Emilio Lèbre La Rovere, D. Sc

Emilio Lèbre La Rovere, D. Sc.

““ENERGIA ENERGIA E MEIO E MEIO AMBIENTE”AMBIENTE”

ENERGIA E MEIO AMBIENTE

I – Introdução

II – Conceitos e Definições

II.1 – Meio Ambiente

II.2 – Energia

II.3 – Risco Tecnológico

ENERGIA E MEIO AMBIENTE

III – Impactos Ambientais da Produção e Uso de Energia

III.1 – Combustíveis Fósseis (carvão, petróleo, gás natural e xisto)III.2 – Energia NuclearIII.3 – Energia HidroelétricaIII.4 – Fontes Novas e Renováveis de Energia

III.4.1 – GeotermiaIII.4.2 – Energia SolarIII.4.3 – Energia EólicaIII.4.4 – Biomassa

IV. Conclusão

Referências Bibliográficas

I – Introdução

I – Introdução

Energia: Essencial (necessidades)

Homem: Necessidades mudam!

Revolução Industrial:

Ruptura

Antes: Crescimento do consumo energético: lento

Depois: Outra ordem de grandeza

Lenha – carvão – petróleo – eletricidade – nuclear

Hoje: Biosfera em perigo – duas razões:

HOJE:

dejetos – efeitos cumulativos – contaminação

riscos de acidentes de enormes conseqüências

I – Introdução

Os quatro principais riscos ambientais estão associados ao consumo de energia:

efeito estufa – produção excessiva de CO2 – pode afetar o clima do planeta

contaminação do ar das cidades pela indústria e pelos meios de transporte

chuvas ácidas – impactos sobre o solo, rios e lagos riscos de acidentes em reatores nucleares: resíduos radioativos;

desativação das centrais e instalações nucleares: contaminação por radiação

Combustíveis fósseis – 1, 2, 3Energia nuclear – 4Três conseqüências importantes:

preservação do meio ambiente – ação internacional – complexa planejamento energético – restrições ambientais necessidade de uma política de conservação de energia nos países

industrializados e no terceiro mundo

II – Conceitos e definições

II.1 – Meio Ambiente

Definição de meio ambiente: tem que incluir o homem.

Características dos impactos ambientais:

- Diretos – indiretos

- Curto – longo prazo

- Curta – longa duração

- Reversíveis – irreversíveis

- Cumulativos ou não

- Sinérgicos ou não

II.1 – Meio Ambiente (cont.)

Características – dificuldades até de identificação

Quantificação – ainda mais difícil – só em alguns casos

Subjetividade intrínseca – diferentes grupos e opiniões

Deterioração ambiental – depende de interação poluente – meio danos resultantes para:

- Saúde da população

- Recursos biológicos e sistemas biológicos

- Patrimônio estético e cultural

- Uso futuro dos recursos naturais

Percurso: emissão – difusão – absorção – concentração

II.1 – Meio Ambiente (cont.)

Metodologias de avaliação de impactos ambientais:A. Sistemas cartográficos – superposição de mapas temáticos

úteis para a análise da situação inicial

B. Matrizes causa – efeito: identificação dos impactos e análise comparativa – Ex.: matriz de Leopold

C. Sistemas de redes e grafos – identificação – úteis para verificar inter-relações (variante de B)

D. Listas de verificação e integração de indicadores: pesos relativos – hierarquização-seleção

E. Métodos quantitativos – modelos de predição: quantificação – seleção da alternativa ótima

Nenhuma é satisfatória: dificuldades mais a necessidade de grande volume de dados – é preciso um aperfeiçoamento metodológico.

II.2 – ENERGIA

Energia – capacidade de realizar trabalho Hoje energia é indispensável – bens e serviços

Gasolina Máquinas Calor

Óleo Diesel Turbinas Energia Mecânica

Óleo combustível Motores Iluminação

Carvão vegetal Fogões Aparelhos eletrônicos

Gás Fornos Proc. Eletrônicos

Formas de energia secundária

Equipamentos de

consumo finalEnergia útil – serviço ao consumidor

Fontes de energia primária

Centros de

transformaçãoFormas de energia secundária

II.2 – ENERGIA (cont.) Energia – capacidade de realizar trabalho Hoje energia é indispensável – bens e serviços

Petróleo Refinarias Gasolina

Óleo Diesel

Óleo Combustível

Energia Hidráulica Usinas hidroelétricas Eletricidade

Lenha Lenha

Fornos Carvão vegetal

Exploração Produção, transformação, uso final

Prospecção Transporte, distribuição, estocagem

II.2 – ENERGIA (cont.)

Ao Longo de toda a Cadeia : Perdas Importantes

Por Exemplo : (Brasil, 1983)

Energia 11%

PrimáriaMatéria

PrimaEnergia Secundária

Matéria

PrimaEnergia Útil

100% P – 12% 77% P – 44% 33%


Causas das Perdas Energéticas:

1. Má concepção e Operação dos Equipamentos – Baixos preços

da energia, pequena incidência no custo total, etc.

2. Segundo Princípio da Termodinâmica – Um nível mínimo de

perdas é inevitável

Rendimentos Energéticos: Menores que 100%.

Para baixar a antropia dentro de um sistema, tem que se perder

uma quantidade de energia, emitida para fora do sistema.

Transformações Energéticas: Melhoram a qualidade da energia

disponível para o consumidor final: Mais concentrada, mais fácil de

transportar – Tem que se pagar um preço por isso.


Generalização:

A. Primeiro princípio da termodinâmica - Lei da conservação da energia

B. Teoria da Relatividade: E = M . C2

Energia -----------------Matéria

C. Atividade Econômica do Homem:Estruturação da Matéria para sua utilizaçãoÉ Necessária uma emissão de Matéria e/ou energia para o Meio AmbienteOrigem dos impactos ambientais.

II.3 – Risco Tecnológico

Riscos ambientais da produção e uso de energia:

A. Impactos ambientais da operação normal das

instalações energéticas

B. Riscos de acidente e catástrofes – Grande dano

potencial ao meio ambiente.

II.3 – Risco Tecnológico (cont.)

Três Conceitos Distintos de Risco Tecnológico:

1) Risco Direto = Valor esperado dos danos

em Freqüência X Danos

Conseqüências/ Eventos/Ano Conseqüência/

Ano Evento

2) Risco de catástrofe: Caso especial de 1: Probabilidade muito baixa, mas conseqüências enormes

3) Risco percebido pelo público: Subjetivo – Depende de quem é o responsável pela decisão de aceitá-lo ou não, da facilidade de sua compreensão, da experiência histórica no campo da informação difundida pelos meios de comunicação ...


Gerenciamento dos Riscos

a) Identificação

b) Mensuração – Quantificação só é possível com

elevada margem de erro

c) Avaliação – Necessita de Juízos de valor e portanto

da participação da sociedade.

d) Controle – Uma alternativa possível é a

internalização do risco pelo empreendedor, através

de uma política governamental de dissuasão -

Impostos e taxas, por exemplo.


É perigoso adotar para o risco de catástrofes o

conceito de risco direto!

Lei dos Grandes Números - Em todas as atividades

humanas difundidas em larga escala, o pior

acidente acabou ocorrendo, mais cedo ou mais

tarde.

III - Impactos Ambientais da Produção e Uso de Energia

III.1 Impactos Ambientais da Produção e Uso de Combustíveis Fósseis

Mineração de CarvãoA. Saúde dos trabalhadores nas minas (pulmões,

ruídos)

B. Risco de Acidentes: Incêndios, explosões,

C. Erosão e Acidificação do Solo – Necessidade de recomposição

D. Drenagem Ácida – Eliminação/Redução da vida nos recursos hídricos – Necessidade de selar minas abandonadas, tratamento químico, controle

E. Impactos negativos sobre os assentamentos humanos e sua Infra-Estrutura

III.1 Impactos Ambientais da Produção e Uso de Combustíveis Fósseis (cont.)

Lavagem do carvão

1) Contaminação do ar (NO x SO x Material

particulado)

2) Contaminação da Água (Finos de carvão em

suspensão) se não houver reciclagem

3) Inutilização de grandes áreas para depósitos de

rejeitos

4) Risco de combustão espontânea dos rejeitos


Exploração de Produção de Petróleo e Gás

Natural

A. Risco de incêndios, explosões e vazamento ----

Danos aos trabalhadores e ao meio ambiente.

B. Pequenos Vazamentos --- Impactos pouco estudados

sobre manguezais e estuários


Transporte de Petróleo A. Forte expansão do comércio internacional ---

Aumento da probabilidade e das conseqüências de um acidente.

B. Pequenos Vazamentos+ 35% do total – Impactos localizados

C. Risco de Vazamentos, explosões e incêndios em oleodutos, gasodutos e tanques de armazenamento e Gás e derivados do Petróleo


Refinarias de Petróleo

A. Emissões de SOX, NOX, COX, material particulado e

compostos orgânicos na atmosfera

B. Odor desagradável


C. Efluentes líquidos tóxicos, com óleo, fenóis, amônia,

graxa e sólidos em suspensão ou dissolvidos – podem

ser reduzidos com processamento adequado

D. Risco de incêndios e explosões

Impactos de refinarias: importantes e em geral perto

de aglomerações urbanas


PRODUÇÃO DE ÓLEO DE XISTO

A. Impactos análogos aos da mineração de carvão, porém em maior escala.

B. Rejeitos necessita de grandes áreas e acumula substâncias tóxicas na vegetação

C. Importante consumo de água no processo

D. Possível contaminação dos recursos hídricos (lençóis freáticos e cursos d’água)

PRODUÇÃO DE ÓLEO A PARTIR DE AREIAS ASFÁLTICAS

A. Impactos análogos aos da mineração, porém não é possível reutilizar o solo para fins agrícolas


COMBUSTÃO DE DERIVADOS DE PETRÓLEO, CARVÃO E GÁS

A. Emissão de poluentes na atmosfera: CO2, SOx, NOx,

CO, material particulado, compostos orgânicos, traços de metais e radionuclídeos

B. Emissões do gás menores que as do petróleoEmissões do petróleo menores que as do carvão

Três conseqüências importantes:1. Chuvas ácidas: SO2 --- SO3 --- H2O --- H2SO4

NOx --- HNO3


Homem: responsável por 40% do enxofre da

atmosfera, dos quais 75% a 85% vêm da

queima dos combustíveis fósseis. Impactos:

A. Danos ao solo e à vegetação (raízes e folhas das

plantas)

B. Eliminação da vida aquática, pelo aumento

constante dos níveis de acidez, nos lagos, por

exemplo.


C) Corrosão de edificações, estruturas metálicas, tubulações, veículos

2. Contaminação do Ar das Cidades

A. Problemas de Saúde (Pulmões) para a população urbana.

B. Medidas de controle: limites para as emissões, proibição do uso do Enxofre nas cidades, chaminés mais altas

C. Em geral: Custo das medidas de controle menor que os custos dos danos causados pela poluição, com a possível exceção do CO2

D. Perigo: Apenas transferir a poluição – Por exemplo, chaminés industriais bem altas


3. Efeito Estufa: Aumento da concentração de CO2, principalmente na atmosfera – 280 PPM antes da revolução Industrial --- 340 PPM em 1980 --- 560 PPM em 2030. O Desmatamento também contribui, em menor escala, para

elevar a concentração de CO2 e outros gases também

contribuem para intensificar o efeito estufa

Planeta de 1,5 a 4,5 ºC, em média, com maior aquecimento nas regiões polares --- Derretimento do Gelo --- Elevação do nível dos oceanos em 25 a 140cm --- Impactos sobre as cidades costeiras e as áreas agrícolas baixas; E as mudanças climáticas alterarão o regime de chuvas com graves conseqüências econômicas e sociais em muitos países.


Incerteza atual é muito elevada; Porém não se pode esperar pelos estudos, até que seja tarde demais, para adotar medidas de controle:A. Substituir carvão e petróleo por gás natural, que produz

menos CO2 por unidade de energiaB. Maior utilização das fontes energéticas renováveis, em

substituição aos combustíveis fósseisC. Promoção de uma ampla política de conservação de

energiaD. Assinatura de um acordo internacional estabelecendo o

estudo e monitoramento do efeito estufa, e adotando uma política comum de redução da emissões dos gases que o provocam.

III.2 Energia Nuclear

Energia NuclearProdução:

Fusão Nuclear

E=m.c2 “Quente”“Fria” (?)

Fissão Nuclear

USO: Bélico Pacífico

- Medicina- Traçadores- Geração Elétrica

III.2 Energia Nuclear (cont.)

Ciência

Tecnologia

Combustível

Transporte de Calor

Elemento Moderador


1986: 15% da eletricidade = 2% Energia Primária 366 Reatores em operação, 140 em projeto 85 --- 90% capacidade de produção = reatores LWR Ciclo do combustível nuclear (LWR) : Mineração de

Urânio --- Concentração --- Conversão --- Enriquecimento (de 0,7 a 3% U235) --- Fabricação do Elemento Combustível --- Reator ---

Processamento do Combustível Irradiado --- Disposição Final dos Resíduos de Baixa e

Alta Radioatividade --- Desmantelamento das Instalações Nucleares Desativadas


Mineração de Urânio

A. Impactos de toda mineração (análogos á de carvão)

B. Trabalhadores expostos a radiação --- Câncer de

Pulmão


Concentração de Urânio

A. Utilização de grandes áreas

B. Efluentes líquidos com substancias tóxicas dissolvidas---

Potencial de Poluição das águas do subsolo

C. Níveis de radiação muito mais baixos que na

mineração--- Conversão, enriquecimento, fabricação do

elemento combustível--- Sem impactos ambientais

significativos


Reatores

A. Eficiência térmica = 33% --- Emissão de dois terços

do calor para o meio ambiente --- Impactos negativos

sobre ecossistemas aquático e no Micro-Clima

B. Radiação em Pequenas Doses --- Trabalhadores e

população local: É necessário estudar melhor seus

efeitos


Reprocessamento do Combustível Nuclear

A. Efluentes líquidos contendo CESIO 134 e 137,

Estrôncio 90, Trítio

B. Emissões gasosas de Carbono 14, Criptônio 85 e

Trítio


Resíduos Radioativos: Em todo o ciclo

A. Maior Quantidade – Menor Radioatividade:

Primeiras etapas---Tambores Especiais – Enterrados

ou depositados sob Águas Profundas

B. Menor Quantidade – Maior Radioatividade: Etapas

Finais---Teriam de ser solidificados e mantidos em

isolamento por séculos --- Ainda não há solução

satisfatória


Principais Preocupações do Público com o Nuclear1) Efeitos da Radiação dobre o homem (em todo o ciclo)

2) Segurança das instalações nucleares

3) Impactos ambientais dos resíduos radioativos

4) Produção de Plutônio – Risco de desvios para fins indevidos

5) Aspectos sociais, econômicos e políticos


Importância dos Riscos: Muito maior que a dos impactos ambientais

Conseqüência de um acidente – Muito Graves; E sua probabilidade é crescente, devido a:

A. Multiplicação das instalações nucleares

B. Necessidades de transporte de materiais radioativos

C.Centrais nucleares da primeira geração – Mais baratas e menos seguras – Estão ficando velhas

D.Fator humano


Percepção Social do Risco é Ainda Mais Aguçada

1. Origem associada a associações militares

2. A radiação não é perceptível pelo homem

3. Falta de informação

4. Proximidade das centrais a grandes cidades

5. Temos de atos de Sabotagem – Terrorismo

III.3 – Hidroeletricidade

III.3 – Hidroeletricidade

Grandes Barragens --- Impactos a Jusante e na área do reservatório

Transformação do ecossistema --- Impactos da Natureza física, biologia, econômica, social, cultural

Impactos de Origem Física

A. Retenção dos sedimentos – Acelera erosão – Reduz capacidade do reservatório – Causa prejuízos á agricultura e á pesca a jusante.

B. Alteração do balanço de recursos hídricos - Possível redução da vazão média do rio, sobretudo em regiões áridas, devido a perdas na barragem

C. Peso do reservatório --- Possíveis problemas sísmicos; Terremotos de até 6 graus Richter – Perdas humanas e até rompimento da barragem

D. Mudança do micro-clima (necessita mais estudos)

III.3 – Hidroeletricidade (cont.)

Impactos de Natureza BiológicaA. Alteração da qualidade da água devido a estratificação na

barragem: Sólidos – Temperatura --- Densidade diferentes

B. Matéria Orgânica e formação de H2S --- Odor desagradável e mortandade de peixes

C. Enchimento do reservatório: Mudança do ecossistema --- Problemas para a Fauna e Flora

D. Possíveis perdas de patrimônio genético, sobretudo em regiões de florestas equatoriais úmidas

E. Proliferação de plantas aquáticas --- Problemas para turbinas

F. Perigo de proliferação de esquistossomose e de mosquitos na represa


Impactos Econômicos: Também têm de ser contabilizados os seguintes custos:A. Perdas da produção agrícola – Efetiva e potencialB. Valor da madeira e dos recursos minerais perdidos na

área inundada

Impactos SociaisA. Grande migração durante a construção --- sobrecarga da

infra-estrutura de assentamentos humanosB. Necessidade de reassentamentos humanosC. Alterações na vida da população ribeirinha a jusanteD. Possível contribuição para o desenvolvimento regional:

irrigação, agricultura, pesca, turismo, pequenas indústrias...


Impactos de Natureza Cultural

A. Possíveis perdas de patrimônio arqueológico, paisagens, ...

B. Reservas indígenas

Além dos Impactos – Riscos de Acidentes:

A. Rompimento da barragem por falhas construtivas, terremotos, excesso de chuva ou má operação do reservatório – 0,01% : 1,5 por ano das 15000 em operação

B. Inundações mais graves a jusante


Hidroeletricidade: Riscos menores que impactos

Energia Nuclear: Riscos maiores que impactos


Na Percepção do Público, porque:A. Conseqüências dos acidentes com barragens:

Menores e imediatas– Nuclear: Permanentes

B. Reservatórios em geral estão afastados das grandes cidades

C. Funcionamento de uma central hidroelétrica: Fácil compreensão

D. Experiência Histórica: Risco comprovadamente pequeno


Impactos ambientais das linhas de transmissão

associadas sobretudo às hidroelétricas:Aspectos estéticos;

Utilização de erras;

Interferência nas comunicações;

Formação de Ozônio;

Perigo de acidentes aéreos;

Influencia do campo elétrico nos seres vivos.

III.4 – Fontes Novas e Renováveis de Energia

III.4.1 – Geotermia

Produção/ Utilização: Concentrada no mesmo local para evitar perdas de calor - Menor Utilização de terras e controle de efluentes mais fácil

Reciclagem do Vapor: Não é necessário consumo de água de fontes externas

III.4.1 – Geotermia (cont.)

Impactos Negativos Sobre o Meio Ambiente:A. Retirada dos fluidos geométricos --- Instabilidade do

solo (Pode ser evitada por sua reinjeção em poços profundos)

B. Emissão atmosférica de H2S --- Odor desagradável

C. Efluentes líquidos contêm elementos químicos. Alternativas:1) Lançamento direto em cursos da água

2) Evaporação

3) Dessalinização e reutilização da água

4) Reinjeção no reservatório

III.4.2 – Energia Solar

Aquecimento da água: Indústrias, Residências, Serviços Secagem de produtos agrícolas, aquecimento e

condicionamento ambiental, bombeamento de água, produção direta de eletricidade por células fotovoltaicas, refrigeração solar, destilação e dessalinização de água – outras aplicações

Impactos ambientais positivos: Conservação de recursos energéticos não renováveis, redução da emissão de poluentes, melhoria da qualidade de vida no meio rural...

Necessidade de terras, que entretanto podem ser utilizadas para outros fins; E aspectos estéticos – Preocupações ambientais, de pequena monta, da utilização direta; Problemas pontuais na fabricação dos equipamentos

III.4.3 – Energia Eólica

Máquinas eólicas de 5 a100KW de capacidade para

bombeamento de água e eletricidade rural

Impactos ambientais: Risco de acidentes, ruído,

interferência nas telecomunicações e possíveis

mudanças no micro-clima

III.4.4 – Biomassa

Doméstico Industriais Agrícolas Animais

Fontes Tecnologias de Transformação Produtos

Florestas Nativas Conversão Combustão Lenha

Termo Pirólise

Reflorestamento Química Gaseificação Carvão Vegetal

Culturas Energéticas Liquefação Metanol

Etanol

Plantas Aquáticas Conversão Fermentação Anaeróbica

Bio Gás

Resíduos Orgânico Bio Fermentação Alcoólica

Eletricidade

Química Gás


Combustão direta de lenha, resíduos agrícolas e

animais:

Contribui para o avanço do processo de desertificação,

causando erosão e deterioração do solo. Possíveis

medidas de controle:

A. Técnicas adequadas de reflorestamento e manejo

florestal --- suprimento renovável de lenha

B. Conservação: Fogões mais eficientes


Produção de Carvão VegetalA. Fornos de baixo rendimento energético

B. Contribui para o desmatamento em grande escala por viabilizar o transporte e a longas distancias até cidades e indústrias

C. O desenvolvimento e difusão de fornos de elevada eficiência com aproveitamento dos resíduos pode reduzir o impacto ambiental

D. Fabricação de carvão vegetal a partir de resíduos de serrarias – Impactos ambientais positivos


Biodigestão Anaeróbica A. Bom método de tratamento e reciclagem de resíduos poluentes

– Esgotos, vinhoto, efluentes industriais, dejetos de animais – com produção de Biofertilizantes e Biogás: Impactos positivos

B. Elimina os Germes Patogênicos – Melhora condições de higiene – Sobre tudo no meio rural

C. Deve-se tomar algumas precauções para a produção em larga escala, visando a geração de eletricidade, o que requer: Extensa área de coleta e armazenamentos do resíduo orgânico; E medidas de segurança na produção, estocagem e distribuição do Biogás


Produção de ÁlcoolA. Matérias-Primas Possíveis: cana de açúcar,

mandioca, milho, sorgo sacarino, ...B. No Brasil: Próalcool – 12 Bilhões de litros de álcool

de cana por ano= 4 Milhões de carros a álcool, além de adição de 20% de álcool á gasolina usada por 8 milhões de carros

C. Sucesso TecnológicoD. Viabilidade econômica – Fator limitante do programa

após a queda dos preços do petróleo em 1986 – A produção de álcool parou de crescer

E. Custos sociais e ecológicos


1. Possível competição com a produção de alimentos

2. Monocultura e queimada exigem muito do solo

3. Grande consumo de água, fertilizantes químicos e pesticidas

4. Destilarias – Água de lavagem e sobretudo vinhoto em grande

quantidade – 10 a17 litros por litro de álcool produzido.

Alternativas: Lagoas de Decantação – Risco de rompimento ou trasbordo

--- Poluição de Rios --- Mortandade de Peixes Utilização direta para fertilização – Possível em alguns tipos

de solo Biodigestão


5. Emissão de aldeídos, com efeitos pouco conhecidos, pelo motores a álcool; Mas as emissões de SOX NOX Hidrocarbonetos e material particulado são menores; E na mistura com a gasolina o impacto ambiental é positivo, com a eliminação da adição de Chumbo Tetraetila

IV – Conclusões

Impactos ambientais significativos de todas as fontes de

energia, com exceção da produção em pequena escala

de fontes energéticas renováveis

As metodologias de avaliação de impactos ambientais

têm de ser aperfeiçoadas

IV – Conclusões

Necessidade de Participação da sociedade na avaliação

e aceitação dos riscos tecnológicos e ambientais

Dimensão ambiental deve ser incorporada “EX–ANTE ”

na tomada de decisões de política energética

Interpenetração: Planejamento Energético/Ambiental

IV – Conclusões

Busca de estilos de desenvolvimento menos intensivos

em energia, através da promoção de amplas políticas de

conservação de energia, é cada vez mais necessária

Novos mecanismos de cooperação Internacional têm de

ser estabelecidos para a execução de uma ação

coordenada de preservação do meio ambiente.

LIMA/COPPE - Laboratório Interdisciplinar de Meio Ambiente

Coordenador: Prof. Emilio Lèbre La Rovere

Caixa Postal 68565Centro de Tecnologia - Bloco I - Sala 208

CEP 21945-970 - Ilha do Fundão - Rio de Janeiro/RJTel/Fax.: (0xx21) 2562-8805

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