Energia e ambiente global

Energia corresponde à capacidade de produzir trabalho ou executar ação. Isso significa que todo o corpo precisa de energia para se movimentar. À medida que a capacidade produtiva das sociedades foi se ampliando, houve um inevitável aumento do consumo de energia. Para suprir tais necessidades, novas fontes começaram a ser buscadas e desenvolvidas.

1. Energia e ciclos industriais

A Revolução industrial trouxe com ela uma inovação tecnológica em geração de energia. Até o século XVIII, a evolução do consumo e o aprimoramento de novas tecnologias de geração de energia foram lentos e descontínuos. Somente com a revolução Industrial, trouxe alterações neste panorama.

Energia hidráulica

Á pioneira na geração de energia. O ciclo hidráulico, é baseado no giro de turbinas hidráulicas ou de moinhos de água permitia acionar equipamentos, foi utilizado pelos homens durante muitos séculos.

Energia mineral

O ciclo do carvão mineral foi introduzido durante a I fase da Revolução Industrial, consistia na geração de energia a partir do calor extraído da queima de carvão.

Nas primeiras décadas do século XX, foi disseminado os motores que funcionavam por meio de combustão interna (também chamados de motores por explosão). Com ele, o petróleo se consolidou como um dos principais geradores de energia desde então nos países industrializados. Além de servir de combustível para automóveis, aviões e tratores, ele é utilizado como fonte de energia nas usinas termelétricas e como matéria prima para diversas indústrias químicas.

O gás natural, que já foi descartado como um subproduto desnecessário na produção de petróleo, agora é considerado um recurso muito valioso.

Energia elétrica

Em meados do século XIX, a invenção dos geradores elétricos possibilitou a produção de eletricidade em grande escala. Essa forma de energia operou importantes transformações no processos produtivos e na vida cotidiana das populações das sociedades industrializadas, que passaram a utilizar dezenas de eletrodomésticos.

Desde a década de 1970, a produção e o consumo da energia nuclear vem crescendo de maneira significativa nos países desenvolvidos.

Combustíveis sólidos

Nos países mais pobres, os chamados combustíveis sólidos, fontes de energia tradicionais como a lenha, ainda são largamente utilizados.

Consumo de energia no mundo

De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), o consumo de energia per capta no mundo em 2005 foi de cerca de 1,8 tonelada de petróleo (TEP), unidade de energia que corresponde à queima de uma tonelada de petróleo bruto. Mas esse número tem um significado restrito. Os EUA, com menos de 300 milhões de habitantes, consumiram 4 vezes mais energia que o continente africano inteiro, onde há cerca de 890 milhões de pessoas.

A AIE publicou que em 2007 as fontes primárias de energia se consistiam em petróleo (36,0%), carvão mineral (27,4%), gás natural (23,0%), acumulando um total de 86,4% como principais fontes de energia primária no mundo. Outras fontes de energia, em 2006, incluiu a energia hidrelétrica (6,3%) e energia nuclear (8,5%).3 O consumo de energia mundial foi e está crescendo 2,3% ao ano.

Efeitos no meio ambiente

A queima do petróleo, carvão e em menor escala o gás natural libera gases poluentes na atmosfera, entre eles os gases de efeito estufa, diretamente associados ao aquecimento global.

Diversos outros problemas ambientais estão associados à produção e ao consumo de energia. No caso do carvão, os impactos ambientais começam já nos procedimentos de extração, com a devastação da cobertura vegetal. O petróleo também pode gerar desastres ambientais, como por exemplo, quando ocorrem vazamentos nos navios de transporte. A construção de grandes usinas hidrelétricas, por sua vez, resulta na inundação de vastas áreas, causando alterações profundas nos ecossistemas e deslocamento de populações.

A energia nuclear não produz emissões atmosféricas e é uma opção eficiente na geração de energia: com muito pouco urânio enriquecido, obtém-se grande quantidade de energia. Porém, a geração de energia nuclear traz com ela o problema do lixo atômico. O resíduo gerado com alto poder de contaminação, não tem uma solução para seu descarte. Atualmente se faz o descarte através de containers que são lançados no fundo do mar, onde ficarão por centenas de milhares de anos.

Além do lixo atômico, outro problema é a poluição térmica, causada pelas centrais nucleares: a água superaquecida pelos reatores transfere calor para os rios, mares e depósitos subterrâneos pelos quais circula, comprometendo os ecossistemas.

Não é por acaso que os países que mais consomem energia, figuram ente os maiores geradores de gás carbônico ou dióxido de carbono (CO2), um dos principais responsáveis pelo efeito estufa.

2. As fontes e as formas de energia

Os recursos energéticos estão distribuídos de forma desigual no mundo. Nem sempre os maiores produtores de energia são os maiores produtores.

Carvão mineral

O carvão mineral formou-se pelo longo processo de soterramento de florestas localizadas em regiões lacustres[1] ou pantanosas. A matéria orgânica depositada por essas florestas formou depósitos de turfa[2] que mais tarde deram origem a grandes jazidas carboníferas, que em geral estão em reservas subterrâneas (cerca de 75%). A China e os EUA são os maiores produtores mundiais de carvão, seguidos por Índia, Austrália, Rússia e África do Sul.

Petróleo

O “óleo de pedra” é um hidrocarboneto[3] formada pelo acúmulo e pela decomposição de material orgânico (restos de plantas, animais e microrganismos), depositados no fundo dos mares e oceanos. Esses depósitos formam camadas que sofrem ao longo do tempo a ação de bactérias, pressões e calor, transformando esse material orgânico em petróleo. As jazidas de petróleo mais antigas têm aproximadamente 500 milhões de anos e as mais recentes, 2 milhões de anos.

Atualmente, o mundo depende do petróleo, mas ele está concentrado em apenas algumas regiões do planeta. Apesar de sua origem marinha, o petróleo também é encontrado no interior dos continentes.

A maior parte das jazidas encontra-se no Oriente Médio (64%), que exporta a maior parte da sua produção. A Arábia saudita possui 20% das reservas comprovadas no mundo. O Oriente Médio é o maior produtor mundial, com mais de 30% do total. Na Europa: Rússia, Reino Unido e Noruega; na África: Nigéria, Angola, Líbia, Sudão; na Ásia: China e Cazaquistão; na América: EUA, México e Venezuela.

Gás natural

O gás natural também é um hidrocarboneto e ocorre frequentemente associado ao petróleo. Por ser menos denso, em geral ocupa a parte superior dos depósitos petrolíferos. Quando o petróleo migra através das rochas ou quando não está armazenado em quantidade suficiente, ocorrem os “poços secos”, nos quais existem apenas gás natural.

É a fonte de energia que está em expansão atualmente. Em 1973 o seu uso representava 16% do consumo energético mundial, em 2005 já era de 21% sua utilização. No mesmo período o petróleo recuou de 46% para 35%.

A Arábia Saudita é o maior produtor mundial com 12,9% total mundial produzido. Os EUA são os maiores importadores, apesar de ter 8% da produção mundial.

Biocombustíveis

É uma forma de energia renovável, e causa impactos ambientais menores que os fósseis. É produzido a partir de biomassa, o principal exemplo é o etanol, obtido da cana-de-açúcar e de outros vegetais como o milho e beterraba.

O Brasil ocupa uma posição privilegiada neste setor, além de ser o pioneiro no seu desenvolvimento também é o maior exportador mundial de etanol, mas não é o maior produtor. Desde 2006 os EUA vêm investindo em pesquisas científicas no setor, passando a ser o maior produtor mundial de etanol.

A geração de eletricidade

A geração de eletricidade se dá pelas usinas termelétricas, termonucleares, térmica ou luminosa, eólica e hidrelétrica.

a) termelétricas: por meio da queima de combustíveis fósseis, em que o carvão e o petróleo são usados para vaporizar certa quantidade de água. O vapor aciona uma turbina. Ligada a um gerador de eletricidade.

b) termonucleares: a produção do calor necessário para transformar água em vapor realiza-se por meio da fissão nuclear[4], que ocorre no interior dos reatores.

c) térmica: é captada por painéis solares, formados por células fotovoltáicas, e transformada em energia elétrica ou mecânica. A energia solar também é utilizada, principalmente em residências, para o aquecimento da água.  É pouco utilizada, os países que mais produzem energia solar são: Japão, Estados Unidos e Alemanha.

d) eólica[5]: é gerada pelo vento, grandes turbinas (aerogeradores), em formato de cata-vento, são colocadas em locais abertos e com boa quantidade de vento. Através de um gerador, o movimento destas turbinas gera energia elétrica.

e) hidrelétrica: a eletricidade é obtida por meio do aproveitamento das águas dos rios. A força hidráulica movimenta uma turbina, que aciona o gerador responsável pela transformação de energia hidráulica e elétrica.

3. As mudanças climáticas globais

As mudanças climáticas são alterações que ocorrem no clima geral do planeta Terra. Estas alterações são verificadas através de registros científicos nos valores médios ou desvios da média, apurados durante o passar dos anos.

Fatores geradores

As mudanças climáticas são produzidas em diferentes escalas de tempo em um ou vários fatores meteorológicos como, por exemplo: temperaturas máximas e mínimas, índices pluviométricos (chuvas), temperaturas dos oceanos, nebulosidade, umidade relativa do ar, etc.

As mudanças climáticas são provocadas por fenômenos naturais ou por ações dos seres humanos. Neste último caso, as mudanças climáticas têm sido provocadas a partir da Revolução Industrial (século XVIII), momento em que aumentou significativamente a poluição do ar.

Aquecimento global

Quando falamos em mudança climática e em aquecimento global, estamos nos referindo ao incremento, além do nível normal, da capacidade da atmosfera em reter calor. Isso vem acontecendo devido a um progressivo aumento na concentração dos gases de efeito estufa na atmosfera nos últimos 150 anos. Tal aumento tem sido provocado pelas atividades do homem que produzem emissões excessivas de poluentes para a atmosfera. Esse aumento no efeito estufa poderá ter consequências sérias para a vida na Terra no futuro próximo, como veremos adiante.

Entre os gases do efeito estufa que estão aumentando de concentração, o dióxido de carbono (CO2), o metano e o óxido nitroso são os mais importantes. Devido à quantidade com que é emitido, o CO2 é o gás que tem maior contribuição para o aquecimento global. Em 2004, o CO2 representou 77% das emissões antropogênicas globais de gases de efeito estufa. (1) O tempo de permanência deste gás na atmosfera é, no mínimo, de cem anos. Isto significa que as emissões de hoje têm efeitos de longa duração, podendo resultar em impactos no regime climático ao longo de vários séculos.

A quantidade de metano emitida para a atmosfera é bem menor, mas seu “poder estufa” (potencial de aquecimento) é vinte vezes superior ao do CO2. No caso do óxido nitroso e dos clorofluorcarbonos, suas concentrações na atmosfera são ainda menores. No entanto, o “poder estufa” desses gases é 310 e até 7.100 vezes maior do que aquele do CO2, respectivamente. Como visto acima, todos os gases de efeito estufa são importantes no processo de aquecimento da terra, mas nesta cartilha a ênfase será dada ao CO2, por ser este o gás emitido em maior quantidade para a atmosfera.

Atualmente as mudanças climáticas têm sido alvo de diversas discussões e pesquisas científicas. Os climatologistas verificaram que, nas últimas décadas, ocorreu um significativo aumento da temperatura mundial, fenômeno conhecido como aquecimento global. Este fenômeno, gerado pelo aumento da poluição do ar, tem provocado o derretimento de gelo das calotas polares e o aumento no nível de água dos oceanos. O processo de desertificação também tem aumentado nas últimas décadas em função das mudanças climáticas.

Protocolo de Kyoto

Em 1988 em Toronto (Canadá), ocorreu a 1ª reunião entre governantes e cientistas sobre as mudanças climáticas. Esta reunião descreveu os tristes impactos que tais mudanças causam ao nosso planeta. Dois anos depois, o IPCC informa e adverte sobre a importância de reduzir a emissão do principal gás do efeito estufa (CO2 – Dióxido de Carbono). Em 1995, o IPCC novamente faz um alerta aos cientistas comunicando que os primeiros sinais das mudanças climáticas já são evidentes. No ano de 1997, é assinado o Protocolo de Kyoto (na cidade Kioto, Japão) e em 29 de abril de 1998, o Brasil assina o documento. O acordo estabelece aos países industrializados a redução das emissões de dióxido de carbono (CO2, gás carbônico) e outros gases do efeito estufa (gases que contribuem para o aquecimento global), ou seja, o protocolo impõe uma meta de redução desses gases na atmosfera.

Apenas as nações ricas são obrigadas a reduzir suas emissões, as outras (em desenvolvimento) como Brasil, China e Índia, embora sejam grandes poluentes, podem participar do acordo, mas não são obrigados a nada.

Isso não significa que elas não devem se importar; pelo contrário, o mundo inteiro tem responsabilidade no combate ao aquecimento, mas a ideia é que os países que mais lançaram gases na atmosfera têm maior obrigação de reduzir as emissões. Aqueles que conseguirem um resultado satisfatório, receberão os chamados “Créditos de Carbono”, que valem dinheiro.

O Brasil embora não tenha muitos deveres no acordo, só sai ganhando com esse protocolo, pois qualquer projeto elaborado aqui com a finalidade de diminuir o efeito estufa pode se transformar em crédito de carbono. Se por acaso algum país rico não conseguir ou tiver dificuldade de atingir a meta, ele poderá comprar esse crédito do Brasil.

O álcool da cana-de-açúcar polui menos que os combustíveis fósseis (gasolina, diesel) e é um substituto dos combustíveis provenientes do petróleo (o Brasil é um grande produtor de álcool); além disso, nosso país possui grandes projetos de reflorestamento aumentando a quantidade de árvores que absorvem o dióxido de carbono.

O documento conta com a participação de centenas de países; porém, infelizmente, o sucesso do acordo não é total, pois os Estados Unidos (maior emissor de gases estufa na atmosfera) recusa-se a assinar o documento, bem como alguns outros países, como a Austrália.

O presidente George W. Bush alega que não existem provas suficientes que liguem o aquecimento global à poluição industrial e além disso, ele diz que a economia de seu país seria prejudicada, já que são dependentes de combustíveis fósseis (o desmatamento e a queima de combustíveis fósseis contribuem para a emissão desses gases no ar). Em vez de diminuir as emissões, os EUA optaram por desenvolver tecnologias menos poluentes.

O Ciclo de Carbono

O carbono é um elemento básico na composição dos organismos, tornando-o indispensável para a vida no planeta. Este elemento é estocado na atmosfera, nos oceanos, solos, rochas sedimentares e está presente nos combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral e gás natural). Contudo, o carbono não fica fixo em nenhum desses estoques. Existe uma série de interações por meio das quais ocorre a transferência de carbono de um estoque para outro (fluxos), como mostra a figura abaixo. Muitos organismos nos ecossistemas terrestres e nos oceanos, como as plantas, absorvem o carbono encontrado na atmosfera na forma de dióxido de carbono (CO2). Esta absorção se dá através do processo de fotossíntese. Por outro lado, os vários organismos, tanto plantas como animais, emitem carbono para a atmosfera mediante o processo de respiração.

Existe ainda o intercâmbio de carbono entre os oceanos e a atmosfera por meio da difusão. A liberação de carbono via queima de combustíveis fósseis e mudanças no uso da terra (desmatamentos e queimadas, principalmente) imposta pelo homem alteram os fluxos naturais entre os estoques de carbono e tem um papel fundamental na mudança do clima do planeta. As emissões anuais de carbono pela queima de combustíveis fósseis e mudanças de uso do solo foram de aproximadamente 9,9 bilhões de toneladas em 2008(2). Lembrando que 1 tonelada de carbono é igual a 3,67 toneladas de CO2.

Na figura abaixo mostra o ciclo de carbono global, está representado em preto o seu fluxo “natural” para o período pré-industrial (em bilhões de toneladas anuais de carbono) e, em cinza, os fluxos provocados por intervenção humana.

---

[1] Relativo a lago. Que vive nas águas ou à margem de um lago: planta lacustre. Habitação lacustre, a construída sobre esteios ou colunas, nos tempos pré-históricos, acima da superfície dos lagos ou lagunas.

[2] A turfa é um material de origem vegetal, parcialmente decomposto, encontrado em camadas, geralmente em regiões pantanosas. É formado principalmente por Sphagnum (esfagno, espécie de musgo) e Hypnum, mas também de juncos, árvores, etc. Sob condições geológicas adequadas, transformam-se em carvão. É utilizada como combustível para aquecimento doméstico.  Na formação do carvão mineral, a turfa é a fase (e tipo de carvão mineral) menos rico em carbono (cerca de 60 %).  Em todo o mundo, a turfa é utilizada para absorver e encapsular hidrocarbonetos, sendo um dos mais avançados produtos do mundo para prevenir e combater derramamentos de derivados de petróleo e similares com hidrocarbonetos.

[3] O hidrocarboneto é um composto químico constituído essencialmente por átomos de carbono e de hidrogénio.

[4] A fissão nuclear é um tipo de ração na qual um núcleo atômico se dividido em partes menores, emitindo nêutrons e liberando grande quantidade de energia.

[5] Regiões com ventos frequentes de 15 km/h são ideais para a instalação de aerogeradores. A geração de energia eólica no mundo aumentou cerca de 1000% nos últimos dez anos.  Até o final de 2013, o mundo produziu cerca de 300 GW de energia elétrica através de usinas eólicas. Os países que mais geram energia eólica são: 1º China (62,7 mil megawatts), 2º EUA (46,9 mil megawatts), 3º Alemanha (29 mil megawatts), 4º Espanha (21,6 mil megawatts), 5º Índia (16 mil megawatts), 6º França (6,8 mil megawatts), 7º Itália (6,7 mil megawatts).