2 2 Energia e Meio Ambiente

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Energia e Meio Ambiente
Apresentação
A energia é um recurso essencial para o desenvolvimento das atividades do homem. Portanto, 
caracteriza-se como um recurso estratégico. 
Nesta Unidade de Aprendizagem vamos distinguir e identificar as principais fontes de energia, que 
são hidreletricidade, energia solar, eólica, energia dos oceanos, entre outras.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Especificar os tipos de fontes de energia.•
Sumarizar as distintas fontes de energia.•
Identificar os possíveis impactos causados pela geração de energia.•
Desafio
Uma cidade gostaria de ser reconhecida como sustentável. Assim, uma das tecnologias que 
pretende adotar é a de novas fontes de energia. Como a cidade tem elevada incidência solar e 
ventos favoráveis, é necessário seguir outros critérios para a decisão de qual tecnologia será 
adotada. 
Liste os principais impactos positivos e negativos para ajudar a cidade a escolher qual tecnologia 
implantar.
Infográfico
O infográfico mostra o quanto as energias renováveis ainda podem ser desenvolvidas, aliando 
economia e meio ambiente.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
Conteúdo do livro
Para a realização das atividades diárias, precisamos de energia. Vamos esclarecer esse conceito 
estudando o capítulo 6 Recursos energéticos e meio ambiente do livro Meio ambiente e 
sustentabilidade. 
Boa leitura!
André Henrique Rosa
Leonardo Fernandes Fraceto
Viviane Moschini-Carlos
Organizadores
M514 Meio ambiente e sustentabilidade [recurso eletrônico] / 
 Organizadores, André Henrique Rosa, Leonardo Fernandes 
 Fraceto, Viviane Moschini-Carlos. – Dados eletrônicos. – 
 Porto Alegre : Bookman, 2012. 
 Editado também como livro impresso em 2012. 
 ISBN 978-85-407-0197-7
 1. Meio ambiente. 2. Sustentabilidade. I. Rosa, André 
 Henrique. II. Fraceto, Leonardo Fernandes. III. Moschini- 
 Carlos, Viviane. 
CDU 502-022.316
Catalogação na publicação: Natascha Helena Franz Hoppen CRB10/2150
6
Recursos energéticos 
e meio ambiente
SANDRO DONNINI MANCINI e NILSON CRISTINO DA CRUZ
Objetivos do capítulo
Este capítulo foi dividido em 18 itens visando facilitar o entendimento da questão dos 
recursos energéticos e sua relação com o meio ambiente. Na primeira seção é feita 
uma introdução à questão. Nas seções Conversão de energia e Conversão de outras 
energias em energia elétrica, é abordado o tema da conversão de energia, sendo 
que o último é dedicado somente à obtenção de eletricidade. Na seção Transmissão 
e distribuição de energia elétrica, o tema é abordado introduzindo o importante con-
ceito da transformação de tensão. Na seção Unidades usadas em eletricidade e ener-
gia, são comentadas algumas unidades básicas utilizadas em energia e eletricidade, 
como o Watt, o Watt-hora, etc. Em seguida, são abordadas separadamente fontes 
energéticas específicas como: hidreletricidade, energia solar, energia eólica, energia 
dos oceanos, energia geotérmica ou geotermal, energia nuclear, petróleo, gás natu-
ral, carvão mineral, etanol, biodiesel e lenha, carvão vegetal e outros tipos de bio-
massa. O capítulo é encerrado com alguns exercícios de fixação.
ENERGIA
Energia é um recurso fundamental para o 
desenvolvimento de qualquer economia e 
civilização. Hoje ela é vista como estratégica 
no cenário de poder mundial e regional e 
estima-se que a demanda energética mun-
dial triplique nos próximos 30 anos. Dessa 
forma, o consumo energético mundial terá 
crescido 6 vezes em 80 anos.
Tipos de fontes de energia:
n Fontes renováveis: são abundantes (como 
o sol e os ventos), podem ser plantadas 
(biomassa) ou não descaracterizadas 
durante o uso (como a água em uma hi-
drelétrica).
n Fontes não renováveis: recursos mine-
rais, mais ou menos escassos dependen-
do do tipo (petróleo, carvão, urânio, 
etc.) e da região.
A demanda energética atual apresenta 
uma forte tendência ao uso de fontes reno-
váveis, ao contrário do ciclo energético an-
terior, que foi baseado essencialmente no 
petróleo. Tal combustível se mostrou, ao 
longo dos anos, bastante suscetível a crises, 
com subidas de preços na maior parte das 
vezes artificiais. A primeira crise do gênero 
Meio ambiente e sustentabilidade 127
se deu em 1973 e elevou o preço médio do 
barril de US$ 2,8 para US$ 12 (valores no-
minais médios). A partir de então, o mundo 
conheceu uma nova sigla, a OPEP – Orga-
nização dos Países Exportadores de Petró-
leo – da qual fazem parte Irã, Iraque, Kwait, 
Líbia, Nigéria, Catar, Arábia Saudita, Emi-
rados Árabes Unidos, Venezuela, Angola, 
Argélia e Equador. Cerca de 75% das reser-
vas mundiais e 40% da produção do óleo 
estão nas mãos dos países da OPEP. Como 
aproximadamente 35% da energia mundial 
provêm do petróleo (Tabela 6.1), pode-se 
afirmar que 14% da oferta mundial de ener-
gia são controlados por esses países.
Segundo o Balanço Energético Nacio-
nal, publicado em 2010 pelo Ministério das 
Minas e Energia, a oferta interna de energia 
no Brasil e no mundo pode ser distribuída 
conforme mostrado na Tabela 6.1. Segundo 
os dados apresentados, 46,8% da energia 
ofertada no Brasil provêm de recursos re-
nováveis (dados de 2009), contrastando 
fortemente com a média mundial, em que 
as fontes renováveis representam apenas 
12,7% (dados de 2007). Observa-se tam-
bém que a oferta energética brasileira, de 
cerca de 244 milhões de toneladas equiva-
lentes de petróleo (tep), representa aproxi-
madamente 2% de toda a energia ofertada 
no mundo.
Além de representar um papel impor-
tante relacionado à soberania de um país, a 
energia também pode significar divisas para 
exportação ou gastos com importação. O 
Brasil sempre apresentou uma dependência 
histórica do petróleo internacional, che-
gando a importar 90% do necessário na dé-
Brasil, 2009 %
Lenha e carvão vegetal 10,1
Derivados da cana 18,2
Outras renováveis* 3,8
N
ão
 r
en
o
vá
ve
l
R
en
o
vá
ve
l
TABELA 6.1
Oferta de energia (em milhões de tep) no mundo e no Brasil
 MUNDO BRASIL 
FONTE 2007 2009 
Petróleo 34,0 37,9 
Gás 20,9 8,7 
Carvão mineral e coque 26,5 4,7 
Nuclear 5,9 1,4 
Total 87,3 52,7 
Hidráulica 2,2 13,9 
 
 
 
Outras renováveis 9,8 32,1 
 
 
Outras 0,7 0,0 
Total 12,7 46,8 
Total 100 100 
Quantidade de energia 
ofertada (106 tep) 12.029 244 
* Outros tipos de biomassa, eólica, solar, etc. 
Fonte: Ministério das Minas e Energia, 2010.
128 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
cada de 1970. A alta no preço do barril tor-
nou a busca por óleo no mar compensató-
ria e fez com que a Petrobrás se desenvol vesse 
como uma grande empresa do setor, dimi-
nuindo paulatinamente a dependência na-
cional mesmo com a demanda crescente, 
até a autossuficiência em 2006. Nesse perío-
do, o país desenvolveu tecnologia própria, 
inclusive exportando o conhecimento ad-
quirido. Em outra escala, desenvolvimentos 
tecnológicos similares ocorreram para os 
casos do etanol, urânio e biodiesel.
CONVERSÃO DE ENERGIA
A conversão de um tipo de energia em ou-
tro é uma atividade corriqueira. A fonte bá-
sica é o sol, cuja energia luminosa é conver-
tida por seres autótrofos em alimento, for-
necendo a base para a existência de cadeias 
tróficas. Durante o movimento de um au-
tomóvel, a energia química do combustível 
é convertida em energia cinética pelo motor 
(chamado de motor de combustão interna, 
seja Ciclo Otto ou Ciclo Diesel), que movi-
menta o eixo e faz as rodas girarem. Dessa 
forma, motor é o equipamento que trans-
forma energia em movimento. O equipa-
mento que transforma movimento em 
energia é o gerador.
Outro exemplo bastante prático de 
conversão energética ocorre em uma usina 
termelétrica. Seja abastecida de combustí-
veis fósseis como gás natural, carvão e óleo 
diesel ou com urânio (quando recebe o 
nome de termonuclear), o princípio é se-
melhante, conforme ilustra a Figura 6.1. A 
produção de eletricidade pode se dar em:
 1. Motogeradores: em um motorde com-
bustão interna, a explosão gerada pela 
queima do combustível movimenta o 
pistão, e este movimenta o eixo de um 
gerador de eletricidade acoplado (a ser 
tratado posteriormente).
 2. Turbina a gás: a queima do combustí-
vel se dá próximo a uma turbina (con-
junto de pás desenhadas para se movi-
mentarem pela passagem de fluidos 
gerando movimento do eixo a ela aco-
plado) e a expansão gerada pela explo-
são aciona o gerador.
 3. Turbina a vapor: o combustível quei-
mado, e/ou o gás proveniente da turbi-
na a gás, aquece um fluido (normal-
mente a água, cujo aquecimento tam-
bém pode ser feito pela fissão do 
urânio), até formar vapor sob pressão. 
O alívio da pressão contra as pás de 
uma turbina gera nestas um movi-
mento que pode, por sua vez, ser em-
pregado para acionar um gerador aco-
plado a essa turbina. O vapor que sai 
da turbina pode ser lançado para o 
ambiente ou então reciclado por um 
condensador, onde novamente como 
líquido será devolvido ao sistema de 
geração.
Em um sistema de ciclo aberto ou 
simples (1 ou 2), a eficiência normalmente 
não passa de 35%, sendo o restante da ener-
gia perdido, por exemplo, como som e calor. 
Em um sistema de ciclos combinados (1+3 
ou 2+3 ou como a Figura 6.1, que tem gás 
como combustível) a eficiência total pode 
ultrapassar 55%, o que aumenta a competi-
tividade do empreendimento.
Em um sistema de ciclos combinados, 
emprega-se o princípio da cogeração, que 
consiste no aproveitamento de um combus-
tível na geração simultânea de trabalho me-
cânico (e deste, a eletricidade) e calor. Esse 
calor pode ser aproveitado ou utilizado 
para a obtenção de vapor para movimentar 
uma turbina (3) ou outros equipamentos 
(máquinas a vapor).
Entre os impactos ambientais de um 
sistema de geração termelétrico, certamente 
se listam os gases de exaustão, que, no caso 
de um motor de combustão interna, podem 
chegar a 550o C, e a água a ser aquecida ou 
Meio ambiente e sustentabilidade 129
utilizada no sistema de refrigeração. Embo-
ra a utilização de sistemas fechados de refri-
geração evite a captação constante de água 
de recursos hídricos, a troca de calor para 
resfriamento do vapor devolve água aqueci-
da para o ambiente.
CONVERSÃO DE 
OUTRAS ENERGIAS 
EM ENERGIA ELÉTRICA
Métodos físicos e químicos podem ser em-
pregados para a obtenção de energia elétri-
ca. Nos métodos químicos, elétrons gerados 
em reações químicas são direcionados para 
um circuito externo onde são ligados os dis-
positivos elétricos ou eletrônicos. Um dos 
exemplos mais comuns de processo quími-
co para a produção de energia elétrica é a 
bateria de chumbo-ácido dos automóveis. 
Esse tipo de bateria é composto por placas 
de chumbo, terminal ou polo negativo, e 
placas de PbO2, polo positivo, mergulhadas 
em uma solução aquosa de ácido sulfúrico, 
o eletrólito. As reações principais que ocor-
rem em baterias desse tipo são:
 Pb + H2SO4 Þ PbSO4 + 
 H2 + 2 elétrons 
(1)
 PbO2 + H2SO4 + 2 elétrons Þ 
 PbSO4+ H2O + O2 
(2)
Tanto a formação do sulfato de chum-
bo nos eletrodos quanto a de água na solu-
ção levam à descarga da bateria. Porém, 
essas reações são reversíveis, desde que apli-
cada uma corrente adequada entre seus ter-
minais. Em um automóvel, a corrente elé-
trica gerada pela bateria serve para manter 
dispositivos como relógios, rádios e alarmes 
funcionando, bem como para dar a partida 
no motor. Com o carro em funcionamento, 
o alternador (um pequeno gerador aciona-
do pelo próprio motor que movimenta o 
veículo) começa a funcionar, produzindo a 
Figura 6.1
Esquema de uma usina termelétrica com ciclos combinados gás/vapor.
130 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
eletricidade que o carro precisa, inclusive 
para recarregar a bateria.
Uma pilha também é uma forma de 
obtenção de eletricidade a partir de proces-
sos químicos. Embora fisicamente sejam 
tratadas como sinônimos, popularmente 
pilhas são dispositivos de formato cilíndri-
co. e baterias são as de carro (chumbo-áci-
do) e as de equipamentos eletrônicos como 
telefones celulares. No caso de pilhas co-
muns, os eletrodos são normalmente um 
pino central de carvão e um invólucro de 
zinco, e o eletrólito é uma pasta de cloreto 
de amônio. Já as pilhas alcalinas possuem 
geralmente eletrodos à base de aço revesti-
do em níquel e zinco, tendo como eletrólito 
uma solução de hidróxido de potássio. Nos 
dois casos, podem ainda ser adicionados 
mercúrio, cádmio, índio e/ou chumbo com 
o intuito de diminuir a corrosão do zinco e 
aumentar a eficiência.
As baterias de celular ou pilhas recarre-
gáveis possuem um princípio de funciona-
mento semelhante ao da bateria usada nos 
carros, o que permite a recarga por várias 
vezes. Os eletrodos são normalmente de ní-
quel e cádmio, e o eletrólito de hidróxido, 
de potássio.
Por apresentarem metais na composi-
ção e outros componentes potencialmente 
tóxicos, bem como destinação final difícil e 
onerosa, o descarte de pilhas e baterias me-
receu legislação específica. A resolução do 
Conselho Nacional do Meio Ambiente 
(CONAMA) no 401 de 2008 (que substituiu 
a 257/99) estabelece o descarte seletivo 
obrigatório por parte dos consumidores e a 
coleta, disposição e reciclagem, por parte 
dos fabricantes e/ou importadores. A legis-
lação estabelece ainda limites máximos 
para a utilização de alguns metais, como o 
mercúrio e cádmio, na composição de pi-
lhas e baterias chumbo-ácido.
As células a combustível também são 
formas químicas de obtenção de energia. 
Essencialmente, elas são compostas de um 
ânodo, que é seu terminal negativo, um cá-
todo, um eletrólito e um catalisador. O 
combustível dessas células normalmente é o 
gás hidrogênio, embora outros, como o me-
tanol, também possam ser usados. No ele-
trólito, é comum o uso de uma membrana 
de troca de prótons, que é livremente atra-
vessada por prótons e bloqueia a passagem 
dos elétrons. Quando o hidrogênio gasoso 
entra em contato com o catalisador, sua 
molécula se dissocia formando dois íons H+ 
e dois elétrons. Os prótons são conduzidos 
através da membrana até o cátodo enquan-
to os elétrons são forçados a percorrer um 
circuito externo (gerando a eletricidade) 
para chegar ao cátodo. Simultaneamente, 
oxigênio molecular (O2), ou até mesmo ar, 
é comprimido pelo catalisador sobre o cá-
todo, formando dois átomos de oxigênio 
que atraem íons H+ através da membrana e, 
com os elétrons que percorreram o circuito 
externo, formam moléculas de água como 
gás de escape.
Como processos físicos de obtenção 
de eletricidade, destacam-se os geradores, 
as células fotovoltáicas e os cristais piezoelé-
tricos. As células fotovoltaicas se baseiam no 
efeito fotoelétrico e são construídas a partir 
de placas conectadas de materiais semicon-
dutores convenientemente dopados, por 
exemplo, com fósforo e boro, para que uma 
placa tenha tendência a doar elétrons e a 
outra tenha tendência a recebê-los, respec-
tivamente. A luz, ao ser absorvida pelo se-
micondutor, pode fornecer energia aos elé-
trons do eletrodo doador em quantidade 
suficiente para que eles se movam livre-
mente pelo material em direção ao receptor, 
gerando, dessa forma, uma corrente elétri-
ca. A luz normalmente utilizada para fazer 
funcionar as células fotovoltaicas é a do sol 
e, por essa razão, tais dispositivos também 
são chamados de células solares. A eficiência 
da conversão de energia luminosa em elé-
trica é baixa, limitando-se atualmente a 
cerca de 30%. Além disso, o alto custo das 
placas semicondutoras ainda dificulta a 
aplicação em grande escala das células sola-
Meio ambiente e sustentabilidade 131
res. Atualmente, a fotoeletricidade é larga-
mente empregada em dispositivos eletrôni-
cos de baixo consumo de energia, como cal-
culadoras e relógios.
Calcula-se que no mundo inteiro haja 
uma potência instalada de quase 8 GW em 
“usinas” fotovoltaicas, sendo metade na 
Alemanha. Uma das maiores usinas foto-
voltáicas em operação no mundo fica em 
Portugal e tem capacidade de gerar11 MW. 
Segundo a Agência Nacional de Energia 
Elétrica, no Brasil há uma única central fo-
tovoltaica, de 20,5 kW, em Nova Mamoré, 
Rondônia. Há ainda no país aplicações da 
fotoeletricidade para bombeamento de 
água para irrigação, radares em estradas, 
bem como projetos-piloto de iluminação 
pública, eletrificação de escolas, postos de 
saúde e de dessalinização de água. Muitos 
são sistemas ainda experimentais, adotados 
em geral em comunidades rurais e/ou iso-
ladas, onde o acesso aos meios convencio-
nais de geração de energia elétrica é muito 
difícil.
Os cristais piezoelétricos podem tam-
bém ser empregados como geradores de 
eletricidade. Alguns materiais cristalinos, 
sendo o mais comum deles o quartzo, pos-
suem a propriedade de produzirem eletrici-
dade quando submetidos à pressão, a piezo-
eletricidade. Pelos custos envolvidos e pela 
dificuldade de se gerarem grandes corren-
tes, essa forma de geração encontra aplica-
ção limitada, por exemplo, em componen-
tes eletrônicos e microfones.
A forma mais comum para geração de 
grandes quantidades de energia elétrica, su-
ficientes para abastecer fábricas ou cidades, 
é, sem dúvida, o gerador elétrico. Esse tipo 
de gerador é uma aplicação prática do fenô-
meno da indução magnética, baseado no 
princípio de que a variação do campo mag-
nético agindo sobre um material condutor 
resulta no movimento ordenado de seus 
elétrons livres. Ligando-se as extremidades 
do condutor a um circuito externo, tem-se 
uma corrente elétrica percorrendo o circui-
to. A variação do campo magnético pode 
ocorrer quando um ímã é movimentado 
nas vizinhanças de um fio ou quando o ímã 
é mantido fixo e o condutor é movimenta-
do. A Figura 6.2 ilustra o procedimento 
Figura 6.2
Esquema básico de um alternador.
Fonte 
externa 
de rotação
Bobina
Imã
Eletricidade
132 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
mais frequentemente empregado para a ge-
ração de eletricidade a partir desse tipo de 
gerador. Para se aumentar a corrente gera-
da, em vez de se usar simplesmente um pe-
daço de fio reto, o condutor é enrolado ao 
redor de um eixo, formando uma bobina. 
Por meio de uma fonte externa de energia 
mecânica, uma roda d’água, por exemplo, 
faz-se a bobina girar no interior de um 
campo magnético produzido por um ímã 
permanente ou por um eletroímã (outra 
bobina percorrida por uma corrente elétri-
ca). Dessa forma, a variação do fluxo do 
campo magnético através da bobina induz 
nesta uma corrente elétrica.
O movimento de rotação da bobina 
faz o sentido do campo magnético que a 
atravessa variar com o tempo. Assim, o sen-
tido da corrente produzida em dispositivos 
desse tipo também varia e, por isso, diz-se 
que a corrente produzida pelos geradores é 
alternada, e esses dispositivos são também 
chamados de alternadores. Outra forma de 
corrente elétrica é a corrente contínua, pro-
duzida fazendo-se com que os contatos elé-
tricos que levam a corrente ao circuito ex-
terno sejam invertidos, acompanhando a 
rotação da bobina. Também se obtém cor-
rente contínua, que é a forma normalmente 
utilizada nos equipamentos eletrônicos, a 
partir da retificação da corrente alternada, o 
que pode ser feito usando-se diodos e capa-
citores.
A diferença fundamental entre as cen-
trais elétricas hidráulicas e térmicas é a 
fonte da energia mecânica que movimenta 
a bobina. Nas termelétricas, como já visto, o 
movimento é gerado por vapor pressuriza-
do ou pela expansão de gases. Nas usinas hi-
drelétricas, as turbinas são movimentadas 
pelo fluxo de uma queda d’água, como 
apresentado na Figura 6.3.
Figura 6.3
Esquema de uma usina hidrelétrica
Adaptado de Tennessee Valley Authority.
Linhas de 
distribuição 
de energia
Reservatório
Casa de força
Gerador
Canal
Duto
Rio
Turbina
Meio ambiente e sustentabilidade 133
TRANSMISSÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE 
ENERGIA ELÉTRICA
Embora a maior parte da energia elétrica 
seja consumida na forma de 110 V ou 220 V, 
a eletricidade normalmente é gerada em 
tensões superiores que são, inclusive, au-
mentadas, logo após a geração, para cente-
nas de milhares de volts em subestações de 
elevação de tensão. A energia é transmitida 
até próximo ao local de consumo, por 
exemplo, uma cidade. A tensão é então di-
minuída em subestações de redução de ten-
são, e a energia elétrica é então distribuída 
dessas subestações até os postes (onde a 
tensão é reduzida para os níveis finais) e 
destes até o consumidor final. A elevação ou 
redução de tensão são feitas em equipa-
mentos chamados transformadores.
A necessidade dessa transformação da 
tensão pode ser facilmente demonstrada. 
Considere uma comunidade cuja demanda 
é de 12.700 W (o suficiente para abastecer 
mensalmente cerca de 60 residências consu-
mindo 150 kWh mensais). Se a tensão usada 
na transmissão fosse 127 V, a corrente ne-
cessária para fornecer essa quantidade de 
energia seria:
 I
P
V
= = =12700
127
100 A (3)
Supondo que a linha de transmissão 
apresentasse uma resistência elétrica intrín-
seca, R, de 1 ohm, a potência dissipada, per-
dida principalmente na forma de calor, seria:
 P = I2R = 1002.1 = 10.000 W (4)
Por outro lado, com a mesma resistên-
cia da linha e usando 12.700 V em vez dos 
127 V, a corrente conduzida seria de 1 A e a 
potência dissipada de apenas 1 W. Assim, o 
aumento da tensão reduz a perda de energia 
no percurso entre a geração e os consumi-
dores finais.
Um transformador, esquematizado na 
Figura 6.4, consiste basicamente de duas 
bobinas, os enrolamentos primário e secun-
dário, isoladas eletricamente uma da outra, 
porém enroladas sobre um mesmo núcleo, 
normalmente de ferro. Quando uma fonte 
de tensão alternada é conectada ao enrola-
mento primário, na entrada do transforma-
dor, tem-se a geração de um campo magné-
tico, que é proporcional ao número de espi-
ras (voltas) dessa bobina. Segundo a Lei de 
Faraday, esse campo magnético induzirá 
uma corrente na bobina secundária, na 
saída do transformador, em resposta à va-
riação do fluxo magnético através dela.
Como a variação do fluxo magnético 
é também proporcional ao número de es-
piras do enrolamento secundário, a corren-
te induzida nessa bobina dependerá tanto 
Figura 6.4
Representação esquemática de um transformador de tensão.
N1
V1
V2
N2
134 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
do número de espiras do enrolamento pri-
mário quanto do número de espiras da bo-
bina secundária. Assim, se V1 for a tensão 
aplicada no enrolamento primário com N1 
espiras e V2 for a tensão induzida na segun-
da bobina com N2 espiras, pode-se de-
monstrar que:
 
V
V
N
N
2
1
2
1
= (5)
Dessa maneira, se o número de espiras 
no enrolamento secundário for maior que 
no primário (como na Figura 6.4), a tensão 
na saída do transformador será maior que a 
tensão aplicada na entrada. Ao contrário, se 
N1 for maior que N2, o transformador redu-
zirá a tensão.
É importante observar que o funcio-
namento de um transformador de tensão é 
baseado na variação do fluxo magnético em 
uma bobina, que permanece imóvel. Ou 
seja, a única forma de se obter essa variação 
de fluxo é variando-se o campo magnético. 
A maneira mais simples de se conseguir isso 
é usando corrente alternada.
Essa necessidade de transformação da 
voltagem e do consumo imediato (pois a 
eletricidade não pode ser armazenada) faz 
necessária a existência dos chamados li-
nhões de alta tensão ligando a produção ao 
consumo, nem sempre próximos, o que traz 
seus problemas. Certamente a necessidade 
de desmatamento ao longo de milhares de 
quilômetros de distância para a instalação 
das torres que sustentam os linhões é im-
pactante para o ambiente. Alguns pesquisa-
dores tentam ainda estabelecer conexões 
entre a habitação em regiões próximas aos 
linhões e o desenvolvimento de doenças, 
mas ainda não há conclusões definitivas. O 
que se verifica de fato é a ionização do ar ao 
redor das linhas, o que pode produzir ozô-
nio, gerar interferências em equipamentos 
de comunicação e, eventualmente,doenças 
ocupacionais.
Outro impacto ambiental importante 
da atividade de transformação de tensão é a 
possível geração de resíduos perigosos asso-
ciados a transformadores inutilizados ou 
que são submetidos à manutenção. Na ele-
vação ou redução de tensão é gerado calor, e 
este é confinado em uma espécie de caixa 
metálica com o auxílio de um sistema de 
isolamento térmico e elétrico composto por 
papel e óleo (existem também transforma-
dores a seco). Os transformadores atual-
mente utilizam óleo de silicone, óleos mi-
nerais ou ésteres (sintéticos ou naturais), 
porém, até 1981 era permitido no Brasil o 
uso do ascarel, baseado em uma bifenila po-
liclorada (PCB, na sigla em inglês) tóxica, 
mas eficiente na função. Acredita-se que 
procedimentos falhos na substituição do 
ascarel fazem com que parte do óleo em uso 
hoje ainda esteja contaminado com PCBs. 
Durante a desmontagem de um transfor-
mador (para fins de descarte adequado ou 
manutenção), o óleo interno deve ser con-
venientemente drenado, recuperado e reu-
tilizado, tratado e/ou disposto. Os papéis 
usados dos transformadores também são 
considerados resíduos perigosos e um des-
tino possível deles é a queima, aproveitan-
do-se ou não seu poder combustível para 
outras finalidades.
UNIDADES USADAS EM 
ELETRICIDADE E ENERGIA
Já se comentou sobre potência e energia, em-
bora a primeira não tenha sido definida. Po-
tência, P, é a energia, E, produzida ou consu-
mida por unidade de tempo, t. Ou seja,
 P
E
t
= (6)
A unidade de potência no sistema in-
ternacional é o Watt que corresponde a um 
Joule por segundo. Quando se afirma que 
Meio ambiente e sustentabilidade 135
Itaipu tem capacidade instalada de 14 GW 
significa que em uma hora a pleno funcio-
namento, a hidrelétrica poderá produzir 
14x109 Wh (watt-hora). Note que essa 
grandeza corresponde à energia, pois, se-
gundo a expressão acima, E = P.t.
Além do Watt e de seus múltiplos, em 
eletricidade também se utilizam:
n	Wp = watts no pico. Essa unidade é 
muito utilizada associada à conversão de 
energia luminosa solar em eletricidade e 
indica o pico de geração de energia.
n	We = watts elétricos. Indica a energia 
envolvida especificamente na geração de 
eletricidade. Esse termo é associado à 
termeletricidade.
Outra unidade bastante comum é a 
“tonelada equivalente de petróleo” (tep), 
que indica quantas toneladas de petróleo 
seriam consumidas para se produzir deter-
minada quantidade de energia. Para se pro-
duzir 1 MWh exclusivamente a partir da 
queima do petróleo, seriam consumidas 
0,086 toneladas do óleo cru. Assim, 1 MWh 
corresponde a 0,086 tep.
HIDRELETRICIDADE
Colocar obstáculos no leito dos rios é uma 
das formas mais tradicionais de se represar 
água. O fim do percurso representado pela 
barragem colocada faz o rio, que estava 
fluindo, aumentar localmente de profundi-
dade. Invariavelmente, ocorre a inundação 
de áreas anteriormente secas para que se 
acumule água, formando reservatórios que 
podem garantir o fornecimento de água 
bruta e energia em todas as estações do ano.
O acúmulo de água chega a uma altu-
ra máxima determinada pela barragem e 
pelo desnível natural da região. Dessa ma-
neira, a água acumula uma grande quanti-
dade de energia potencial, que será trans-
formada em energia cinética quando a água 
fluir. Esse tipo de represamento era muito 
comum antes da popularização da eletrici-
dade e a energia cinética obtida movimen-
tava (e ainda movimenta) equipamentos 
como rodas d’água, moinhos, etc.
Em uma hidrelétrica, normalmente o 
fluxo da água acontece em tubulações, os 
dutos forçados, no fim dos quais se encon-
tram as turbinas (Figura 6.3). Os rios de 
planaltos são os preferidos para represa-
mento hidrelétrico uma vez que possuem 
quedas d’água naturais interessantes do 
ponto de vista energético. Entretanto, vá-
rios empreendimentos hidrelétricos são au-
torizados em regiões mais planas, como a 
Amazônia brasileira. Uma agravante desse 
tipo de construção é que, para acumular 
água suficiente para fornecer energia seme-
lhante à produzida por uma usina em um 
rio de planalto, a área inundada é conside-
ravelmente maior.
Segundo o Atlas Nacional de Energia 
Elétrica, publicado pela Agência Nacional 
de Energia Elétrica (ANEEL) em 2008, o 
Brasil possui um potencial hidrelétrico de 
251 GW em seus rios, havendo instalados 
74 GW. A bacia hidrográfica do Paraná é a 
mais aproveitada de todas as bacias brasilei-
ras, com 72% de seus quase 58 GW poten-
ciais. A Bacia do Amazonas é a menos apro-
veitada (1%) e a de maior potencial com 
106 GW. A despeito da declividade relativa-
mente baixa dos rios da bacia, da grande 
distância até os principais centros consumi-
dores de eletricidade e da necessidade de 
inundação de áreas florestais, há interesses 
crescentes em aumentar o aproveitamento 
hidrelétrico nessa região. Por exemplo, duas 
hidrelétricas em construção no rio Madei-
ra, Santo Antônio e Jirau (RO), com capaci-
dade instalada de 6,5 GW no total, devem 
iniciar a operação até 2012. Em 2015, está 
previsto o início das operações da Usina de 
Belo Monte, com 11,2 GW de potência ins-
talada, no rio Xingu (PA).
136 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
Embora seja considerada uma fonte 
limpa de obtenção de energia, a partir de re-
cursos renováveis, a hidreletricidade está 
longe de ser consenso. Alguns problemas 
ambientais criados ao se represar um corpo 
d’água podem ser listados:
n Perda de áreas: calcula-se que o Brasil já 
inundou cerca de 45.000 km2 de seu ter-
ritório (o que equivale ao estado do Espí-
rito Santo) para represamento de água.
n O desvio do leito do rio para a constru-
ção da barragem.
n A intensificação da atividade madeireira 
exploratória, que pode ser autorizada em 
razão da eminente inundação das árvores.
n A dificuldade de reposição da água, mais 
comum em rios de pequena vazão, cau-
sando a diminuição do teor de oxigênio 
no fundo do lago.
n A decomposição da matéria orgânica 
inundada causando a emissão de gases 
como gás sulfídrico (H2S) e o CO2.
n O acúmulo de lodo próximo à barragem.
n O aparecimento de grandes cardumes 
próximos à montante (antes da barra-
gem) e perda de zonas de pesca à jusante 
(após a barragem).
n O obstáculo à migração de peixes no pe-
ríodo reprodutivo, a piracema.
n A criação de microclimas, o que pode, 
entre outros problemas, favorecer a pro-
liferação de certos parasitas.
n A morte de animais e de vegetais inun-
dados e a consequente perda de biodi-
versidade.
Podem ocorrer, ainda, alguns impac-
tos socioambientais, como a “morte” de ci-
dades inteiras e a necessidade de construção 
de novas e a consequente realocação e inde-
nização das pessoas afetadas, após um ex-
tensivo trabalho que envolve vários profis-
sionais. Muitas vezes, por mais que se tente, 
não é possível evitar insatisfações, proble-
mas pessoais, culturais (como os relaciona-
dos a cemitérios, perda de pontos turísticos 
e sítios arqueológicos), econômicos (confli-
tos pelo uso da água, realocação de agricul-
tores em áreas impróprias) e ambientais. A 
represa, porém, pode representar uma 
oportunidade de desenvolvimento econô-
mico para suas vizinhanças, pois pode ser-
vir para abastecimento público e industrial, 
recreação, pesca, transporte, irrigação, cul-
tivo de peixes, moluscos e crustáceos, mine-
ração, turismo, etc.
Para a produção de hidreletricidade, 
não basta somente uma grande quantidade 
de água. A turbina e o sistema gerador tam-
bém devem ser adequados à vazão, queda 
d’água e à quantidade de energia desejada. 
Assim, podem ser projetadas hidrelétricas 
pequenas ou enormes, como a Hidrelétrica 
de Três Gargantas, na China, com 18,6 GW. 
A Tabela 6.2 apresenta o panorama, em no-
vembro de 2008, de como se obtém eletrici-
dade no Brasil, segundo a ANEEL. Os 102 
GW de potência instalada significam uma 
produção máxima de 893 TWh ou 77 x 106 
tep. Ou seja, no máximo cerca de 30% da 
energia ofertada no Brasil (Tabela 6.2) é elé-
trica, sendoaproximadamente 23% prove-
niente da água (hidráulica) e 7% de outros 
tipos, incluindo a energia eólica.
A relação entre potência instalada e ta-
manho do lago não é tão proporcional quan-
to parece. A Tabela 6.3 mostra, para algumas 
hidrelétricas, o tamanho do lago formado 
pelo represamento do rio e a potência insta-
lada. Há relações extremamente favoráveis 
como a de Itaipu e outras desfavoráveis, 
como Balbina, criticada por muitos não so-
mente por essa relação, mas por outros fa-
tores, como a inundação de áreas florestais 
e indígenas.
A Usina Hidrelétrica de Itaipu é um 
empreendimento feito em consórcio com o 
Paraguai, e cada país tem direito a 50% da 
energia produzida, sendo que o Paraguai 
vende parte de sua cota para o Brasil. Ao 
todo são 20 turbinas de 700 MW cada, tota-
lizando 14 GW. O lugar onde foi construída 
Itaipu é considerado por especialistas um 
Meio ambiente e sustentabilidade 137
dos melhores lugares do mundo para se 
fazer uma hidrelétrica. O rio Paraná, repre-
sado no lago de Itaipu, tem vazão média da 
ordem de 10.000 m3/s. O lago acumula 29 
trilhões de litros de água, em um reservató-
rio de 1.350 km2 e 120 km de extensão. 
Nessa extensão, que vai dos municípios de 
Guaíra à Foz do Iguaçu, ocorre uma queda 
natural média de 180 m. Nos cerca de 2.000 
km que vão do lago até Buenos Aires, onde 
as águas do Paraná encontram o mar (após 
receber outros rios e de inclusive mudar de 
nome), a queda natural é de aproximada-
mente 40 metros, o que torna improvável 
seu aproveitamento. A barragem de Itaipu 
possui 196 m de altura e 7,7 km de exten-
são, o que significa uma parte relativamente 
estreita do rio na região. Antes de Itaipu, as 
águas do sistema Tietê/Paraná possuíam 
outras 46 hidrelétricas (inclusive Ilha Sol-
teira e Sérgio Motta, Tabela 6.3), o que faz o 
rio estar totalmente regulado quando chega 
a barragem, permitindo o trabalho em “fio 
d’água”, ou seja, o lago sofre poucas oscila-
TABELA 6.2
Situação do Potencial Elétrico Brasileiro em novembro de 2008
 NÚMERO DE POTÊNCIA 
TIPO EMPREENDIMENTOS (KW) %
Centrais Geradoras Hidrelétrica (< 1MW) 227 146.922 0,14
Pequenas Centrais Hidrelétricas (> 1MW e 320 2.381.419 2,33 
 < 30MW)
Usinas Hidrelétricas de Energia (> 30MW) 159 74.851.831 73,20
Usinas Termelétricas 1.042 22.585.522 22,09
Usinas Termonucleares 2 2.007.000 1,96
Usinas Eólicas 17 289.150 0,28
Usina Solar 1 20 0
Total 1.768 102.261.864 100,00
Fonte: Adaptado do Atlas de Energia Elétrica do Brasil, 3. ed., 2008.
TABELA 6.3
Algumas Hidrelétricas Brasileiras, seus rios, potências e tamanhos de lagos
 POTÊNCIA 
 INSTALADA LAGO RELAÇÃO 
 USINA REGIÃO RIO (MW) (km2) MW/km2
Itaipu Sul Paraná 14.000 1.350 10,37
Tucuruí Norte Tocantins 8.370 2.785 3,00
Ilha Solteira Sudeste Paraná 3.444 1.195 2,88
Sérgio Motta Sudeste Paraná 1.540 2.250 0,68
Sobradinho Nordeste São Francisco 1.050 3.970 0,26
Balbina Norte Uatumã 250 2.360 0,11
Itupararanga Sudeste Sorocaba 55 33 1,67
 
138 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
ções de altura e, consequentemente, de vo-
lume d’água.
Todos esses fatores fazem com que 
Itaipu seja a maior hidrelétrica em opera-
ção do mundo. Perde em potência instalada 
para a Hidrelétrica das Três Gargantas, que 
represou o rio Yangtzé na China. Porém, a 
usina chinesa só produz a plena capacidade 
(o que para Itaipu é praticamente constan-
te, dado o trabalho “a fio d’água”) quando 
ocorrerem grandes cheias no rio, o que não 
é um evento frequente.
Apesar de considerada uma opção 
limpa de energia, o racionamento de ener-
gia elétrica que ocorreu no Brasil em 
2001/2002 evidenciou alguns problemas 
enfrentados por um país que apostou quase 
todas as suas fichas na hidreletricidade. 
Após um período de chuvas fracas, que não 
encheram os reservatórios para a época de 
estiagem, ampliaram-se os incentivos para 
que empresários investissem no setor elétri-
co (em especial a partir de fontes renová-
veis). Esses incentivos se deram principal-
mente na forma de linhas de financiamento 
e garantia de compra da energia produzida. 
Vem se fortalecendo também a tendência 
da repotencialização, ou seja, a partir de es-
tudos em cada unidade de geração de ener-
gia, é possível verificar pontos que podem 
ser melhorados (p. ex., troca de equipamen-
tos antigos por mais modernos e eficientes) 
e aumentar a potência de usinas existentes. 
No caso da repotencialização de unidades 
hidráulicas, especialistas calculam que é 
possível acrescentar aproximadamente 
8GW ao potencial elétrico brasileiro sem 
aumentar a área inundada.
ENERGIA SOLAR
A fonte primária de energia no planeta, o 
sol, embora tenha um potencial imenso, 
conforme mostra a Tabela 6.4, ainda é 
pouco explorada (Tabela 6.1).
Apesar da pequena diferença entre os 
valores máximo e mínimo da insolação no 
Brasil, o país praticamente não utiliza esse 
tipo de energia devido a uma série de fatores:
n Os atuais alto custo e relativa baixa efici-
ência na geração de eletricidade das cé-
lulas fotovoltaicas;
n A geração de energia não é constante, 
sendo influenciada negativamente pela 
presença de nuvens e poluição atmosfé-
rica e é obviamente nula durante a noite;
n A maior disponibilidade da energia solar 
é, normalmente, inversamente propor-
cional à sua necessidade para aquecimen-
to de água e ambientes.
Apesar das dificuldades para que a 
energia solar se torne uma fonte confiável e 
barata de energia, sua conversão em calor 
poderia ser mais bem explorada com as tec-
nologias e custos atuais. Pátios de secagem à 
luz solar são extremamente comuns em 
agroindústrias, onde coberturas de plástico 
protegem da chuva e funcionam como es-
tufas. Fogões solares têm sido bastante di-
vulgados, principalmente em regiões caren-
tes. Versões rudimentares de dessalinizado-
res solares também têm sido utilizadas em 
áreas onde as águas subterrâneas costumam 
ter elevada concentração de sais. Na Cali-
fórnia (EUA), existe uma central termelétri-
ca híbrida solar/gás de 354 MW, onde espe-
lhos parabólicos concentram a radiação 
TABELA 6.4
Dados sobre a energia solar
Energia do sol que chega à superfície 
do planeta = 677 W/m2
Valores mínimo e máximo observados 
na Terra / m2 = 1,89 kWh/dia e 6,4 kWh/dia
Valores mínimo e máximo observados 
no Brasil / m2 = 4,5 kWh/dia e 6,1 kWh/dia
Energia média incidente no 
Brasil / m2 = 5,2 kWh/dia
 
Meio ambiente e sustentabilidade 139
sobre um tubo de cobre para vaporizar a 
água que circula por ele.
O aquecimento de água com coletores 
solares pode representar uma grande eco-
nomia de eletricidade. Tais coletores são 
normalmente colocados nos tetos das casas, 
e placas captam a luz solar e aquecem a 
água em serpentinas de cobre. Esse sistema 
pode eliminar, ou pelo menos diminuir, a 
necessidade de aquecedores a gás e de chu-
veiros elétricos, somente com os quais esti-
ma-se que o Brasil consuma 20 TWh por 
ano. Países como Israel, Espanha, Coreia, 
Índia, China e Alemanha possuem legisla-
ções que exigem que parte do aquecimento 
de água (30 a 70%) seja feito via energia 
solar.
ENERGIA EÓLICA
O aproveitamento da energia de massas de 
ar em movimento é uma prática comum há 
milhares de anos para o bombeamento de 
água e a moagem de grãos. Porém, só em 
1976 entrou em operação, na Dinamarca, a 
primeira turbina eólica comercial ligada à 
rede elétrica. Segundo a World Wind Ener-
gy Association, em junho de 2010, havia no 
planeta 175 GW instalados de geração eóli-
co-elétrica, sendo 36,3 GW nos EUA, 33,8 
GW na China e 26,4 GW na Alemanha. 
Assim como a solar e o biodiesel, a energia 
eólica é um dos tipos de energia cujo apro-
veitamento mais cresce no mundo.
Os problemas ambientais causados 
pelos geradores eólicos são mínimos quan-
do comparados com os provocados por ou-
tras formas de obtenção de eletricidade. Os 
mais graves são a poluição visual, os aciden-
tes com aves e a geração de ruídos e interfe-
rências.
Uma grande vantagem da energia eó-
lica é que, assimcomo a hidráulica e a solar, 
não há consumo de combustível. A manu-
tenção dos equipamentos é considerada ba-
rata, porém sua instalação e a produção de 
eletricidade são caras. A Tabela 6.5 apresen-
ta os custos de produção de várias formas 
de obtenção de energia elétrica segundo a 
ANEEL.
Considera-se que para que uma usina 
eólica seja técnica e comercialmente viável 
ela deve ser instalada em regiões de ventos 
superiores a 7 m/s, o que representa uma 
potência de 500 W/m2. A 50 m de altura, 
essas condições de vento só ocorrem em 
13% da superfície terrestre, e, ainda assim, 
esses ventos não são constantes. Em função 
disso, os que criticam a energia eólica se 
apoiam no fato de que a usina estará sujeita 
a ventos viáveis somente em parte do perío-
do de operação. Outro problema é que as 
regiões onde ocorrem os ventos ideais 
podem ser áreas densamente povoadas, in-
dustrializadas, montanhosas, etc.
As turbinas eólicas devem ser produ-
zidas com desenho aerodinâmico visando à 
máxima força resultante para empurrar 
suas pás para cima. São normalmente cons-
truídas com um número pequeno de pás 
TABELA 6.5
Custo de produção de energia elétrica no Brasil 
(ANEEL, 2008)
FONTE R$/MWh
Óleo diesel 491,61
Óleo combustível 330,11
Eólica 197,95
Gás natural* 140,60
Nuclear 138,75
Carvão** 135,05
Hidrelétrica*** 118,40
Bagaço de cana 101,75
* o custo cai para R$ 125,80/MWh quando está liquefeito.
** custo quando carvão nacional é usado. Para o importado 
o custo é de R$ 127,65/MWh.
*** custo para centrais hidrelétricas de grande porte. Para 
PCHs o custo é de R$ 116,65/MWh.
140 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
(geralmente 3), para facilitar o escoamento 
do vento. Elas devem ainda estar acopladas 
a sensores de vento e controladores de giro 
para se adaptarem a eventuais variações. A 
distância do eixo de rotação à ponta das pás, 
o raio do rotor, pode chegar a 60 m, e cada 
turbina em uma usina eólica está em média 
a 50 m do solo, quando instalada no litoral, 
e a 70 m, no interior. Essas medidas estão 
aumentando ao longo do tempo, o que 
muitas vezes viabiliza a colocação de um ae-
rogerador em local anteriormente não indi-
cado. O diâmetro do rotor, D, determina a 
distância em que uma turbina pode ser ins-
talada em relação à outra, sem que a pri-
meira atrapalhe o rendimento da segunda. 
Recomenda-se que duas turbinas não sejam 
instaladas paralelamente e sim que a sepa-
ração entre elas seja de, no mínimo, 5 diâ-
metros de distância lateral e 10 diâmetros 
de distância longitudinal.
A potência final (em Watts) é dada por:
 P AV Cpar=
1
2
3r (7)
onde ρ é a densidade do ar (1,10 kg/m3), A 
é a área da circunferência descrita pelas pás, 
dada por (πD2)/4, V é a velocidade do ar e 
Cp é a eficiência do rotor, que normalmente 
vale 0,59. O termo V3 surge da energia ciné-
tica, que irá girar o eixo do rotor e o gera-
dor, que e é dada por:
 E mVc =
1
2
2 (8)
onde, m é a massa de ar em movimento. 
Co mo essa massa depende da velocidade do 
vento, tem-se que EC é proporcional ao cubo 
da velocidade. Como no mar os ventos são 
em média 1 m/s mais rápidos que no conti-
nente, é cada vez mais comum, principalmen-
te no norte da Europa, empreendimentos eó-
licos dentro do oceano, as usinas off-shore.
No Brasil, aproveitamentos eólicos 
promissores se situam na região sul do país, 
além de Minas e Bahia e, principalmente, na 
faixa litorânea que vai do Amapá ao Rio 
Grande do Norte. Essa distribuição geográ-
fica, bem como o regime de chuvas existen-
te no país faz a energia eólica ser usada para 
complementar a geração hidráulica. Isso 
porque durante as épocas de estiagem, 
quan do o nível de água dos reservatórios 
das hidrelétricas localizadas nas regiões 
nordeste e sul cai, ocorrem nessas regiões os 
ventos mais adequados à produção de ele-
tricidade.
Calcula-se que o Brasil tenha um poten-
cial eólico-elétrico de 143 GW, sendo 52% na 
região nordeste. Segundo o Ministério das 
Minas e Energia (2010), em 2009 o Brasil pos-
suía capacidade instalada de pouco mais 602 
MW de energia eólico-elétrica e autorizações 
para a construção de outros empreendimen-
tos que podem somar mais de 2 GW se efeti-
vamente construídos.
ENERGIA DOS OCEANOS
Aproveitar a energia despendida ou gerada 
pelos oceanos sempre foi um sonho do 
homem, dada a imensa quantidade de água 
em movimento que existe. Sua utilização 
ainda é baixa, pois geralmente não é simples 
desfrutar dessa energia, pois é pouco apro-
veitada, muitas vezes à custa de um grande 
conjunto de equipamentos e construções 
civis em uma faixa de mar importante para 
vários ecossistemas e para a população. No 
caso de eletricidade produzida no mar, há 
ainda a necessidade de linhas de transmis-
são para trazê-la para a terra firme.
A energia dos oceanos pode ser explora-
da nas diferentes formas, resumidas a seguir.
 1. Diferença de temperatura entre águas 
profundas e superficiais. Essa diferença 
pode ser suficiente para gaseificar e 
condensar um fluido, como a amônia, 
e assim movimentar uma turbina.
Meio ambiente e sustentabilidade 141
 2. O movimento das ondas gera corren-
tes de ar imediatamente acima da água. 
Essas correntes, tanto na ida quanto na 
volta das ondas, podem ser usadas para 
acionar turbinas.
 3. A energia das ondas também pode ser 
aproveitada com flutuadores que, acom -
panhando o movimento vertical das on-
das, acionam geradores.
 4. Correntes marítimas acionando turbi-
nas (“eólicas” embaixo d’água).
 5. O movimento das marés, normalmente 
associado a barragens próximas a estuá-
rios. Na maré alta, a água é direcionada 
a um reservatório movimentando uma 
turbina. Nas marés baixas, a água ao 
deixar o reservatório também movi-
menta turbinas. Atualmente, existem 
usinas desse tipo no Canadá (capacida-
de instalada de 20 MW), França (240 
MW) e Portugal (0,4 MW).
ENERGIA GEOTÉRMICA 
OU GEOTERMAL
A energia geotérmica trata-se da energia 
produzida a partir do calor do interior da 
Terra, obtida geralmente em lugares do pla-
neta (inexistentes no Brasil) onde existem 
falhas geológicas, ou rachaduras, que podem 
trazer para a superfície o calor de regiões a 2 
ou até 3 km de profundidade. Os locais onde 
isso acontece são chamados de pontos quen-
tes da Terra e normalmente ocorrem em 
fronteiras entre placas tectônicas.
A energia geotérmica pode ser apro-
veitada a partir de sistemas hidrotérmicos, 
onde a água circula por tubulações que che-
gam próximas às rochas quentes ou apro-
veitando água quente e/ou vapores, às vezes 
com temperaturas superiores a 150o C, que 
possam existir em rochas porosas ou len-
çóis freáticos. Dessa maneira, essa fonte de 
energia é considerada renovável, mas pode 
ser esgotada se a taxa de aproveitamento for 
superior à recarga natural ou artificial. Esse 
tipo de energia pode ser utilizado para for-
necimento de água quente para residências 
e/ou aquecer ambientes, como na Hungria 
e Islândia. Calcula-se que o no mundo in-
teiro existam 15,5 GW instalados para ob-
tenção de calor via energia geotérmica.
Para um aproveitamento termelétrico 
a partir dos pontos quentes a eficiência do 
processo é considerada baixa. A principal 
razão disto é que as temperaturas máximas 
raramente ultrapassam a 200o C (contra os 
cerca de 550o C normalmente atingidos em 
usinas termelétricas de combustíveis fós-
seis).
Calcula-se que o mundo possua cerca 
de 9 GWe em unidades geotérmicas de ge-
ração de eletricidade. A maior dessas unida-
des se encontra na Califórnia (EUA), com 
1,2 GWe, aproveitando-se da profusão de 
gêiseres na região. Os gêiseres ocorrem 
quando água fica retida em regiões profun-
das da terra, mas com ligações com a super-
fície. O calor do interior da Terra aquece 
essa água a temperaturas superiores ao seu 
ponto de ebulição. O aumento de pressão 
quando a água ferve faz com que o vapor 
atinja a superfície, onde podem ser instala-
dos conjuntos de turbinas/geradores. Uma 
limitação para o aproveitamento dos gêise-
res é queeles não são contínuos, ou seja, a 
produção de energia é intermitente.
Além da própria construção do siste-
ma de aproveitamento, outros problemas 
ambientais associados à energia geotérmica 
existem, como os minerais associados aos 
vapores (o que pode obrigar tratamento es-
pecífico para evitar incrustações em tubula-
ções) e a eventual emanação de gás sulfídri-
co e dióxido de carbono.
ENERGIA NUCLEAR
Talvez a forma mais polêmica de geração de 
energia da atualidade seja a energia nuclear, 
pelos resíduos gerados e pela possibilidade 
de acidentes, como o que ocorreu em 1986 
142 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
em Chernobyl, na Ucrânia, ou o de 2011, 
em Fukushima, no Japão, (após terremoto e 
tsunami). Soma-se a isso o fato de que al-
guns países que defendem o uso da energia 
nuclear o fazem com segundas intenções 
(armas nucleares).
A obtenção de eletricidade pela via nu-
clear se dá pela energia térmica liberada, por 
exemplo, a partir da fissão do núcleo de um 
átomo. Núcleos atômicos pesados, como os 
de urânio, são instáveis e decaem espontane-
amente, ou seja, se quebram (fissionam) em 
unidades menores e mais estáveis, liberando 
grandes quantidades de energia. Nos reato-
res nucleares, a fissão é acelerada bombarde-
ando-se os núcleos com nêutrons.
O urânio é o elemento mais comu-
mente utilizado em empreendimentos nu-
cleares. É normalmente encontrado na 
forma de óxidos em rochas, tendo sua 
forma isotópica mais comum o 238U, que 
constitui 99,283% do urânio existente no 
planeta. Além deste, existem ainda o 235U e 
o 234U, que correspondem, respectivamen-
te, a 0,711% e 0,006% de todo o urânio en-
contrado. Como a fissão do 238U, mais pesa-
do, requer nêutrons com altas energias ci-
néticas, a tecnologia nuclear foi desenvolvida 
a partir do 235U.
Então, em um reator nuclear, o im-
pacto de um nêutron faz o núcleo radioati-
vo se fragmentar, por exemplo, em criptô-
nio, bário, nêutrons e uma grande quanti-
dade de energia, usada para aquecer água 
em um sistema termelétrico.
n + 235U → 236U → 91Kr + 
142Ba + 3n + energia
Nos sistemas termonucleares mais 
modernos, como os reatores PWR (abrevia-
tura em inglês para reatores de água pressu-
rizada), a água é aquecida a cerca de 300o C 
e mantida líquida graças a uma pressão de 
cerca de 150 atmosferas. Esse circuito fecha-
do, primário, aquece uma segunda massa de 
água em um circuito secundário. A água no 
circuito secundário é então transformada 
em vapor, que é usado para movimentar as 
turbinas da termelétrica. O vapor é poste-
riormente resfriado para voltar à fase líqui-
da e reconduzido para o início do circuito 
secundário. Esse resfriamento é normal-
mente feito com o auxílio de cursos d’água. 
A vantagem desse sistema é que não existe 
contato da água que gera a energia, do cir-
cuito secundário, com elementos radioati-
vos, os quais aquecem a água do circuito 
primário.
No Brasil, existem duas usinas nuclea-
res em funcionamento, Angra 1 (capacida-
de instalada de 657 MW) e Angra 2 (1.350 
MW), localizadas em Angra dos Reis, no es-
tado do Rio de Janeiro, que produzem o 
equivalente à metade da eletricidade do es-
tado. Ambas utilizam reatores do tipo PWR 
e juntas necessitam de aproximadamente 
108 mil litros de água do mar por segundo 
para a refrigeração do vapor produzido e de 
equipamentos. O mar também é o destino 
da água quente obtida com a troca de calor. 
Em 2009, iniciou-se a construção de Angra 
3, que será uma “cópia” de Angra 2.
O Brasil possui a sexta maior reserva 
de urânio do mundo, com jazidas princi-
palmente na Bahia, Ceará, Minas Gerais e 
Paraná, totalizando, no mínimo, 309 mil to-
neladas de U3O8, uma vez que nem todo o 
território foi investigado. Calcula-se que só 
o existente na Bahia (cerca de 100 mil tone-
ladas) seja suficiente para abastecer Angras 
1, 2 e 3 por 100 anos.
O U3O8 das rochas é concentrado a 
partir da lixiviação com ácido sulfúrico, al-
cançando 70-90% de U3O8, quando recebe 
o nome de bolo amarelo. Começa então o 
processo conhecido como enriquecimento 
do urânio, que significa aumentar a propor-
ção de 0,7% de 235U no óxido para cerca de 
2 a 4%, geralmente suficiente para sua utili-
zação como combustível em usinas termoe-
létricas. Como o 235U é mais leve, ele pode 
ser separado do 238U por processos físicos 
Meio ambiente e sustentabilidade 143
baseados na difusão ou na centrifugação 
dos diferentes isótopos em uma fase gasosa, 
como o hexafluoreto de urânio (UF6), por 
exemplo. Posteriormente, o UF6 rico em 
235U é convertido em UO2 por meio de uma 
série de processos químicos. Esse óxido, um 
pó normalmente prensado na forma de 
pastilhas com cerca de 7 g, é efetivamente o 
combustível usado nas usinas nucleares. 
Em uma configuração típica, cerca de 400 
pastilhas são empilhadas em varetas de zir-
cônio, com 4 metros de comprimento, 
sendo que em um reator podem ser coloca-
dos 200 feixes com 200 varetas cada. Ou 
seja, cerca de 1,6 milhão de pastilhas.
O Brasil faz parte do seleto grupo de 
países com tecnologia para enriquecer o 
urânio e, embora ainda não o faça de forma 
integral em território nacional atualmente, 
há planos, estudos e investimentos nesse 
sentido. O ciclo do urânio brasileiro possui 
mineração e beneficiamento principalmen-
te na Bahia, enriquecimento majoritaria-
mente no exterior e fabricação de pastilhas 
em Resende, RJ. Todo o combustível produ-
zido no Brasil é usado nas duas usinas de 
Angra dos Reis.
Embora o desenvolvimento do ciclo 
do urânio seja considerado estratégico para 
um país, existem, a exemplo de qualquer 
outra fonte energética, prós e contras. 
Danos ambientais decorrentes da atividade 
de mineração e beneficiamento são soma-
dos aos efluentes líquidos (como a água 
aquecida na troca de calor e água do reator, 
esta dificilmente descartada) e gasosos (no-
tadamente vapor d’água da troca de calor) 
e, principalmente, aos rejeitos sólidos.
Há dois tipos de rejeitos sólidos, os de 
alta e os de baixa radioatividade. Como 
exemplos de rejeitos sólidos de baixa radio-
atividade, enquadram-se as roupas e equi-
pamentos de proteção individual utilizados 
por funcionários que efetivamente manu-
seiam o combustível nuclear. Nas Usinas de 
Angra dos Reis, esses rejeitos são encapsula-
dos em concreto dentro de tambores de aço 
e deixados em um galpão específico. Já 
como exemplo de rejeito de alta radioativi-
dade está o próprio combustível exaurido. 
Cada pastilha tem vida útil de cerca de 18 
meses e, após esse período, deve ser trocada. 
Como as pastilhas continuam a emitir ra-
diação por milhares de anos e possuem re-
ciclagem questionável, devem ser acondi-
cionadas e alocadas de modo a não provo-
car danos por tempo indeterminado. Após 
um resfriamento inicial em uma piscina, os 
rejeitos podem ser encapsulados em con-
creto e/ou vidro e enviados a depósitos es-
pecíficos ou a sítios geológicos seguros, 
como geleiras, minas de sal abandonadas 
ou ao fundo dos oceanos, a mais de 6.000 m 
de profundidade. No Brasil, todo o rejeito 
de alta radioatividade está alocado dentro 
do prédio do reator, chamado contenção. 
Uma das exigências para a autorização para 
o início das obras de Angra 3 foi a constru-
ção de um depósito permanente de rejeitos 
de alta radioatividade até 2014.
O combustível considerado exaurido 
ainda contém 235U que não sofreu fissão e 
que pela pequena quantidade não consegue 
manter a reação. Porém, sua presença no re-
jeito sólido motiva pesquisas e investimen-
tos visando à recuperação desse material. As 
questões sobre a reciclagem do combustível 
nuclear geralmente não se relacionam a di-
ficuldades técnicas e sim à possibilidade de 
se comercializar o plutônio, gerado tam-
bém no reator pelo inevitável bombardea-
mento de 238U por nêutrons. Embora seja 
de manejo mais complexo que o urânio e 
associado a armas nucleares, o plutônio 
vem sendo testado em usinas adaptadas 
para tê-lo como combustível ou projetadas 
considerando sua utilização.
Embora tenhamuitas desvantagens, 
algumas delas reconhecidas inclusive por 
seus defensores, a energia nuclear apresenta 
um grande atrativo, que não pode ser nega-
do nem mesmo por aqueles que são contrá-
rios a ela: o enorme potencial de produção 
por quilograma de combustível. Uma com-
144 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
paração pode ser feita a partir dos dados 
apresentados na Tabela 6.6. Comparando 
com outras termelétricas, também não há a 
geração do CO2 característico da queima de 
combustíveis fósseis e mesmo de biomassa.
Os empreendimentos nucleares bus-
cam segurança reforçada para evitar aci-
dentes e diminuir as oposições popular e 
técnica. As próprias varetas de combustí-
vel, hermeticamente fechadas, são consi-
deradas o primeiro dispositivo protetivo. 
Blindagens adicionais típicas são as pró-
prias espessuras do reator (cerca de 20 cm) 
e de paredes de aço (de aproximadamente 
15 cm) e concreto (da ordem de 1 m) do 
prédio que o cerca e que tornam o local se-
guro contra furacões, terremotos e até ata-
ques terroristas com aviões. Outra prote-
ção para as usinas à beira-mar, existente 
inclusive em Angra dos Reis e em Fukushi-
ma, é uma espécie de paredão de rochas e 
concreto no mar, visando à proteção con-
tra grandes ondas.
PETRÓLEO
A partir do petróleo, são fabricados mais de 
6 mil produtos e, conforme mostrado na 
Tabela 6.1, dele provém aproximadamente 
34% de toda a energia utilizada no mundo. 
O petróleo pode ser encontrado no subsolo 
do continente ou dos oceanos em jazidas 
(depósitos naturais) que variam em quanti-
dade e em qualidade.
A primeira perfuração de um poço 
para fins comerciais se deu em 1859, nos 
Estados Unidos. No Brasil, o petróleo foi 
descoberto inicialmente na Bahia, em 1939. 
Em 1953, foi criada a Petróleo Brasileiro 
S.A. (Petrobrás), para exercer o monopólio 
estatal no setor. Esse monopólio foi flexibi-
lizado em 1997, quando foi criada a Agência 
Nacional do Petróleo, Gás Natural e Bio-
combustíveis (ANP). Hoje, a Petrobrás pos-
sui cerca de 13 mil poços em operação, com 
aproximadamente 95% deles em terra. En-
tretanto, os poços terrestres fornecem me-
TABELA 6.6
Poder calorífico de alguns combustíveis
COMBUSTÍVEL PODER CALORÍFICO* (kcal/kg)
Carvão 3.100-6.000
Lenha 3.300
Bagaço de cana 2.250
Óleo combustível 10.900
Gás natural (seco) 15.900 (1 m3 – 10.000 kcal)
Etanol anidro 8.970 (1 L = 7.090 kcal)
Etanol hidratado 8.210 (1 L = 6.650 kcal)
Gasolina 10.000 (1L = 7.500 kcal)
Diesel 12.650 (1L = 10.750kcal)
Biodiesel 10.230 (1L = 9.000 kcal)
Urânio 1,57x108
Plutônio 1,87x1010
* Quando não especificado em intervalos, diz respeito a valores comumente tabelados para combustíveis da propriedade 
conhecida como Poder Calorífico Superior. Por Poder Calorífico se define a quantidade de energia liberada na queima 
completa de uma unidade – kg, m3 ou L. O Poder Calorífico Superior é determinado quando há comburente (normalmente 
ar) em excesso e os gases de descarga são resfriados até a temperatura de condensação da água.
Meio ambiente e sustentabilidade 145
nos de 20% do óleo produzido no país, 
sendo o restante vindo do mar, especialmen-
te na Bacia de Campos, no estado do Rio de 
Janeiro, onde está quase 80% do petróleo 
nacional.
O Brasil possui reservas comprovadas 
superiores a 13 bilhões de barris de petróleo 
(eram inferiores a 2 bilhões de barris em 
1980), para um consumo anual de cerca de 
700 milhões de barris (1 barril = 159 litros). 
Em 2006, a Petrobrás anunciou a tão sonha-
da autossuficiência em petróleo, ou seja, a 
produção em quantidades superiores ou 
iguais às que são consumidas. Recentes des-
cobertas de jazidas na Bacia de Santos, e es-
pecialmente a possibilidade de reservas ex-
pressivas em camadas abaixo de 7 km de 
profundidade (o pré-sal), trouxeram à Pe-
trobrás a expectativa de que as reservas che-
guem a 50 bilhões de barris.
Dependendo da profundidade em que 
estiver o óleo, a pressão sobre ele pode ser 
grande o suficiente para que jorre esponta-
neamente pelo orifício aberto na perfura-
ção da jazida. Posteriormente, mais petró-
leo pode ser obtido com o auxílio de um 
equipamento conhecido como “cavalo de 
pau” e/ou com o auxílio de fluidos, que au-
mentariam novamente a pressão no poço. É 
normal um poço ter sua exploração finali-
zada ainda contendo grandes quantidades 
de óleo, pela dificuldade e/ou custos eleva-
dos para trazê-las à superfície.
Uma vez retirado, o óleo deve ser 
transportado até a unidade de refino, onde 
será beneficiado. O transporte do petróleo 
bruto, ou mesmo de seus derivados, gera 
grande preocupação, dada a possibilidade 
de vazamentos e acidentes com oleodutos 
ou navios petroleiros. Uma tonelada de pe-
tróleo pode se espalhar por mais de 112 
km2 e, por ser mais leve que a água, o óleo 
forma uma camada que dificulta a entrada 
de sol e as trocas gasosas realizadas na su-
perfície e ainda contamina animais e vege-
tais. Frações do petróleo derramado sobre a 
água podem ser evaporadas, emulsificadas, 
dissolvidas, oxidadas, decompostas pela ra-
diação ultravioleta, degradadas biologica-
mente, decantadas ou misturadas com a 
areia. Para evitar esses processos após um 
acidente, o óleo derramado deve ser rapida-
mente contido e posteriormente bombeado 
para tratamento em locais e condições mais 
adequadas ou no próprio local do acidente. 
O maior acidente da história do transporte 
de petróleo ocorreu com o petroleiro Exxon 
Valdez em 1989, que derramou 44 milhões 
de litros de óleo no mar próximo ao Alasca 
(EUA). Vazamentos de poços também po-
dem ser extremamente impactantes, como 
os que ocorreram no México (1979, 500 mi-
lhões de litros) ou nos Estados Unidos em 
2010 (640 milhões de litros). Neste último, 
o estouro das tubulações fez com que o óleo 
vazasse, e a dificuldade de conter foi grande: 
uma média de 46 mil barris de petróleo por 
dia durante quase três meses escapou para o 
mar, atingindo no Golfo do México uma 
área semelhante à do Estado do Paraná.
Água de lastro: um 
problema ambiental silencioso
Como exemplo, em um navio cargueiro de 
200.000 toneladas (como grandes petrolei-
ros e graneleiros) navegando sem carga, até 
60 milhões de litros de água podem ser uti-
lizados como lastro para dar estabilidade e 
equilíbrio. Estima-se que mais de 10 bilhões 
de litros de água de lastro sejam trocados 
anualmente no mundo, sendo aproximada-
mente 40 milhões de litros descarregados 
no litoral brasileiro. A água que viaja leva 
espécies de fauna e flora de uma região do 
mundo para outra. Calcula-se que cerca de 
7 mil espécies diferentes podem ser trans-
portadas por um único navio. No novo am-
biente, sem predadores, as novas espécies 
podem desequilibrar relações ecológicas 
antigas. Muitos estudiosos atribuíram sur-
tos de cólera relativamente recentes no Bra-
146 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
sil à água de lastro com o vibrião. O caso 
mais famoso e comprovado de “importa-
ção” de espécies para o Brasil foi o do mexi-
lhão dourado. Em legislação de 2005, a Ma-
rinha brasileira exige que as águas de lastro 
sejam trocadas a pelo menos 200 milhas da 
costa e em regiões com pelo menos 200 me-
tros de profundidade.
O petróleo consiste em uma mistura 
de hidrocarbonetos, que tem desde um 
átomo de carbono (como acontece quando 
jazidas de gás natural estão associadas às de 
óleo), até centenas deles como, por exem-
plo, no asfalto. O petróleo brasileiro é con-
siderado “pesado” por ser rico em hidrocar-
bonetos de massas molares elevadas, como 
os óleos diesel e combustível, que corres-
pondem em média, respectivamente, a 35% 
e 10% do petróleo nacional. De formação 
geológica recente, considera-se que o petró-
leo nacional tem qualidade inferior ao pe-
tróleo árabe, chamado de leve, e de forma-
ção geológica antiga.
No refino do petróleo, ocorre a separa-
ção dos hidrocarbonetos em derivados que 
são mais úteis e valiosos que o óleo cru. Essa 
etapa gera problemas ambientais, como re-
síduos sólidos eefluentes líquidos e gasosos, 
típicos de empreendimentos industriais. 
Provavelmente o grande impacto ambiental 
do refino seja a energia gasta para obter os 
derivados: 8% do gás natural utilizado no 
Brasil em 2009 foi destinado ao refino de 
petróleo. Calcula-se que o refino gere 5% de 
todas as emissões de CO2 associadas à ca-
deia do petróleo (contra 91,7% do consu-
mo dos derivados, 1% do transporte dos 
derivados e 2,3% do transporte do petróleo 
até as refinarias).
O refino do petróleo pode se dividir 
em dois grandes processos: a destilação e o 
craqueamento. Na destilação, o petróleo é 
aquecido e transformado em vapor, o qual é 
conduzido para a parte inferior de uma 
torre de cerca de 40 m. Ao subir rumo ao 
topo, o vapor passa por placas com diferen-
tes temperaturas. Quando um determinado 
derivado entra em contato com uma placa 
com temperatura semelhante à de seu 
ponto de condensação, seu vapor se liquefaz 
e o líquido é recolhido. Com o intuito de 
aumentar a obtenção de frações mais leves, 
são normalmente realizadas duas destila-
ções, uma em pressão atmosférica e outra 
em vácuo.
A Tabela 6.7 apresenta os principais 
produtos obtidos na destilação do petróleo 
e a temperatura na qual eles podem ser nor-
malmente extraídos e o número médio de 
átomos de carbono em cada molécula. 
Acima da torre, em temperaturas mais pró-
ximas à temperatura ambiente, são geral-
mente liberados a nafta (base para a indús-
tria de polímeros), o propano (C3H8), o bu-
TABELA 6.7
Produtos obtidos em diferentes temperaturas a partir da destilação do petróleo
 ÁTOMOS DE CARBONO 
TEMPERATURA PRODUTO POR MOLÉCULA*
 Óleo combustível entre 20 e 70
 Óleo lubrificante entre 26 e 38
 Material para craqueamento mais de 38
260 < T < 340° C Óleo Diesel entre 12 e 22 (15)
150 < T < 250° C Querosene entre 11 e 12 (11)
T~100° C Gasolina Entre 5 e 10 (8)
* O número de átomos de carbono presentes na molécula obtida em maior proporção é dado entre parênteses.
T > 360° C
Meio ambiente e sustentabilidade 147
tano (C4H10) e o metano (CH4). A mistura 
de propano e butano sob alta pressão é cha-
mada de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), 
vendido inclusive para uso doméstico.
No craqueamento, os produtos pesa-
dos são convertidos principalmente em as-
falto, ceras, graxas, alcatrão, coque, óleo 
combustível, óleo lubrificante (raro no pe-
tróleo brasileiro), diesel e gasolina. No pro-
cesso, o aquecimento a cerca de 500o C, e/ou 
a ação de catalisadores à base de sílica-alu-
mina, fragmentam as cadeias grandes dan-
do origem aos produtos desejados. Quando 
a fragmentação origina cadeias menores 
que as de interesse, o número de átomos de 
carbono pode ser ajustado, com reações de 
alquilação, incorporando grupos CH.
Após serem produzidos, os derivados 
de petróleo devem ser distribuídos e consu-
midos. No consumo, os principais danos 
ambientais estão relacionados com a com-
bustão, completa ou incompleta, bem como 
com a ocorrência de chuvas ácidas, provo-
cadas principalmente pela combinação de 
óxidos de nitrogênio e de enxofre com mo-
léculas de água, dando origem, respectiva-
mente, aos ácidos nítrico e sulfúrico. Para 
atender às legislações, as companhias de pe-
tróleo têm que retirar boa parte do enxofre 
presente naturalmente nos derivados de pe-
tróleo. Para o diesel, porém, os teores máxi-
mos de enxofre exigidos pela legislação para 
2009 não foram colocados em prática, e os 
óxidos desse elemento geram, além de 
chuva ácida, dificuldades no funcionamen-
to de conversores catalíticos para os gases 
de escapamento desses motores. Isso moti-
vou ações contra a Petrobrás, culminando 
na assinatura de um cronograma para o 
cumprimento dessas metas.
É comum ainda a adição de compos-
tos à gasolina para estabilizá-la, dificultan-
do assim a explosão no interior dos moto-
res antes da condição ideal. Esse aconteci-
mento, chamado de pré-ignição, além de 
queda de rendimento, causa uma série de 
problemas a várias peças do motor. Os 
compostos que diminuem as possibilidades 
dessa pré-ignição ocorrer são chamados an-
tidetonantes e eram feitos principalmente a 
partir de metil-terc-butil éter (MTBE) e 
chumbo tetraetila. Neste último caso, a 
queima do combustível invariavelmente 
fazia o chumbo sair pelo escapamento dos 
carros na forma de uma poeira metálica 
que, quando inalada, podia causar sérios 
prejuízos à saúde da população. A partir do 
início da década de 1990, a utilização como 
antidetonantes da gasolina tanto do MTBE 
(cancerígeno e extremamente estável) quan to 
do chumbo tetraetila estava proibida, sen do 
esses elementos substituídos pelo álcool 
anidro (ver “Etanol”).
As outras fontes energéticas vistas até 
aqui (hidráulica, eólica, solar, oceanos, geo-
termal e nuclear) não se baseavam na com-
bustão de hidrocarbonetos, ou seja, não ge-
ravam gases de combustão completa ou 
não. Embora o tipo de combustível seja im-
portante para determinar a poluição ema-
nada de um escapamento, o tipo de motor 
também o é. Nos motores Ciclo Otto, como 
os alimentados por gasolina, álcool e gás 
natural, a mistura do combustível com um 
comburente (normalmente o próprio oxi-
gênio do ar) é comprimida por um pistão. 
Uma centelha elétrica, gerada por uma vela 
de ignição, explode a mistura, e a explosão 
causa o movimento dos pistões. Esse movi-
mento é transmitido para as rodas de um 
carro ou para o eixo de um gerador em 
uma termelétrica. Obviamente, quanto 
maior a cadeia carbônica do combustível, 
maiores as chances de emissão de gases re-
sultantes de combustão incompleta. Assim, 
para um mesmo motor, a gasolina tende a 
poluir mais que o etanol, e este mais que o 
gás natural.
Em um motor que funciona a partir 
do Ciclo Diesel, a explosão não necessita de 
faísca, sendo que o ar é admitido anterior-
mente sozinho, e a posterior introdução do 
combustível ocasiona a explosão. As altas 
pressões nas quais ocorre a explosão do 
148 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
óleo diesel exigem a presença de uma gran-
de quantidade de ar (e por consequência de 
nitrogênio) no interior do cilindro onde se 
encontra o pistão. Nas altas pressões e tem-
peraturas do motor, formam-se os óxidos 
de nitrogênio, envolvidos na chuva ácida. 
Além de poluentes, os óxidos de nitrogênio 
podem, com o auxílio da luz solar, ser frag-
mentados, favorecendo a formação do ozô-
nio. Fundamental em elevadas altitudes, na 
troposfera o ozônio é altamente poluente e 
um dos principais agentes poluidores das 
médias e grandes cidades brasileiras, nor-
malmente com altas taxas de insolação e de-
pendentes do transporte movido diesel.
Gás natural
O gás natural é composto principalmente 
por metano, que é inodoro, o que faz o gás 
natural comercial ser obrigatoriamente odo-
rizado para que eventuais vazamentos se-
jam facilmente percebidos. Junto com o gás 
natural, geralmente são extraídos produtos 
condensáveis chamados “Líquidos de Gás 
Natural”, contendo etano, o GLP, propano e 
outros hidrocarbonetos mais pesados.
O fato de o metano ter somente um 
átomo de carbono favorece a combustão 
completa e faz o gás natural ser o derivado 
do petróleo com o menor poder poluente 
em termos de gases de combustão incom-
pleta. Entretanto, esse combustível apresen-
ta uma grande desvantagem em relação aos 
outros: o transporte. A razão para isso é 
que, como a densidade do gás é muito 
menor que a dos combustíveis líquidos, a 
massa de gás transportada por unidade de 
volume é muito pequena. Enquanto gasoli-
na, diesel e álcool podem ser transportados 
em caminhões tanque, os gases têm de ser 
engarrafados sob alta pressão (para os dois 
casos há a opção do transporte por dutos). 
Por outro lado, vantagens como o preço e a 
disponibilidade fazem esse combustível re-
presentar, conforme dados mostrados na 
Tabela 6.1, cerca de 21% de toda a energia 
disponível no mundo e quase 9% da ener-
gia brasileira.
No Brasil, o gás natural só começou a 
ser largamente consumido quando o país 
equacionou aoferta do produto, que pas-
sou por um contrato firmado com a Bolívia 
e a construção de um enorme gasoduto e 
ramais periféricos para o transporte de 30 
milhões de m3/dia até 2019. Contando com 
o gás importado, em 2009, o consumo diá-
rio de gás natural no Brasil foi de cerca de 
60 milhões de m3.
O Gasoduto Brasil-Bolívia, com 3.150 
km de extensão, atravessa os estados de 
Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, São 
Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande 
do Sul, Rio de Janeiro e Minas Gerais. A 
partir de 2005, a Bolívia elevou o imposto 
cobrado sobre o gás e realizou estudos sobre 
a nacionalização dos empreendimentos da 
Petrobrás no país, o que fez outras alterna-
tivas serem pensadas. Isso incluiu, princi-
palmente, a aceleração dos trabalhos para 
tornar a Bacia de Santos (cujas reservas da 
ordem de 400 bilhões de m3 só foram des-
cobertas em 2003, após a assinatura do con-
trato) produtiva. Atualmente, o Brasil pos-
sui reservas da ordem de 660 bilhões de me-
tros cúbicos de gás natural.
Existem vários gasodutos de menor 
porte no país interligando a produção (por 
exemplo, próximo às refinarias) ao consu-
mo (grandes cidades e termelétricas). Um 
exemplo é o gasoduto Urucu-Coari-Ma-
naus, de cerca de 670 km, no Amazonas, 
que, após muitos problemas, começou a 
operar, ainda que experimentalmente, em 
outubro de 2009, trazendo à capital do esta-
do o gás da Bacia do Solimões (reservas es-
timadas de 51 bilhões de m3).
Nas residências, o gás natural pode ser 
utilizado na calefação de ambientes, cocção 
de alimentos e aquecimento de água. Nas 
indústrias, pode ser empregado como ma-
téria-prima, por exemplo, na fabricação de 
metanol ou mesmo no aquecimento de cal-
Meio ambiente e sustentabilidade 149
deiras e torres de destilação. Além disso, ob-
serva-se um rápido crescimento na aplica-
ção do gás natural como combustível no 
transporte automotivo e em usinas terme-
létricas. Em 2008, o Brasil possuía 85 ter-
melétricas à base de gás natural, com capa-
cidade instalada total em torno de 11 GW.
O gás natural veicular (GNV) ganhou 
vários adeptos em virtude de sua boa rela-
ção custo/benefício. Isso levou muitos a 
adaptar seus carros para o novo combustí-
vel e contribuiu para que o desenvolvimen-
to e a fabricação de carros flexíveis, que 
rodam com mais de um tipo de combustí-
vel (no caso, somente para motores tipo 
Ciclo Otto), fossem acelerados. Nos veícu-
los bi (álcool e gasolina) ou mesmo tricom-
bustíveis (álcool-gasolina-GNV), a partir 
da composição dos gases do escapamento, 
sensores calculam a proporção entre os 
combustíveis. A partir dessa composição, o 
sistema de injeção eletrônica ajusta a ad-
missão de ar de modo a realizar a reação o 
mais próximo possível da estequiometria 
(combustão completa).
Carvão mineral
Chamado de “raio de sol enterrado”, o carvão 
mineral sempre foi considerado uma pode-
rosa fonte energética fóssil. Além de petróleo, 
gás natural e carvão, são combustíveis fósseis 
o xisto betuminoso e a areia oleígena, ambos 
com produção ainda pequena no Brasil.
Por definição, carvão é todo material 
não cristalino com teor de carbono livre 
entre 30 e 100%. Entre outras aplicações 
possíveis, é bastante demandado como com-
bustível e redutor do minério de ferro em si-
derúrgicas (preferencialmente após ser 
transformado em coque). É razoavelmente 
bem distribuído pelo planeta e o mais abun-
dante dos combustíveis fósseis, com reservas 
mundiais de cerca de 1 trilhão de toneladas, 
o suficiente para 150 anos, mantida a atual 
taxa de consumo. Essas características con-
tribuem para a estabilidade dos preços e 
fazem provavelmente o carvão ainda vir a 
desempenhar por muito tempo um impor-
tante papel na matriz energética mundial.
O Brasil possui reservas relativamente 
pequenas de carvão mineral, com cerca de 7 
bilhões de toneladas, concentradas princi-
palmente no Rio Grande do Sul (89%). Isso 
é particularmente ruim para o setor side-
rúrgico nacional, pois o país possui uma 
das maiores reservas de minério de ferro do 
planeta e precisa então importar muito car-
vão (e/ou coque) para manter funcionando 
sua siderurgia. Com relação ao consumo 
energético, segundo a ANEEL, no final de 
2008 existiam no país 7 termelétricas fun-
cionando à base de carvão mineral nacional 
(todas na região sul do país), com capacida-
de instalada de 1,6 GW.
Similar ao petróleo, quanto mais nova 
a formação geológica, menos tempo ela 
ficou exposta aos efeitos de pressão e tem-
peratura e, consequentemente, menor a 
subdivisão do material soterrado (predo-
minantemente vegetal). Ou seja, um carvão 
com menor teor de carbono livre.
Uma parcela considerável dos pro-
blemas ambientais associados ao uso do 
carvão reside na etapa de mineração. Em 
grandes minas, a quantidade de terra mo-
vimentada pode chegar a 75 mil toneladas 
por dia. Os modernos mineradores contí-
nuos têm capacidade de retirar cerca de 6 
mil toneladas de carvão diárias de uma 
mina subterrânea. As condições de traba-
lho nas minerações, embora tenham me-
lhorado bastante, ainda oferecem riscos. É 
relativamente frequente, por exemplo, a 
ocorrência de explosões (devido a bolsões 
de metano associados a veios de carvão), 
desabamentos e inundações em minas 
subterrâneas. Somente em 2008, mais de 3 
mil mineiros de carvão chineses morreram 
trabalhando.
Após a extração, o carvão pode ser pu-
rificado e lavado, para a retirada principal-
mente de metais pesados e de parte do enxo-
150 Rosa, Fraceto e Moschini-Carlos (Orgs.)
fre. A seguir o carvão é triturado e submetido 
à secagem, transportado e queimado.
Dessa maneira, entre os problemas 
ambientais associados ao carvão se desta-
cam a utilização de máquinas pesadas e de 
recursos hídricos, o transporte e a geração 
de resíduos sólidos e efluentes líquidos, cin-
zas, particulados e outros efluentes gasosos 
(como os óxidos de enxofre) gerados na 
queima.
Biomassa: etanol
A biomassa é definida como toda a matéria 
orgânica, de origem animal ou vegetal, que 
pode ser utilizada na produção de energia. 
Assim, as principais fontes de biomassa são 
os vegetais, lenhosos ou não, os resíduos 
(agrícolas, urbanos e industriais) e os bio-
fluidos, que dão origem ao biodiesel. Na ca-
tegoria de vegetais não lenhosos podem ser 
listados os vegetais sacarídeos, bastante em-
pregados para a produção de energia no 
Brasil.
Com a primeira grande crise do petró-
leo, em 1973, o governo brasileiro decidiu in-
vestir no desenvolvimento de um combustí-
vel nacional que diminuísse a dependência 
do petróleo e de seus derivados importados. 
O etanol, álcool advindo da cana-de-açúcar, 
abundante no país desde os tempos do im-
pério, foi o combustível escolhido.
A primeira etapa do Programa Nacio-
nal do Álcool (Proálcool) se baseou na adi-
ção de álcool anidro (etanol com pureza 
mínima de 99,3%) à gasolina, em propor-
ções que alcançaram 26% em volume. Com 
isso, eliminou-se a necessidade de outros 
antidetonantes (como o chumbo tetraetila 
e o MTBE) e diminuiu-se a quantidade de 
gasolina gasta. Isso reforçou a vocação de 
“ecológico” do álcool, pois, além de possuir 
menos átomos de carbono na molécula (o 
que favorece a combustão completa em re-
lação à gasolina), apresenta um saldo de 
emissões de gases de efeito estufa igual a 
zero. Isso porque o carbono que a planta 
possui em sua composição foi praticamente 
todo absorvido do CO2 atmosférico na fo-
tossíntese.
Concomitantemente ao desenvolvi-
mento do álcool anidro, foram dados incen-
tivos à produção de motores movidos a ál-
cool hidratado (etanol com pureza entre 
92,6% e 93,8%, sendo o restante pratica-
mente água). Criou-se rapidamente uma 
extensa rede de distribuição do novo com-
bustível, e o governo começou a subsidiar o 
álcool produzido para esse fim. Isso aconte-
ceu porque um litro de álcool era mais caro 
que um litro de gasolina, e os motores movi-
dos à gasolina consomem menos combustí-
vel. O Proálcool foi sucesso até o início dos 
anos de 1990, quando começou