é, de longe, a maior fonte renovável de energia a nível mundial.

No nosso país, a utilização mais comum da biomassa é a combustão da madeira ou de

resíduos relacionados para fins térmicos no sector industrial ou no doméstico. No sector

industrial são utilizados para fins energéticos sobretudo resíduos do próprio processo de fabrico

(por exemplo, o caso da industria da madeira) e/ou do processamento da matéria-prima (por

exemplo, o caso da industria de papel). No sector doméstico utiliza-se uma ampla mistura de

resíduos florestais e madeira.

Suas vantagens são o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de residuos e

é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis

fósseis.

MATERIAIS

- A  é lenha  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; 

- Bagaço de cana-de-açúcar; 

- Pó de serra; 

- 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; e,

- Capim-elefante.

PRODUTOS DERIVADOS DA BIOMASSA

Alguns exemplos de produtos derivados da biomassa são: 

- Bio-óleo: líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações

principais são aquecimento e geração de energia elétrica.

17

- Biogás: metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de

materiais como resíduos, alimentos, esgoto e esterco em digestores de lubrificantes e

combustíveis líquidos para utilização em motores do cicbiomassa. 

- Etanol Celulósico: etanol obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a

biomassa, formada basicamente por moléculas de célulose, é submetida ao processo de

hidrólise enzimática, utilizando várias enzimas, como a celulase, celobiase e β-glicosidase. O

outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação,

fermentação e destilação. 

- Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo extraído da cana de açúcar (caldo-de-

cana). Há países que empregam milho (caso dos Estados Unidos) e beterraba (da França)

para a sua produção. O sistema à base de cana-de-açúcar empregado no Brasil é mais viável

do que o utilizado pelo americano e francês. 

- Biodiesel é feito do dendê, da mamona e da soja. 

- Óleo vegetal: Pode ser usado em Motores diesel usando a tecnologia Elsbett.

 - 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 e o bagaço como combustível.

PROBLEMAS AMBIENTAIS

Apesar da energia de biomassa ser considerada uma energia limpa e não causar

tantos danos a natureza como as energias sujas, ocorre a formação de desertos pelo corte não

planejado ou incontrolado de arvores; destruição do solo pela erosão; a poluição da própria

queima da biomassa , como a emissão de gases tóxicos e desprendimento de consideráveis

quantidades de calor. O Brasil ocupa o primeiro lugar em emissão de gases oriundos do

desmatamento: Petróleo 58%; Lenha 16%; Carvão Vegetal 10%, Carvão Mineral 12%, e Gás

Natural 4%. O reflorestamento é uma saída para a diminuição de CO2, pois florestas plantadas

fixam CO2 durante o período de crescimento. Um dos maiores consumidores de biomassa é a

Suíça.

18

3. NOVAS TECNOLOGIAS

3.1 FOTOSSÍNTESE ARTIFICIAL

A melhor solução para os problemas globais de produção de energia já foi desenvolvida, é muito eficiente e vem sendo utilizada há mais de 2 bilhões de anos: a fotossíntese.

A afirmação foi feita por James Barber, professor do Imperial College London, no Reino Unido, durante evento realizado em São Paulo.

Considerado um dos principais pesquisadores no mundo no tema da fotossíntese, Barber é membro da Royal Society of Chemistry e publicou 15 livros e mais de 500 artigos científicos sobre o assunto.

Imitar a natureza e desenvolver catalisadores capazes de mimetizar a fotossíntese - propiciando uma fonte de energia limpa e praticamente ilimitada - não é um sonho. É uma possibilidade real, contanto que seja feito um esforço internacional multidisciplinar que reúna os cientistas mais talentosos do planeta.

Segundo ele, uma tecnologia capaz de usar a luz do Sol com eficiência semelhante à observada nas plantas seria a solução definitiva para a questão energética. "A quantidade de radiação solar que se precipita no planeta Terra é gigantesca", disse.

19

As   árvores solares   do artista Ross Lovegrove junta arte com painéis solares tradicionais. [Imagem: Ross Lovegrove]

"Uma hora de luz solar equivale à totalidade da energia que utilizamos em um ano em

todo o mundo. É a maior quantidade de energia disponível. Não há nada que se aproxime

disso. É também uma energia que incide sobre praticamente todo o globo. É, portanto,

igualmente distribuída. Aprender a usar essa energia seria um salto sem precedentes na

história da humanidade", destacou.

A população da Terra consome a cada ano, segundo Barber, 14 terawatts de energia,

sendo que a maior parte é proveniente de combustíveis fósseis como petróleo (4,5

terawatts), gás (2,7 terawatts) e carvão (2,9 terawatts).

"Como sabemos, isso é insustentável. Estamos queimando combustíveis fósseis desde a

Revolução Industrial e chegamos a emitir carbono em uma concentração de 360 partes

por milhão (ppm).

"À medida que a população global aumenta de modo exponencial, essa emissão piora.

Sabemos que se chegarmos a 550 ppm, haverá mudanças dramáticas no clima do

planeta", afirmou.

20

A nanofolha usa tecnologia piezoelétricas mas tenta manter a aparência de

folha, algo que o pesquisador acredita não ser essencial nas pesquisas de

fotossíntese artificial. [Fonte Imagem: Solar Botanic]

Folhas Artificiais

Desenvolver uma "folha artificial" seria, segundo ele, a melhor solução a longo prazo. A

tecnologia para capturar a energia solar e transformá-la em eletricidade já é bem

conhecida: a energia fotovoltaica. Mas, embora seja importante, a energia fotovoltaica não

resolve o problema energético.

"A energia fotovoltaica é cara para competir com os baratos combustíveis fósseis. Em

segundo lugar, não é suficiente apenas a produção de eletricidade. Precisamos de

combustíveis para carros e aviões. O ideal é que tenhamos combustíveis líquidos de alta

densidade, como é o caso do petróleo, do gás ou até mesmo dos biocombustíveis",

afirmou.

A folha artificial, segundo Barber, é uma tecnologia que absorveria energia solar,

armazenando-a em bombas químicas e produzindo combustível. "Talvez produza metanol,

ou metano. Mas o importante é que teremos um combustível de alta densidade, como o

petróleo, que tem uma quantidade incrível de energia armazenada em um pequeno barril",

disse.

"É muito difícil armazenar grandes quantidades de energia em baterias. Ainda não temos

a tecnologia para isso. Talvez um dia tenhamos, mas, no momento, acreditamos que

armazenar energia em bombas químicas, como a fotossíntese faz, é o ideal", apontou.

21

As folhas sintéticas de vidro geram eletricidade pela evaporação. [Fonte

Imagem: Maharbiz Group]

Bombas químicas

Com o armazenamento em bombas químicas, a energia solar poderia ser guardada,

transportada e distribuída. "Esse armazenamento se daria de uma forma mais complexa

que a da energia fotovoltaica. O armazenamento é o verdadeiro desafio que temos pela

frente para chegar à folha artificial", afirmou.

A solução desse desafio, no entanto, pode não estar tão distante quanto parece. Para

Barber, a vantagem é que a química envolvida com a fotossíntese já foi desenvolvida,

testada e aprovada pela natureza.

"Conforme queimamos combustíveis fósseis, jogamos dióxido de carbono na atmosfera e

isso é ruim para nós. Mas não é ruim para as plantas. Elas gostam de dióxido de carbono.

Tanto que usamos o enriquecimento por CO2 em estufas. Então, trata-se de uma química

que já existe. As plantas capturam o dióxido de carbono e o convertem novamente em

combustível, em moléculas orgânicas", disse.

A folha artificial, segundo Barber, usará energia da luz para tirar oxigênio da água. Em

seguida, o oxigênio servirá para converter o dióxido de carbono novamente em um

composto rico em carbono. "Mas, para conseguir isso, teremos que desenvolver a catálise

química. É preciso ter uma concepção robusta, usando materiais baratos e funcionando de

maneira eficiente, que permita competir com os combustíveis fósseis", afirmou.

22

Enquanto árvores e outras plantas armazenam

o gás em seus tecidos, a árvore artificial guarda

o CO2 em um filtro, que comprime o gás e o

transforma em líquido. [Imagem: Global

Research Technologies, LLC]

Não precisa ser verde

O pesquisador britânico comparou o desafio do desenvolvimento da folha artificial ao

desafio da aviação. "Leonardo da Vinci observou pássaros voando e sabia que o voo era

fisicamente possível", disse.

"Ele tentou desenhar máquinas voadoras. Se olharmos os rascunhos, veremos que ele

tentou, sem sucesso, mimetizar o voo de uma ave. No fim, conseguimos voar. Era

possível. Há milhões de pessoas voando todos os anos em veículos construídos pelo

homem, mas de uma maneira que Da Vinci jamais poderia imaginar", disse.

Assim como os aviões voam de maneira completamente diferente das aves - embora elas

tenham sido a primeira inspiração para os inventores -, as folhas artificiais, segundo

Barber, provavelmente não terão semelhança com as folhas das árvores.

"Não é preciso que se pareça com uma folha. Será uma tecnologia muito diferente da

fotossíntese feita por elas. A forma como alcançaremos essa tecnologia poderá ser muito

diferente da maneira encontrada pela natureza", apontou.

23

Para o cientista do Imperial College London, a folha artificial não foi desenvolvida até

agora porque só recentemente se acelerou o avanço do conhecimento a respeito da

fotossíntese. Os cientistas não sabiam, por exemplo, como ocorria a quebra da água no

processo.

"Hoje existe muito mais informação sobre os processos naturais. Os químicos estão

trabalhando na construção de catalisadores artificiais e estão muito mais confiantes para

começar a sintetizar", disse.

"Estamos no caminho do desenvolvimento dessa catálise. Mas, até agora, não tínhamos

muitos trabalhos feitos sobre o tema, em nível global. Outro fator limitante é que os

combustíveis fósseis dominam. E não houve ênfase em tentar desenvolver outras

tecnologias inovadoras para o futuro. O motivo é simples: os combustíveis fósseis são

baratos", afirmou.

As chamadas células solares aquosas permitem a construção de folhas

artificiais que usam a clorofila para gerar eletricidade. [Imagem: Hyung Jun

Koo]

Solução para o problema energético

Para Barber, o desenvolvimento da folha artificial seria a principal solução global para o

problema energético. "Não consigo ver nenhuma outra alternativa a longo prazo. A curto

prazo, provavelmente continuaremos queimando petróleo, carvão e gás. E rezar para que

nada mais dramático aconteça com o clima. A médio prazo, deveremos usar

biocombustíveis, mas nem todos os países poderão se valer dessas tecnologias", disse.

Segundo o cientista, a folha artificial é provavelmente mais viável, como solução global, do

que as tecnologias limpas com uso de fusão nuclear. "Isso é algo difícil demais para se

24

fazer. Não dá para comparar com a viabilidade da folha artificial, cuja tecnologia já existe",

ressaltou.

"Posso produzir uma amanhã mesmo, usando um aparelho de produção de energia

fotovoltaica, combinado com eletrodos de platina, alimentando o equipamento com energia

solar, fazendo oxigênio e hidrogênio. Não é um sonho. É uma questão de otimização e de

barateamento de produção", afirmou.

James Barber afirma que não é necessário reproduzir

inteiramente o mecanismo natural da fotossíntese natural,

assim como o avião não copiou o voo dos pássaros. [Imagem:

Wolfson Laboratories]

3.2 PISO GERADOR DE ELETRICIDADE

Ao passar sobre uma placa cerâmica

embutida no asfalto, os veículos

estimulam o material a produzir

energia elétrica. Esta energia, então,

alimenta a iluminação de placas e dos

semáforos da própria rua ou estrada.

Esta é apenas uma das possíveis

aplicações de uma pesquisa feita na

25

Universidade Estadual Paulista

(Unesp) que visa ao desenvolvimento

de um sistema para o aproveitamento

da energia cinética dos carros para a

geração de eletricidade.

ENERGIA PIEZOELÉTRICA

O trabalho começou com o professor Walter Katsumi Sakamoto, do Departamento de

Física e Química da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, que utilizou sua

experiência na construção de sensores de radiação e de umidade de solo para

elaborar dispositivos piezoelétricos, que geram energia quando são submetidos à pressão

ou torção.

Para gerar energia, o equipamento necessita de pressão intermitente, que seria exercida

pela passagem dos pneus dos veículos. Essa força provoca uma deformação mecânica no

material, que produz energia elétrica.

Sakamoto colocou o novo compósito entre duas placas de acrílico. O material gerou

energia toda vez que uma das placas foi apertada manualmente, o que foi comprovado

com o acendimento de um led (diodo emissor de luz) conectado ao dispositivo.

"Essa tecnologia poderá gerar energia em áreas movimentadas e não somente a partir da

passagem de carros, mas também de pessoas a pé", explicou Sakamoto.

Segundo ele, shoppings centers poderiam utilizar pisos especiais que transformassem os

passos dos frequentadores em energia para iluminar os corredores. Algumas estações de

metrô no Japão já utilizam pisos do tipo.

ENERGIA LIMPA

O advento recente das lâmpadas led, que consomem bem menos energia do que as

fluorescentes e incandescentes, deverá, segundo Sakamoto, ajudar a impulsionar o uso

da tecnologia piezoelétrica. "Sem contar o ganho ambiental por se produzir uma energia

limpa", salientou.

"Dentro do próprio automóvel, poderíamos instalar geradores piezoelétricos que se

alimentariam dos movimentos dos amortecedores, do giro dos pneus e de outras peças

móveis", estima. A fonte alternativa pouparia o motor do carro, atualmente o responsável

pela alimentação de seu sistema elétrico.

26

As aplicações são inúmeras. Um exemplo seria o no uso de compósitos em solas de

sapatos, capazes de gerar energia suficiente para alimentar aparelhos celulares e outros

eletrônicos portáteis enquanto seus usuários caminham.

APLICAÇÕES DOS MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS

Outro emprego da tecnologia piezoelétrica estaria na inspeção estrutural de materiais

como, por exemplo, os usados na fuselagem de aeronaves. Sakamoto averiguou que o

compósito foi bem-sucedido na detecção de microtrincas em placas de fibra de carbono

presente nos aviões.

Ao colar o filme compósito na superfície da placa, a presença de trincas é detectada. Isso

ocorre porque as fissuras emitem sinais conhecidos como ondas de Lamb. Nesse caso, o

PZT percebe a interferência e gera um sinal que pode ser lido em um osciloscópio.

Entre outras possíveis aplicações desses sensores também estão a detecção de

vazamentos de raios X em clínicas e hospitais e a produção de implantes capazes de

estimular o crescimento ósseo guiado, o que seria muito útil em tratamentos ortopédicos e

implantes dentário.

SUPERCAPACITORES

Entre os próximos desafios da pesquisa está o desenvolvimento de matrizes poliméricas

mais moles, semelhantes à borracha. "Em teoria, quanto maior a deformação do

compósito, maior é o sinal gerado", explicou o professor da Unesp.

Os pesquisadores procuram parceiros que se interessem em investigar novos capacitores

que consigam armazenar uma quantidade maior de energia do que os modelos atuais. A

nova geração desses dispositivos, apelidados de supercapacitores, é alvo das pesquisas

desse tipo de energia.

Sakamoto aponta que a resposta para esse obstáculo estará mais uma vez na

nanotecnologia. "O desafio será desenvolver outro nanomaterial com a propriedade

primordial de acumular grande quantidade de energia em um tamanho reduzido", disse.

27

Único passo de adulto de 60 kg no ‘chão gerador’ produz em média 0,1 watt. (Foto: Photos.com / Jupiterimages)

CONSIDERAÇÕES

Hoje, a ordem do dia são as energias renováveis, energias limpas e inesgotáveis que

tendem a ganhar terreno às energias não renováveis e só através da evolução da ciência se

conseguirá colocar estas energias no mesmo patamar das energias provenientes de

combustíveis fósseis.

A energia do futuro, sendo que vemos o futuro como símbolo de inovação, pretende-se

que possa substituir as energias utilizadas atualmente com grande impacto, tendo em vista

todas as qualidades referidas anteriormente, podendo-se assim olhar para o futuro com

esperança, esperanças que poderemos não mais vir a ter por guerras e demais problemas

causados pela falta de combustíveis fósseis e de energias não renováveis.

O futuro depende da evolução e do modo como o Homem vai aproveitar os recursos que a

Natureza lhe oferece.

BIBLIOGRAFIA

- http://bcdjmenergia.blogspot.com/2009/08/energia-de-biomassa.html;

- http://pt.wikipedia.org/wiki/Biomassa#Produtos_derivados_da_biomassa;

- http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1B/ebiomassa.html;

- http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias;

28