O mesmo homem que já foi capaz de chegar na Lua, ainda não resolveu um problema tão sério, que é a poluição causada pelo uso de determinadas fontes de energia. Grande parte da energia utilizada pela humanidade acarreta poluição ambiental e danos à natureza.

No entanto, essa situação pode ser mudada. Já existem tecnologias nas quais a produção, o armazenamento e o uso da energia são completamente inofensivos ao meio ambiente, como a célula de combustível e a energia solar. Contamos também com a energia nuclear, que utilizada corretamente, não agride a natureza. Existem ainda diversas outras fontes de energia limpa. No entanto, para que o uso em larga escala dessas fontes seja viável, é necessário muita pesquisa. Em alguns casos, a relação entre custo e produtividade torna o uso desinteressante, e só os estudos científicos podem melhorar essa relação. Em outros, como o da energia nuclear, é necessário um maior conhecimento para operá-la com segurança. Mas, superando esses desafios, poderemos mover nossas máquinas sem sujar o planeta. Além disso, várias dessas fontes são renováveis, o que também é muito importante.

Os automóveis estão entre os campeões na poluição do ar. Movidos principalmente a motores de combustão, liberam diversos gases indesejáveis. Na queima de gasolina, álcool e diesel, infestam a atmosfera de poluentes como monóxido de carbono, dióxido de carbono, dióxido de enxofre, dentre outros. Entre as conseqüências desses poluentes, podemos destacar o efeito estufa e a chuva ácida, além de diversos outros problemas causados por eles. No entanto, já existem propostas de utilização de fontes de energia limpas e renováveis para mover os automóveis. Já surgiram projetos de veículos movidos à energia solar, como o “Banana” desenvolvido por engenheiros brasileiros. No entanto, esses não obtiveram êxito.

Surgiram também diversos concept cars movidos à energia elétrica, a qual era armazenada em baterias. Alguns desses chegaram até a entrar em linha de montagem, como o Saturn, da GM. Porém, por apresentarem um desempenho fraco e precisarem ficar várias horas ligados à tomada para que a bateria seja carregada, esses carros não emplacaram. No entanto, existe uma outra técnica de utilização de energia elétrica em automóveis que é muito promissora: a célula de combustível. Esta tecnologia consiste em utilizar hidrogênio para produzir eletricidade. O hidrogênio passa por membranas de platina, onde é dividido em elétrons e íons. É gerada uma diferença de potencial, obtendo-se assim energia elétrica. Os íons reagem posteriormente com oxigênio, formando água, o único detrito do processo. No entanto, o armazenamento do hidrogênio é complicado. Se armazenado sob a forma de gás, o automóvel teria uma baixa autonomia. Armazenado no estado líquido, torna-se extremamente explosivo, e seria complicado equipar milhões de veículos de forma que o seu armazenamento seja seguro. Mas foi dada uma solução interessante a esse problema: o hidrogênio necessário ao processo é retirado de hidrocarbonetos que, esses sim, são armazenados sem maiores problemas. Assim não se sabe qual hidrocarboneto será utilizado, tudo dependerá dos fatores rendimento e custo. Outro problema a ser solucionado é o preço da célula de combustível. Esta ainda não é barata o suficiente para equipar toda a frota de veículos, e é preciso trabalho científico para barateá-la. Outro fator a ser resolvido é a necessidade da implantação de postos de combustível que atendam a veículos equipados com essa tecnologia. Mas apesar de todas essas dificuldades, a viabilização do uso de célula de combustível está cada vez mais próxima. Grandes corporações, como Daimler-Benz, Ford, GM e Shell, vêm investindo pesado nesse sentido. Na Califórnia, o governo obrigou que, até 2005, 10% dos automóveis comercializados não sejam poluentes, o que obrigou as grandes montadoras a se mobilizarem. Este foi um projeto governamental muito feliz, que de fato agilizou os estudos.

Ainda para automóveis, outra solução é a combustão do hidrogênio, cujo detrito é apenas água. No entanto, esta alternativa ainda é inviável, devido ao custo. Manipular hidrogênio que é extremamente explosivo, exige gastos exorbitantes. Ainda são necessários muitos anos de estudo para viabilizar esse processo, se é que um dia ele será viável.

Outras opções para os automóveis são combustíveis como o biogás e o metanol. Não são limpos como os processos baseados no hidrogênio, mas têm como vantagem não produzir monóxido de carbono.

Mas não só carros agridem o nosso planeta. Uma outra questão muito importante é produzir energia elétrica para a rede elétrica sem agredir o meio ambiente. As principais fontes de eletricidade hoje em dia são as hidrelétricas. Estas são limpas, já que não poluem nem o ar, nem a água. No entanto, as represas construídas nesse processo destroem o ecossistema local. E, além disso, o potencial hidrelétrico mundial já está sendo utilizado quase em sua totalidade, ou seja não tem como ampliar a produção hidrelétrica. Por isso, precisamos de novas formas de se produzir eletricidade.

Uma forma já utilizada é a energia solar. Placas captam a luz do sol, que é transformada em eletricidade por células fotovoltaicas. Regiões que recebem uma forte insolação durante o ano, como desertos, são lugares onde seria proveitosa a utilização dessa tecnologia. Porém, o processo apresenta certos problemas a serem solucionados. A célula fotovoltaica ainda é muito cara para uma eventual produção em larga escala, o que pede um trabalho científico na direção de baratear o seu custo. Existe também outro inconveniente: as regiões desérticas, onde devido à grande insolação, pode-se obter uma boa quantidade de energia, apresentam uma alta amplitude térmica diária, o que ocasionalmente causa danos ao equipamento. É necessário que se desenvolvam placas resistentes às variações térmicas dessas regiões. Além de ser completamente limpa e inesgotável, a energia solar é interessante também por figurar como uma possível forma de aproveitamento econômico de regiões áridas. Lugares pobres como o Saara, a península arábica, e até o nordeste brasileiro, poderão ter na exportação de energia uma fonte de renda, o que é muito interessante.

A energia nuclear também é uma possibilidade para o futuro, apesar de estar “fora de moda” . Por ter causado catástrofes, como o memorável caso de Chernobyl, e vazamentos de material radioativo em diversos lugares, além de ter sua imagem associada à guerra e morte, a energia nuclear não é bem aceita pela população. No entanto, sua utilização possibilita um enorme potencial energético a ser explorado. Mas, para isso, ainda é necessário muito estudo. A obtenção de energia através da fissão nuclear consiste basicamente no seguinte processo: nêutrons são lançados conta o núcleo de átomos de urânio, por exemplo, os quais se quebram. Dessa quebra, temos a liberação de energia proveniente da própria fissão e parte da matéria sendo transformada em energia, além dos substratos, que são átomos radioativos, como césio. A fissão de um átomo acarreta a fissão de outro, e assim, inicia-se uma reação em cadeia. Esse processo libera uma boa quantidade de energia. Porém, uma eventual falha pode acarretar uma explosão devastadora e uma enorme descarga de material radioativo. Esse é composto por átomos com excesso de nêutrons no núcleo, o que acarreta a emissão do raio gama. Esse raio causa males gravíssimos ao ser humano e a um ecossistema. Resumindo, a energia nuclear é uma arma poderosíssima, mas é preciso saber usá-la. Não se pode pensar em uma usina nuclear sem que essa funcione com segurança total. Isso é um fator que afeta também o custo do processo. Sai cara a produção de energia, já que são altos os gastos com o funcionamento da usina nuclear. É necessário que se estude a fundo o átomo para que possamos controlar com eficiência o processo de fissão nuclear, e assim lidar com ele sem riscos e com custos mais baixos. Concluindo, a energia nuclear pode ser uma fonte grandiosa de energia limpa no futuro, mas isso ainda requer muito estudo.

Vale a pena citar também a energia das marés, que vem sendo utilizada em lugares nos quais esse fenômeno é intenso, como a região da Normandia (França). Outra fonte de energia completamente limpa e inesgotável é a energia eólica. Seu único problema é a relação custo benefício, já que o gerador eólico é caro. Mas em regiões onde o vento é intenso e constante, seu uso é interessante.

A química pode contribuir em muito para o desenvolvimento de fontes de energia limpa e renovável. Mas, para isso é necessário que se invista em pesquisas, o que depende da conscientização das autoridades e das grandes corporações da importância de vivermos num planeta limpo.

Aluno: Caio Prior Rocha

Colégio: Coeducar Inst. Educação, Araraquara, SP

Profa. Regina Tellaroli/ Roseli C.F. Silva

Química: E Energia Limpa

Quanta

Imaginar a atual civilização sem energia elétrica é praticamente impossível. Deste ponto de vista parece ser muito estranho só pensarmos nela quando ela falta ou, quando sua geração começa a nos trazer problemas. Neste momento toda a cidade está iluminada; mas em plena primavera, faz um frio fora do comum. Tudo bem com as correntes elétricas, o clima é que vai mal ...

Quando vivíamos em pequenas tribos nômades bastava um relâmpago alguns galhos secos um pouco de correria e tínhamos toda a energia necessária: uma fogueira. Se dermos um pulo na história e olharmos agora para a Primeira Revolução Industrial, veremos que o consumo de energia aumenta de forma assustadora. Nesta época, lenha e carvão mineral eram queimados para gerar vapor aquecendo a água, e este mover as máquinas têxteis. Algum tempo depois, já na Segunda Revolução Industrial, o consumo de energia aumenta novamente. Porém, ocorre uma mudança: agora petróleo, carvão mineral e lenha são queimados para aquecer a água que com seu vapor moverá um grande dínamo, surge a energia elétrica. Mais um salto nos anos e chegamos aos dias de hoje. Nunca tanta energia foi consumida e de tão diferentes formas. Nestes tempos, onde as ciências são tão atrevidas, não nos contentamos em queimar petróleo, lenha ou carvão mineral para obter calor; também construímos barragens para que a água sob alta pressão mova o famoso dínamo, mexemos nos átomos de alguns elementos para retirar calor capaz de aquecer a água e seu vapor auxiliar na geração de energia. Está claro: sem energia não haveria nada do que nos cerca (quase literalmente falando!). Mas, e quando um alto custo é cobrado por ela?

Quando algo precisa ser queimado e é de origem fóssil, para que a geração de energia se concretize, são lançados na atmosfera muitos poluentes como monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, carbono entre outros (são eles os causadores das chuvas ácidas, alterações no clima e a poluição do ar). No caso das hidrelétricas, grandes florestas ou áreas cultiváveis são submersas para a construção de barragens, muitos animais perdem seu lar. E, o caso mais perigoso, quando mexemos nos átomos de alguns elementos para deles retirar calor, enfrentamos o risco de um acidente nuclear, além de produzirmos muito mais lixo atômico que energia. Todos estes problemas levaram o homem a procurar por meios de obtenção de energia diferentes dos convencionais (alternativos) e que não causem dano algum ao ambiente (ecologicamente corretos).

Toda e qualquer fonte de energia na Terra provém direta ou indiretamente do Sol (só isto, deixa bem claro a melhor forma de se obter energia é recolhendo a que esta bondosa estrela nos oferece). No intervalo de um ano ela nos irradia com dez mil vezes mais energia do que a consumida por nós neste período. O Sol obtém energia através da fusão do hidrogênio (em altas temperaturas os átomos deste elemento se fundem liberando grandes quantidades de energia). Uma das formas de se utilizar este monstruoso potencial energético é espalhar tetos-solares por todas as casas onde a incidência de raios solares seja alta. Estes tetos aquecem a água, e isto evita que utilizemos para este fim a energia elétrica; assim, o ambiente pode sofrer menos. Outra forma, esta mais avançada, é a utilização de placas fotovoltaicas. Nestas placas, quando um fóton da luz bate faz com que um elétron se movimente (o movimento constante de elétrons gera uma corrente elétrica). A face que fica voltada para o Sol destas placas contêm grande quantidade de silício; a instabilidade de um elétron do último nível energético deste elemento facilita sua movimentação. Esta inteligente forma de aproveitamento da luz solar só não é mais utilizada devido aos altos custos de produção das placas fotovoltaicas. Porém, com um pouco mais de pesquisa, certamente conseguiríamos não só baixar os custos de produção, como também desenvolver materiais que tenham um melhor aproveitamento da luz. Depois de construídas as placas, quase não necessitam de manutenção, isto possibilitaria a instalação delas em áreas como desertos, onde a incidência de raios solares é muito elevada (fios como os que saem das hidroelétricas levariam a energia até a cidade). Os custos econômicos e ambientais seriam muito baixos. E que tal a instalação destas placas em regiões próximas ao Equador onde há Sol quase todo o ano? O Brasil tem uma alta incidência de raios solares, porque não utilizá-los na produção de energia?

O movimento das marés, duas vezes ao dia, representa uma energia colossal. As poucas centrais maremotrizes que existem são bastante parecidas com as hidrelétricas porque também utilizam água no estado líquido para gerar energia. Em toda a costa brasileira existe o movimento das marés, porque não utilizá-lo na produção de energia?

Uma forma de energia utilizada há muito tempo pelo homem é o vento. Passando pelos moinhos de vento de Quixote até a época das grandes navegações, ele sempre nos prestou um grande serviço. Hoje moinhos como os de Cervantes são muito raros e barcos à vela não passa de hobby, mas o vento continua a nos fazer favores. Dínamos acoplados a cata-ventos gigantes são movidos pela energia eólica gerando energia elétrica. Parece muito simples, mas existem algumas complicações: tais moinhos são constantemente destruídos por tempestades, as centrais eólicas são muito barulhentas, a energia aproveitada ainda é pouca, as pás causam a morte de muitos pássaros e o vento precisa ser constante e na mesma direção. O barulho e a baixa resistência às variações climáticas seriam resolvidos com pesquisas que desenvolvessem materiais mais resistentes e menos barulhentos. A morte dos pássaros é solucionada com a instalação de uma tela envolvendo toda a central eólica; o vento passa, os pássaros não. Um bom lugar para a implantação de tais cata-ventos seria o litoral. Em áreas onde a brisa do mar seja forte ela poderia ser utilizada para mover as pás, já que é sempre constante e na mesma direção. O Brasil tem uma extensa área litorânea, onde todo dia há brisa (muitas bem fortes), porque não utiliza-las na produção de energia?

Uma outra forma de se obter energia é utilizando as chamadas células a combustível. Este modo de transformação de energia química em energia elétrica vem sendo bastante pesquisado nos últimos tempos. O principal componente de uma célula a combustível é a matriz. É nesta matriz onde os elétrons liberados ficam retidos. Esta forma de obtenção de energia é das mais inteligentes por diversos motivos: quando o combustível utilizado é o hidrogênio, não gera poluição alguma e sim, água (no caso dos outros combustíveis os níveis de poluentes são tão baixos que os desprezamos), ela é muito silenciosa, o combustível pode ser variado e a obtenção do combustível mais utilizado (hidrogênio) é fácil, como, por exemplo, através da eletrólise da água ou em reações de simples troca, onde um dos elementos seja um ácido. A abundância de água no Brasil é assustadora, então porque não incentivar as pesquisas nesta área para que logo consigamos produzir veículos movidos a este tipo de energia? Um ônibus cujo combustível utilizado seja muito barato e, ainda por cima, libera água no escapamento, seria de grande utilidade para a prefeitura de uma cidade do Nordeste, tão sofrida com falta de dinheiro e seca. Pensemos agora numa região com alto índice pluviométrico, utilizamos a água em abundância desta região para obter hidrogênio e oxigênio, transportamos estes gases por gasodutos para regiões onde o mesmo índice seja muito baixo, e lá utilizamos motores com célula a combustível. Teremos energia em abundância e resolveremos o problema da alta pluviosidade de uma região ao mesmo tempo em que solucionamos a seca de outra.

Uma forma de se obter energia considerada limpa mas que merece alguns comentários é a biomassa. No Brasil, o combustível mais utilizado para este fim é o álcool oriundo da cana de açúcar. A queima desta substância é bem menos poluente que a do petróleo e seus subprodutos. Porém antes de chegar até a usina à cana causa sérios danos ao ambiente: suas folhas são queimadas para facilitar a colheita (isto desgasta o solo e polui muito o ar; são necessárias grandes áreas de monocultura para sustentar a demanda deste energético) estas áreas poderiam ser utilizadas para plantar alimento) e os trabalhadores que colhem a cana manualmente sofrem danos à saúde. Se estes problemas forem resolvidos o álcool poderá ser considerado um combustível parcialmente limpo.

Todas as formas alternativas e ambientalmente corretas de energia citadas acima enfrentam um grande inimigo: a poderosíssima indústria do petróleo. Somos tão dependentes do chamado ouro negro que o mundo está praticamente nas mãos de quem o extrai, beneficia distribui. Os países membros da OPEP fazem uma grande pressão para que formas alternativas e limpas de energia não sejam pesquisadas e caso descobertas não sejam muito divulgadas. Mas, se pensarmos que o petróleo oriundo do oriente médio ou outros lugares está acabando com nosso planeta, chegaremos à conclusão de que as pesquisas na área de energia limpa não podem parar. Devemos pesquisar até encontrarmos um meio de obtenção limpa de energia onde o preço seja competitivo ao do petróleo e seus subprodutos. Isto não é fácil, já que quem geralmente financia as pesquisas na área da energia limpa é o Estado que, além de sofrer pressões monstruosas dos donos de refinarias e poços de ouro negro, infelizmente, não dispõe de tantos recursos financeiros como as grandes indústrias petrolíferas. Mesmo assim, uma energia que seja ambientalmente correta e um pouco mais cara que a convencional será muito bem aceita, pois estamos começando a adquirir uma consciência ambiental e a aprender que temos de cuidar do único planeta que é nosso: a Terra

Aluno(a): Ester Shinobu Hansen

Colégio: Leonardo da Vinci, Jundiaí, SP

Prof(s): Marcos C. Formis/Antonio C. Coraini

Química e Energia Limpa

(Produção e Armazenamento)

Ao chegar ao final do século XX, é difícil imaginar sequer a vida em uma cidade sem eletricidade.

O século XX começara sem televisão, rádio, videofilmes ou qualquer passatempo eletrônico. Não havia aquela enorme variedade de aparelhos eletrodomésticos que substituem todo o esforço físico na realização dos trabalhos de rotina: a roupa tinha de ser lavada e esfregada no tanque, torcida com as mãos e estendida ao sol, no quintal, para ser alvejada ou seca, pois ainda não existia a máquina de lavar ou a de secar; o tapete era varrido ou estendido no quintal e batido com o batedor de tapetes, de vime, para retirar a poeira, pois o aspirador de pó, elétrico, ainda não tinha sido inventado; o chão era encerado e polido com o pesado escovão de ferro; as claras de ovos e as massas de bolo eram batidas à mão; o fogão, de lenha; o banho quente era temperado na tina, com chaleiras aquecidas no fogão. Não havia chuveiros, banheiras de hidromassagens, nem liquidificador, batedeira, fogão a gás (ou elétrico), geladeira, freezer, microondas.

Hoje, mesmo os recantos mais distantes, os sítios e as fazendas situados no interior longínquo, dispõe desse benefício. As rodas d'água, os monjolos, os belos moinhos de vento, antes utilizados para acionar as mós de pedra com que se trituravam os grãos de milho para fazer fubá e outras farinhas, foram pouco a pouco sendo abandonados e substituídos por máquinas elétricas, assim como as juntas de bois foram substituídas por tratores e caminhões. E não são poucas as propriedades cujo controle da irrigação e da administração não esteja sendo feito com ajuda do computador.

É o processo, dizemos. Sem energia não há civilização, não há desenvolvimento! Sem o domínio das poderosas fontes de energia, não teríamos chegado à Lua, não disporíamos dos meios de transporte que tornam tão fácil a comunicação entre locais tão distantes e povos tão diferentes. Não contaríamos com todo esse esforço que nos proporciona a mecanização dos costumes!

Mas, com tudo isso, não podemos nos esquecer de que a obtenção de energia, um dos recursos mais importantes a auxiliar o desenvolvimento de uma nação, não pode pôr em risco as características próprias do ambiente e da natureza dessa nação, o que, infelizmente, tem acontecido muito.

Quando chegamos ao final do século, deparamo-nos com situações nas quais as formas de energia empregadas pelo ser humano são completamente desproporcionais à sua disponibilidade na Terra, porque o homem tem dado preferência às formas de energia mais controláveis, ou seja, aquelas que podem ser mais facilmente armazenadas e gastas à medida que se tornam necessárias. Assim a energia contida nos combustíveis fósseis, embora escassa e não-renováveis em relação às demais formas de energia, são a que tem merecido maior preferência. Entretanto, os combustíveis fósseis, ao serem queimados, produzem fumaça e subprodutos gasosos que poluem a atmosfera, alterando a composição do ar que os seres vivos respiram. Além do mais, numa combustão, se produz também gás carbônico que se mistura ao ar, ou, também, o monóxido de carbono, que é altamente tóxico.

O uso do petróleo, substância de origem fóssil largamente utilizada na modernidade, seja na obtenção dos combustíveis ou como matéria-prima para a vasta indústria química, além dos problemas ambientais que tem causado no seu processo de destilação e refino ou através dos manufaturados derivados, por ser transportado por meio de navios petroleiros ou oleodutos, rompimentos acidentais vêm ocasionando desastres cada vez maiores, com enormes destruições nos ecossistemas terrestres, nos rios ou nos oceanos.

Às portas do século XXI, intensificam-se as preocupações no sentido de viabilizar novas alternativas como fontes de energia. Tem havido um aumento na participação de fontes renováveis de energia como ventos, células fotovoltaicas, ondas do mar, uso maior da biomassa e acelera-se o desenvolvimento e adoção de novas tecnologias: células de combustíveis baseadas no uso de hidrogênio, o uso "limpo" de carvão, energia nuclear em formas que evitem os problemas que cria no presente, entre outras. Procuram-se formas alternativas e modernizadas do uso de lenha e resíduos vegetais, substituindo-o por gás ou combustíveis líquidos, e também, melhorar a eficiência com que os combustíveis fósseis são usados, por exemplo, reduzindo seu uso e a emissão de poluentes e prolongando a vida das reservas.

Preservar, reaproveitar, reciclar, usar produtos biodegradáveis tem sido a tônica na virada do século. Qualquer projeto para obtenção de energia limpa deve estar sintonizado com ela.

O governo paulista atual, promovendo parceria entre estado e iniciativa privada envolvendo a CESP e um grupo português, propiciou o desenvolvimento de um programa de implantação e ampliação de usinas termelétricas movidas a bagaço de cana de açúcar, substituindo a queima predatória, a qual poluía e sujava as cidades próximas às usinas, pela queima industrial, gerando energia à região canavieira. No Rio Grande do Sul, há projeto para obtenção de energia através da queima de casca de arroz e resíduos de madeira.

Geração de energia em usinas termelétricas a partir da queima de "lixo" tem sido desenvolvimento em outros lugares. "Yume-no-shima Tropical Greenhouse Dome" em Tokyo (Japão), é uma gigantesca estufa que abriga exemplar botânico de uma floresta tropical, numa espécie de jardim gigante ou museu botânico vivo. A energia para manter o mecanismo que controla a temperatura a umidade dentro dessa estufa provém da queima de lixo. O Japão é um país que tem de lutar com dificuldades que a Natureza lhe impõe - a maior parte da área interna de seu país é montanhosa e é cercada de mar por todos os lados, dispõe de pouco espaço habitável para tanta gente; para não entrar em colapso, o controle e a administração do lixo é de suma importância. Sem recursos hídricos ou minerais disponíveis para suprir todas as suas necessidades energéticas, até do lixo se busca soluções para produção de energia. A Disneyworld em Orlando (Estados Unidos) também é "movida a lixo", isto é, queima-se lixo para produzir energia para suprir 70% do funcionamento do parque.

Quando se fala em reaproveitar, reciclar, usar produtos biodegradáveis, a Química tem um papel fundamental. Ela deve, junto com outras áreas da Ciência, estar atenta às conseqüências dessas reciclagens e reaproveitamentos, analisando e apontando os "defeitos" dos programas, alertando aqueles que estão desenvolvendo-os e indicando soluções.

Toda queima completa de combustíveis fósseis produz gás carbônico (CO₂). Seu excesso é o principal causador do "efeito estufa" pois, no ar atmosférico, ele adquire a propriedade dos vidros transparentes que consiste em deixar passar as radiações solares de fora para dentro, mas não deixa voltar os raios de ondas mais longas como os infravermelhos resultantes da irradiação de calor pelo solo. Com a combustão de árvores, álcool e outros combustíveis orgânicos a fim de obter mais energia, o Homem aumenta rapidamente a concentração de gás carbônico (CO₂) no mundo. Queimando apenas combustíveis recicláveis ou renováveis (lenha ou álcool), o acréscimo de gás carbônico (CO₂)

poderia ser corrigido por um acréscimo da fotossíntese, consumindo-se o excesso produzido: bastaria que se plantassem árvores, e outras plantas verdes que fazem fotossíntese.

Durante o crescimento das imensas plantações de cana, gigantescas quantidades de gás carbônico (CO₂) são absorvidas para formar as matérias orgânicas que serão transformadas em combustível. Essas quantidades são, em princípio, exatamente iguais às que se formam na produção e queima do álcool, assim como da queima do bagaço e folhas no campo e nas usinas. Do mesmo modo, a quantidade de gás carbônico (CO₂) consumida no crescimento de uma plantação de eucalipto ou de qualquer planta nativa utilizada como combustível é igual à gerada na sua queima. Neste caso, o uso do álcool no lugar da gasolina seria positivo, pois o gás carbônico (CO₂) produzido em sua queima estaria, teoricamente, sendo consumido pelos canaviais plantados para produzir álcool.

Caberia à Química repensar as reações químicas que utilizam o gás carbônico (CO₂) como reagente para produzir substâncias que possam ser devolvidas à Natureza ou serem úteis ao homem, por exemplo, viabilizando em escala industrial a produção de carbonatos (CO₃) a partir do gás carbônico (CO₂), ao invés de depender somente da fotossíntese para reciclar o gás carbônico (CO₂).

O governo municipal de Jundiaí, assim como vários outros municípios brasileiros, têm desenvolvido programa de coleta seletiva de lixo. Como ocorre no Japão, poder-se-ia separar em lixo que pode ser queimado e lixo que não convém ser queimado e usar o lixo "queimável" para produção de energia, montando-se usina termelétrica.

A queima do lixo, porém, gera novas preocupações. Gases resultantes da queima, não apenas CO₂ e H₂O, mas também alguns compostos de enxofre (S) e nitrogênio (N) devem ser bem controlados. Óxidos de nitrogênio (principalmente NO₂), são associados aos produtos da queima de combustíveis em veículos ou em caldeiras, originando-se da oxidação do próprio nitrogênio do ar, a alta temperatura. Esses óxidos, quando inalados pelo homem, podem ser transformados dentro do aparelho respiratório em nitrosaminas, causadoras de câncer. Quando caem na corrente sangüínea, acabam produzindo metaemoglobina, forma particularmente perigosa de anemia. Óxidos de enxofre são, possivelmente, o mais freqüente causador de problemas respiratórios nas grandes cidades, os quais resultam diretamente da queima de petróleo ou de carvão fóssil; formados na combustão, além de nocivos à saúde do homem e de animais, são também muito tóxicos às plantas, inibindo o processo fotossíntético ou, em maiores quantidades, destruindo as folhas. Combustões incompletas de carvão e de petróleo, principalmente, produzem outro poluente tóxico, o monóxido de carbono (CO).

Tendo todas essas experiências e conhecimentos acumulados, a produção de energia a partir da queima de lixos, por exemplo, reciclaria o lixo de maneira útil para o Homem pois utilizaria algo que está sendo um problema e colaboraria para a preservação dos recursos hídricos. A matéria-prima que é o lixo, o Homem produz diariamente, portanto, enquanto ele mantiver o estilo de vida atual, seria uma fonte "inesgotável". E à Química cabe a responsabilidade de reciclar o gás carbônico e outros gases gerados no processo de obtenção de energia nessa usina termelétrica e também, de continuar desenvolvendo e produzindo objetos usados pelo Homem no seu dia-a-dia que seja biodegradável ou, então, facilmente "queimável" e que não gere gases tóxicos durante a combustão. Desafio para o novo século!

Aluno: Felipe Campos e Alexandre Shirota

Colégio: Luiz de Queiroz, Piracicaba, SP

Prof. Alexandre Martins/ Juan Sebastianes

Química e Energia Limpa (Produção e Armazenamento)

A vida moderna é muito dependente de energia elétrica e, paradoxalmente, somente se percebe o quanto importante ela é quando se vê privado de seu uso. Exemplo disso são os problemas causados por “black-outs” repentinos. Sem a energia elétrica, voltam-se anos, até décadas atrás. A geladeira, eletrodoméstico comum, passa a ser uma preocupação se falta energia. Há menos de um século, para se conservar alimentos por um período um pouco maior, era necessário usar técnicas hoje consideradas rústicas como mergulhar carne em soluções salgadas, o surgimento dos doces de frutas, para que as mesmas não se perdessem apodrecidas. A televisão, o rádio, satélites, telefones e computadores, meios de comunicação amplamente difundidos, de nada servem sem energia elétrica. Com o advento dela e o surgimento de aparelhos domésticos específicos, hoje considerados comuns, houve facilidade e melhoria da qualidade de vida do ser humano. Ela tem um papel social muito importante.

Desde o século XVIII, marco histórico da Revolução Industrial com o princípio do desenvolvimento tecnológico, a “fumaça” produzida pela queima dos combustíveis fósseis degrada o ambiente. Ao longo do tempo foi crescendo o uso desses combustíveis e, daqui a aproximadamente oitenta anos, será crítica a situação se nada for feito ou descoberto.

As fontes de energia usadas atualmente como o petróleo, o gás natural, a lenha e o carvão, que são retirados da natureza, podem acabar se não se começar a trabalhar com outras formas de obtenção de energias renováveis e “limpas”.

Além disso, esses combustíveis quando queimados emitem altas taxas de gases de carbono (gás carbônico, monóxido de carbono) na atmosfera que, em teoria, contribuem para o aquecimento terrestre, podendo também, modificar o equilíbrio das condições favoráveis para existência da vida.

Para melhorar a situação é preciso que sejam usadas tecnologias “limpas”, ao invés de se poluir o ambiente.

Existem várias técnicas de produção de energia, como, por exemplo, através de hidroelétricas que usam a força da água como agente de movimentação de turbinas, uma forma que traz menor impacto ao ambiente. Também pode ser usada a energia do vento que é chamada de energia eólica. Para isso seriam construídos equipamentos semelhantes a moinhos, porém modernizados, para um melhor aproveitamento do vento, e com a finalidade de produzir energia elétrica. Lugares com ventos constantes e fortes, como Fortaleza–CE, já usa essa fonte de energia. O nordeste brasileiro tem em sua costa muitos fatores positivos que contribuem para a sua utilização. Outros lugares que aproveitam da força do vento são a Califórnia (EUA) e os Países Baixos. Este último, no entanto, aproveita esta força para o bombeamento de água de seu território, pois se localiza abaixo do nível do mar.

Outra forma de obtenção de energia seria a absorção da luz solar, muitas vezes esquecida e pouquíssimo aproveitada, talvez devido aos altos custos da construção de placas solares para a absorção de seus raios e a transformação em energia elétrica.

Seria também interessante dominar a técnica de armazenamento da energia liberada nos raios, o que é muito difícil, pois estes em um período de tempo muito curto (milionésimos de segundo) descarregam uma quantidade muito grande de energia, milhões de volts, mais eletricidade do que poderia ser produzida por todos os geradores americanos combinados naquele instante, com temperatura de pico chegando a 55000ºF (National Geographic, julho de 1993 página 94). Pára-raios capazes de suportar seus fatores teriam de ser produzidos e colocados em lugares estratégicos, onde a incidência de chuvas é maior. Baterias de armazenamento rápido também seriam necessárias para que toda a energia pudesse ser absorvida. Pode-se até provocar os raios, como foi feita em Mosquito Lagoon próximo ao Kennedy Space Center. Os pesquisadores lançaram foguetes dotados de um rolo de cobre que formou uma rota artificial para a descarga elétrica da nuvem (National Geographic, julho de 1993 página 98).

Recentemente a fonte de energia mais polêmica no mundo tem sido a nuclear. A fissão nuclear, usada nas usinas deixa resíduos radioativos altamente nocivos aos seres vivos, o lixo nuclear, que pode vir a ser um problema para as próximas gerações. O ideal seria o controle da fusão nuclear, uma fonte de energia limpa que não deixa resíduos tóxicos, apenas libera hélio para a atmosfera.

Não se trata somente de produzir e armazenar energia, mas também evitar o seu desperdício e mau uso, conscientizando a população disso. Um exemplo de medida para poupar a energia é o horário de verão que, já na sua 27.ª edição, é uma medida inteligente que visa um aproveitamento da energia já produzida e contribui para diminuir o risco de “black-out” ou de racionamento. Nada mais é do que um maior aproveitamento dos raios solares ao adiantar o relógio em uma hora, ficando desnecessário a utilização de lâmpadas (energia elétrica) em horários de pico de produção e consumo. A energia economizada equivale a 5 vezes a produção da usina nuclear de Angra 1 de acordo com com o diretor-geral da Aneel, José Mário Abdo (O Estado de São Paulo A8, 5 de outubro de 2000, quinta-feira). Infelizmente ela não é suficiente, pois a energia poupada é muito pouca se comparada com a demanda de energia no país.

O petróleo, hoje utilizado em meios de transporte e indústrias, é uma das fontes de energia que mais poluem. A gasolina e o diesel poderiam ser substituídos pelo álcool, e o Brasil tem uma posição de liderança com o Programa do Álcool. A utilização dele como combustível, nos automóveis, diminuiria consideravelmente o grau de poluição, especialmente nas grandes cidades onde o número de carros é cada vez maior e é um dos principais fatores contribuintes para a poluição do ar nessas regiões. Além do mais, a cana-de-açúcar (matéria prima do álcool), é uma fonte de energia “renovável”, ou seja, durante o desenvolvimento das plantas, estas “seqüestram” o carbono do ambiente para fazer a fotossíntese, ajudando na reposição do oxigênio e da eliminação do gás carbônico do ar. O combustível produzido é queimado mas visivelmente menos poluente. Poderia ser aproveitada também a biomassa restante (bagaço da cana), recurso energético que se fosse transformado em gás ou eletricidade seria outra fonte de energia. Dessa forma, um ciclo estaria estabelecido, isto é, o carbono emitido pela queima do álcool voltaria para a planta na fotossíntese diminuindo o impacto ecológico, diferente dos derivados do petróleo, em que há somente uma liberação dos gases de carbono no ambiente. Não havendo reabsorção há conseqüentemente o acúmulo na atmosfera.

Um outro mecanismo para diminuir o uso de energia é o transporte coletivo. É muito comum pegar-se o carro para ir ao trabalho. Ao invés disso, poder-se-iam usar meios de transportes de massa, como ônibus e trens. O uso destes, traz como vantagens, além da versatilidade, a economia de fontes de energia maiores do que se cada passageiro usasse seu próprio carro e, assim como a utilização de carros a álcool, diminuiriam as taxas de poluição.

Ambos os métodos já são feitos, em pequena escala, mas poderiam vir rapidamente ao mercado se houvesse um interesse maior do governo.

Energia não é somente armazenamento e conservação, é necessário que se faça uma conscientização para o seu uso adequado, para um bem maior a todos.

Aluno(a): Giulliana Krug

Colégio: Leonardo da Vinci" , Jundiaí SP

Prof(s): Marcos Formis/ Antonio C. Coraini

Futuro da Humanidade

Ao acender uma lâmpada na sua casa, você pára para pensar de onde vem a energia que está sendo usada? São poucos os que filosofam sobre isso. Pode parecer irônico, mas é um dos assuntos mais discutidos ultimamente.

Cerca de 80% da energia usada no mundo provém de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão). O resto provém de energia hidrelétrica, nuclear, de lenha e outros resíduos vegetais. O grande problema é que os recursos naturais estão se extinguindo e as conseqüências de seu uso podem pôr em risco a vida humana na Terra.

Para evitar essas conseqüências (efeito estufa, destruição da camada de ozônio e poluição) e diminuir a dependência do petróleo, pode-se também melhorar a eficiência com que são usados, o que reduziria o seu uso e a vida das reservas seria prolongada, além de diminuir as emissões de poluentes. Porém os inúmeros progressos tecnológicos obtidos não são suficientes.

É aí que entra em cena a tal de energia limpa, ou seja, aumentar a participação de fontes renováveis de energia, sobretudo as modernas seria a solução.

Aproveitar a energia dos ventos, células voltáicas e combustíveis obtidos da biomassa (como o etanol no Brasil): essas fontes representam apenas 2% do consumo mundial, mas, esse índice tem que aumentar. Questão de vida ou morte.

Várias pesquisas estão sendo feitas e medidas já estão sendo tomadas. Não indo muito longe, no Brasil mesmo, isso já acontece.

É o caso da implantação e ampliação de 35 termelétricas, movidas a bagaço de cana-de-açúcar, na região de São Paulo. A queima industrial da cana além de aumentar a capacidade de geração de energia, substitui a queima predatória, cuja conseqüência mais visível tem sido a poluição.

Outro exemplo está no Rio Grande do Sul com a geração de energia pela queima de arroz e resíduo de madeira.

A preocupação com a energia é de âmbito mundial. Os britânicos estão prestes a obter energia das ondas do mar. O primeiro gerador do gênero deve começar a funcionar na Escócia, em novembro. Seu funcionamento é simples. Quando as ondas colidem contra o muro de concreto do Limpet 500 (construído na baía rochosa de uma remota ilha escocesa), parte da água entra numa coluna, atrás do muro. Ao penetrar na coluna, a água comprime o ar que está acima dela, fazendo com que ele passe pelas hélices de turbinas que alimentam os geradores elétricos. Comparados com os combustíveis fósseis, os quilowatts de eletricidade produzidos pelo novo gerador têm um custo algo, mas que deverá baixar à medida que a tecnologia for aperfeiçoada.

Na Espanha, desenvolveu-se a obtenção de energia a partir da queima de resíduos de azeitona, já que o país se destaca pelas grandes plantações de oliveiras.

Podemos citar também o Programa do Álcool, que visa ao uso de álcool como combustível de automóveis e, com o qual, o Brasil obtém uma posição de liderança. Além do álcool, ultimamente alguns motoristas estão adotando o sistema de gás natural para seus veículos. Ambos os combustíveis são pouco poluentes.

Quando se trata de cuidados com o meio ambiente, até as Olimpíadas de Sydney entram em jogo (passando a ser chamada de "Olimpíada Verde"). A sofisticação do projeto ecológico é impressionante. A Vila e o Parque Olímpico de Sydney formam, por exemplo, o maior bairro do mundo movido à energia solar. Os maiores estádios têm no teto um sistema de recepção de água das chuvas para utilizá-la na irrigação, limpeza e descargas dos banheiros. A grande maioria das pessoas foi transportada em ônibus movidos a gás natural. A expectativa do Comitê Organizador é que todas as iniciativas tomadas com o uso de energias alternativas evitem que 13 milhões de toneladas de gás, que causam o chamado efeito estufa, sejam lançados na atmosfera.

Vale até mesmo mudar os hábitos domésticos: reciclar o lixo, poupar energia e água... É uma questão de costume. Uma simples mudança hoje fará uma enorme diferença amanhã.

E quando se trata de energia, estamos lidando com o futuro da humanidade...

Aluno: Hamilton Shoji

Colégio Etapa, São Paulo

Prof. Edson de Barros Camargo

Química e Energia Limpa – Produção e Armazenamento

Desde o início da civilização humana, os processos de obtenção e utilização de energia pelo homem vêm se transformando. No começo, era a própria força gerada pelos músculos das pessoas. Depois, veio à domesticação de animais, as rodas d’água e moinhos de vento. Mas nada pode ser comparado ao grande salto tecnológico iniciado na Revolução Industrial do século XVIII, quando o homem começou a utilizar o vapor como fonte de energia mecânica. Daí em diante, não pararam de surgir novas alternativas energéticas para a cada vez maior demanda proveniente de cidades e indústrias: as grandes hidrelétricas, o advento do petróleo, mais tarde, no século XX, a fissão nuclear.

De todas essas fontes, o petróleo e o carvão mineral se sobressaíram, sendo até hoje as mais utilizadas, considerando o mundo como um todo. Hidrelétricas também se destacam, produzindo 10% da energia elétrica consumida, além das usinas de fissão nuclear espalhadas pela Europa e Japão. Porém, há vários problemas nesses meios de produção, como recentemente apontando os grupos ambientalistas, apoiados sobre dados científicos. A queima dos “combustíveis fósseis”, como são conhecidos genericamente o carvão mineral e o petróleo, libera diversos gases tóxicos à atmosfera (SO₂, CO₂, etc), que causam chuva ácida e aquecimento global; hidrelétricas alagam grandes áreas de ecossistemas, destruindo-os; a energia fantástica liberada pela quebra de núcleos atômicos traz um sério problema de lixo radiativo, que destrói todo o tipo de matéria e demora milhares ou milhões de anos para se tornar inerte. Além disso, as reservas de petróleo, restritas a determinadas regiões de globo, não são renováveis e se esgotarão em trinta anos; os lagos de hidrelétricas sofrem rápido processo de assoreamento, tendo uma vida útil de somente cem anos, após os quais suas turbinas não funcionarão mais.

Partindo desse ponto de vista, nota-se a urgente necessidade da implantação de novos sistemas de produção de energia, tanto para o mundo atual como para o futuro. Vários casos já vêm sendo estudados pelo homem, como as energias retiradas do vento, do calor da Terra, das marés, da radiação do Sol e da fusão nuclear. Todos estes seriam exemplos da chamada energia “limpa”, ou seja, que não causa danos ao meio ambiente, e de durabilidade muito maior do que as fontes atuais. Por que, então, não se usam tais fontes de energia “limpa” desde hoje, preservando dessa forma o meio ambiente, que vem sofrendo desde a Revolução Industrial um acentuado e acelerado processo de destruição?

Várias causas são apontadas para cada processo: na fusão nuclear, literalmente a união de dois átomos “leves” (de baixa massa atômica), necessita-se de condições extremas, como temperatura de um milhão de graus Celsius e pressão de mil atmosferas, somente conseguidas pelo homem nas atuais bombas atômicas, sem controle algum sobre seu imenso potencial; o vento, as marés e a radiação solar esbarram em seus altos custos de produção e baixa produtividade.

Contudo, esses dois últimos problemas vêm diminuindo bastante de tamanho. Com o rápido avançar da tecnologia e a iniciativa de várias empresas de grande porte em investir nas novas fontes de energia, técnicas mais aprimoradas puderam ser aplicadas re os resultados tornaram-se tão animadores que já se pode imaginar um planeta mais limpo, para um futuro não muito distante.

Citando exemplos, temos a iniciativa de países como Holanda e Noruega, que empregam usinas que retiram energia das marés, experimentalmente, e têm potência para abastecer pequenas cidades. Na Islândia, ilha vulcânica coberta de gelo por seis meses ao ano, quase toda a energia é retirada do calor da Terra, que aquece a água para as casas e ainda é usado para produzir energia elétrica. Em diversas partes do mundo, há experiências com usinas eólicas, que já são responsáveis por cerca de 0,5% de toda a energia produzida mundialmente.

Mas, certamente, o maior avanço foi obtido pelos cientistas que desenvolvem a energia solar. A maior prova disso são as calculadoras e outros aparelhos eletrônicos que funcionam com células fotoelétricas. O desenvolvimento de dispositivos que captam a energia solar, transformando-a diretamente em calor, para substituir chuveiros elétricos é outro importante passo para a utilização da energia solar; a criação de motores elétricos que substituem os atuais passa por um importante estágio: os antigos transformavam a energia solar em eletricidade, usada num motor elétrico; agora, os cientistas estão desenvolvendo um novo sistema capaz de utilizar os raios solares para fazer a hidrólise da água (decomposição da água, em gás hidrogênio e gás oxigênio), o que seria o apogeu da energia limpa: utiliza-se a radiação solar, de fonte praticamente inesgotável, para decompor a água e depois “queimar” o hidrogênio liberado e formar novamente água, num processo sem poluentes e sem agressões ambientais!

Realmente, isso parece um sonho, mas está perto de ser alcançado. Mas ainda há um outro importante problema em que o homem ainda deve se preocupar: como e onde armazenar a energia? As formas atuais são atrasadas e são extremamente danosas. As pilhas e baterias que transformam energia de reações químicas em energia elétrica, pouco eficientes e quando abandonadas ao meio ambiente, contaminam o solo e a água de mananciais com metais pesados (chumbo, cádmio, mercúrio, etc).

Felizmente, os cientistas já pensaram nisso. Como o futuro energético será a energia solar realizando a hidrólise da água, será muito importante saber como armazenar o hidrogênio de modo inerte, sem o risco de explosões, como o que matou dezenas de pessoas no acidente aéreo do Zepelim. Dos projetos para este intuito, sobressaiu-se a idéia de captar o hidrogênio, ainda gasoso, numa espécie de esponja, que o liberaria aos poucos, para ser queimado tanto em motores a explosão como em usinas, que usariam o calor da reação para ferver água e utiliza-la para fabricar energia elétrica. Esse método diminuiria o risco de explosões, e se estas ocorressem, seriam de pequenas proporções.

Estas e outras soluções estão sendo pesquisadas mundo afora, e muito dinheiro está sendo investido nessas propostas, o que mostra que a preocupação do homem para a causa energética e ambiental é grande. Mas não devemos esquecer que o mundo todo ainda desperdiça energia e depreda o meio ambiente; a maior solução, portanto, ainda é a criação de uma consciência crítica na população da Terra, desde pessoas, em suas casas, consumindo supérfluos e embalagens em excesso, mantendo aparelhos ligados sem necessidade, a grandes empresários, estimulando comercialmente o uso de produtos agressivos ao meio ambiente e liberando diversos produtos que contaminam o solo, o ar e a água. Somente sem esses maus hábitos gerados pela via moderna, é que poderemos pensar em um futuro realmente limpo para nossos descendentes.

Aluno: Leila Fortes

Colégio Objetivo – Unidade Paulista, São Paulo, SP

Prof.: Melissa Dazzani

Química e Energia Limpa: Produção e Armazenamento

Desde que surgiu sobre a face da Terra, o ser humano tem procurado novas formas de realizar suas atividades produtivas. Basta olhar para a história da humanidade para comprovar este fato: a descoberta do fogo, por exemplo, representou um dos mais significativos avanços para a evolução econômica dos homens primitivos.

Dessa forma, há muito a energia tornou-se base para o desenvolvimento da economia mundial. Assim como nossos ancestrais aprenderam a utilizar os benefícios que o fogo lhe proporcionava, hoje em dia, temos aprendido a lidar com as fontes de energia de que dispomos.

Este aprendizado não tem sido fácil, porque, além de evitar erros futuros, é necessário que as conseqüências dos erros passados (gerados pela falta de conhecimento e pela “febre” de produzir e gerar lucros estrondosos) sejam amenizadas.

A consciência de que grande parte das fontes de energia disponíveis pode esgotar-se em poucas décadas deu impulso ao desenvolvimento de novas formas de obtê-la. Aos poucos, o petróleo, a madeira, o carvão mineral e vegetal, vêm sendo substituídos por meios fornecedores de energia mais econômicos, mais simples e, também, mais limpos. A tecnologia avançada permitiu progressos nas pesquisas em diversas áreas ligadas ao assunto e, sem dúvida alguma, a química está intimamente relacionada a algumas alternativas encontradas para o problema em questão.

Podemos citar algumas destas opções que estão sendo estudadas e aprimoradas em seu propósito: gerar energia de forma não agressiva ao meio ambiente e economicamente vantajosa.

O combustível sintético, apesar de sua pouca utilização, é uma saída para o problema do esgotamento das reservas de petróleo, uma vez que combina elementos como o álcool e a gasolina para servir de combustível em diversas situações.

Outra alternativa é a polêmica energia nuclear, que apesar de ocupar áreas diminutas, exige cuidados excessivos e dispendiosos com seus resíduos (devido ao perigo de contaminação do meio ambiente pela radioatividade), além de ter altos custos de instalação e manutenção.

>Uma das formas mais recentes e inovadoras que existe para a obtenção de energia é a solar. Apesar de suas muitas vantagens – é renovável, pode ser instalada em estabelecimentos próprios, ocupa pouco espaço – a energia solar ainda está dando seus primeiros passos no que se refere ao acesso à população; pouquíssimas pessoas dispõem de capital suficiente para desfrutar deste fruto da tecnologia moderna, e, ainda que possuíssem, teriam que compreender as limitações que o caráter experimental impõe à energia solar. Ainda há muito para ser estudado e aperfeiçoado, o que leva um considerável número de pessoas a acreditarem que a principal fonte de energia do futuro será o sol. A maioria das aplicações deste tipo de energia está relacionada ao dia-a-dia vivenciado pela nossa sociedade: aquecimento e resfriamento de interiores, geração de energia elétrica para eletrodomésticos, etc.

O aproveitamento da força do vento e das quedas d’água já é bastante conhecido e empregado nos dias de hoje; o principal atributo destas fontes de energia é seu não esgotamento e não agressão ao meio ambiente, exceto em alguns casos em que ocorre destruição de matas naturais para a construção de uma represa para usina hidrelétrica. Além das perdas na fauna e flora da região ocupada, a decomposição do que ficou debaixo da água libera grandes quantidades de gases tóxicos no ar e consome muito oxigênio. As instalações para energia hidrelétrica e eólica ocupam grandes áreas.

A energia geotérmica é pouco difundida. Consiste na produção de energia a partir da pressão que o material aquecido (água, transformada em vapor pelas altas temperaturas) existente entre as rochas de camadas profundas da Terra exerce sobre uma turbina, ligada a um gerador – mecanismo semelhante ao das usinas hidrelétricas.

Uma alternativa que vem surgindo com grande força é a energia obtida a partir da biomassa. Além de ser muito versátil e econômica, a energia da biomassa representa uma das melhores saídas para o problema de esgotamento dos recursos não-renováveis; ela conta com grande participação da química, pois se utiliza as mais variadas substâncias para atingir um mesmo objetivo: gerar energia. Um exemplo bem conhecido é o álcool, utilizado principalmente como combustível. O álcool é extraído da cana-de-açúcar, isto é, uma fonte vegetal renovável, e seu processamento é mais barato que o da gasolina (produto da destilação do petróleo), o que possibilita menores preços ao mercado consumidor. Também podemos citar o uso de materiais destinados ao lixo para produzir combustíveis geradores de energia; é o que acontece com o biogás, que já é comercializado para uso doméstico, principalmente em condomínios fechados de casas e apartamentos (gás canalizado). O lixo que vai para os aterros sanitários da cidade fica coberto por camadas de terra e, sob pressão, libera gases (metano e butano, por exemplo) que são recolhidos e envasados. Este método ainda precisa ser aprimorado e merece maior número de investimentos, pois além de gerar energia de forma indireta, também reduz os problemas trazidos pelos “lixões”, depósitos de lixo a céu aberto que representam grande perigo à saúde da população. Finalmente, ainda na área da biomassa, encontramos o latente projeto de obtenção de energia a partir de cereais. Pesquisadores confirmam que este é um recurso bastante viável; no entanto, muitos se opõem à idéia pelo fato de oferecer riscos de super exploração e esgotamento das terras cultiváveis e poder contribuir para a falta de alimentos no futuro, aspecto a ser analisado com muita atenção.

Entretanto, não adianta apenas investir em opções para geração de energia. É preciso conscientizar as pessoas, reduzir o consumo de energia e aumentar sua rentabilidade (usar a energia com eficiência). A resistência à solução do problema de economizar energia se encontra, basicamente, na má conservação da estrutura elétrica de uma cidade e de sua insubstituível aplicação em todas as necessidades da vida urbana: transporte, edificações, indústrias, etc.

Fazer surgir um mundo equilibrado e consciente no tocante à energia consiste em reunir três “ingredientes”: mudar o comportamento da sociedade em relação ao consumo e aproveitamento da energia disponível, melhorar os sistemas de obtenção, processamento e distribuição de energia atual, e investir no desenvolvimento dos novos recursos. Alternativas que produzirão energia limpa, existem. Basta saber desenvolvê-las para nosso próprio benefício, já que dependemos da energia para viver. O interesse e responsabilidade por esta questão são de todos.

Aluno: Leonardo Seiji Oyama

Colégio Objetivo Unidade Paulista, São Paulo, SP

Prof.: Melissa Dazzani

Energia inteligente por um mundo mais limpo

A crescente emissão de poluentes no meio ambiente, que tem se intensificado nas últimas décadas deste século, já está causando malefícios não só a natureza em geral, como também à própria humanidade. Pessoas com graves problemas respiratórios e ecossistemas destruídos são cada vez mais comuns em lugares onde há grandes concentrações de gente e de indústrias. Somos animais inteligentes e por isso mesmo temos a capacidade de dominar, explorar e esgotar os recursos naturais muito mais rapidamente do que os outros seres vivos do planeta. Porém, também por esse motivo, tornamo-nos auto-destrutivos, tal qual as bactérias de um lago onde há matéria orgânica morta em excesso. Elas multiplicam-se velozmente, consumindo todo o oxigênio disponível na água, até que chega um ponto em que a taxa desse gás fica tão baixa no meio aquoso , que nenhum ser vivo aeróbio, nem mesmo as próprias bactérias, consegue mais sobreviver no lago. Como animais inteligentes que somos, não podemos fazer com a Terra o mesmo que as bactérias fazem com o lago em que habitam, e é por isso que é fundamental pararmos de degradar o meio ambiente. Uma das maneiras de contermos os estragos por nós causados é reduzirmos ao mínimo os danos provenientes da obtenção de energia. Outra maneira é a utilização de um combustível de fonte renovável e que tenha baixa taxa de emissão de poluentes. Felizmente pesquisas já estão sendo feitas na procura de formas limpas de energia.

Em se tratando de energia elétrica, as formas de produção que causam menor impacto ambiental são a solar e a eólica. Elas não causam estrago algum à natureza, pois além de terem origem em fontes inesgotáveis, sua geração não implica na emissão de poluentes. A energia hidrelétrica requer a construção de barragens nos leitos dos rios e aí é que está o seu principal problema: além de terem um alto custo de instalação, as barragens causam o alagamento das margens dos rios, destruindo com isso a mata ciliar. A mata ciliar é que impede o assoreamento do leito do rio. A energia termonuclear emprega alta tecnologia e exige extrema cautela devido ao risco de um acidente nuclear, que comprometeria o ambiente durante décadas. Esta forma de energia é muito discutida atualmente, pois em países sem rios caudalosos ou com um pequeno território para utilização de outras formas de energia, é a única alternativa possível. A energia termoeléctrica tem a grande desvantagem de poluir o ar e de necessitar de combustíveis vegetais ou fósseis. Países com pequenos territórios não se podem dar ao luxo de usar a biomassa como combustível para produzir energia elétrica, pois fazendo isso apenas devastariam suas matas e logo ficariam sem nada para fazer funcionar suas usinas. Como se pôde concluir, as melhores formas de se obter energia elétrica são usando as forças do vento e energia solar. Embora ainda sejam pouco utilizadas, estão sendo estudadas formas de como melhor aproveitar essas energias. No caso da energia eólica, por exemplo, estuda-se a possibilidade de pás, como as de um moinho de vento, porém, girando horizontalmente, ligadas a turbinas, onde haveria a produção de energia elétrica. As pás posicionadas de forma horizontal ao solo facilitariam a captação do vento, pois desse modo qualquer que fosse sua direção, o “moinho” entraria em movimento, gerando energia.

Já com relação a combustíveis que apresentam baixa taxa de emissão de poluentes, é consenso quase geral que o gás hidrogênio é a melhor alternativa. Sua combustão leva somente à formação de água, que pode ser assimilada pelo ambiente sem prejuízos. Grandes passos já estão sendo dados na produção comercial de carros movidos a hidrogênio. A GM e a Opel estão desenvolvendo um modelo baseado na minivan Zafir, que leva um conjunto de pilhas que usa como combustível hidrogênio puro armazenado a baixas temperaturas. O Hydrogen1, como é chamado, é ainda um carro-conceito, mas aos poucos está tornando-se realidade. Ele possui um motor elétrico trifásico de 55kW/75, o que leva a uma velocidade máxima de 140km/h. A corrente elétrica é gerada por um conjunto de pilhas a combustível, que consome hidrogênio puro. A pilha consiste em 200 células individuais organizadas em série e medindo só 590 x 270 x 500 milímetros (comprimento x altura x largura), sendo tão compacta quanto um motor a gasolina ou a diesel. Sua potência contínua é 80kW (l09hp) e sua potência máxima, 120kW (163hp). O conjunto de pilhas mostrou que é capaz de iniciar uma operação até mesmo em temperaturas de – 40°C. O hidrogênio é transportado a bordo do Hydrogen1 em um tanque de aço inoxidável de um metro de comprimento por 400mm de diâmetro, contendo 75 litros de hidrogênio e separado por várias camadas com material especial de fibra de vidro. Para isso o gás é resfriado à temperatura de – 253°C. As perdas por evaporação são baixas, graças às paredes duplas do tanque, e estão entre 1% e 3% do volume total por dia. Embora a emissão de poluentes pelo Hydrogen1 seja muito baixa, a emissão zero só será possível quando o hidrogênio for obtido através de fontes regenerativas de energia, como por exemplo a energia do vento, a energia solar, a eletricidade hidrelétrica ou até mesmo a biomassa.

A necessidade da preservação do meio ambiente é muito grande e a cada dia torna-se maior, já que estamos degradando cada vez mais intensamente nosso planeta. Devemos usar a tecnologia a nosso favor, porém sem danificar a natureza, para que mais tarde tudo o que criamos para aumentar o nosso conforto e comodidade não se volte contra nós mesmos. Utilizar os recursos naturais sem esgotá-los e desse modo não acabar com o equilíbrio natural, é a prova determinante de que realmente somos inteligentes e que podemos sim aliar os avanços tecnológicos à preservação da natureza.

Aluno(a): Lívia Lazaneo

Colégio Luiz de Queiroz, Piracicaba, SP

Prof(s).: Alexandre Martins/ Juan Sebastianes

Química e Energia Limpa: Produção e Armazenamento

O mundo, para se desenvolver, sempre fez uso da energia. Entretanto, durante muito tempo, a preocupação com a preservação da natureza não acompanhou a busca por novas fontes energéticas. Torna-se necessária, cada vez mais, maior conscientização da importância de unir essas duas forças, energia e natureza, para que a humanidade evolua de forma equilibrada.

O desenvolvimento das fontes de energia acompanhou a evolução do homem: primeiro o fogo; em seguida, a utilização da força dos ventos (para a navegação e para a movimentação de moinhos) e o aproveitamento da força hidráulica para mover as rodas d’água; depois, surgiram a máquina a vapor, a eletricidade, os motores movidos a derivados de petróleo e a energia nuclear, entre outras. Infelizmente, nos dias de hoje, os tipos de energia mais usados no mundo geralmente são poluidores e não renováveis.

Esse é o caso do petróleo, que responde por cerca de 39% do consumo mundial de energia. Entretanto, além da emissão de poluentes provenientes de sua queima e da presença na atmosfera, junto a refinarias, de seus derivados antes da queima (poluição fotoquímica), causa outros danos à natureza, visto que são freqüentes os derramamentos de petróleo no mar.

A energia hidrelétrica, imensamente utilizada no Brasil graças ao enorme potencial hidráulico do país, provoca danos ambientais causados pela instalação de usinas, que exige o alagamento de grandes áreas e dificulta a preservação de espécies nativas, além de acelerar o assoreamento e a decomposição de grande quantidade de matéria orgânica.

A fissão nuclear, que foi descoberta em 1938 e utilizada inicialmente para fins militares, é obtida através da colisão de nêutrons com urânio ou tório (minerais radioativos), que leva à fragmentação dos núcleos dos átomos e libera grande quantidade de energia. Nêutrons liberados nesta fissão, numa reação em cadeia, bombardeiam outros átomos, que também se quebram. Nas usinas atômicas, essa reação nuclear é controlada nos reatores. Uma quantidade de água é aquecida pela energia liberada na fissão e transformada em vapor, cuja pressão faz girar uma turbina que aciona um gerador, convertendo a energia mecânica em energia elétrica.

Acreditou-se, no início de sua utilização, que a energia nuclear fosse uma boa alternativa para o petróleo e o carvão mineral. Todavia, ela apresenta sérios perigos. Um deles é o destino do lixo atômico (resíduos muito radioativos que ficam no reator onde ocorre a “queima” do urânio). Esses resíduos, atualmente, são armazenados em recipientes metálicos protegidos por caixas de concreto, guardados em salinas profundas desativadas ou lançados ao mar e em piscinas d’água, nos quais a radioatividade permanece por milhares de anos. Piores ainda, os acidentes com liberação de material radioativo do interior do reator contaminam o ambiente e provocam mortes e doenças – como o câncer. O pior deles foi o de Chernobyl, que atingiu muitos países.

Classificadas como fontes de energia não-renováveis, por existirem em quantidade limitada no planeta, as provenientes dos minerais geralmente são utilizadas para fornecer calor para os fornos das indústrias siderúrgicas e para produzir eletricidade através das usinas termelétricas.

Nessa relação, destacamos o carvão mineral, o gás natural, o xisto betuminoso e o petróleo.

O carvão mineral, muito importante na época da Revolução Industrial, é usado na produção de aço em siderúrgicas, na geração de energia elétrica em usinas termelétricas e na obtenção de gás de uso doméstico. Apesar da abundância no Brasil, seu uso sofre restrições devido a problemas ambientais e ao acúmulo de gás carbônico na atmosfera (efeito estufa).

O gás natural é formado principalmente por metano. Encontrado associado ao petróleo, é menos poluente que este e seu custo na geração de energia elétrica é bem menor em relação a outras fontes.

O xisto betuminoso provém de rochas ricas em betume (hidrocarbonetos, como os de petróleo, em rochas sedimentares). Possui muitas impurezas e seu teor de óleo é baixo, com sobras de 80 a 90% de resíduos, existindo problemas técnicos e de poluição a resolver.

Surge, então, a necessidade da utilização de fontes de energias limpas, que são renováveis e pouquíssimos danos causam ao ambiente. Bastante vantajosas, utilizam matéria-prima existente em abundância e produzem energia elétrica direta ou indiretamente, que podem ser armazenadas nas cada vez mais sofisticadas baterias, tendo aí, a participação inestimável da química.

Um bom exemplo é a energia eólica, obtida pela força dos ventos. Através de um processo puramente mecânico, aerogeradores de grande porte são ligados à rede de distribuição e fornecem o custo por quilowatt comparável com o das hidrelétricas, enquanto aerogeradores pequenos são usados para carregar baterias.

O aproveitamento energético das marés é outro exemplo da obtenção de energia através de um processo mecânico. Pela construção de uma barragem com turbinas e geradores, forma-se um reservatório junto ao mar que se enche na maré alta e se esvazia na maré baixa, movendo turbinas ligadas a geradores de energia elétrica.

A utilização da energia solar também vem sendo bastante pesquisada e aplicada. Alguns tipos de painéis utilizam o calor solar para o aquecimento de água e de interiores de prédios. Painéis de células fotovoltaicas, geralmente feitos de silício, transformam a luz solar diretamente em energia elétrica. É uma ótima alternativa para áreas distantes, como fazendas e selvas. Há também experimentos de carros movidos a energia solar a serem aperfeiçoados. Outra aplicação direta dessa energia é o emprego do fogão solar na cocção de alimentos, uma alternativa ecologicamente importante e correta, já que diminui o consumo de lenha.

O hidrogênio também é uma fonte de energia limpa. Misturado ao oxigênio, inflama-se com muita facilidade, liberando uma grande quantidade de calor. Seu uso como combustível avança rapidamente, já havendo protótipos de carros movidos a hidrogênio que têm a vantagem de não poluir, pois, quando queimado, seu resíduo é somente água. Na sua produção pode-se utilizar a eletrólise, que consiste na “quebra” da água em hidrogênio e oxigênio sob a ação de uma corrente elétrica contínua, método que gasta muita eletricidade. Outra maneira é a decomposição de vapor de água superaquecido em contato com ferro metálico ou carvão, um método mais econômico. O hidrogênio é encontrado no estado gasoso sob pressão ambiente, e apresenta difícil armazenagem, sendo necessário comprimi-lo muito e colocá-lo em cilindros.

Outra fonte de energia promissora é a biomassa, proveniente de organismos que podem ser aproveitados, como a cana-de-açúcar, a beterraba, o biogás, diversos tipos de árvores e alguns óleos vegetais.

Batata, beterraba, cana-de-açúcar, cevada, eucalipto, girassol e mandioca são algumas das plantas que podem produzir álcool combustível que, entre outras vantagens, é inesgotável e polui menos, já que o gás liberado pelo escapamento de um motor a álcool (etanol, produzido a partir da cana) contém vapor d’água, dióxido de carbono (CO2) e óxidos de nitrogênio, enquanto que o escapamento de um motor a gasolina libera, além desses, óxidos de enxofre, micropartículas sólidas de carbono e um pouco mais de monóxido de carbono, poluentes que agridem a vida. O álcool ainda possibilita o desenvolvimento de uma tecnologia 100% nacional.

A partir da decomposição anaeróbia de resíduos como esterco, palha, bagaço de vegetais, e até mesmo lixo ou esgoto, feita por certos tipos de bactérias, é produzido o biogás. Ele pode ser usado como combustível para fogões e motores, e pode gerar eletricidade em termelétricas com economia e menor impacto ambiental. Pode, ainda, fornecer calor para caldeiras, permitindo economia de carvão, por exemplo. Para a sua produção é necessário um equipamento chamado biodigestor, utilizado para decompor os resíduos, um filtro para purificar o gás e um compressor para armazená-los em tanques.

O carvão vegetal, utilizado nas usinas siderúrgicas, termelétricas e residências, é obtido pelo aquecimento da madeira, acima de 400ºC, e mantém sua forma e estrutura, sendo constituído quase inteiramente por carbono. Sua maior desvantagem é o desmatamento provocado pela transformação da madeira em carvão, visto que apenas 30% é proveniente do eucalipto reflorestado.

Com a enorme disponibilidade de matéria-prima e tecnologia para a obtenção de energia limpa, a tendência para o futuro é que não haja apenas uma fonte energética predominante, como aconteceu com o carvão e depois com o petróleo, e, sim, várias fontes, tais como luz solar, hidrogênio, biomassa e ventos. Inúmeras pesquisas nos campos da química, física e biotecnologia, deverão ser desenvolvidas para produzir mais energia, preservando, ao mesmo tempo, o meio ambiente.

Aluno(a): Natália M.M. Andrade

Colégio Luiz de Queiroz, Piracicaba, SP

Prof(s).: Alexandre Martins/ Juan Sebastianes

Química e Energia Limpa

O uso de energia per capita alcança hoje o mais alto nível em toda a história mundial. A energia, definida como a capacidade de um corpo para realizar trabalho, começou a ser manipulada pelo homem na era Paleolítica, quando a técnica de uso do fogo foi inventada, utilizando-se pedras e madeiras. Com a necessidade de vencer distâncias, a força do vento começou a ser utilizada e, em seguida, moinhos e carvão mineral foram empregados para produzir energia. No século XVII, a evolução energética foi ímpar: surgiu a máquina a vapor, que desencadeou a Revolução Industrial. Mais tarde, a eletricidade e o petróleo despontaram como fontes de energia essenciais. Atualmente, a economia mundial gira em torno de fontes energéticas renováveis e não-renováveis.

Entre as últimas, o petróleo, o xisto betuminoso, o carvão mineral e o gás natural, que contribuem com o Efeito Estufa. A energia proveniente do petróleo, principal combustível que movimenta a economia de todos os países, corresponde a 39% do consumo mundial. Entretanto, as reservas exploradas atualmente têm previsão para esgotarem entre 40 e 200 anos. O xisto betuminoso, do qual provém o petróleo sintetizado, é pouco utilizado, pois provoca poluição e há dificuldades técnicas que precisam ser solucionadas, como o lançamento de óxidos de enxofre na atmosfera que contribui para formar a chuva ácida. O carvão mineral, resultante de transformações químicas de florestas soterradas, pode ser usado para gerar eletricidade em usinas termoelétricas, bem como para fornecer matéria-prima para aço e fertilizantes. Mesmo sendo de fácil transporte e distribuição, grande parte das reservas estende-se em camadas finas ou muito profundas. No Brasil, este é o maior recurso energético não-renovável, mas possui baixo poder calorífico.

No século XX, surge a energia nuclear e sua aplicação maléfica é constatada pela população com as duas bombas atômicas lançadas no Japão durante a Segunda Guerra Mundial. Seu desenvolvimento iniciou com a descoberta da fissão nuclear, em 1938, que consiste no bombardeamento de materiais radioativos por nêutrons, fragmentando o núcleo dos átomos bombardeados e liberando uma imensa quantidade de energia. Novos nêutrons, resultantes da fragmentação nuclear, atingem outros átomos, quebrando-os também, em uma reação em cadeia.

As usinas nucleares utilizam a fissão nuclear controlada em reatores atômicos. A energia liberada produz calor que aquece a água e a transforma em vapor cuja pressão faz girar uma turbina. Esta aciona um gerador que converte a energia mecânica em eletricidade. Por outro lado, as usinas apresentam diversos problemas: alto custo de instalação, operação e produção; curto prazo de duração (próximo de 25 anos); ambientais, relacionados aos possíveis acidentes e ao lixo atômico, que libera uma elevada quantidade de radiação. Mesmo sendo armazenado em caixas de concreto, lançadas ao mar ou colocadas em tanques junto às usinas, a radioatividade permanece aí por milhares de anos.

No Brasil, o Programa Nuclear começou a ser definido na década de 60, com o argumento de que, no ano 2000, nosso potencial hidroelétrico se esgotaria. Sem consultar a população nem a comunidade científica, o governo propôs um projeto de construção de oito usinas até 1990. A usina Angra I está funcionando desde 1981, mas foi paralisada várias vezes, por defeitos. A usina Angra II está praticamente acabada e Angra III ainda está sem previsão de término. Além disso, foi constatado que as usinas de Angra possuem tecnologia cara e obsoleta, estão em lugar inadequado e não há um plano seguro de evacuação.

Entre as fontes de energia renováveis destacam-se a hidroeletricidade, a solar, os óleos vegetais, o álcool, o biogás e o hidrogênio, bem como a energia geotérmica, a das marés e a eólica, de menor expressão. Os óleos vegetais, extraídos de plantas como o babaçú, são uma alternativa para reduzir a importação de petróleo, já que podem ser usados em motores do ciclo diesel, mas a produção nacional de óleos é bastante reduzida e tem alto custo.

O combustível que poderia substituir a gasolina é o álcool, um combustível quase ideal, pois não contém enxofre, compostos aromáticos ou oleníficos. Movimenta motores e produz energia elétrica a partir da combustão. Para uso em automóveis, suas vantagens são grandes: polui menos, é renovável e com uma tecnologia 100% brasileira. Em contrapartida, sua produção nunca suprirá a necessidade total dos veículos porque requer uma área extensa para o plantio de canaviais.

A principal fonte energética do planeta é energia solar, pois a quantidade que atinge a Terra em dez dias é equivalente a todas as reservas de combustíveis conhecidas. A geração de energia elétrica, tendo o sol como fonte, se dá de duas formas: direta, por meio de células fotovoltaicas feitas de silício, nas quais a radiação solar é transformada em energia elétrica; e, indiretamente, pela construção de usinas em regiões com alta insolação, nas quais são instaladas centenas de espelhos côncavos direcionados para um centro, que pode ser uma tubulação de metal ou um compartimento com ar. No Brasil, mesmo sendo o segundo país em energia solar, o seu aproveitamento é baixo devido ao desinteresse governamental. As vantagens de se utilizar esta energia são: custo de implantação reduzido, pouco tempo de construção (menos de um ano), ausência de poluição, produção e instalação em qualquer local das células fotovoltaicas. Universidades brasileiras estão desenvolvendo um método de captação da radiação solar mais eficiente, usando células fotovoltaicas com um corante (em vez do silício), instaladas em janelas. Assim, o aproveitamento da energia fornecida pelo sol seria maior, pois o equipamento beneficia-se da vasta área de exposição.

A hidroeletricidade utiliza os recursos fluviais através da construção de usinas e é responsável por 95% do mercado brasileiro de energia elétrica, o que proporciona ao país sustentabilidade em seu desenvolvimento e maior autonomia de suprimento de energia. Seu emprego começou no início do século, mas só alastrou a partir de 1950. Esta fonte energética foi preferencialmente usada por causa de seu baixo custo, das vantagens oferecidas pela maior mobilização de recursos locais e da redução da dependência externa de combustíveis. Porém, nas regiões alagadas, há a deposição de matéria orgânica que, após a ação bacteriológica, libera gás metano para a atmosfera, além do assoreamento. Hoje, embora no Brasil se encontrem 80% de todos os recursos hídricos do planeta, apenas 25% deles são utilizados. Em decorrência disso, o país importa hidroeletricidade do Paraguai.

O biogás é uma outra fonte alternativa de energia. É obtido pela fermentação de materiais orgânicos, como lixo e esgoto, por bactérias. O gás oriundo é o metano que pode ser usado em fogões, motores e turbinas. Para sua produção, são necessários o biodigestor (para decomposição dos resíduos), um filtro e um compressor (armazenagem do gás). A China, com 1,2 bilhão de habitantes, gera grande quantidade de energia deste modo. No Brasil, a COMLURB (responsável pelo lixo da cidade do Rio de Janeiro) está implantando projetos para a produção deste gás.

Outro uso para o lixo é sua combustão para mover turbinas, gerando energia. As cinzas correspondem a menos de 10% do volume do lixo original e servem para construir estradas.

O hidrogênio, um dos meios mais limpos e promissores de energia da atualidade, pode ser extraído de várias fontes energéticas (eletrólise da água, petróleo, gás natural), não polui quando queimado (seu resíduo é água vaporizada) e é barato. Seu uso como combustível destaca-se em diversos países do hemisfério norte, nos quais cientistas desenvolveram protótipos de carros movidos a este gás. Estima-se que, na próxima década, será possível a venda desses automóveis.

Ainda existem outras fontes energéticas renováveis de menor expressão como a Geotérmica, que usa o calor proveniente do interior do planeta (água quente dos gêisers) em regiões como o “Cinturão de Fogo”, no Pacífico; das marés, que produz energia elétrica através da formação de reservatórios que armazenam a água que depois move as turbinas; e a eólica, obtida pela força do vento, que move pás ligadas a uma turbina (não polui e não ocupa grandes áreas de plantio, mas interfere nos sistemas de comunicação). Esses três tipos podem ser muito lucrativos, mas ainda são insuficiente para a produção de energia em larga escala.

Há dois séculos, moinhos de vento e rodas d’água eram as fontes energéticas renováveis com que a humanidade contava. Também foram empregados em larga escala o carvão mineral, o petróleo, a partir do século XIX, o que fez com que se tornassem as principais fontes de poluição da atualidade. Porém, por não serem renováveis e causarem grandes impactos ambientais, surgiram pesquisas em torno das alternativas limpas, que foram valorizadas. A União Européia decidiu que, até o ano de 2010, cerca de 12% de toda a sua energia deve ser oriunda de fontes renováveis.

Para o século XXI, prevê-se que a participação da eletricidade no consumo energético total será muito maior do que atualmente. Parte dela será produzida por reatores nucleares, mas a humanidade ainda não estará livre dos possíveis acidentes envolvendo substâncias radioativas. O consumo de petróleo se restringirá às aplicações essenciais e o do xisto e da energia solar serão mais significativos. A independência energética se tornará possível para muitos países a partir de 2020. Até lá, mais pesquisas deverão ser feitas em torno deste assunto de interesses globais, já que a aliança entre a química, a física e a tecnologia, tornou possível o uso de elementos em abundância no meio ambiente, como o sol, a água, o hidrogênio e até alguns detritos produzidos pelo homem, para a produção de energia limpa.

Aluno(a): Nataly Horner H. Castro

Colégio: Cidade de Bragança, Bragança Paulista

Prof(s). : Marcos Formis/ Eduardo B. Ciccone/Antonio C. Coraini

BLECAUTE

A energia faz o mundo girar: impulsiona desde rodas, turbinas e motores até informações que circulam dentro de circuitos e centrífugas que enriquecem o urânio para produzir mais energia ainda. Assim, o mundo gira cada vez mais e mais, crescendo progressivamente a necessidade de mais energia para impulsioná-lo. Como conciliar a busca crescente por energia com esse frágil e complexo mecanismo que gira e contém Vida, sem danificá-lo irreversivelmente?

Neste século, em todos os setores industriais, o que temos visto é um dinâmico avanço tecnológico, que, mais recentemente, vem sendo acompanhado por tentativas de preservar o meio ambiente; enquanto isso, o setor energético apenas ensaia alguns passos incertos nesse sentido, preferindo permanecer sob a densa fumaça dos combustíveis fósseis, cada vez mais espessa, e cuja combustão representa hoje 80% de toda a energia utilizada no mundo. Os outros 20% restantes são representados pela energia hidrelétrica, cuja instalação afoga ecossistemas inteiros, e por outras fontes de energia ainda mais antiecológicas, como por exemplo, as pilhas eletroquímicas e a energia nuclear. Utilizadas em aparelhos eletrônicos, essas pilhas, apesar de desprezíveis em termos de produção energética, ainda são um grande problema para serem descartadas. Já a energia nuclear é de uma gravidade ainda mais alarmante, pois seus resíduos radioativos são lançados em alto-mar, ou muitas vezes são vendidos e enviados para os quintais do fundo do 1^o. mundo, ou seja, os países subdesenvolvidos; em ambas as “soluções”, apenas transferem o problema para adiante: seja para um futuro próximo ou para um país sem tecnologia adequada para tomar as precauções necessárias contra a radioatividade, e tampouco, estrutura suficiente para arcar com suas conseqüências tão maléficas.

Pode-se observar que a energia utilizada hoje provém, na sua grande maioria, de processos químicos: combustões, fissões, oxidações, entre outros. Alguns esforços vêm sendo feitos para inovar e “limpar” essas atuais formas de energia. No entanto, entre o binômio química-energia limpa é preciso haver um mediador: o capital. Ou seja: são tecnologias caras, o que as torna inviáveis. Além disso, as medidas ecológicas desenvolvidas podem acabar poluindo ainda mais durante o processo de sua fabricação – como no caso de filtros, por exemplo – ou consumindo mais energia do que a que resultará no processo final. Este é o caso da pilha de hidrogênio, que embora esteja causando tanto frisson na mídia, sendo apontada como o combustível do futuro, por enquanto ainda mostra-se inviável: a produção e o armazenamento do hidrogênio acabam totalizando num consumo energético maior do que o produto energético de sua combustão com o gás oxigênio.

Agravando ainda mais a situação, as reservas das atuais e problemáticas fontes químico-energéticas hão de acabar um dia; sua fabricação artificial apresenta as mesmas desvantagens já aduzidas anteriormente pelas medidas de “limpeza” da energia, além de inúmeras outras mais. Será que a solução seria, então, plantar canaviais e afins em 2/3 do mundo, para que o 1/3 restante os queimasse? O uso de biomassa revela-se duplamente danoso: além da poluição, provoca também o empobrecimento e a inutilização do solo

A questão é: por que insistir em desenvolver técnicas que reduzam ou eliminem a poluição causada por essas fontes de energia que, direta ou indiretamente, podem ser classificadas como químicas e não-renováveis, se até então essas técnicas vêm se mostrando ineficientes? Não seria mais coerente priorizar pesquisas de novas fontes energéticas, partindo da estaca zero, em busca de fontes ecologicamente corretas? O que ocorre é que todos os elementos químicos estão em equilíbrio na natureza; no entanto, o homem, com suas invenções muitas vezes inconseqüentes e mal planejadas, interfere nesse equilíbrio que a Terra vem mantendo desde o início dos tempos. Portanto, a forma de energia mais ecologicamente correta, a definida como “limpa”, seria a que menos interferisse nesse equilíbrio. Talvez já esteja na hora de substituir o eixo principal da produção de energia – a química -, já bastante desgastado por tanto tempo de uso, diversificando-o. É preciso também que as novas formas de obtenção de energia não estejam tão presas a um único fator, para se evitar a ameaça constante de colapso – como o do petróleo atualmente.

Posto que energia nunca é criada nem destruída, a Terra em si já consiste em um gigantesco reservatório natural de energia, de todos os tipos: energia solar, energia hídrica, energia eólica, energia marítima e até mesmo, energia elétrica na sua mais pura forma, encontrada em raios; uma única descarga produz energia que seria suficiente para abastecer cidades inteiras, não havendo sequer o trabalho de transformá-la. E, aumentando a abrangência, não limitemos a energia advinda de fora do globo apenas aos raios solares: através de pesquisas mais aprofundadas certamente se tornaria possível aproveitar até mesmo outros raios cósmicos que, imperceptivelmente, sempre bombardearam a Terra. Uma prova real de que energia pode ser extraída de fontes mais inusitadas possíveis e, sobretudo, ser convertida em formas aproveitáveis, encontra-se na Islândia, que vem fazendo uso da energia geotérmica dos vulcões.

Ao nos valermos de algumas fontes desse imenso reservatório natural, os danos ambientais após sua implementação serão mínimos - praticamente nulos, se comparados com os causados pelas formas de que hoje dispomos, já citados anteriormente. A única objeção, mas que pode ser facilmente desmontada, seria o alto custo de seu desenvolvimento e implantação, podendo ser até mesmo mais caros do que as formas convencionais de energia. A longo prazo, no entanto, poderia chegar a ser praticamente gratuita em alguns casos, havendo apenas o custo com a manutenção; custo esse que aparece também nas formas de energia convencionais. Em compensação, não haveria custo com extração, refinamento, e dependendo, nem mesmo transporte, como ocorre, por exemplo, com a energia solar.

Chegamos ao ponto de tamanha sofisticação tecnológica graças às diferentes formas de energia “química”; agora, com toda essa tecnologia desenvolvida, é necessário traçar o caminho inverso, substituindo a energia química por variantes mais eficientes, modernas e prudentes. Porém, isso não significa que poderemos prescindir da química. Pelo contrário, ela se fará ainda mais presente, tanto na produção de materiais que isolem, conduzam e armazenem essa energia “verde”, adequando-se às novas mudanças e padrões que surgirão, como no desenvolvimento de materiais utilizados para coletar essa energia do meio, cada qual com características específicas para seu fim, como alta resistência, alto grau de fusão ou capacidade de refletir ou absorver ondas eletromagnéticas, por exemplo.

Portanto, uma vez que essas novas formas de energia também envolvem química, elas também não estarão totalmente isentas de danos para o ambiente. Na prática, é impossível se criar energia 100% verde. As alternativas sugeridas tentam apenas minimizar ao máximo os prejuízos ecológicos, otimizando aquilo de que já dispomos, numa tentativa de tornar desenvolvimento compatível com equilíbrio ecológico.

É bem verdade que há uma grande distância entre as idéias acima propostas e a execução prática delas, e, infelizmente, além disso, tudo indica que são poucos os esforços no sentido de torná-las mais acessíveis. Essas formas de energia que seriam as realmente viáveis estão sendo encaradas como alternativas adicionais, praticamente experimentais: representam apenas 2% do consumo mundial. Se as pesquisas se direcionassem mais para esse ponto, os novos recursos técnicos tornariam mais barata a sua instalação, e maior o seu rendimento; poderíamos, então, ter até mesmo uma produção de energia independente e descentralizada. Daí o motivo da relutância e lentidão nas pesquisas e aperfeiçoamentos dessa área: as novas formas de energia ameaçariam um importante e movimentado filão da economia mundial, que poderia acabar arruinado. Como sempre, o interesse de uma poderosa elite minoritária se coloca em 1^o. lugar, sobrepujando até mesmo o bem estar de uma geração futura inteira. Esquecem-se de que todo esse dinheiro que estão acumulando não terá onde ser gasto quando o planeta estiver completamente aniquilado.

Aluno(a): Patrícia Dias Fernandes

Colégio: Lumière, São Paulo, SP

Prof.: Marcio das Neves Palumbo

O jeito certo de se obter energia

Desde os tempos mais remotos, a energia vem sendo utilizada pelo homem, tudo começou quando, no Paleolítico, o homem conseguiu dominar a primeira energia da qual se tem notícia, o fogo; logo a busca por novas fontes de energia ganhou significativa importância, no Neolítico, a humanidade utilizava-se da tração animal para arar suas terras.

Como podemos perceber utiliza-se a energia há muito tempo, mas ultimamente sua obtenção tem sido prejudicial devido à emissão de poluentes no meio ambiente, então se tornou necessário a descoberta de novas formas de energia que supram nossas necessidades e que não poluam, ou seja, uma energia limpa.

A busca da energia limpa é muito importante, pois hoje no mundo avançado em que vivemos onde as fontes energéticas precisam ter um crescimento considerável para atender às necessidades da poluição que cresce a cada dia, é preciso que o homem se volte à natureza e busque seus elementos como alternativas energéticas capazes de proporcionar energia de que tanto necessitamos.

A principal causa desta busca de energia limpa é a constante poluição, como já dito, e esta poluição aparece tanto na atmosfera quanto no solo ou nos rios. A poluição atmosférica se dá devido á combustão de materiais fósseis em veículos e outros meios de transporte, nas indústrias, usinas termoelétricas, edifícios comerciais entre outros. Os principais poluentes estão os hidrocarbonetos, óxidos de enxofre, nitrogênio, partículas sólidas de matéria. Estes poluentes, de várias formas, afetam a saúde da população, dos animais e das plantas. No caso da poluição da água, ela é principalmente caracterizada pelo rejeito residencial e industrial lançados em rios; e ainda detritos de usinas elétricas e vazamento de petróleo nos mares.

A humanidade tem começado a se preocupar com o meio ambiente, buscando alternativas à utilização do petróleo que causa a poluição; a alternativa é utilizar recursos naturais renováveis que não poluam e não necessitem de muita matéria-prima, tornando-os assim mais baratos. Substâncias como: biogás, biodiesel, biomassa, álcool, hidroelétricas, energia eólica, energia solar, energia hidráulica, energia geotérmica e energia nuclear são exemplos de obtenção de energia natural e renovável.

A energia eólica já é explorada em várias áreas mundiais e pode garantir 10% das necessidades mundiais de eletricidade até o ano 2020 e reduzir a emissão global de dióxido de carbono na atmosfera, elevadíssima atualmente. A energia eólica seria uma ótima opção de energia renovável para o Brasil, pois possuímos um extenso litoral, ponto ideal para captação do vento para gerar a energia, e o que é melhor sem a poluição que normalmente os combustíveis fósseis emitem. A captação desta energia é feita através de um cata-vento, que bombeia a água ou movimenta um dínamo para a produção de energia elétrica.

A energia solar seria outra energia que renderia muitos lucros para nosso país, se não fosse pelos altos preços das placas de captação de energia solar, que transformam a irradiação, com a ajuda de captadores, em calor. Teríamos uma fonte energética inesgotável, viável economicamente. Hoje em dia a energia solar é utilizada para o aquecimento da água doméstica, aquecimento e climatização de locais, nos fornos solares, ou ainda convertida em energia mecânica ou em eletricidade. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica graças às células fotovoltáicas. A célula fotovoltaica tem uma estrutura bastante simples mas com materiais ainda difíceis de serem encontrados, o que encarece as placas de captação. Ela é formada basicamente por uma cobertura transparente para protege-la dos efeitos erosivos, uma camada de cobertura anti-reflexiva para evitar que hajam raios refletidos e perda de raios solares, um contato em malha para arrecadar os elétrons que irão passar, um semicondutor com uma carga grande de nêutrons, um semicondutor com uma carga grande de prótons, uma junção entre os dois formada pelos mesmos semicondutores e um contato atômico. Ultimamente tem se desenvolvido uma outra placa de captação de energia, muito mais barata e discreta e eficiente; enquanto a placa antiga utiliza um espaço maior e a célula usa silício, a que vem sendo desenvolvida pode ser colocada no lugar de um vidro na janela e utiliza-se de um corante, o que a torna mais simples e barata. São duas placas de vidro e entre elas um corante, a luz solar passa pela primeira placa, é absorvida pelo corante desencadeando a movimentação de elétrons que forma um circuito, gerando energia, funciona como uma pilha que nunca descarrega.

E é graças ao acúmulo de energia que a pilha vem se tornando uma grande evidência no mundo da energia limpa, pois além de ser uma fonte de energia, ela ultimamente, tem adquirido algumas vantagens, como por exemplo a de ser recarregável, o que torna sua produção mais vantajosa e econômica. A pilha é constituída por uma cadeia de condutores que liberam uma tensão contínua de cerca de 1 V, elas constituem geradores autônomos facilmente transportáveis. As pilhas são isentas de água e não produzem amônia, gás liberado pelas pilhas para a atmosfera; isto faz com que elas “gastem” seu circuito e, quando recarregadas, voltem a ter um funcionamento, de uma pilha nova, contudo sem um gasto a mais de matéria-prima. Elas são recarregáveis pela energia elétrica.

No mundo existem várias fontes de energia elétrica, a produção e consumo desta eletricidade estão em torno de 8.500 TWh. A eletricidade não é um bem armazenável e , em conseqüência, a geografia do consumo reflete a mesma distribuição das áreas produtoras, que correspondem aos países industrializados, com alto padrão de vida. A origem da produção varia segundos os recursos nacionais e as políticas energéticas.

A energia hidráulica é a que mais se faz presente, graças à sua geração que não polui. Para obtenção de energia elétrica são necessários geradores, impulsionados pela força da queda d’água.

A energia nuclear é a menos gerada, em torno de 15%. Esta energia é obtida quando, no núcleo de um átomo, ocorre uma coesão; esta coesão fornece uma certa quantidade de energia, que juntamente com outras coesões podem ser distribuídas para a população em formato de energia elétrica. No entanto esta energia gera discussão em todo mundo por prejudicar o meio ambiente, especialmente após o acidente de Chernobyl.

A energia geotérmica é a mais nova e importante fonte de energia. A geotermia de alta energia caracteriza as zonas ativas da crosta terrestre e está ligada a uma fonte de calor magmático. A produção de vapor a partir de lençóis aqüíferos, com temperaturas entre 100^oC e 400^oC, ativam turbinas que geram eletricidade. A geotermia de baixa energia, é a mais conhecida, principalmente para o aquecimento de casas, e utiliza os fluídos de temperatura mais baixos, cujo aquecimento é devido ao gradiente geotérmico.

Outra preocupação é a circulação dos meios de transporte, pois para que isto ocorra é necessário a queima de alguma substância, que geralmente são os derivados de petróleo, ou seja, os combustíveis fósseis. Estes combustíveis quando queimados emitem para a atmosfera vários poluentes, como o dióxido de carbono, ou o monóxido de nitrogênio ou até mesmo o monóxido de enxofre, todos estes, responsáveis pela chuva ácida. Mas este problema já vem sendo solucionado, através de pesquisas que apontam novos combustíveis, os combustíveis alternativos.

O biodiesel é um combustível alternativo ao óleo comum, produzido a partir de diversas fontes renováveis como o óleo vegetal, gordura animal ou reciclagem de óleos utilizados em cozinha. O biodiesel é definido quimicamente como um éster de graxos de cadeia longa, é produzido através do “craqueamento” de óleo vegetal ou gordura animal em presença de metanol ou etanol, como catalisadores, sendo assim retirada a porção instável do óleo. Resultam deste processo o biodiesel e a glicerina que podem ser aproveitados em outros processos industriais. Este biodiesel é concebido para ser queimado em motores de ciclo diesel, que podem ou não ser misturados para tanto.

Outro combustível alternativo é o hidrogênio. Ele substituirá o uso do álcool, da gasolina ou do diesel, pois ele pode ser queimado no motor de um carro com uma grande vantagem, pois ao invés de liberar poluentes para a atmosfera, ele liberará vapor de água; contudo, ainda não está sendo colocado à nossa disposição devido ao alto risco de explosão quando o hidrogênio se liga ao ar. Visando melhorar a qualidade desses combustíveis alternativos foi desenvolvido um novo tipo de bateria de lítio o mais leve metal conhecido, com eletrodos de bambu, e esta armazena o dobro de energia de bateria comum, de chumbo.

Outras fontes de energia também vêm sendo estudadas como é o caso da biomassa, biogás e energia maremotriz.

O uso da biomassa tem crescido cada vez mais em todo o país, pois possuímos todas as características necessárias para aumentar ainda mais sua produção, como já ocorre com etanol, o carvão vegetal e a lenha. Modernas tecnologias para a utilização de biomassa como fonte de energia incluem, além da produção de etanol e de carvão vegetal a partir de florestas plantadas, a cogeração de energia elétrica nos setores de açúcar e álcool, papel e celulose, entre outros.

O biogás é um gás produzido pela digestão anaeróbica de resíduos orgânicos vegetais, lixo etc, representa uma tecnologia já do domínio público e vem sendo difundida no Nordeste onde existem mais de 300 unidades distribuídas entre os Estados do Ceará, Maranhão, Pernambuco, Paraíba e Bahia. O seu maior potencial de utilização encontra-se na atividade rural, por razões óbvias, e além do combustível fornece ainda o fertilizante. A importância do biogás como combustível pode ser avaliada pela sua atividade na China onde 7 milhões de biogestores permitem a aquele país produzir um volume de gás cuja energia correspondente é quase duas vezes a energia gerada por Itaipu.

Entre 1976 e 1980 a Eletrobrás e o Ministério da Marinha realizaram estudos na costa do Maranhão e do Pará e concluíram pela instalação de uma usina maremotriz na foz do Rio Bacanga, na ilha de São Luiz do Maranhão. Os estudos realizados identificaram 42 sítios com amplas possibilidades de geração de energia maremotriz em condições altamente vantajosas. Entre as inúmeras vantagens apresentadas por este tipo de usina destacam-se as seguintes: Fonte de energia natural renovável e não poluente, total independência das condições pluviométricas da Região, o custo da energia é constante ao longo da vida útil dos equipamentos e, finalmente a bacia de acumulação é natural, não exigindo inundação de áreas adicionais.

Como podemos perceber a energia é um bem muito necessário para nossas vidas, pois é através dela que podemos nos aquecer no inverno, e fazer uma infinidade de outras coisas. Então é ainda mais necessário que saibamos utilizar e, especialmente, gerar esta energia, pois afinal precisamos cuidar do nosso meio ambiente, para que este, cada vez mais, possa ter a nos oferecer.

Aluno(a): Paula Dalsoglio Garcia

Colégio Leonardo da Vinci, Jundiaí

Prof(s): Marcos Formis/Antonio C. Coraini

Química: Energia Limpa: Produção e Armazenamento

Foi em 1869 que o primeiro poço de petróleo foi perfurado. A partir daí, com auxílio das devidas pesquisas e descobertas acerca do refino de tal, o petróleo ganhou uma grande importância. Tornou-se, em poucos anos, a principal fonte energética do mundo.

Só que, atualmente, a humanidade se depara com sérios problemas relacionados ao petróleo. Em primeiro lugar, ele é um combustível não-renovável, o que implica em um provável esgotamento. Não se sabe ao certo por quanto tempo ainda o petróleo suprirá a demanda mundial de energia. O que realmente se conhece é a necessidade da substituição gradativa deste combustível fóssil por novas fontes energéticas.

Outra questão que pode ser apontada é o impacto ambiental causado pelo amplo uso do petróleo e seus derivados. O melhor exemplo atual disto é a gasolina, utilizada principalmente como combustível de veículos automotores. Sua queima libera grandes quantidades de dióxido de carbono (principal causador do efeito estufa), além de monóxido de carbono e fuligem (quando há combustão incompleta) e compostos de enxofre (que posteriormente poderão originar a “chuva ácida”)

Vê-se que a criação de fontes alternativas de obtenção de energia é algo urgente. Projetos e testes devem ser cada vez mais explorados e incentivados. A falta do petróleo poderá causar uma crise não só energética, mas também econômica, no panorama mundial, se não vier acompanhada da devida substituição de tal fonte.

As alternativas são inúmeras mas, como o petróleo, também apresentam suas vantagens e desvantagens. A disseminação e utilização dessas novas técnicas, frente aos problemas ambientais vividos atualmente, devem vir acompanhadas de uma eficiente fiscalização visando sempre causar os menores danos possíveis.

É provavelmente entre as fontes renováveis de energia que a solução para chamada questão energética será encontrada. Diversas alternativas podem ser citadas, tais como: a utilização de células fotovoltaicas, hidroeletricidade, biocombustível, hidrogênio, entre outras.

As células fotovoltaicas são dispositivos que convertem energia solar em eletricidade. Elas consistem em placas recobertas por uma suave camada composta por certas substâncias que podem causar variações de elétrons, produzindo pequenas quantidades de corrente, quando expostos aos raios solares. A grande desvantagem é o alto custo de tal dispositivo.

A hidroeletricidade é um método muito eficiente e já amplamente utilizado em diversos países. No Brasil, por exemplo, cerca de 97% da energia é proveniente de usinas hidroelétricas. O grande problema desta fonte é que tanto a construção quanto o funcionamento do reservatório provocam danos ambientais.

O biogás, o metanol e o etanol são exemplos de biocombustíveis. O etanol já é bastante utilizado principalmente no Brasil, que possui a maior frota mundial de carros movidos a álcool. Além disso, também é misturado álcool à gasolina brasileira, o que diminui a poluição do ar por monóxido de carbono, mas aumenta a emissão de oxidantes fotoquímicos.

O hidrogênio, apesar de não estar disponível em grandes quantidades na natureza, pode ser obtido através de determinados processos químicos. Logo ele poderá ser obtido pela decomposição de água doce ou salgada. O alto custo da produção do gás e o fato do hidrogênio ser altamente explosivo são duas das dificuldades na utilização desta fonte. Mas diversos estudos estão sendo feitos para tornar mais viável o uso desse gás como fonte energética.

Dentre as possibilidades encontradas entre as fontes não-renováveis de energia, talvez a utilização de energia nuclear seja a mais polêmica. Isto porque envolve não só os elevados custos, mas também os altos riscos em relação a possíveis vazamentos e explosões. Há ainda uma grande dificuldade em relação ao armazenamento dos rejeitos. O lixo atômico continua a ser um grande problema para os pesquisadores.

Conclui-se com tais considerações que as fontes alternativas para superar a crise energética já estão devidamente encaminhadas. O investimento maciço no aperfeiçoamento de tais técnicas é indispensável. Torná-las viáveis economicamente, levando em conta os devidos impactos ambientais por elas causados, é um trabalho árduo, mas que evitará graves crises em um futuro não tão distante.

Aluno: Rafael Rodrigues de Moraes

Colégio: Leonardo da Vinci de Jundiaí

Prof.(s): Marcos Formis/ Antonio Coraini

Breve Comentário das Fontes de Energia

Desde o início, a civilização humana sempre procurou fontes de energia que auxiliassem sua existência. Até a Idade Média a queima de lenha e a tração animal eram praticamente as únicas fontes de energia utilizadas. Com o avanço tecnológico, o consumo de energia foi aumentando. Veio a Revolução Industrial, literalmente movida a carvão; e o advento do petróleo e seus derivados, chegando até aos dias de hoje. Correndo por fora, está a energia proveniente das usinas nucleares, tida como recente, mas muito criticada.

Assim sendo, comentaremos as principais fontes usadas pelo homem - carvão, petróleo e nuclear - juntamente com seus problemas.

O carvão mineral foi originado a partir de florestas que foram soterradas a milhões de anos e sofreram gradativas transformações. Seu uso causou, e ainda causa, muitos problemas. Das chaminés das fábricas, toneladas de dióxido de carbono e outros gases provenientes de sua queima eram lançados na atmosfera causando um fenômeno conhecido por "fog" - uma mistura de fumaça com neblina - prejudicando toda a comunidade biótica circunvizinha às áreas industriais. Além disso, carvão de boa qualidade - o antracito - não era encontrado em qualquer área. Na Europa, principal consumidora da época, as principais jazidas estavam (e ainda estão, em menor escala) na Inglaterra, na região da Alsácia-Lorena (pertencente à França) e nos países do leste europeu (Polônia como destaque). A localização das jazidas favoreceu a industrialização de alguns países e prejudicou a outros, pois não contavam com o carvão.

O uso do carvão foi diminuindo com o uso cada vez maior do petróleo - o "ouro negro". O petróleo começou a ser explorado nos EUA, na região do Texas, mas logo se descobriu que suas maiores jazidas estavam situadas no Oriente Médio.

O petróleo tem sua formação relacionada com depósitos de sedimentos orgânicos no leito marítimo que foram soterrados e graças às elevadas pressões e temperaturas, foram aos poucos, transformando-se. Aliás, a localização de petróleo numa área continental indica que, num passado muito remoto, a área era coberta pelo mar. Do "ouro negro" são extraídos o diesel, a gasolina, o querosene e outros muitos produtos, energéticos ou não. Seu uso aumentou nas primeiras décadas do século vinte, atingindo hoje a marca de principal fonte de energia, através da combustão de seus derivados. Trouxe inúmeros problemas: a queima dos seus derivados produz muito dióxido de carbono, o principal responsável do efeito estufa, que provoca o aumento das temperaturas em todo o globo; os compostos de enxofre, que são liberados da sua combustão, reagem com a água da atmosfera transformando-se em ácido sulfúrico, causando a chuva ácida; devido aos milhões de anos necessários à formação do petróleo e seu consumo intenso, ele está acabando, o que acarretará em colapso a nações - tanto as industriais quanto os países que o exportam (caso nenhuma fonte de energia, comercialmente viável, venha a ser implantada para substituí-lo).

Para frear o uso do petróleo, a partir dos anos cinqüenta deste século, o homem vem se aprimorando o uso da chamada energia nuclear. Esta energia é obtida a partir das reações que ocorrem no núcleo dos átomos e que liberam somas altas de energia, na forma de calor. Esse calor é usado para ferver água cujo vapor movimenta turbinas geradoras de energia elétrica. Esse método é tido como "limpo" mas apresenta grandes problemas também: as usinas devem ser continuamente monitoradas para evitar vazamentos de radiação e explosões; os resíduos restantes são altamente radioativos e devem ser armazenados com extrema cautela pois não há um fim prático para eles; a energia nuclear requer, ainda, elevado conhecimento tecnológico, por isso ela é restrita aos países mais ricos e não é passada a países menos desenvolvidos graças ao medo de que estes produzam artefatos bélicos nucleares.

Nesse quadro - poluição, demanda por mais energia e acesso de todos os povos à energia - é que entram os pesquisadores, em especial os profissionais ligados à Química, com a importante missão de desnudarem novas fontes que sejam seguras, não poluentes e principalmente, baratas.

Felizmente, novas fontes estão sendo descobertas e que merecem, sem dúvida alguma, nossos comentários.

No Brasil, sessenta por cento da sua energia elétrica provém de meios renováveis. A maior parte é obtida nas hidrelétricas, as quais utilizam a vazão da água para a geração de energia, mas elas são muito caras, pois sua estrutura é muito dispendiosa. Temos também o Pro-álcool, um grande projeto, baseado na produção do etanol a partir da fermentação da cana-de-açúcar para servir como combustível de automóveis ou termoelétricas. Em nossas universidades muitos outros projetos vêm sendo testados e melhorados, como por exemplo, a utilização do lixo domiciliar com combustível de usinas.

Outras fontes de energia que vêm sendo usadas são o Sol e os ventos. A luz solar é transformada em eletricidade em mecanismos chamados células voltaicas, cujo único problema é o seu custo, porém laboratórios e indústrias ao redor do mundo vêm tentando diminuí-lo. Nos EUA, já existem cidades (pequenas, na verdade) que são abastecidas com energia elétrica proveniente das chamadas "usinas ou fazendas solares" - grandes áreas de painéis com células fotovoltáicas.

A energia eólica (dos ventos) é utilizada para mexer pás de grandes hélices que são ligadas a um gerador, mas infelizmente, apresentam como problema a necessidade de estarem em lugares continuamente "banhados" pelo vento, os quais não são muitos. No Brasil, existem no Nordeste, mas de forma experimental.

Outras fontes alternativas que se vêm pesquisando são as marés (em outubro desse ano inaugurou-se na Escócia a primeira usina que as utiliza de maneira viável) e as usinas que utilizam o próprio calor da Terra como combustível (estas são relativamente comuns na Islândia, onde o consumo energético é baixo, mas seriam inviáveis para áreas com grandes níveis populacionais).

A combustão do hidrogênio é a grande esperança, pois ele é abundante e sua queima resulta em água apenas.

Sem dúvidas, buscar novas fontes de energia e que sejam seguras, baratas e limpas é o maior desafio dos profissionais ligados à Química da atualidade.

Alunas: Renata Cândida de Oliveira, Laura A. Ribeiro

EE. Prof. Antonio Reginato, Marília

Prof. Mariza C. Morais Campos

Energia: Um Desafio a Ser Vencido

A energia não é matéria mas afeta o comportamento da matéria; tudo o que acontece consome ou produz energia. A energia se apresenta de diferentes formas, como: calor, luz, energia elétrica e potencial, etc.

A quantidade total de energia em um mesmo movimento nunca se altera, ela pode passar de uma forma para outra, mas não pode ser criada ou destruída.

A mais perigosa das formas de energia, que o homem já conseguiu identificar é a energia nuclear. Das forças que mantém agrupadas essas partículas ínfimas da matéria surge uma energia que pode liberar calor e energia mecânica capaz de queimar e reduzir a pó a Terra. Está na mão do homem o controle dessa energia: tanto poderá usa-la para fins de guerra como de paz. A energia nuclear mesmo sendo usada para fins pacíficos, produz substâncias que o homem não tem como armazenar, sem causar prejuízo à natureza e a si próprio.

A energia é um recurso natural precioso que nos possibilita ter uma vida saudável e confortável. A captação da energia causa vários problemas, como: poluição do solo, do ar e das águas, além de prejuízo para a flora e a fauna do planeta.

Inicialmente para transformar água em vapor, usou-se a madeira, que foi o primeiro combustível descoberto pelo homem. Além da madeira existem os combustíveis fósseis: petróleo, gás natural e carvão mineral; a origem desses combustíveis está na ação de bactérias e da pressão do subsolo terrestre sobre restos de pequenos organismos que viveram há milhões de anos. A energia, originalmente, veio do Sol e ficou armazenada como energia potencial química que se transformou através da fotossíntese. Descobriu-se que, com uma pequena quantidade de carvão mineral, a máquina a vapor rendia o mesmo que com a madeira de muitas árvores. A partir de então, o homem começou a usar combustível fóssil e acelerou o processo de industrialização.

O grande problema é que queimamos muito combustível e produzimos gases que aumentam o efeito estufa, então o planeta se aquece, o clima se transforma e nossa vida é prejudicada.

Muitas indústrias ainda usam a madeira para abastecer suas caldeiras, mas não se preocupam em fazer reflorestamento, para que com isso diminuam os prejuízos causados à natureza e a si próprio.

Através dos tempos, o homem tem procurado incessantemente novas formas de energia e novas maneiras de utilizá-la. Da descoberta do fogo à bomba atômica, as novas fontes de energia utilizadas revolucionaram completamente o seu modo de vida.

O homem usou a razão para controlar várias formas de energia; com os combustíveis fósseis, progrediu a uma velocidade assombrosa; porém descobriu que eles não se renovam na mesma velocidade em que são gastos e poluem o ar, a água e o solo.

O homem precisa agora, encontrar fontes renováveis de energia que garantam a qualidade de vida sem destruir o planeta.

Felizmente algumas fontes podem ser substituídas; a madeira não é alternativa viável mas a eletricidade, gerada pelas hidrelétricas, poderia ser. É limpa, eficiente e de fácil transporte. Para produzir eletricidade são usadas as cachoeiras do planeta que só suprem uma pequena parcela da demanda mundial de eletricidade. Em algumas regiões brasileiras, gera-se eletricidade em termoelétrica. Nestas, as turbinas dos geradores são movimentadas pelo vapor que vem de caldeiras movidas a óleo combustível ou carvão mineral.

Sem água ou combustíveis fósseis suficientes para gerar a eletricidade de que precisa, o homem tem usado a energia nuclear para produzir vapor, mas a energia nuclear apresenta riscos de acidentes, que têm sido minimizados através do desenvolvimento tecnológico. O combustível dessas usinas, o urânio enriquecido, pode causar vários problemas se não for manuseado com cuidado.

Particularmente, o petróleo tornou-se importantíssimo para a humanidade através do uso do óleo diesel e da gasolina. Produtos da destilação fracionada do petróleo, atualmente podem ser substituídos pelo álcool, que é produzido pela fermentação e destilação do caldo de cana. A cana de açúcar é uma fonte renovável de energia pois pode se plantada na quantidade necessária e minimiza os problemas de poluição ambiental uma vez que lança na atmosfera gás carbônico e vapor de água.

Sozinho o planeta leva milhões de anos para produzir combustível não renovável; com a participação da tecnologia em poucos meses gera-se combustível a partir de fontes renováveis de energia.

No Brasil, o álcool hidratado é utilizado diretamente como combustível e o álcool anidro é adicionado à gasolina para aumentar sua qualidade preservando a qualidade do ar das grandes cidades, principalmente.

O aumento da produção de petróleo em território nacional e a baixa dos preços do combustível importado colocaram o álcool em segundo plano; mas é tranqüilizador saber que dispomos desta alternativa que pode ser utilizada pelo mundo inteiro.

Nosso planeta também é uma fonte de energia pois o centro da Terra é como uma bola de fogo, formada por metais incandescentes. Os átomos dos elementos que formam o centro do planeta têm núcleos instáveis que se fragmentam e liberam calor, essa energia liberada é chamada de energia geométrica; ela se manifesta na superfície em forma de vulcões, gêiseres e fontes de água quente; em alguns estados do Brasil, formam-se piscinas naturais de temperatura bastante agradáveis e em outros países essa energia é usada no aquecimento de casas.

O Sol nos oferece uma energia alternativa bastante eficiente e limpa, sem riscos de acidentes e de poluição; além de luz o calor fornecido pode ser utilizado de várias formas como fonte alternativa de energia principalmente em países onde a incidência solar é alta.

A energia solar é captada através de baterias solares que funcionam através de reações químicas que ocorrem em presença da luz solar, produzindo energia potencial; porém, essas baterias produzem uma quantidade limitada de energia não satisfazendo totalmente a quantidade de energia necessária para garantir qualidade de vida ao homem moderno.

A energia solar influencia o reino animal e vegetal, garantindo-lhes a existência; felizmente é uma fonte de energia que está sempre disponível.

A esperança de que logo usaremos a energia solar no dia a dia cresce quando vemos todo o desenvolvimento tecnológico que está sendo gerado para que possamos em um futuro próximo desfrutar dessa energia com um baixo custo de captação. Os raios solares não podem competir em eficiência e preço com as demais formas de energia.

A energia eólica ou energia gerada pelo vento é uma fonte disponível, pois é formada através do aquecimento e resfriamento de massas de ar atmosférico. O vento já desempenhou um papel muito importante na história da comunidade, pois permitiu as viagens das grandes embarcações; hoje sua importância como fonte geradora de energia é bem menor, entretanto ainda hoje é utilizado para movimentar moinhos de vento que ainda são comuns em muitos lugares, são usados sobretudo para puxar água de poços ou movimentar mós de pedra que trituram grãos.

Na Holanda existem muitos moinhos de vento usados para puxar água; por isso o país é conhecido como o “país dos moinhos de vento”.

A força do vento também é usada para irrigar terras áridas e drenar alagados, e ainda é uma fonte alternativa de energia para gerar eletricidade.

Nenhuma das alternativas existentes ainda está segura, limpa e barata suficientemente para substituir totalmente as fontes de energia não renováveis. Resta portanto o combate ao desperdício, principalmente da eletricidade, cujo consumo não para de crescer. Ao combater o desperdício de energia, o homem evita impactos ambientais e pode investir em saúde, educação e outras áreas fundamentais para o bem estar do conjunto da sociedade.

É possível que ao vencer o desafio apresentado atualmente o homem aprenda a cuidar de si e da natureza como um todo; combater o desperdício de energia é pensar em si e nas futuras gerações.

Aluno: Ricardo Lerner Castro

Colégio Santa Cruz, São Paulo, SP

Prof.: Rodrigo M. Liegel

A Energia Limpa nos Dias de Hoje

Atualmente, a humanidade vive um período decisivo. Com a tecnologia atual, somos capazes de destruir todo o nosso planeta com bombas atômicas em alguns dias, talvez horas. Ao mesmo tempo, cada vez mais deterioramos o meio ambiente. Chuvas ácidas, desmatamento, poluição e efeito estufa são conceitos que já fazem parte do nosso vocabulário. E, se nada for feito, a situação promete piorar, uma vez que a população (principalmente no Terceiro Mundo) tem aumentado em níveis alarmantes. Vai sobrar poluição e faltar água potável e comida.

Muitos destes problemas têm como uma das causas a queima de combustíveis para produção de energia. Neste processo, muitas vezes são lançados gases que, quando excessivos, prejudicam nosso planeta. Mas, para haver um entendimento melhor do que ocorre hoje, é interessante analisarmos como o homem tem utilizado a energia através dos tempos.

Energia é um conceito difícil de definir, uma vez que não sabemos exatamente o que é esta palavra. Mas conhecemos a sua importância e como energia se manifesta.

Todas as mudanças nos corpos existentes no universo, sejam elas de posição, forma, composição ou temperatura, ocorrem graças à energia. Assim, um mundo sem energia seria um mundo morto: não haveria vida, nem luz, nem calor. A energia se apresenta sob diferentes formas, como, por exemplo, elétrica, mecânica, solar, nuclear e química. Cada uma delas produz mudanças distintas na matéria.

Até o surgimento da espécie humana, os seres vivos eram totalmente dependentes do ambiente externo. Porém, com o surgimento e desenvolvimento da espécie humana, ocorreu uma mudança radical na relação dos seres vivos com a natureza, pois pela primeira vez uma espécie parou de depender integralmente do meio-ambiente. O ser humano, entre outras inovações, começou a buscar técnicas para obter energia do ambiente de acordo com sua vontade, libertando-se da imposição natural. O objetivo era aprimorar sua qualidade de vida, suprindo algumas necessidades.

Desde a Idade Moderna, quando ocorreu a Revolução Industrial, este processo foi impulsionado pela necessidade de gerar mais energia para o funcionamento das novas máquinas. Buscava-se uma fonte que gerasse muita energia a um custo baixo. A solução encontrada foi o uso de combustíveis fósseis, como o carvão, e posteriormente o petróleo e o gás natural. Estes combustíveis foram muito vantajosos em curto prazo, já que eram extraídos de enormes depósitos e em grande quantidade.

Porém, um detalhe essencial foi deixado de lado: o impacto que a utilização daquelas fontes de energia teria na Terra. Talvez, os cientistas não possuíssem noção da dimensão do problema em longo prazo, ou então não tivessem encontrado outra fonte melhor de onde pudessem tirar energia. O fato é que a queima destes combustíveis fósseis e de seus derivados libera muitos gases que podem ser nocivos ao ambiente (como dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e óxidos de enxofre), contribuindo para o efeito estufa, gerando a chuva ácida ou sendo tóxicos para seres vivos. Além disso, nenhum dos combustíveis fósseis é renovável, ou seja, em7 alguns séculos suas reservas estarão esgotadas.

No século XX, uma maior discussão desta questão veio à tona. Mas, em contraponto, o homem já estava dependendo demais dos combustíveis fósseis, sendo o petróleo, o carvão e o gás natural as maiores fontes de energia. Era impossível diminuir a extração destes, embora os efeitos nocivos já estivessem sendo percebidos.

Paralelamente a isto, duas fontes de energia aparentemente melhores foram desenvolvidas. Países com potencial hídrico satisfatório buscaram energia na movimentação das águas, visando gerar energia fácil e barata. Desenvolveram as hidrelétricas, que, apesar de não poluírem, afetavam uma enorme região nas redondezas. Isso se deve ao fato de que a criação duma hidrelétrica num certo lugar implica em alagamentos de florestas inteiras, ou drenagem de grandes rios. Conseqüentemente, muitas espécies são extintas e é afetada também a fauna do local.

A tecnologia também permitiu o desenvolvimento, no século XX, de outra forma de energia: a nuclear. Após a Segunda Guerra Mundial, os países mais desenvolvidos começaram a criar usinas de fissão nuclear, que, embora fossem caras, eram limpas e aparentemente não afetavam o meio-ambiente. Muitos chegaram a pensar que a energia nuclear seria uma grande solução aos problemas de energia. Mas, com o passar dos anos, percebeu-se que a radiatividade era perigosíssima para todo o ecossistema. Após alguns trágicos acidentes, o mito da energia nuclear foi desfeito e muitas das usinas estão sendo desativadas.

Nas últimas décadas têm surgido novas opções, que utilizam a natureza como aliada na exploração de energia e procuram não a deteriorar, nem oferecer riscos ao homem. Um fator importante é que as novas fontes de energia também são renováveis. Elas são as chamadas energias limpas, ou alternativas, e incluem a energia solar, a eólica, a maremotriz, a do ar, entre outras.

O princípio das energias limpas é o do aproveitamento de certos movimentos que ocorrem naturalmente na Terra para gerar corrente elétrica, mas sem causar grandes danos. Por exemplo, a energia solar é extraída através de placas solares que captam luz e calor vindos do Sol e aproveitam-nos para, por exemplo, aquecer água. Já a energia eólica é obtida através de cata-ventos, que, movidos pelo vento, criam corrente elétrica.

Outras formas alternativas de energia, atualmente em fase de testes, são as provenientes de reações químicas, como e energia liberada quando hidrogênio reage com oxigênio. Como o produto é vapor d´água, esta reação não polui e poderia ser uma possível substituta da gasolina nos carros. E há também experimentos para extrair energia da fusão nuclear (como a que ocorre no Sol), mas ainda sem grandes resultados. Como se vê, existem muitas tentativas para produzir e baratear as energias limpas.

A mudança no pensamento de algumas pessoas, que agora se preocupam também com o fim dos combustíveis fósseis e com a não deterioração do planeta Terra, gera um grande impasse. Se, por um lado, a sobrevivência da humanidade hoje depende bastante dos combustíveis fósseis (sendo impossível cessar repentinamente a extração destes), por outro lado, deve-se fazer algo para eliminar ou diminuir consideravelmente essa dependência.

Ao meu ver, falta aos líderes mundiais uma compreensão mais ampla da situação do nosso planeta, para que não sejam tomadas decisões equivocadas. Em curto prazo, continuar consumindo enormes quantidades de petróleo e gás natural pode ser mais vantajoso e barato. Mas o futuro da humanidade também depende das atitudes feitas hoje. O aquecimento global (efeito estufa), por exemplo, causará o derretimento das calotas polares e, conseqüentemente, o aumento do nível dos oceanos. Seria o fim das cidades litorâneas. E este é somente um exemplo entre tantos outros.

E existe também outra questão a ser pensada. Se novas fontes de energia não forem desenvolvidas agora, quando as reservas acabarem, a situação poderá ficar caótica. Os carros, por exemplo, ficariam sem combustível, o que causaria uma crise econômica mundial.

Sendo assim, uma das soluções possíveis está no investimento pesado na produção de energias limpas, o que desenvolveria e popularizaria seu uso. Novas tecnologias provavelmente surgiriam, e nos permitiriam a nossa independência dos combustíveis fósseis. Certamente, isso não é tão fácil quanto parece. Mas é importante pensar que, se nossos antepassados criaram condições para que pudéssemos sobreviver nos dias de hoje, por que não criá-las também para nossos descendentes?

Aluno: Rodrigo W. Borges

Colégio Koelle, Rio Claro

Prof.: Ângelo L. Ariente

Química e Energia Limpa: Produção e Armazenamento

Desde o início da vida em sociedade o homem procura fontes de energia que possam ser geradas continuamente ou armazenadas para serem consumidas nos momentos de necessidade. As diversas formas de energia estão ligadas às atividades da vida humana, como nos processos de aquecimento, no cozimento de alimentos, no fornecimento de combustível e movimentação de indústrias. O homem moderno depende da energia elétrica ou da derivada da queima de combustível como o homem dos séculos passados dependia do cavalo e o homem primitivo dos próprios braços. Energia, civilização e desenvolvimento estão intimamente ligados. Sem o domínio das poderosas fontes de energia, não teríamos chegado`a Lua, e não seria tão fácil a comunicação entre diferentes povos de distantes locais.

A escalada do progresso técnico humano pode ser medida pelo seu poder de controlar e transformar a natureza. Quanto mais rápido o desenvolvimento tecnológico, maior o ritmo de alterações provocadas no meio ambiente. Cada nova fonte de energia dominada pelo homem produz determinado tipo de desequilíbrio ecológico e poluição. A invenção da máquina a vapor, por exemplo, aumenta a procura pelo carvão e acelera o ritmo de desmatamento. A destilação do petróleo multiplica a emissão de gás carbônico e de outros gases na atmosfera provocando o efeito estufa. Com a petroquímica, surgem novas matérias-primas e substâncias não-biodegradáveis, como alguns plásticos.

O impacto do crescimento econômico acelerado e do aumento populacional sobre o meio ambiente é visível em todo o mundo. O inexorável aumento do consumo de energia vai exaurindo o planeta que já dá mostras de que não poderá suportar o ritmo dos danos ambientais provocados pelas formas de uso dos combustíveis hoje predominantes. O futuro pertence às fontes energéticas menos predatórias – as energias limpas. Dentre as conhecidas como “energia do terceiro milênio”, ou seja, fontes de energia limpa, destacam-se a energia eólica, a energia solar, as energias obtidas a partir do gás natural, da biomassa e do hidrogênio.

A energia eólica, gerada a partir de máquinas que convertem a energia do vento em energia elétrica, tem a vantagem de ser relativamente segura e não poluente. A utilização de energia eólica é entretanto, dificultada em razão da natureza intermitente dos ventos, das limitações geográficas, da ausência de tecnologia para armazenagem da energia produzida e de problemas de resistência dos materiais utilizados na construção de cata-ventos. Dinamarca e Espanha estão se tornando modelos para o mundo na utilização de energia eólica. No Brasil, a baixa velocidade dos ventos limita o aproveitamento dessa energia e algumas regiões (Nordeste, litoral sul – RS, entre outras).

A energia solar, cuja radiação total que sobre a Terra é equivalente a mais ou menos 20 mil vezes a atual taxa mundial de consumo de energia, e chega com uma intensidade na superfície da Terra que pode alcançar mais de 1Kw/m² . Esta energia origina-se da fusão nuclear no interior do sol e atravessa o espaço sob forma de radiação eletromagnética. Existem diversas possibilidades de aproveitamento da luz solar, seja de forma direta ou indireta (produção de biomassa, energia dos ventos, marés, gradientes térmicos do oceano e correntezas oceânicas). Apesar de liberada em quantidade fantástica a energia solar alcança a Terra de forma tão difusa que requer captação em grandes áreas e mecanismos de concentração para ser utilizada. A inconstância no suprimento da energia solar, ocasionada pelos períodos de escuridão da noite ou por mau tempo, exige sistemas de armazenamento e transporte adequados. Se o Sol é fonte de todos os combustíveis da humanidade, a utilização direta da energia solar será de importância vital para o nosso futuro, pois as fontes de combustível fóssil e de fissão nuclear são limitadas além da utilização desta última apresentar sérios problemas de segurança.

A energia da Biomassa é proveniente de substâncias de origem orgânica (vegetal, animal, microorganismos). Antes da Revolução Industrial era a maior fonte de energia aproveitada pelo homem. Com a exploração do petróleo, ela foi substituída, pois o combustível fóssil tinha um custo mas favorável e uma rede enorme de aplicações práticas. Exemplos de experiências bem sucedidas em processos que empregam biomassa são o uso do álcool da cana-de-açúcar em veículos, no Brasil, e os biodigestores de produção de biogás, produzido pelo aproveitamento dos dejetos humanos, animais e agrícolas, que fornecem gás de cozinha para 20 milhões de pessoas na China. A utilização da energia da biomassa é considerada estratégica para o futuro, já que apresenta a característica vantajosa de ser uma fonte renovável de energia.

O gás natural, encontrado no petróleo durante o século 19, apresentou (exceto nos EUA) dificuldades de armazenamento e de transporte o que o impediu de competir com o gás de carvão, que podia ser produzido com pouco custo e próximo à maior parte das áreas de utilização. A partir da Segunda Guerra Mundial, o uso do gás natural aumentou rapidamente em todo o mundo em razão do desenvolvimento de gasodutos e do armazenamento subterrâneo. O gás natural é hoje , depois do petróleo, o segundo combustível mais importante do mundo. Além da sua importância como combustível para o aquecimento em casas e indústrias, o gás natural é amplamente utilizado na geração de eletricidade e em muitas aplicações especializadas que envolvem combustão e aquecimento. É importante, também como matéria-prima na produção de hidrogênio, plásticos e produtos petroquímicos. Suas principais vantagens como combustível são economia e facilidade de conversão em outras formas de energia. O gás natural é considerado uma fonte de energia limpa, apesar de ser um combustível fóssil, pois em combustão, a emissão do gás carbônico é reduzida.

O hidrogênio, gás incolor e inodoro, que entra facilmente em combustão ao ar livre, é sem dúvida, o elemento mais abundante do universo, fornecendo inclusive a energia das estrelas que é oriunda da conversão do hidrogênio em hélio por fusão nuclear. Na Terra, esse elemento é menos abundante, embora possa ser encontrado na água, no petróleo, no carvão e em toda matéria viva. O hidrogênio líquido é utilizado como combustível nos motores de foguete e é , sob muitos aspectos, o combustível ideal, uma vez que fornece grandes quantidades energéticas quando queimado, sendo o vapor d’água o único produto resultante da sua combustão. Há muito interesse em uma economia baseada na energia do hidrogênio que, obtido a partir da água (provavelmente por eletrólise), pode ser transformado em energia térmica, energia motora, entre outras e pode ser considerada uma provável opção energética para os meados do século 21. A outra forma sonhada para tornar o hidrogênio o rei das fontes energéticas limpas é a fusão nuclear, espécie de bomba de hidrogênio controlada, liberando doses inimagináveis de energia.

A utilização de energias limpas é limitada, principalmente pelo alto custo de produção, por dificuldade no armazenamento e por baixa eficácia.

Estudos para aproveitamento das mais diversas fontes de energia estão sendo intensificados em todo o mundo. Após inúmeras pesquisas mundiais, ainda não se encontrou uma fonte energética tão eficiente e barata quanto o petróleo, porém a realidade é que as reservas desse combustível fóssil são finitas.

Um dos desafios que a química partilha com as demais ciências envolvidas no processo de produção industrial é a obtenção de tecnologias limpas, que não poluam ou provoquem agressão ao meio ambiente. A química pode contribuir para a produção de novas técnicas de reciclagem que permitam o reaproveitamento máximo dos recursos energéticos disponíveis e também a produção de matérias primas não poluentes.

Para a viabilização de produção e armazenamento de energia limpa, é prioritária a implantação de políticas governamentais que estabeleçam incentivos financeiros, para a criação de espaços para pesquisa e aplicação de tecnologias que aumentam a eficiência das energias limpas e renováveis. Isso resultaria em soluções viáveis para a crise energética e contribuiria com a preservação do meio ambiente, garantindo a sobrevivência da humanidade.

Aluno: Tiago de Faria

Colégio Valribeira - Registro

Profa. Alba Bruno de Brito

A Energia Limpa

O desenvolvimento industrial está ligado ao desenvolvimento das fontes de energia. As necessidades energéticas de um país são diretamente proporcionais ao seu grau de industrialização. As economias altamente industrializadas são grandes consumidoras de energia e precisam importar recursos energéticos freqüentemente para suprir suas necessidades. Em geral, isto exige também a utilização de diversas fontes. A enorme participação das fontes não renováveis na oferta mundial de energia coloca a sociedade diante de um desafio: a busca por fontes alternativas de energia. Isso não pode demorar a ocorrer, pois o mundo pode entrar em colapso, se for mantido o atual modelo de vida, com o petróleo tendo importância vital.

O petróleo precisa de um substituto. Estima-se que as reservas durem cerca de 40 anos. A prospecção e extração em novos poços significam altos investimentos; este e seus derivados são grandes poluentes. Podem ocorrer vazamentos de refinarias e petroleiros, acarretando em graves acidentes ambientais. O pirobetuminoso é uma fonte muito poluente, tanto a exploração quanto à utilização. O gás natural (o menos poluente), pode durar cerca de 60 anos. Como fonte de energia, pode ser usado como gás de fogões, combustível de veículos e para produção de eletricidade.

O álcool pode ser produzido a partir da várias plantas (cana-de-açúcar, beterraba, cevada, batata, mandioca, girassol, eucalipto, etc). Como fonte de energia, pode ser utilizado como combustível de veículos (etanol e metanol), ou para a produção de energia elétrica. Como combustível, tem a vantagem de ser renovável e menos poluente que a gasolina. A tecnologia é 100% nacional, devido principalmente a implantação do Pro-álcool. Porém, o álcool é viável apenas nos países com grandes extensões territoriais.

Baseado na idéia do professor e cientista Romeu Corsini, devido à futura escassez do petróleo, poderia ser implantada a utilização do MAPV (motor a álcool pré-vaporizado). Este faz 16 Km com 1 L de álcool, enquanto que o motor a gasolina faz 12 Km/L e o a álcool convencional faz 10 Km/L. O MAPV faz a potência dos carros populares saltar de 56 para 70 cavalos e de um motor a diesel de 180 para 240, com o mesmo consumo. A tecnologia poderá ser empregada em motores de aviões, eliminando o risco de pane na decolagem. O diesel permite um aproveitamento de aproximadamente 20% do motor, a gasolina 26%, o álcool comum 42% e o álcool vaporizado 52%, quase a totalidade de 60% do possível. O álcool não contém enxofre ou compostos aromáticos; os gases dos motores a álcool são bem menos prejudiciais à saúde de animais (estima-se a humanos também). Provém da cana que reabsorve o CO₂ liberado durante a sua combustão. Devido a única temperatura de ebulição (78^oC), pode ser facilmente vaporizado. Contudo, seria melhor produzir o metanol, pois o eucalipto pode ser cultivado em solos mais pobres, evitando a competição com gêneros alimentícios por terras férteis (ao contrário da cana), impedindo a elevação dos preços, bem como a diminuição da oferta. O metanol é menos poluente que o etanol (que falta em certas épocas).

Os óleos vegetais (extraídos da mamona, do babaçu, do dendê, etc) podem ser utilizados para utilidades domésticas e industriais, e como combustível de motores a diesel. O hidrogênio pode ser utilizado como combustível e para produção de energia. Pode ser obtido de diversas fontes energéticas e sua combustão não é poluente (produz vapor de água), há vários protótipos de carros que geram eletricidade.

O carvão mineral, utilizado em altos-fornos de indústrias, como matéria-prima na produção de aço (siderúrgicas), para obtenção de gás de uso doméstico e eletricidade (termelétricas), emite muita poluição (na extração e combustão); minas subterrâneas podem causar terremotos, podem envolver problemas de drenagem e impõem graves ameaças à saúde e segurança dos mineiros, que enfrentam a morte lenta (ar muito poluído) ou a morte súbita (desmoronamento). A lenha e o carvão vegetal são razões de grandes desmatamentos e grandes emissões de CO₂, (favorecendo ao efeito estufa, aquecimento global e degradação da camada de ozônio). Então, deveria se plantar o capim elefante para produzir carvão vegetal, utilizando o esgoto como fertilizante; além de baratear a produção, solucionaria o desmatamento e a poluição dos rios e mares pelo esgoto. Este produz mais fibra seca que a lenha; e com a rudimentar carbonização, são necessárias de 3 a 4 ton. de lenha para fabricar 1 ton. de carvão.

A energia nuclear apresenta diversos problemas: as usinas nucleares duram (em média) 25 anos. Os custos de instalação e desenvolvimento de tecnologia são altos, os de produção e operação cerca de 3 vezes do que umas hidrelétricas equivalentes, não compensam a pequena quantidade de energia que produzem nesse tempo de existência em relação às usinas hidrelétricas e termelétricas. Outro caso é o desenvolvimento tecnológico em prol da construção de armas nucleares. Ocorrem acidentes, provocando a contaminação do meio ambiente (com doenças, anomalias genéticas e mortes de seres vivos), não só de áreas próximas à usina, como muito distantes os ventos e nuvens radioativas carregam a radiação. Por fim, o destino do lixo atômico, que são armazenados em recipientes metálicos protegidos por caixas de concreto e posteriormente lançados ao mar ou soterrados (onde a radiatividade permanece por milhares de anos), com risco de contaminações. Se a energia nuclear fosse obtida através da fusão a frio (de deutérios), ao invés de radioatividade e lixo atômico, teríamos o hélio e mais energia do que a fissão. Porém, ainda não é possível.

A energia geotérmica e o aproveitamento energético das marés, são alternativas que apresentam boas vantagens. Porém, no Brasil, ambas são inviáveis.

O sol irradia na terra um potencial energético extremamente elevado (em 10 dias tem-se o equivalente a todas as reservas de combustíveis conhecidas). A geração de eletricidade a partir do sol (fonte limpa e renovável), pode ser obtida pelas células fotovoltáicas (forma direta), onde a irradiação solar é convertida em energia elétrica. Ou, constroem-se usinas (forma indireta) em áreas de grande insolação, onde são instalados espelhos côncavos direcionados para um determinado local (tubulação de aço inoxidável ou compartimento contendo ar); ou utilizam-se painéis termorreceptores (com tubulação percorrida por água).

Hoje, a energia solar é utilizada em aquecimento de água e interiores de prédios, na indústria eletrônica e em satélites; existem alguns protótipos de carros movidos à energia solar. A utilização em larga escala (grandes usinas) para a geração de eletricidade, ainda está em fase inicial de desenvolvimento tecnológico. Os custos superam os benefícios, tornando-a economicamente inviável. Outro problema consiste em descobrir como armazená-la (baterias solares). Os preços das células fotovoltaicas são altos, mas estão caindo. É uma tecnologia rudimentar, aproveita-se muito pouco da quantidade enorme de energia dos raios solares.

Para o Brasil (segundo lugar em energia solar incidente) os baixos rendimentos das tecnologias e os elevados investimentos constituem obstáculos importantes para o seu aproveitamento. Porém, no meio rural, atinge-se condições de viabilidade econômica para sua utilização (inclusive geração de eletricidade em pequena escala). A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, ainda mais no Brasil, onde se encontram bons índices de insolação em quaisquer partes do território.

As usinas helioelétricas espaciais captariam energia (solar), convertida em microondas e enviadas à Terra, onde antenas as captariam e converteriam-nas em eletricidade novamente, podendo ser integradas a rede convencional (eficiência de 70%). Será viável em alguns anos, junto aos avanços tecnológicos espaciais.

A energia eólica é viável e barata, ideal para suprir necessidades energéticas locais. Causa insignificantes danos ao meio ambiente. Só que requer locais ideais (as turbinas necessitam de ventos constantes, acima de 20 Km/h). Estas produzem poluição sonora e podem interferir nas comunicações (rádio e televisão).

A Biomassa é o conjunto de organismos (matéria orgânica) aproveitados como fontes de energia. Podem ser a cana-de-açúcar, o eucalipto, bagaços vegetais, esterco, lixo. Provavelmente as principais fontes do século 21, serão de origem biológica. Em geral, são energias limpas e renováveis que podem contribuir para eliminar a poluição, devido ao uso produtivo que fazem do lixo e outros detritos. O biogás é um gás natural produzido a partir da decomposição (reações anaeróbicas) da biomassa. Para se produzir biogás necessita-se de um biodigestor (com filtro e um compressor). O gás pode ser usado para fogões, como combustível ou até para turbinas que produzem eletricidade, de forma econômica e de menor impacto ambiental.

São ideais para pequenas propriedades rurais e comunidades. Há projetos de construção de biodigestores em grandes cidades, divididos em usinas que produzirão o gás e reciclarão parte do lixo. Há abundância de fontes de biomassa disponíveis no Brasil e vários produtos provenientes desta. A capacitação para pesquisa e desenvolvimento da biodigestão dos mais variados tipos de resíduos urbanos, agropecuários e industriais (com importantes benefícios ambientais e econômicos), foi obtida devido a estudos de microbiologia da fermentação anaeróbica (pelo IPT, UFRJ e Universidade Católica do Paraná). Isso possibilitou que o nosso país dominasse a tecnologia de produção de biogás. Em várias partes do país há usinas que alimentam fogões, sistemas de aquecimento, máquinas agrícolas e partes da frota de empresas (usando o biogás).

Há diversas fontes alternativas disponíveis, mas há necessidade de maior desenvolvimento tecnológico para que possam ser economicamente rentáveis e utilizadas em maior escala. Provavelmente, o século 21 não terá uma única fonte de energia predominante. Deverão coexistir várias fontes de energia. Precisam ser priorizadas as renováveis, limpas e de origem biológica, favorecendo a natureza, mas principalmente a nós.

Eu acho que: o petróleo (como combustível) deve ser substituído pelo álcool vaporizado; Deveria ser implantado o uso da energia biodigestora (das formas como foram mencionadas acima); E vejo como fontes ideais (porém futuras) a energia nuclear obtida através da fusão e a helioeletricidade espacial.

Aluno(a): Vânia Pereira Guerra, Ana Paula de Oliveira Moura

Colégio: EE João Ramalho/São Bernardo do Campo, SP

Prof.: Silvio S. Gonçalves

Química e Energia Limpa

Produção e Armazenamento

Era uma vez um planeta onde não existia uma única planta, um único animal. Nem mesmo os micróbios nele viviam. Assim era o planeta Terra há muito tempo.

Após a criação dos seres vivos, o homem foi quem se destacou por sua grande capacidade de percepção e, através do estudo e das pesquisas científicas, aprendeu a produzir e a utilizar energia, empreendendo um admirável desenvolvimento à tecnologia, à indústria, ao bem estar e ao progresso da civilização.

Cidades se iluminam, máquinas complexas surgem, o conforto no lar torna-se uma realidade.

Tudo isso começou aproximadamente há 70 mil anos, quando o homem descobre a produção de fogo por fricção, embora já o utilizasse anteriormente, tomando-o dos incêndios produzidos pelos raios, que destruíam as florestas. Essa descoberta foi uma conquista muito importante, pois assim o homem começou a usá-lo para seu abrigo, como proteção contra animais e, mais tarde, como auxiliar na produção de diversos instrumentos.

A partir daí deu-se o processo de desenvolvimento. Um dos grandes impulsos para esse desenvolvimento foi a Revolução Industrial, a qual foi o ponto culminante de um longo processo de transformação tecnológica, econômica e social.

Descobre-se, então, os mais diversos tipos de energia; carvão, gás, urânio e petróleo de um lado, sol vento, água e calor da terra de outro.

Energia poluente versus ENERGIA LIMPA.

Mesmo com todo o processo de desenvolvimento, ainda hoje há um grande desperdício de energia. Há muitos recursos naturais não utilizados e a sociedade arca com o impacto ambiental e com o custo das obras.

No Brasil mesmo, 26 milhões de brasileiros continuam sem energia elétrica devido ao alto custo da produção da energia utilizada, a qual é muito poluente e causa sérios danos ambientais. Por essa razão há uma busca constante por meios que venham solucionar ou, pelo menos, amenizar essa situação. Certo que produzir tanta energia sem impactar o ambiente seria impossível, mas pelo menos os danos podem ser reduzidos.

O aproveitamento da técnica moderna é uma condição básica e decisiva para a solução dos problemas atuais do meio ambiente e encerra uma grande chance para o setor econômico: criatividade e inovações na passagem a um novo milênio abrem novas perspectivas econômicas. Disso também faz parte a redução de poluentes no processo de produção, o aumento de grau de eficiência da energia utilizada, o emprego econômico de matérias-primas e o desenvolvimento de substâncias alternativas e substitutivas.

Energias alternativas já vêm fazendo parte da vida de muitas pessoas. Muitas indústrias já trocaram os muitos gastos e desperdícios pela energia alternativa, a qual além de ter um custo menor não prejudica tanto o meio ambiente e pode ser usada de diversas formas, aproveitando até mesmo aquilo que antes parecia não ser útil.

O homem vê agora a energia alternativa como a chave do futuro. E por que não? Suas fontes são limpas e, por isso, oferecem menores riscos à saúde do planeta e maiores ganhos econômicos em sua exploração.

O Brasil é um país tropical com muitos recursos naturais, o ideal seria ter uma matriz diversificada com o uso de todos os recursos disponíveis de energia. Como o gás dos depósitos de lixo, composto em cerca da metade por metano. Até 60% desse gás pode ser coletado e transformado em eletricidade.

Assim, com inteligência nada se perde, tudo se transforma.

Aproveitando também apenas a energia resultante da queima da biomassa, o país ganharia 13.400 MW. Mas a energia gerada a partir dessa fonte não passa de 640mw, dos quais 600mw são consumidos pelos próprios produtores.

Outra fonte é a energia solar obtida por painéis que não emitem nenhum poluente e poupam a combustão de petróleo nas usinas hidrelétricas.

Todos sabem que as fontes tradicionais de geração de energia são altamente nocivas para o ambiente: emitem gases tóxicos e desequilibram o ecossistema onde as usinas hidrelétricas são instaladas.

Se houvesse aqui no Brasil a substituição da rede elétrica convencional, 596 rios aproximadamente seriam poupados das represas hidrelétricas, pois são grandes agentes de impactos ambientais. Economia para os bolsos, benefícios para a natureza.

Se tiver sol dá para usar a energia solar; se tiver vento, a eólica.

A produção de eletricidade a partir das forças dos ventos tem muitas vantagens, tanto do ponto de vista ambiental, quanto do ponto de vista econômico. O vento é gratuito e inesgotável, produz energia sem emitir calor, nem gases prejudiciais para a camada de ozônio. Em nível mundial poderiam ser atendidos 20% das necessidades energéticas e suprir duas vezes a demanda mundial de eletricidade prevista par 2020.

Um dos grandes problemas ainda é a irregularidade dos ventos e, por isso, a energia captada deve ser estocada de algum modo, o que aumenta muito seu custo.

Aproveitando o calor da terra temos também, a energia geotérmica, a qual se origina do reator nuclear da própria natureza. Provém da decomposição radioativa de um isótopo de potássio e de outros elementos dispersos na crosta terrestre.

Essa energia é obtida através do bombeamento de água fria, por meio de ondas terrestres que penetram no solo, retirando a energia térmica do subsolo.

Temos também o gás natural, considerado o combustível do futuro, composto por hidrocarbonetos, contendo pequenas quantidades de outros compostos químicos, encontrados em fase gasosa ou em solução com petróleo em reservatórios naturais subterrâneos. Entre os combustíveis fósseis é o que possui os mais baixos índices de emissão de poluentes, é muito atrativo pelo baixo custo, já é usado em alguns domicílios, indústrias, transportes como navegação e como combustível para automóveis.

Em plena virada para o terceiro milênio, o Brasil pela primeira vez importa energia elétrica de países vizinhos. O desperdício a cada dia vem aumentando, o pior é que as decisões na área energética sempre são tomadas às portas fechadas.

Mas o que fazer para eliminar esse desperdício?

Não seria tão fácil, nem da noite para o dia. Mas é possível sim reduzir essas perdas com a renovação tecnológica, vemos a resposta nas fontes alternativas.

O governo investe muito na produção de eletricidade pelas usinas nucleares e hidrelétricas, mesmo assim não consegue suprir toda necessidade energética do país, torna-se ainda dependente de um combustível importado. Possuímos 3 usinas hidrelétricas e 2 nucleares, (a mais nova Angra 2 com 23 anos de construção, 10 bilhões de dólares gastos, em meio a tanta polêmica já está operando). Ao invés de tanto investimento em construção de usinas nucleares, deveriam investir na segurança das que já estão em uso, como no destino do lixo atômico e no plano de emergência.

Sabemos que a usina atômica é a que menos polui o meio ambiente, mas mesmo assim há necessidade desses investimentos, pois um deslize e está feita a catástrofe.

Além do investimento de segurança nessas usinas, poderiam estar investindo nas fontes alternativas. A energia gerada a partir dessas fontes é mais barata e tem um alto índice de produtividade, que supera até mesmo aos das fontes tradicionais de energia.

Se as luminárias de vapor de mercúrio de 250w que são as que predominam ainda hoje nas vias públicas, fossem substituídas por luminárias de vapor de sódio o país faria uma grande economia, pois são menos poluentes e mais luminosas.

Em cada repartição das escolas, em escadas rolantes, em banheiros de “shoppings”, teatros, bibliotecas, rodoviárias e domicílios deveriam ser implantados sensores os quais seriam ativados conectando energia somente com a presença de pessoas e desconectando ao sair delas, permitindo assim o controle do uso de energia.

Um país com carros e eletrodomésticos movidos por outros tipos de energia, parece ser impossível. Mas a mente do homem está em constante evolução e com isso a tecnologia avança a cada dia, e por que então seria impossível.

Hoje, as bases espaciais já captam energia solar, para o uso próprio. E se essas bases fossem multiplicadas, armazenando e transmitindo essa energia para a Terra, por meio de satélites? Sonho impossível? Não. Quanta coisa não era apenas ficção e hoje é realidade? O futuro dirá.

Hoje há tecnologia suficiente para uma casa funcionar totalmente a energia solar.

Fogões movidos a gás natural, eletrodomésticos movidos a baterias constituídas de pilhas de silício recarregáveis, automóveis com células de combustíveis movidos a hidrogênio, liberando apenas o vapor de água e uma quantidade irrisória de gás carbônico. Até mesmo ônibus com tanques de alumínio no teto possibilitando o armazenamento de hidrogênio, ultracapacitores leves par armazenar energia ao invés de baterias.

Um país em busca do desenvolvimento, da substituição do nocivo pelo renovável. Mas só idéias não bastam, não serão a solução, a não ser que haja alguém que tome a frente e possa fazer com que venham a ser executadas.

Quem sabe um dia esse povo heróico se conscientizará e irá à luta por um país ambientalmente desenvolvido.

Só assim poderemos ver um dia esse país de um formoso céu risonho tornar-se “límpido” na realidade.

Aluno(s): Vicente Fraile Neto e Mariana F. Ramos

Prof(a): Melissa Dazzani

Colégio Objetivo-Unidade Sumaré

Paródia do Não-Exílio

Minha terra tem hidrelétricas,

Onde rios correm se cessar;

As florestas que lá existiam,

Nós fizemos alagar.

Nosso Sol é mais brilhante,

Nossos campos têm mais vento,

Aproveita-los deveríamos,

Só nós não percebemos.

Na cidade, sozinho, à noite,

Mal posso respirar,

Dependendo do petróleo,

Que há de se acabar.

Minha terra tem muitos sóis,

Que energia nos podem dar;

Aquecendo grandes placas,

Pode-se essa energia armazenar.

Usando calor, aquecemos a água,

Que usamos para nos banhar.

Minha terra também tem ventos,

Que sopram forte cá e lá;

De energia mecânica à elétrica,

Movem moinhos sem parar.

Viável e barata,

Danos não há de causar

Não permita Deus que eu morra,

Ou queira me mudar,

Desta terra abençoada,

Que ainda podemos salvar.

Ou permita Deus que eu morra.

Se minha sede de mudança, não saciar

Temos tudo para vencer,

Então por que não tentar