Energia e Recursos Minerais - Capítulo 22

PARA ENTENDER A TERRAPARA ENTENDER A TERRA

CAPÍTULO 22

ENREGIA E RECUSOS MINERAISENREGIA E RECUSOS MINERAIS

Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Frank Press • Raymond Siever • John Grotzinger • Thomas H. Jordan

Trans-Alaska Pipeline, Alaska

RECURSOSRECURSOS

Constituem a quantidade total de um dado material que pode se

tornar disponível para uso no futuro.

RecursosRecursos

ReservasReservasSão depó sitos

que já foram descobertos e que, no tempo presente, podem ser

Legalmente explorados economicamente.

Constituem a quantidade total

de um dado material que pode se tornar disponível para uso no

futuro.

Fig. 22.1

Recursos e ReservasRecursos e Reservas

Categorias que constituem as reservas totais. Osrecursos consistem em reservas - depó sitos conhecidos, cujaextraç ão atual é economicamente rentável - e depó sitos que sãoconhecidos, mas que são sub econô micos. As reservas não descobertasconstituem os depó sitos que podem ser encontrados.

Classificaç ão dos Recursos:Classificaç ão dos Recursos:

• Renováveis: aqueles que podem ser reabastecidos durante curtos períodos de tempo (meses, anos, décadas)

• Não renováveis: aqueles necessitam de processos longos para se formarem (em milhões de anos).

Tipos de RecursosTipos de Recursos

• Energia Energia • MineralMineral

– Metálicos e não Metálicos • ÁguaÁgua

Tipos de fontes Tipos de fontes energé ticasenergé ticas

• Não renováveis– Combustíveis Fó sseis – Energia Nuclear

• Renováveis– solar– eó lica– geotermal (recurso potencial)

Fig. 22.2

Uma estimativa aproximada dos recursosenergéticos não-renováveis que restam no mundo

Combustíveis Fó sseis

quantidade de energia (quad).

Fig. 22.3

Uso e Consumo de Uso e Consumo de Energia1850-2000Energia1850-2000

O que está representadocomo "Outros", no ano de

2000, significa 3,4'7'0, distribuídos em energia

geotérmica, solar, biomassa, vento e outros tipos de

energia.

Fontes de EnergiaFontes de Energia

• Radiaç ão Solar• Energia Geotérmica• Energia Gravitacional

Taxas do Fluxo de EnergiaTaxas do Fluxo de Energia

• Radiaç ão Solar: 120 mil unidades / ano•

Energia Geotérmica: 30 unidades / ano•

Gravitacional Energia 3 unidades / ano

A radiaç ão solar = 99,97% de energia na Terra

Energy TransferEnergy Transfer

CO2 + H2O + energia solar Glicose + O2

Energy TransferEnergy Transfer

CO2 + H2O + energia solar Glicose + O2

(fotossintese)

CO2 + H2O + energia solar Glicose + O2

(fotossinthese)

Glicose + O2 CO2 + H2O + energia

Tranferência de EnergiaTranferência de Energia

Tranferência de EnergiaTranferência de Energia

CO2 + H2O + energia solar Glicose + O2

(Fotossinthese)

Glicose + O2 CO2 + H2O + energia

(Oxidaç ão)

Fig. 22.4

Ciclo do Carbono Ciclo do Carbono e Combustível e Combustível

Fó ssilFó ssilA fotos síntese produz matéria orgânica a partir dedió xido de carbono (C02) e água (H20). Se a matéria orgânicamorta é transformada em carvão, petró leo ou gás natural, torna-seum produto fossilizado da fotossíntese - um combustívelfó ssil. A queima de combustíveis fó sseis liberta o dió xido decarbono e a água que os constituem..

Combustível Fó ssilCombustível Fó ssil

Esses recursos energéticos se formaram através do sepultamento e

conseqüente transformaç ão do material orgânico.

TIPOS DE COMBUSTÍ VEIS TIPOS DE COMBUSTÍ VEIS FÓSSEISFÓSSEIS

• ÓLEOÓLEO• GÁS NATURALGÁS NATURAL• CARVÃOCARVÃO• XISTOS XISTOS

BETUMINOSOSBETUMINOSOS• AREIAS AREIAS

BETUMINOSABETUMINOSA• GÁS HIDRATOSGÁS HIDRATOS

Como se formam os depó sitos de Como se formam os depó sitos de gás?gás?

• produç ão de grandes quantidades de biomassapreservaç ão de um ambiente redutor (pobre em oxigênio)sepultamento, aumento da temperatura e pressão, fazendo com que a decomposiç ão de matéria orgânica torna-se líquida ou gás

Outras Formas?Outras Formas?

• Migraç ão: Migraç ão: uma rocha reservató rio permeável

• Trapeamento: Trapeamento: aprisionamento de fluidos por uma vedaç ão impermeável

Em resumo é necessário:Em resumo é necessário:

• produç ãopreservaç ãomaturaç ãomigraç ãotrapeamento

Condiç ões té rmicas da formaç ão do Condiç ões té rmicas da formaç ão do Petró leoPetró leo

faixa de temperatura relativamente baixa: 5-20 ° C ≈(também depende do tempo)

temperatura e duraç ão determinam o tipo e a presenç a de hidrocarbonetos:petró leo - o gás úmido - gás seco

* duraç ão de milhões de anos

Fig. 22.5

Tipos de TapesTipos de Tapes

Fig. 22.5a

Anticlinal TrapAnticlinal Trap

Fig. 22.5

Fault TrapFault Trap

Fig. 22.5

Stratigraphic TrapStratigraphic Trap

Fig. 22.5

Salt Dome TrapSalt Dome Trap

Fig. 22.6

Reservas de petró leo por regiãono final de 2000

Reservas de petró leo medidas até o fim de 2000 Bilhões de barris (bbl)(% do total mundial)

Fig. 22.7

Efeito de um derrame de ó leo

sobre a vida selvagem no

Alasca

O que é preciso para formar o O que é preciso para formar o carvão?carvão?

• produç ão de grandes quantidades de biomassa

• preservaç ão de um ambiente pobre em oxigênio

• sepultamento e compactaç ão

Fig. 22.8

O processo de formaç ão do carvão

TurfaTurfa LenhitoLenhito Carvão Carvão BetuminosoBetuminoso

AtracitoAtracito

Ambiente úmido,vegetaç ão abundante

O processo de formaç ão de camadas de carvão começ a com a deposiç ão de vegetaç ão.

Fig. 22.9

U.S. Coal FieldsU.S. Coal Fields

Fig. 22.10

Indiana Mina de Carvão:Indiana Mina de Carvão:Antes da recuperaç ãoAntes da recuperaç ão

Fig. 22.10

Indiana Mina de Carvão:Indiana Mina de Carvão:Depois da Recuperaç ãoDepois da Recuperaç ão

Fig. 22.13a

Developed countries (OECD) Developed countries (OECD) (Organizaç ão para Cooperaç ão Econô mica e Desenvolvimento)

Developing countriesDeveloping countries

Demanda de Energia do MundoDemanda de Energia do Mundo

Transitional economiesTransitional economies

Fig. 22.13b

Produç ão de Energia Primária no MundoProduç ão de Energia Primária no Mundo

Developed countries (OECD)Developed countries (OECD)

Developing countriesDeveloping countries

Transitional economiesTransitional economies

Alternativas ao Alternativas ao Combustível Fó ssilCombustível Fó ssil

• nuclear• energias renováveis, por

exemplo,   solar ventomarésgeotérmicacélulas a combustível de hidrogênio

1. Energia nuclear

vantagens: fonte virtualmente inesgotável

Desvantagens: resíduos perigosos

Alternativas ao Alternativas ao Combustível Fó ssilCombustível Fó ssil

Box 22.1

Os resíduos radioativos lixiviados para as águas subterrâneas em marcha lenta (1), bem como no rio Columbia (2)

Box 22.1

Pluma Pluma Radioativa Radioativa SubterrâneaSubterrânea

Alternativas ao Combustível Alternativas ao Combustível Fó ssilFó ssil

2. energia solar

vantagens: fonte virtualmente inesgotável

Desvantagens: tecnologia atual muito cara

Fig. 22.11

Solar Cells in Nepal

3. energia geotérmica

vantagens: mais barato e limpo

Desvantagens: não podem ser transportados a longas distâncias

Alternativas ao Combustível Fó ssilAlternativas ao Combustível Fó ssil

Fig. 22.12

Geothermal Energy in California

Fig. 22.14

Recursos Recursos MineraisMinerais

Native Gold on Quartz

Fatores de concentraç ão econô mica de alguns elementos de importância comercial

* Fator de concentraç ão = abundância em depó sito dividido pela abundância crustal

Table 22.1

Fig. 22.15

Quantidade de metais primários e reciclados utilizados no os E.U. from 1960-2000

Hidrotermais Depó sitos Hidrotermais Depó sitos MineraisMinerais

• Depó sitos hidrotermais: minerais depositados a partir de águas quentes, normalmente associados a intrusões ígneasEstes fluidos carregam “ íons de baixa temperatura", quando os fluidos esfriam (perto da superfície), a solubilidade diminui e minerais com Pb, Fe, Hg, Cu, Zn, Ag, Au, etc, são precipitadas

Fig. 22.16

A água subterrânea, ao percolar pelas fendas epela rocha fraturada dissolve ó xidos e sulfetosmetálicos. Aquecida pelo magma, ela sobe.precipitando os minérios metálicos em juntas.

Fig. 22.16

Muitos depó sitos de minérios são encontrados como veios hidrotermais formados a partir de soluç ões quentes queascendem de intrusões magmáticas. Depó sito de veio de quartzo (com cerca de 1 cm de espessura) contendo minérios de ouro e deprata

Fig. 22.16

Fig. 22.17

Alguns sulfetos metálicos Minerais *

* * Sulfetos são os mais comuns dos minérios metálicos

Fig. 22.18

Alguns minérios de cobre

Fig. 22.19

Mina de Cobre deKennecott, Utah (EUA), uma mina a céu aberto.A mineraç ão a céu aberto é umtípico método utilizado para a extraç ão de depó sitos de minérios muito disseminados.

Fig. 22.20

Cromita(miné rio de cromo, faixasescuras) num corpo intrusivoestratiforme. Complexo deBushveldt, África do Sul.

Fig. 22.21

Camadas pré -cambrianas de ferro bandado. As camadas cor-de-ferrugem são de limonita, intercaladas comhematita e snex. Hamersley, Austrália.

Fig. 22.22

Grandes quantidades de minérios sulfetados são encontradas em centros de expansão nas dorsais mesoceânicas.1. água do mar fria percola atravé sdas rochas vulcânicas fraturadas emdorsais mesoceânicas e é aquecidaquando atinge a câmara magmáticalocalizada abaixo.

2. O fluido quentelixivia os metaisda rocha basálticae ascende até oassoalho oceânico.

3. Quando o fluido quente aflorano fundo do oceano frio, osmetais que ele está carregandoem soluç ão precipitam comovaliosos sulfetos de ferro, zinco,cobre e outros miné rios.

Fig. 22.23

Papel da tectô nica de placas no controle da distribuiç ão de depó sitos de minério

Fig. 22.24

Nó dulos de Nó dulos de manganês do manganês do fundo ceânicofundo ceânico

~7.5 cm

* May contain * May contain up to 20% Mgup to 20% Mg

Fig. 22.25

Localizaç ão de alguns dos principais depó sitos de miné rios. AsConcentraç ões situam-se nos limites de placas e em plataformas submarinas. As áreas em cinza delimitam zonas econô micas do oceano adentro até o limite

de 200 milhas náuticas..