Efeito estufa,
suas causas e medidas para amenizar suas conseqüências
Sandro
Pereira Gonçalves – EE Valdomiro Silveira – Cafelândia – SP
Sidnéia
Alves da Silva – EE Valdomiro Silveira – Cafelândia – SP
Rosângela
Haydê Gonçalves Anacleto – EE Prof. Octacílio Sant’anna – Lins – SP
Rosângela
Santos de Oliveira – EE Dom Henrique Mourão – Lins – SP
Sandra
Ferreira Borges – EE Prof. José Egea – Guarantã – SP
Alexandra
Cristina Salatino – EE 21 de Abril – Lins – SP
Edmara Mary
Romano – Diretoria de Ensino de Lins – SP
O homem sempre
necessitou do fogo para se aquecer, cozinhar, iluminar, se proteger. A primeira
forma de energia que o homem conseguiu dominar foi o fogo.
O Homem sempre necessitou do fogo
para se aquecer, cozinhar, iluminar e se proteger.
Antigamente, juntavam um montinho de
mato seco, dois pedaços de madeira, que friccionados, esquentavam rapidamente,
queimando o mato seco com seu calor.
O fogo, pela fascinação que
exerce, pela fantasia que sua chama desperta, deu origem a muitos contos, lendas,
mitos, deuses, heróis... Para muitas civilizações, ele é um deus ou uma dádiva
dos deuses, ou ainda, o produto de um roubo. Ele é, muitas vezes, associado ao
Sol. Os Incas acreditavam que o fogo lhes havia sido dado pelo filho do Sol.
Para os índios Navajos, o fogo tinha sido dos Deuses por um Coiote.
Entre os romanos, eram sacerdotisas,
as vestais, que guardavam em seus templos o fogo sagrado, e esse nunca deveria
se apagar.
Desde a sua conquista, há mais de
500.000 anos, o fogo se tornou, nas mãos dos homens, o primeiro meio para o
modificar o mundo, sendo pois, a primeira forma de energia que conseguiu
dominar.
O fogo sempre existiu na natureza,
provocando queimadas, onde havia a liberação de CO2 e vapor d’água na
atmosfera.
Esse fogo tinha origem vulcânica, pois
ao entrarem em erupção, os vulcões laçavam suas lavas pelas florestas, causando
as queimadas. Também se originava de relâmpagos que, ao atingirem uma árvore,
esta se queimava.
Com o domínio do fogo o homem foi
aprimorando o uso do mesmo para benefício próprio.
Com a chegada da revolução industrial
acontece o auge do aprimoramento humano em relação ao fogo, surgindo as
máquinas a vapor, cuja fonte de energia era o carvão. Esta nova tecnologia
provocou uma grande mudança na sociedade, pois as indústrias se multiplicaram
criando a necessidade de se utilizar novos combustíveis. Em suas pesquisas o
homem encontrou o petróleo que passou a substituir o carvão.
Os combustíveis fósseis originaram-se de
matéria orgânica que realizavam fotossíntese, portanto, acumulavam energia
vinda do Sol na forma de moléculas de carbono (hidrocarbonetos). Com a
decomposição dessa matéria a cerca de 500 milhões de anos formou-se o petróleo
e o carvão mineral.
Antes da revolução industrial havia um
equilíbrio entre a emissão de CO2 (queimadas e respiração) e o seu consumo
(pela fotossíntese), mantendo dessa forma sua concentração estável na
atmosfera.
O aumento da concentração de CO2 na
atmosfera, resultante da queima em larga escala dos hidrocarbonetos,
produziu-se uma intensificação do efeito estufa.
O fogo sempre existiu
na natureza, provocando queimadas, onde havia a liberação de gás carbônico e
vapor d’água na atmosfera. Esse fogo tinha origem vulcânica, pois, ao entrarem
em erupção os vulcões lançavam sua lava pelas florestas causando queimadas.
Também se originava de relâmpagos que, ao atingir uma árvore, esta se queimava.
Com o domínio do fogo
o homem foi aprimorando o uso do mesmo para benefício próprio.
Metalurgia e sua história
A história da metalurgia começa quando
os homens encontram os elementos de sua existência nas realizações de seus
antepassados.
Com
o surgimento da escrita, por volta de 4000 a.C. houve:
-
a utilização da pedra
como arma e ferramenta,
-
a criação da linguagem
oral,
-
o surgimento da arte,
-
a utilização e o
domínio da produção do fogo,
-
a domesticação e a
criação dos animais,
-
a prática da
agricultura e
-
surge a criação da
metalurgia.
A revolução científica do século
XVII e a revolução industrial do século XVIII não refletiram de imediato sobre
a tecnologia metalúrgica. No entanto, o caráter científico das propriedades dos
metais foram feitos tentando utilizar as propriedades do ferro fundido com o
auxílio do microscópio.
A partir do século XVIII a metalurgia
é descrita como uma ciência do estudo dos metais: ciência que estuda a
estrutura, a composição, as características e as propriedades dos metais, tendo
como objetivo não só fabricar produtos metalúrgicos como também as causas e
efeitos.
A partir de 1855 com o ferro
implantado nos materiais de construção, surge o alumínio, importante no
desenvolvimento industrial.
O alumínio, metal de baixa
intensidade, dúctil, estável e facilmente fundido não era fácil de produzir.
Preparava-se o segundo a seqüência bauscite – alumina – alumínio metalúrgico e
foi nesta altura que se começou a aplicar a eletricidade à metalurgia.
No período (1855 – 1957)
introduziram-se processos metalúrgicos de sistema de produção de aço, a
capacidade dos altos fornos de conter ferro cresceu intensamente (produto de
alto forno, que é o ferro no estado natural normalmente contém 4,5% de carbono
e impurezas como fósforo, enxofre e silício) para evitar que as barras quentes
de ferro expostas às deslocações de ar sofressem descarbonização, introduziu o
primeiro convertido (reservatório aquecido que contém “pig iron”
fundido) que fez reduzir suficientemente o preço do aço de modo a que este
fosse usado em quantidades muito maiores.
Em 1875 a quantidade produzida de aço
era superior a 700.000 toneladas, usado por companhias de caminho de ferro,
armamento e construção naval.
Dando a origem da metalurgia física
que consiste no estudo das propriedades e composições dos metais.
Neste século deu-se o desenvolvimento
de uma série de novos elementos de análise, como os microscópios eletrônicos de
varrimento e de transmissão e o difractómetro de raios x, o que permitiu aos
cientistas estudarem as estruturas existentes nos materiais e
correlacionarem-nas com as propriedades observadas.
Aumenta-se a resistência dos metais
com a adição de elementos de liga adequados (níquel, cobre, molibdênio,
vanádio, tungstênio...).
Os metais que mais recentemente
começaram a ser usados foram: o zircônio, titânio, magnésio, níquel, cobalto,
urânio entre muitos outros.
A evolução científica e tecnológica
trouxe consigo os reatores nucleares, originando deste modo, problemas
metalúrgicos nos componentes dos reatores, tais como, a resistência à corrosão,
caráter de absorção de nêutrons específicos, resistência à radiação,
estabilidade mecânica às temperaturas de trabalho.
O zircônio é um dos metais mais usados
com vista às dimensões destes problemas.
A transmutação de metais passou a ser
uma realidade com a descoberta da radioatividade, em 1919, iniciou a transmutação
artificial bombardeando nitrogênio gasoso com partículas alfa produzindo novos
materiais – hidrogênio e um isótopo de oxigênio.
As ligas de titânio têm vindo a ser
cada vez mais produzida, diminuindo o seu preço.
Gálio e índio são usados diretamente
em aplicações termométricas e em fusíveis devido ao seu baixo ponto de fusão,
tório e germânio são semicondutores.
Nos últimos 80 anos tem-se apostado na
produção de ligas e superligas metálicas, cujo resultado é uma melhoria nas
propriedades.
A indústria aeroespacial procura ligas
com um peso mínimo sem alteração das propriedades mecânicas, a indústria
química, por sua vez, necessita de ligas para aplicação em equipamentos de
extrusão de plásticos, aplicações criogênicas, turbinas, etc...
Muitas destas ligas são produzidas por
Pulverometalurgia que consiste na introdução de um pó metálico num molde que é
sujeito a elevadas pressões e temperaturas.
Como conseqüência da produção destas
ligas por Pulverometalurgia e solidificação Super Rápida as temperaturas de
trabalho das turbinas nas aplicações de aeronáutica.
Por outro lado, a indústria mecânica
(General Motors) desenvolveu um carro movido à energia solar denominado “Sun
Raycer” cujo motor, mais leve, pequeno e resistente motores elétricos, é
também produzido por solidificação Super Rápida.
A introdução de certas ligas metálicas
amorfas nos núcleos dos transformadores
que tem uma responsabilidade significativa nas perdas de energia elétrica no
seu transporte, permite reduzir as perdas de energia. Desta maneira, a energia
solar poderá ser tornada viável.
O surgimento de novas ligas como as
ligas com memória de forma, têm várias aplicações em robots, válvulas, molas...
Estes metais após serem dobrados e retorcidos regressam à sua forma inicial
quando aquecidos a uma temperatura determinada.
No entanto, a conseqüência do
desenvolvimento da ciência e engenharia não é apenas a implementação de novos
metais, mas também a introdução de novas técnicas de superfície (tratamentos
superficiais por laser, nitroração iônica, CVD, PVD...) que alteram as suas
propriedades.
A evolução científico-metalúrgica dos
dias de hoje faz-nos deparar com metais cujas propriedades não se encaixam na
classificação tradicional (dúcteis, bons condutores e relativamente pesados),
como é o caso das ligas metálicas leves, dos metais orgânicos ou dos
compósitos.
Muitos destes metais influenciaram
tanto o modo de vida das populações que se tornaram indispensáveis ao
funcionamento das sociedades modernas.
Há, porém, que ter em conta a seleção
racional dos materiais e o modo de processamento tecnológico que deverá ser
econômico quer em custos, não esquecendo o aspecto ambiental que envolve todo
um processo de reciclagem ou de incineração tanto dos resíduos industriais,
como dos produtos já usados. Pois é destas precauções, em grande parte, que
depende o nosso futuro.
Fonte:
http://www.acertubos.com.br (Acessado em 07/12/2002)
A origem da cerâmica
remonta aos antigos povos do Oriente, que a 7000 anos atrás já tinham tradição
da indústria cerâmica.
Quando o homem deixou
de utilizar as cavernas, necessitou de objetos que deveriam ser resistentes,
impermeáveis e de fácil fabricação, para armazenar alimentos e água, essas
facilidades foram encontradas na argila (barro), que misturadas a água e
endurecida após a queima, foi largamente utilizada na construção de casas,
vasilhames, urnas funerárias e até para a escrita.
Muitos potes
produzidos hoje, ainda contam com a aparência e técnica bastante semelhantes a
dos produzidos a milênios.
Cada estágio de
desenvolvimento da cerâmica é impossível sem o seu antecessor, pois a cerâmica
segue leis independentes de desenvolvimento.
A característica
técnica do utensílio cerâmico é variável de acordo com o calor e o tipo de
argila empregado.
Com o calor, a água é
eliminada tornando-a incapaz de tornar-se maleável novamente.
Muito do que sabemos
hoje sobre as antigas civilizações deve-se a pesquisas de arqueólogos com os
objetos cerâmicos.
Há registros de
objetos cerâmicos brasileiros com cerca de 2000 anos produzidos por aldeias
instaladas próximos a rios.
Existem vários tipos de emprego para a cerâmica: vasos, objetos de artes, utensílios, etc que embelezam, facilitam e enriquecem qualquer ambiente.
Fonte: história
da cerâmica.
Com a chegada da
Revolução Industrial acontece o auge do aprimoramento humano em relação ao
fogo, surgindo as máquinas a vapor cuja fonte de energia era o carvão. Esta
nova tecnologia provocou uma grande mudança na sociedade, pois as indústrias se
multiplicaram criando a necessidade de se utilizar novos combustíveis. Em suas
pesquisas o homem encontrou o petróleo que passou a substituir o carvão.
Os combustíveis
fósseis originam-se de matéria orgânica que realizaram fotossíntese, portanto,
acumularam energia vinda do Sol na forma de moléculas de carbono (hidrocarbonetos).
Com a decomposição dessa matéria a cerca de 500 milhões de anos formou-se o
petróleo e o carvão mineral.
CICLO DO CARBONO
O carbono é um elemento químico metalóide que é
encontrado na natureza ou cristalizado. Sendo junto com o hidrogênio elementos
básicos na estrutura dos compostos orgânicos. É encontrado sob as formas de:
diamante , grafite , carvão, hulha, antracito, óxidos, dióxidos, hidratos. O
carbono combina-se com vários metais, dando origem aos carbonetos. O anidrido
carbônico ou gás carbônico. O trióxido de carbono, pode ser resultante da
combustão do gás carbônico. Os carbonos passam de sólido a gás quando se
encontram em fornos elétricos desprovidos da presença de oxigênio. As pessoas
que trabalham em recintos onde se encontra carvão que queime constantemente,
estão sujeitas a envenenamento do sangue, pelo fato da ação do monóxido de
carbono sobre a hemoglobina . O carbono é bastante empregado nas indústrias ,
quer como redutor dos sulfetos metálicos quer na produção de aço.O carbono
difere dos outros elementos pelo fato de formar mais compostos que todos outros
juntos. Outros elementos: 40 mil; Carbono: 400 mil. Capacidade de formar
cadeias e anéis. O carbono é um componente primário da matéria viva.
CICLO GEOLÓGICO DO
CARBONO
O dióxido de carbono se desprende das fumarolas e
das fontes termais uma parte deste dióxido de carbono é juvenil e outra
meteórico. Uma parte deste CO2 pode reagir metassomaticamente e
substituindo a sílica das rochas silicatadas - a conseqüência disto é a
formação de espilitas e rochas talco-carbonatadas. A maior ponte do dióxido do
carbono se desprende para atmosfera ou se dissolve na água.
Durante a meteorização, as águas que contém dióxido de carbono reagem
principalmente com os sais de cálcio dissolvidos para formar carbonato e
bicarbonatos cálcicos. Por último, o carbonato cálcico se precipita por agentes
orgânicos ou inorgânicos, A maior perda no ciclo do carbono é a formação de
calcário. É evidente que o dióxido de carbono que desaparece do ciclo por este
processo não volta nunca por completo à atmosfera. Durante a silicificação dos
calcários não se desprendem mais que uma quantidade insignificante de dióxido
de carbono porque a quantidade de rochas carbonatadas tende a aumentar.
CARBONO
ATMOSFÉRICO
Nas plantas o carbono entra e sai por difusão, na
forma de CO2, através dos estômatos presentes na epiderme das
folhas. Entrando, o CO2 vai servir como matéria-prima de compostos
orgânicos, durante a fotossíntese. Saindo, o CO2 é um dos produtos
finais da respiração. Já os animais realizam apenas a respiração liberando o CO2
na atmosfera, e obtêm o carbono de que precisam de forma direta, se herbívoros,
ou de forma indireta se forem carnívoros. Depois de mortos, tanto animais
quanto vegetais, sofrem a ação dos decompositores, se a decomposição de sua
matéria orgânica for total, há liberação de gás carbônico e água, e se for
parcial, há transformação em material combustível. A matéria combustível quando
queimada, devolve o carbono à atmosfera na forma de CO2. Ou seja, o
carbono fixado por fotossíntese, mais cedo ou mais tarde retorna à atmosfera
pela decomposição da matéria orgânica morta. As florestas do mundo não são
apenas os principais consumidores de dióxido de carbono em terra; também
representam o principal reservatório de carbono fixado biologicamente. As
florestas contêm entre 400 e 500 bilhões de toneladas de carbono, ou
aproximadamente, dois terços da quantidade presente como dióxido de carbono na
atmosfera (700 bilhões de toneladas).
O ciclo do carbono revela dados e quantidades verdadeiramente surpreendentes.
Está provado que uma determinada célula de CO2 da atmosfera entra em
uma certa estrutura vegetal uma vez a cada 200 anos e que todo o oxigênio do ar
é renovado pelos vegetais de 2.000 em 2.000 anos. O ciclo
respiração-fotossíntese, já alterado pela introdução do homem, via atmosfera,
de grande quantidade de dióxido de carbono, pela combustão dos chamados
combustíveis fósseis. Um fator que ameniza este fato, é que os mares são
imensos reservatórios de carbono que agem como amortecedores de choque do gás
carbônico na atmosfera. Pode-se dizer: aumente-se a quantidade do gás carbônico
na atmosfera e o oceano se encarrega de retirá-lo. Retire-se gás carbônico do
ar e o mar reporá novamente. De 1.850 dc, o homem, inadvertidamente, vem
realizando um experimento geoquímico global, queimando grandes quantidades de
combustíveis fósseis e, dessa forma, devolvendo à atmosfera o carbono que foi
fixado pela fotossíntese a milhões de anos atrás. Geralmente, entre cinco e
seis bilhões de toneladas carbono fóssil estão sendo liberadas por ano na
atmosfera. Isto seria suficiente para aumentar a quantidade de dióxido de
carbono no ar de 2,3 partes por milhão por ano, se o dióxido de carbono
estivesse uniformemente distribuído e não fosse removido. No século passado, o
conteúdo de dióxido de carbono aumentou de 290 partes por milhão para 320,
sendo que mais de um quinto desse aumento ocorreu na década passada. O aumento
total corresponde somente a um pouco mais de um terço do dióxido de carbono
(cerca de 200 bilhões de toneladas no total) liberado dos combustíveis fósseis.
Embora a maior parte dos dois terços restantes tenha ido para os oceanos, uma
fração significativa pode perfeitamente ter aumentado a quantidade total de
vegetação na terra. Estudos de laboratório mostram que as plantas crescem mais
rapidamente quando o ar circundante é enriquecido com o dióxido de carbono.
Assim, é possível que o homem esteja fertilizando campos e florestas, com a
queima dos combustíveis fósseis.
A importância
do ciclo do carbono na natureza pode ser melhor evidência pela estimativa de
que todo o CO2 presente no ar, caso não houvesse reposição, seria completamente
exaurido em menos de 20 anos, tendo em vista a fotossíntese atual. A fixação
total de carbono por ano, nos oceanos, ascende à cifra aproximada de 1,2 x 1010
tons, enquanto que o teor fixado em terra é da ordem de 1,6 x1010 tons. As
plantas clorofiladas constituem o mais importante agente da redução do CO2 a
matéria orgânica; outros seres, como as bactérias fotossintetizantes e as
quimiolitotróficas (redutoras de CO2) tem pequena contribuição para idêntico
fim.
Nos processos de mineralização das substâncias carbonadas, com a conseqüente
reposição do CO2 à atmosfera, tem revelante papel os microrganismos
heterotróficos. Outra grande contribuição destes no ciclo de carbono é o
suprimento de CO2 ao solo, onde este gás funciona como um eficiente solvente na
preparação de alimentos inorgânicos para as plantas, a partir de substâncias minerais
do solo. De importância relevante é ainda a operação de degradação levada ao
cabo pelos microrganismos, das grandes quantidades de celulose, amido e outros
inúmeros carboidratos complexos presentes no solo, provenientes de modo
especial de tecidos vegetais, sem o que a crosta terrestre se transformaria
pouco a pouco numa impenetrável camada de plantas mortas, inteiramente
inadequada aos processos vitais que aí tem lugar. O trabalho dos
microrganismos, entretanto, forma aproveitável pelas plantas, compostos
orgânicos complexos e contribui de modo decisivo para elaboração do húmus. As fontes de carbono introduzido no solo são
numerosas:
Carbono
mineral do CO2 atmosférico e dos carbonatos telúricos e o carbono orgânico dos
organismos vegetais e animais sob sua múltiplas formas, desde os glucídios
simples até as substâncias altamente polimerizadas, como a celulose, ou de
estrutura complexa, como a lignina. O metabolismo destas diversas formas varia
extraordinariamente no solo devido à estrutura mesma das substâncias carbonadas
e a multiplicidade das espécies zimógenas ativas sobre elas. Estas variações
traduzem-se por diferentes velocidades de ataque e produção de substâncias
metabólicas intermediárias diversas. De fato, se os produtos finais constantemente
CO2 e H2O (e mais CH4, em anaerobiose), os produtos intermediários, são
extremamente variáveis : ácidos orgânicos, aldeídos, álcoois, açúcares, mais ou
menos complexos. A mineralização do carbono orgânico é excepcionalmente
realizada em uma única etapa, e via de regra, numerosos grupos bacterianos e
fúngicos intervêm sucessivamente até o processo atingir a sua fase final. Este
ciclo é ainda complicado pelo fato das substâncias glucídicas estarem
constantemente associadas em proporções variáveis, com substâncias azotadas
(proteínas) ou lipídicas, com lignina, com resinas, com taninos, etc., Por fim,
como último fator de complicação considere-se o fato do que ao mesmo tempo que
tem lugar a degradação de carboidratos complexos, os microrganismos sintetizam corpos
do mesmo tipo (hemiceluloses microbianas, por exemplo) e seus demais
constituintes celulares, tornando-se difícil a separação entre os compostos
intermediários de degradação e os de síntese. Uns e outros podem, por
combinações químicas ou arranjos físicos, se ligar entre si ou a outros corpos,
para formarem as substâncias de reserva húmicas. Tal se apresenta, em linha
gerais, a complexidade do ciclo do carbono na natureza.
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CO2
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Combustão |
Fotossíntese |
Respiração |
Decomposição |
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Plantas e Animais |
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Fonte:http:// www.cptec.inpe.br
(acessado em 07/12/2002)
Muitos dos compostos orgânicos ternários (açúcares, amido, ácidos
orgânicos, aldeios, etc.,) são decompostos por um número relativamente grande
de fungos, bactérias e actinomicetos do solo, através de vários tipos de
reações que se desenvolvem em sucessão, no exterior e no interior das células
microbianas, resultando na liberação final de CO2. Outros compostos orgânicos
ternários, entretanto, tais como celulose, hemicelulose, lignina, pectinas, são
utilizadas por menor número de microrganismos específicos, e sua decomposição
é, no geral, mais demorada que a dos demais. Entre os vários fatores que afetam
a decomposição dos compostos orgânicos, tem especial importância na velocidade
desse processo de análise, a relação C/N do material em decomposição, visto que
os microrganismos o utilizam tanto como fonte de nitrogênio necessário às suas
proteínas como fonte de C. necessária a seus constituintes celulares. Como
conseqüência, material com baixa relação C/N é decompostos com rápida liberação
do N em excesso, sob a forma de sais de amônio, ao passo que em material com
relação C/N elevada, o nitrogênio é retido na forma orgânica por mais tempo, só
sendo liberado, à disposição das plantas, quando o processo de decomposição,
com conseqüente liberação de CO2, faz baixar a relação C/N do material
original.
A geoquímica
é uma ciência física importante, interessada na composição química da terra e a
troca de elementos entre as diferentes partes da crosta terrestre com seus
oceanos, rios, etc. A biogeoquímica, é o estudo das trocas (movimentos de
ida e volta) de materiais entre os componentes viventes e não viventes da
biosfera. Sobrepondo um ciclo biogeoquímico a um diagrama simplificado de fluxo
de energia, com a finalidade de mostrar a inter-relacão entre estes dois processos
básicos. Os elementos vitais estão nunca, ou quase nunca distribuídos
homogeneamente na natureza e nem presentes sob a mesma forma química através de
ecossistema, ao contrário os estão em compartimentos ou pools com várias
taxas de câmbio entre eles.
CO2
(DIÓXIDO DE CARBONO)
Gás incolor e inodoro,
resultante de processos de combustão. Asfixiante.
Quem mais emite CO2 (dados de 1997):
|
País |
Bilhões de toneladas/ano |
|
EUA |
5,2 |
|
China |
3,1 |
|
Japão |
1,5 |
|
Rússia |
1,0 |
|
|
Fonte:http:// www.cptec.inpe.br
(acessado em 07/12/2002)
Antes da revolução
industrial havia um equilíbrio entre a emissão de gás carbônico (queimadas e
respiração) e o seu consumo (fotossíntese), mantendo dessa forma a concentração
estável na atmosfera.
O aumento da
concentração de gás carbônico na atmosfera, resultante da queima em larga
escala dos hidrocarbonetos, provocou uma intensificação do efeito estufa.
EFEITO ESTUFA
O ciclo do carbono está
estreitamente ligado ao do oxigênio. Os processos de fotossíntese e de
respiração se equilibram perfeitamente, e não deveria haver mudança nas
quantidades de oxigênio e de gás carbônico envolvidas no ciclo do carbono, a
não ser pequenas variações sazonais. (GAINOTTI et al, 2002)
Em um ambiente natural, as
variações da intensidade da fotossíntese produzem simplesmente uma oscilação na
quantidade de CO2 atmosférico, com um pico no inverno e uma diminuição no
verão.
Mesmo durante a noite, quando a
fotossíntese não acontece, acima das grandes coberturas vegetais, como as
florestas, há um grande e contínuo fluxo de CO2, produzido pela
respiração, que vai do solo e da vegetação em direção à atmosfera.
O equilíbrio entre o oxigênio e
o gás carbônico estabeleceu-se há mais de 400 milhões de anos. As plantas, de
fato, retiram o CO2 da atmosfera e regeneram o oxigênio na mesma velocidade
em que o próprio oxigênio é consumido pela respiração.
Hoje, porém, grande quantidade
de CO2, proveniente da
utilização de combustíveis como o petróleo e o carvão, é emitida para a
atmosfera. Calcula -se que o consumo de combustíveis fósseis elimina cerca de
100 bilhões de toneladas de CO2 por ano. O carbono armazenado no
solo pelo soterramento de antigas florestas e, assim, destinado a um ciclo
longo, é despejado de modo irrefreável no ar. Para que pudessem reciclá-lo com
a fotossíntese, as florestas deveriam aumentar em extensão; mas, na verdade,
estão sofrendo redução.
Do exame de bolhas de ar retidas
em blocos de gelo na Antártica, da análise de dados que remontam à revolução
industrial e de medidas sistematicamente realizadas a partir dos anos 50, é
possível obter um gráfico que mostra o alarmante incremento de CO2. A concentração de um gás
na atmosfera também pode ser expressa em partes por milhão (ppm), isto é, como
número de moléculas do gás em um milhão de moléculas do ar.Atualmente a
concentração do CO2 corresponde a 350 partes por milhão. No início da era
industrial, porém, era de apenas 280 ppm.
Variações nas concentrações de CO2 atmosférico.
Fonte: Gainotti et al, 2002
O aumento da concentração de CO2, é motivo de grande
preocupação, pois provoca o aumento do efeito estufa, cujas conseqüências, a
longo prazo, podem modificar o clima terrestre.
O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter
constante a temperatura propícia à vida que herdou. Mesmo sendo a atmosfera
altamente transparente perante a luz solar cerca de 35% da radiação que
recebemos é refletida para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra.
Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases
como o dióxido de carbono, vapor de água , metano, óxidos de azoto e ozônio
presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% desta).
A atmosfera do nosso planeta, permite a passagem de luz, porém impede a
saída de
calor. É o efeito estufa.
Fonte: Silva Jr. et all, 1995.
Em condições normais, o efeito estufa é precioso para
a vida. Calcula-se que, se faltasse essa "capa" gasosa que retém o
calor, sobre a Terra só haveria gelo: a temperatura seria de 33 graus a menos
do que a confortável média atual, de 15 ºC, isto é, baixaria para
aproximadamente 18 °C negativos.
Contudo, se a temperatura do
planeta aumentar, mesmo que apenas poucos graus (nos últimos cem anos o aumento
foi de 0,5 °C), estarão comprometidos todos os biomas, e, com o derretimento
das geleiras, acontecerá um aumento do nível dos mares, que poderão invadir as
cidades costeiras.
O ciclo do carbono sofre, portanto, uma alteração
ocasionada pela prepotente introdução de um fator novo: o progresso humano.
A quebra do ciclo do carbono é
um assunto atual, que preocupa a comunidade científica não apenas pelos efeitos
nefastos que pode ter sobre o planeta, mas, sobretudo, porque coloca o mundo
frente a dois problemas muito sérios: até que ponto o homem pode interferir nos
equilíbrios naturais e até que ponto a biosfera pode resistir às agressões da
atividade humana?
As
mudanças do clima no planeta são uma realidade comprovada cientificamente e
medidas urgentes são necessárias pra minimizar a ameaça deste fenômeno à
humanidade e aos ecossistemas, assim como para a construção de uma sociedade
sustentável todas as suas dimensões.
A principal causa do efeito estufa é:
a própria queima de combustíveis fósseis, incluindo aí a queima de gasolina e diesel
nos motores dos automóveis, as queimadas das florestas para se fazer grandes
pastos para o gado, à emissão de gases poluentes pelas industrias, erupções
vulcânicas, dentre outras.
Veja na figura abaixo a emissão de
cada um na atmosfera:
Fonte:http://www.ecoequilibrio.hpg.ig.com.br
(Acessado em 07/12/2002)
Como conseqüências do efeito estufa, temos
principalmente o aquecimento global, que desencadeará o derretimento das
calotas polares que causará o aumento do nível do mar que poderá até inundar
cidades litorâneas provocando o seu desaparecimento. Isto também provocará uma
mudança nos comportamentos dos rios, provocando grandes enchentes e afetando
principalmente as plantações.
Poderá também provocar mudanças no
clima da Terra que gerará regiões desérticas (o que pode acontecer com o
Nordeste brasileiro, por exemplo.) e regiões sujeitas a grandes tormentas e
furacões, causando o deslocamento de milhões de pessoas.
Com o aumento da temperatura também
haverá a extinção de várias espécies que não se adaptarão as condições
climáticas e isto causará o desequilíbrio em vários ecossistemas e até o desaparecimento
de alguns (como por exemplo, os mangues).
Também ajudará o aumento da propagação de doenças
causadas por insetos (como dengue), e a sobrevivência de vários fungos e
bactérias prejudiciais aos homens, que também passarão a sofrer mais de doenças
respiratórias e ter mais ataques cardíacos.
No quadro abaixo podemos notar o aumento de
temperatura nos últimos 1000 anos.
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Fonte:http://
www.cptec.inpe.br
(Acessado em 07/12/2002)
MEDIDAS PARA MINIMIZAR O
“EFEITO ESTUFA”
O ser humano para reverter a
situação caótica na qual se encontra o nosso meio ambiente, necessita modificar
as suas atitudes, seus interesses
econômicos e financeiros.
Podemos
perceber que a situação atual na qual vivemos é conseqüência de fatos ocorridos
em espaços temporais mais remotos como o advento da Revolução Industrial, onde
o homem alterou o seu modo de viver e consumir, mas conseqüentemente também
alterou o ciclo da natureza.
Para
amenizar esta situação é necessário que chefes de estados, tanto de países
ricos, quanto menos favorecidos tomem as mesmas medidas, pensando em um
primeiro plano no ser humano e deixando de lado seus interesses econômicos.
Com
relação ao Brasil, um primeiro grupo de medidas atenuadoras visa à redução das
emissões de gases do efeito estufa (GEE), propondo mudanças nas fontes de
obtenção de energia, priorizando investimentos em pesquisa e implementação de
fontes que não liberam carbono, e de fontes como a cana-de-açúcar, a mandioca e
o babaçu, que apesar de também liberarem carbono, este é reabsorvido à medida
que novas plantas se desenvolvem.
A
maior parte dessas medidas já é conhecida, como o Programa Proálcool. A COPPE,
por exemplo, já encaminhou alguns projetos ao comitê gestor do Mecanismo de
Desenvolvimento Limpo (MDL), entre eles o uso do biodiesel como combustível, a
partir da reciclagem de óleo vegetal, e a coleta de gás metano e seu uso com
combustível, cuja experiência piloto será no Aterro de Gramacho e na Usina do
Caju, com a produção de biogás a partir do lixo.
A
razão dessas medidas não terem sido implementadas até o momento com maior
êxito, segundo Gilberto Januzzi(2002), é porque “trata-se de uma conjuntura de
desenvolvimento econômico que escolheu os combustíveis fósseis como seu eixo
principal”. Bilhões e bilhões de dólares giram em torno dos energéticos
originados de combustíveis fósseis, e as indústrias apresentam muitos
subsídios. “A questão dos Estados Unidos não estarem ratificando o Protocolo de
Quioto, ocorre porque isso não interessa economicamente”.
A eminência de uma mudança tão
drástica como a alteração da temperatura global do planeta trás consigo perigos
que deviam estar a preocupar muito mais os governos em fazer diminuir as taxas
de emissão dos gases de Efeito Estufa para a atmosfera, pelo menos ao nível das
atividades industriais e nos automóveis particulares, encarando o problema com
o nível de seriedade que este merece.
A seguir novas tecnologias
que podem auxiliar na diminuição do “efeito estufa” encontradas em sites de
pesquisa.
Energia do
Hidrogênio
Introdução
O hidrogênio é o primeiro elemento da tabela periódica, constituído apenas por um próton e um elétron, sendo assim, o elemento mais simples de todo universo. Por este motivo é um dos mais abundantes no universo, pois muitas estrelas, cometas e planetas são formadas basicamente de hidrogênio. No caso das estrelas, é o combustível essencial para o fornecimento de energia para muitos sistemas planetários como o nosso. Um outro exemplo é o planeta Júpiter, que é formado de hidrogênio nas fases líquida, gasosa e sólida.
No nosso planeta só é possível encontrá-lo associado a outros elementos como a água, sendo necessário energia para obtê-lo e, como resíduo temos apenas água, ou seja, uma fonte de energia altamente limpa e sem resíduos tóxicos.
O gás hidrogênio H2 é explorado para uso em motores e combustão e células de combustível. Basicamente temos duas maneiras de obter hidrogênio:
· Eletrólise: usa-se energia elétrica para promover a quebrar da molécula de H2.
· Síntese: a partir de substâncias como biomassa e carvão, pode-se obter o hidrogênio.
Combustão do hidrogênio
No processo de combinação entre o oxigênio e hidrogênio, ocorre uma reação do tipo oxidante, com produção de calor e 33.890 kcal/kg. É esta liberação de energia que pode ser aproveitada.
Possibilidades para o Brasil
A tecnologia de obtenção de hidrogênio para exploração energética no nosso país já é uma realidade, o que podemos considerar que o Brasil já está preparado para esta nova era, a do hidrogênio. A UNICAMP domina vários métodos:
· Eletrólise da água
· decomposição da amônia
· Reação de hidretos metálicos
· ligas de ferro-titânio
· níquel-magnésio
O hidrogênio pela suas possibilidades, pode ser considerado como vetor energético, pode ser considerado como fonte inesgotável de energia, pois a reação abaixo se dá nos dois sentidos:
H2 + 1/2O2
<=> H20 + 33.890 kcal/kg
Célula de Combustível
A maioria das células de combustível usam o hidrogênio na reação acima para produção de energia e água. Este é a forma usada pela NASA em seu programa espacial. A água de reação é aproveitada para uso da tripulação para beber.
As possibilidades do uso do hidrogênio prometem para o futuro. Entretanto, ainda são caras as células, mas como toda nova forma de energia, a melhoria de sua performance depende em muito da compreensão das nações de que nós devemos preservar o ambiente livre de cargas poluentes, ou pelo menos com menor carga, com menores riscos para a humanidade e, dessa forma podermos nos sentir realmente humano.
O Combustível do futuro
Mercado de automóveis incentiva pesquisas como a
desenvolvida por equipe da USP para a aplicação do H2
www.brasilenergia.com.br
(Acessado em 07/12/2002)
O automóvel movido a hidrogênio, com emissão zero de carbono, pode se
tornar realidade dentro de alguns anos. Uma equipe formada por engenheiros
eletricistas, eletrônicos, químicos e de software da Universidade de São Paulo
(USP) em São Carlos desenvolve o protótipo da primeira célula combustível de
hidrogênio do Brasil.
Como fonte primária de energia, o hidrogênio poderá substituir, futuramente,
energias não-renováveis, como os derivados do petróleo. O considerável
interesse mundial em fontes de energia limpa elevou, nos últimos três anos, o
número de empresas e entidades de pesquisa que trabalham com células
combustíveis de 275 para 700.
Os cientistas Gilberto Janólio e Gerhardt Ett, responsáveis pela pesquisa da
USP, trabalham na Electrocell, do Centro Incubador de Empresas Tecnológicas de
São Paulo (Cietec). Segundo eles, duas multinacionais que, por enquanto,
preferem manter-se em sigilo interessaram-se pelo protótipo. Uma é do ramo
automobilístico, a outra, do setor de energia. O veículo movido a hidrogênio
vai revolucionar a paisagem urbana e contribuir para reduzir a poluição
atmosférica e sonora das grandes cidades. No modelo previsto pelos cientistas,
os motoristas abastecerão seus veículos nos postos convencionais com qualquer
combustível líquido. Neste caso, o automóvel também deverá estar equipado com
reformador, componente que retira o hidrogênio puro e o conduz para a célula
combustível. Esta, por sua vez, transforma-o em energia elétrica. O rejeito é
vapor d’água, praticamente potável. A poluição é zero, garantem os
pesquisadores.
O hidrogênio é a energia da ligação molecular dos hidrocarbonetos. Em estado
puro, ele entra na célula combustível e transforma energia química diretamente
em energia elétrica. O protótipo da célula de hidrogênio de 24 V e 1,2 kW mede
32 cm de comprimento, 18 cm de largura e 18 cm de altura, e combina átomos de
hidrogênio e de oxigênio, gerando energia por corrente elétrica. O que torna
essa tecnologia diferente, na avaliação dos cientistas, é que o rendimento é
superior a qualquer forma de geração de energia, e pode chegar a quase 100%. Os
pesquisadores montaram em laboratório uma bancada de testes para célula
combustível de hidrogênio com um simulador de consumo de energia elétrica. Lá,
estudam as condições de polarização da célula, a influência dos controladores
de vazão mássica e o comportamento das correntes harmônicas.
A equipe está pesquisando dois tipos de célula, com finalidades distintas. A
PEM (Próton Exchange Membrane) trabalha em baixas temperaturas e produz em
quilowatts. Seria a ideal para automóveis. Já a SOFC (Solid Oxid Fuell Cell)
trabalha em altíssimas temperaturas e gera em megawatts, podendo ser
aproveitada para grandes projetos de geração elétrica. “Essa tecnologia seria
útil também para projetos de co-geração, observa
Janólio.·............................”.
www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm(Acessado em 07/12/2002)
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O que são as pilhas de combustível? A pilha de combustível é um dispositivo eletroquímico em que um combustível e um oxidante reagem diretamente, produzindo eletricidade. Uma vez que este processo não segue o ciclo termodinâmico,as temperaturas altas não são necessárias para uma boa eficiência. Além de eficientes, as pilhas de combustível apresentam a vantagem de serem silenciosas e não poluentes. Motores de combustão interna vs. Pilha de Combustível Nos sistemas de
propulsão tradicionais, os combustíveis são queimados num motor de combustão
interna. Conseqüentemente, os átomos que os constituem reagem na presença de
oxigênio. Neste processo designado por oxidação, os átomos do combustível
doam elétrons aos átomos de oxigênio. O combustível é oxidado e o oxigênio é
reduzido, em simultaneidade. Desta reação resulta a libertação de energia
térmica, transformada em energia cinética pelas componentes mecânicas do
motor. Numa pilha de combustível, as reações de oxidação e redução são
separadas por um eletrólito. A separação destas duas reações resulta na
produção de uma carga negativa no ânodo e positiva no cátodo. Aplicando uma
corrente, pode retirar-se energia elétrica desta reação. Embora exista
similaridade com os processos que ocorrem nas baterias, é importante perceber
que numa pilha de combustível os reagentes (combustível e oxigênio) são
fornecidos por uma fonte externa. A pilha de combustível, por isso, nem pode
estar "vazia" nem necessita de ser "recarregada". |
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Tipos
de células de combustível AFC alkaline fuel cell , pilha de combustível alcalina DMFC direct methanol fuel cell , pilha de combustível em que o combustível utilizado é o metanol (exceção à regra de designação em função do eletrólito) |
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm
(acessado em 07/12/2002) |
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Sistema SPFC
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm
(acessado em 07/12/2002) A tensão da SPFC varia em função da corrente retirada da célula. Após uma quebra inicial da tensão, existe uma relação quase linear entre a densidade de corrente e a tensão. Com elevada densidade de corrente, próxima da potência máxima, a tensão começa a diminuir de forma não linear. |
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm
(acessado em 07/12/2002) |
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm (acessado em 07/12/2002)
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O sistema de armazenagem do combustível pode ser um cilindro contendo hidrogênio comprimido (associado a um controlador da pressão) ou um depósito de hidrogênio liquefeito (mantido a cerca de -250 ºC). No caso da utilização de hidrocarbonetos, o sistema tem de compreender um processador de combustível (reformador de combustível ou purificador de gás) que fornece o hidrogênio para a pilha de combustível. A energia elétrica produzida pela pilha (ou pilhas) é transmitida ao conversor para transformação em corrente alternada que alimentará os motores elétricos de tração. Para cobrir os picos de carga, por exemplo durante o arranque e aceleração, pode ser utilizada uma bateria auxiliar: sistema híbrido. Reformadores
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm (acessado em 07/12/2002) A Opel está a desenvolver um protótipo do modelo Zafira a pilha de combustível. Prevê-se que em 2004 o Projecto Hydrogen 1 esteja concluído e possa passar à produção em série. O hidrogênio é armazenado na forma criogênica, a cerca de 6 bar, num reservatório de aço com parede dupla. |
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Projeto em desenvolvimento
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www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm
(acessado em 07/12/2002) Os STCP (Soc. de Transportes Coletivos do Porto) estão também envolvidos num projeto de demonstração de autocarros a pilha de combustível, que prevê em 2003 a realização de experiências com viaturas da Mercedes. |
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- o hidrogênio não é facilmente
disponibilizado, os custo de produção e armazenagem são elevados; Gás natural Biogás |
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Remoção do CO |
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Energia Solar
Introdução
O Sol é a mais próxima estrela de nosso planeta Terra. Ele está a aproximadamente 150 milhões de quilômetros de distância, brilhando a bilhões de anos fornecendo energia para a manutenção da vida na superfície do planeta. Sem o Sol não haveria como prover a Terra da maior dádiva que temos, a vida. Podemos dizer, sem receio de errar que a maior parte da energia de que dispomos provém do Sol. Os alimentos que consumimos são o resultado da conversão da energia solar através da fotossíntese realizada pelas plantas. A atual comunidade global tem como matriz energética o petróleo e seus derivados, que tem como fonte a energia solar, armazenada durante milhões de anos na forma de combustíveis fósseis. Podemos dizer que essas duas fontes são indiretas, pois fornecem energia após um processamento.
Entretanto a energia solar na forma direta também pode ser aproveitada e possui características importantes em comparação com outras formas de energia, como por exemplo:
· Renovabilidade quase infinita - para a escala de tempo humana, o Sol ainda brilhará por muitos bilhões de anos, o que lhe confere uma infinitude de fornecimento de energia;
· Impacto ambiental - em comparação com outras fontes, é mínimo o impacto ambiental, pois não deixa resíduo;
· Regionalidade - é uma fonte de aplicação regional não necessita ser transportada por grandes distâncias.
A utilização da energia solar é uma das mais antigas, pois muitas civilizações antigas como os índios pré-incaicos, já utilizavam-na para preservação de alimentos secando-os ao sol. No nordeste brasileiro e litoral, esta prática se dá como a prática de secagem de peixes e carnes como forma de ampliar o tempo de consumo desses alimentos.
As aplicações atuais são mais bem estruturadas para atender a uma concepção moderna de vida. Nos últimos cem anos houve aperfeiçoamentos das formas de aproveitamento energético. Basicamente, temos duas maneiras de uso direto da energia do sol: através da luz emitida pelo sol e calor. De forma indireta temos a biomassa, as marés, dos ventos, dos oceanos pela diferença de temperatura. A necessidade de aproveitamento energético solar se dá pelo fato de que a atual fonte energética petrolífera estar com os dias contados e aí entraremos em uma problemática de ordem planetária e uma pergunta surge: "como iremos suprir a demanda de uma sociedade que cresce constantemente?", "Como poderemos armazenar energia para atender a essa demanda?". Estas questões têm que começar a ser discutida desde já e não esperar o momento da retirada da última gota de petróleo do poço virado uma peça de museu como demonstrativo de qual foi a mola propulsora da humanidade por pouco mais de 150 anos.
Tipos de Coletores solares
São dispositivos que transformam a luz do sol em calor, que pode ser utilizado para aquecimento de água. Para isso aproveitam-se as características dos materiais como emissão, absorção e reflexão de luz e calor. Todos os corpos irradiam ondas eletromagnéticas e que dependem da temperatura. É o que denominamos de radiação térmica. Um corpo ideal emite toda a radiação possível a uma dada temperatura é chamado de corpo negro. O princípio de funcionamento dos coletores solares é o efeito estufa. Todo corpo exposto à radiação tende a se aquecer por absorção de energia e de acordo com a cor deste corpo este aquecimento se dará mais ou menos rápida. Para placas absorvedoras dos coletores é usada a cor preta fosca por possuir maior capacidade de absorção calorífica. A luz solar, ao incidir sobre a superfície, aquece, mas também há uma emissão de energia ultravioleta. Para garantir que a energia fique confinada, os coletores solares são construídos como recipientes na forma de caixas de forma a que haja o máximo de aproveitamento dessa energia radiante, como mostra a figura abaixo:
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica5/leituras/eolica.htm(acessado
em 07/12/2002)
A energia que irradia da placa absorvedora é retida pela placa de vidro plano proporcionando o denominado efeito estufa, semelhante ao que acontece quando entramos em nosso carro após ficar exposto ao Sol por muito tempo. Este tipo de coletor é mais utilizado para aquecimento de água, bastando que se coloque acoplado uma tubulação na parte interna, próximo à placa absorvedora e que se tenha uma caixa de água com isolamento térmico para evitar dissipação de energia.
Segundo literaturas, a potência solar estimada é da ordem de 1018cvh ou 7,3.1017kWh. A incidência diária de energia solar sobre a superfície terrestre é da ordem de 1443 kWh/m2. Ainda falando sobre dados energéticos, uma área de 42 000 m2 absorve diariamente a energia produzida pelo homem. Entretanto, produzimos muito pouco em relação ao que está disponível, pois a metade dessa energia é refletida para o espaço pela camada mais externa da atmosfera terrestre, alem de estarmos tecnologicamente aquém das necessidades e do alto custo de produção. Outro fator é que a energia solar não é portátil e não pode ser armazenada, ao contrário dos combustíveis que são utilizados atualmente no mundo.
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica5/leituras/solar.htm
(acessado em 07/12/2002)
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Todo o
calor da Terra, exceto o obtido no interior dos átomos, vem, em última
análise, do Sol. Além de aquecer a Terra, o Sol fornece a energia utilizada
pelas plantas na síntese do alimento que fornece o combustível necessário às
funções e aos animais que o comem. O calor do Sol produz a evaporação da água
dos oceanos, formando as nuvens que caem sob a forma de chuva sobre as
montanhas e descendo correm para o mar. O homem coloca turbinas no caminho
por onde passa a água, transformando sua energia em energia elétrica. Os
demais combustíveis utilizados pelo homem como gás, petróleo, carvão e a madeira
são remanescentes ou produtos de organismos cuja energia original foi
derivada do Sol.
Painel
solar O aquecimento da água para ser
aproveitada nas residências e feito com uma caixa semelhante a uma estufa,
coberta com vidro. A radiação solar incide na parte transparente do coletor.
Parte dessa radiação atinge a chapa de alumínio pintada de preto no interior
da caixa. A pintura preta aumenta a absorção da energia incidente. Fixada à
placa de alumínio encontra-se a tubulação de água. Pelo processo de condução,
parte do aquecimento da placa é transmitido para a água. Uma vez aquecida, a
água na tubulação fica menos densa e sobe indo para o reservatório. Ao mesmo
tempo, a água mais fria desce da parte inferior do reservatório. A água
quente, pronta para o consumo, é retirada da parte superior do reservatório,
e uma nova quantidade de água é introduzida na parte inferior.
O mesmo princípio pode
ser utilizado para o aquecimento e refrigeração de residências. A casa tem
suas paredes de face sul (hemisfério norte) pintado de preto às quais se
superpõem paredes de vidro: a radiação atravessa o vidro e aquece a parede,
dando origem a uma coluna ascendente de ar quente entre ambas. Com aberturas
convenientes no sistema, o ar pode circular no interior da casa, aquecendo-a
ou resfriando-a. Como a parede retém o calor por várias horas, o sistema
continua a funcionar durante a noite e nos períodos nublados do dia.
Forno solar
Células solares fotovoltaicas |
Energia Eólica
Introdução
O uso da energia eólica é muito antigo, e o homem já utilizava como forma de convertê-la em trabalho útil. A principal mola propulsora da colonização européia foram as naus movidas a vento. O fenômeno de formação de ventos se dá pelo aquecimento desigual que ocorre na superfície do planeta Terra. A massa de ar que se apresenta com maior temperatura diminui sua densidade. Essa massa de ar sobe na atmosfera. O espaço deixado pela massa é ocupado por uma massa de ar de maior densidade e menor temperatura, ocorrendo assim, uma movimentação de massas. Esta movimentação de massas de ar caracteriza a convecção térmica, isto é, o vento, que nós sentimos em nossa pele e que tem energia aproveitável. Aí entra a pergunta: e o vento tem energia? Tem sim. O conceito físico de energia se refere ao movimento. Tudo que tem movimento possui energia. A energia está na natureza sob diversas formas e uma delas é a que nós estamos discutindo aqui, a ENERGIA EÓLICA. A energia eólica pode ser convertida de em energia útil por dois tipos de sistemas bem definidos:
- Um de simples construção, o "moinho de vento", que a civilização usa há mais de 300 anos para produção de energia mecânica. São aqueles moinhos que são característicos dos países baixos como a Holanda.
- O outro, mais modernos, e com um melhor aproveitamento da energia e que serve para produzir energia elétrica, são os aerogeradores.
Mas não só na forma de moinhos e aerogeradores encontramos sistemas de aproveitamento de energia eólica. Um exemplo marcante na história da humanidade foram as caravelas e naus, que desbravaram os mares para explorar regiões muito distantes. E assim se deu o processo de exploração das colônias portuguesas e espanholas, e mais tarde inglesas, francesas, holandesas, etc.
Disponibilidade da Energia Eólica
A disponibilidade de energia eólica está ligada a diversos fatores, dentre os quais, físicos e geológicos. A formação da energia eólica se dá devido à diferença de aquecimento da superfície terrestre. Isto acontece por vários motivos. Um deles é a inclinação do eixo terrestre, fazendo com que os raios solares cheguem inclinados à superfície.
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica5/leituras/eolica.htm
(acessado em 07/12/2002)
Na figura acima podemos ver o efeito dessa inclinação, que é um fator determinante para a definição das estações do ano. Portanto, a disponibilidade de energia eólica é variável de várias maneiras: depende da hora do dia, da estação do ano, e de outros aspectos climáticos. A diferenciação de aquecimento da superfície modifica a densidade do ar (por densidade, defini-se a relação entre a massa e o volume ocupado pela mesma). O ar mais quente é menos denso e sobe na atmosfera. O vazio deixado por ele é ocupado por uma massa de ar mais frio, que possui maior densidade. Esta diferença proporciona um deslocamento de massas denominado correntes de convecção. O movimento das massas é dotado de um tipo de energia denominada Energia Cinética, expressa pela equação abaixo:
Onde v é a velocidade do vento e m a massa de ar que passa por uma área a varrida pelas pás em rotação. A massa, por sua vez, deve ser obtida, pela equação:
onde a é a
área, 
é a
densidade do ar e v é a velocidade do vento.
Essa equação da energia é obtida a partir das leis de Newton. Entretanto, a energia eólica não pode ser totalmente convertia em energia aproveitável, assim como em qualquer processo de conversão de uma energia em outra.
Para medir a velocidade do vento, são utilizados os anemômetros, que são dispositivos semelhantes a um moinho de vento (do grego anemós=vento, metros=medidor). Com a velocidade, podemos estimar a potência disponível pela equação:
Onde P é potência em quilowatt por metro quadrado e v é a velocidade do vento em metro por segundo.
Um detalhe a respeito desta equação é proporcionalidade ao cubo, o que faz com que, para pequenas reduções na velocidade do vento, há uma grande perda de potência. O rendimento de um gerador eólico é expresso pela relação entre a velocidade da ponta da pá e a velocidade do vento.
Outro fator que influencia o aproveitamento da energia eólica é o tipo de rotor. O rotor com duas pás tem um melhor desempenho que um rotor de mais pás e, para cada tipo de rotor há uma velocidade mínima para operar, onde abaixo dela o rotor não inicia a operação, devido a perdas de energia, principalmente por atrito.
A estimativa da velocidade do vento tem que levar em consideração a altitude, pois ela aumenta em função da altura em relação ao solo, de acordo com a fórmula abaixo:
V - velocidade do vento
à altura h; Vo - velocidade do vento à altura ho de referência; 
-
coeficiente do perfil do vento à vertical, tendo como valores referenciais 0,16
para terrenos planos; 0,28 para terrenos acidentados e arborizados; 0,40 para
as cidades.
As correntes de vento são influenciados pelas condições geográficas relacionadas abaixo:
1- As melhores condições são observadas nos litorais e no mar, com diminuição a partir de 1 km do litoral para o interior;
2- Segue-se como melhores lugares as montanhas;
3- As planícies possuem os mais baixos níveis de incidência de ventos.
O clima é um outro parâmetro importante para a estimativa de incidência de ventos, tendo na região equatorial úmida uma região praticamente sem vento, mesmo no mar ou litoral. Em climas quentes a energia eólica conversível é boa, bem como nos climas quentes ou secos. Em países quentes e ventosos, a energia eólica não pode ser aproveitada devido à incidência de ciclones.
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O homem
vive num oceano de energia. Ao redor dele a natureza trabalha constantemente,
expendendo energia em tão inesgotáveis quantidades que dela o homem pode
aproveitar apenas uma fração. As quedas de água poderiam proporcionar força
hidrelétrica suficiente para suprir 80% da energia total consumida pelo
homem, embora ele use apenas 1 ou 2% dela. Se os ventos fossem dominados,
eles poderiam produzir duas vezes mais eletricidade do que a força da água o
faz agora.A atmosfera da Terra age como uma gigantesca máquina térmica. Os
raios do Sol, mais fortes
no equador do que nas regiões polares, causa o aquecimento do ar tropical que
se eleva, cedendo lugar ao ar polar mais frio que se move para tomar-lhe o
lugar. Esse fluxo é constantemente perturbado pela rotação da Terra e
por condições atmosféricas locais. O resultado é o vento. Esta força pode
criar o sopro de uma ventania ártica, ou, ainda, a pavorosa fúria de um
ciclone de 800 km por hora. Embora imprevisível e inconstante, mesmo assim o
vento tem sido importante fonte de energia para o homem. Durante séculos o
vento impeliu navios à vela e moveu moinhos.
Os moinhos
de vento foram inventados na Pérsia no século V. Eles eram usados para
bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não
mudaram desde então: o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um
eixo que impulsiona uma bomba, uma moenda ou, em tempos mais modernos, um
gerador de eletricidade.
As
hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos
moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes. As hélices têm o formato de
asas de aviões e usam a mesma aerodinâmica. As hélices em movimento ativam um
eixo que está ligado à caixa de mudança. Através de uma série de engrenagens
a velocidade do eixo de rotação aumenta. O eixo de rotação está conectado ao
gerador de eletricidade que com a rotação em alta velocidade gera energia
elétrica.
http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica5/leituras/eolica.htm(acessado
em 07/12/2002) Os ventos quase
incessantes de todo o litoral brasileiro, até agora aproveitados apenas para
bombear água, em cataventos rústicos, passarão a ser usados para gerar
energia elétrica. As pesquisas nessa área vêm sendo realizadas pelo Centro
Brasileiro de Testes de Turbinas Eólicas (CBTTE), ligado a Universidade
Federal de Pernambuco (UFPE). Estima-se que até 2005 o país deva ter 1.600
turbinas eólicas. |
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
http://www.brasilenergia.com.br
(Acessado em 07/12/2002)
http://www.amerlis.pt/fuel_cell/fuelcell.htm
(Acessado em 07/12/2002)
http://br.geociteies.com/saladefisica (Acessado
em 07/12/2002)
http://www.uesb.br/energias
(Acessado em 07/12/2002)
http://www.acertubos.com.br (Acessado em
07/12/2002)
http://www.conhecimentosgerais.hypermart.net
(Acessado em 07/12/2002)
http://www.demat.ist.utl.pt
(Acessado em 07/12/2002)
http://www.ptsoft.net (Acessado em 07/12/2002)
http://www.comciencia.br/mailto:contato@comciencia.br
(Acessado em 07/12/2002)
ODUM, E. P., 1977. Ecologia. ed. Pioneira, São
Paulo - SP. 3a. ed.
RANKAMA, K. & SAHAMA, TH. G., 1954. Geoquímica. Ed. Aguilar,
Madrid,
España.
SCIENTIFIC AMERICAN, 1974. A Biosfera. ed. Polígono, São Paulo - SP. 155
pp.
ilust.
GAINOTTI, Ana & MODELLI,
Alessandra (Tradução) – Biologia para o Ensino Médio: volume único (Série
Parâmetros) –São Paulo: Ed. Scipione, 1ª Ed., 2002 –
SILVA JR. C. e SASSON S. –
Biologia Vol.3 –São Paulo: Ed.Saraiva, 1ª Ed., 1995
MARCHAND, Pierre – As Origens do Saber Ciências – São
Paulo, Editora Melhoramentos, 1ª Ed., 1994.