Atividades sobre Energia e Meio Ambiente

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AT I V I D A D E SAT I V I D A D E S F I N A I S F I N A I S Não escreva no livroNão escreva no livro
 1. Por que é importante considerar os impactos 
sociais causados pela utilização dos recursos 
naturais, além dos impactos ambientais? 
 2. O termo “energia verde” é frequentemente 
utilizado para se referir às fontes renováveis. 
Explique por que essa expressão pode ser 
considerada simplista do ponto de vista da 
sustentabilidade. 
 3. A exploração excessiva de alguns recursos 
renováveis pode levá-los ao esgotamento. 
Pesquise e registre alguns recursos renová-
veis que estão passando por esse processo 
e as principais causas disso. Cite quais são as 
consequências desse esgotamento para os 
ecossistemas e para a sociedade.
 4. (Enem) Empresa vai fornecer 230 turbinas para o 
segundo complexo de energia à base de ventos, no 
sudeste da Bahia. O Complexo Eólico Alto Sertão, 
em 2014, terá capacidade para gerar 375 MW 
(megawatts), total suficiente para abastecer uma 
cidade de 3 milhões de habitantes.
MATOS, C. GE busca bons ventos e fecha contrato de 
R$ 820 mi na Bahia. Folha de S.Paulo, 2 dez. 2012.
A opção tecnológica retratada na notícia pro-
porciona a seguinte consequência para o sis-
tema energético brasileiro:
 a) Redução da utilização elétrica.
 b) Ampliação do uso bioenergético.
 c) Expansão das fontes renováveis.
 d) Contenção da demanda urbano-industrial.
 e) Intensificação da dependência geotérmica.
 5. (UFPB) Os recursos energéticos utilizados 
atualmente podem ser classificados de vá-
rias formas, sendo usual a distinção baseada 
na possibilidade de renovação desses recur-
sos (renováveis e não renováveis), numa es-
cala de tempo compatível com a expectativa 
de vida do ser humano.
Considerando o exposto e o conhecimento 
sobre o tema abordado, é correto afirmar:
 a) O petróleo é uma fonte de energia reno-
vável, pois novas descobertas, a exemplo 
do petróleo extraído do pré-sal, com-
1. Consulte o Manual do Professor.
3. Consulte o Manual do Professor.
4. Alternativa c.
5. Alternativa e.
provam que é um recurso permanente e 
inesgotável.
 b) O carvão mineral é uma fonte de energia 
renovável, pois a utilização de lenha para 
sua produção pode ser suprida através de 
projetos de reflorestamento.
 c) O gás natural é uma fonte de energia re-
novável, pois é produzido concomitante-
mente ao petróleo, através de processos 
geológicos de duração reduzida, seme-
lhantes à escala de tempo humana.
 d) A biomassa é uma fonte de energia reno-
vável, pois é produzida a partir do refino 
do petróleo, que é um recurso não reno-
vável, mas pode ser reciclado.
 e) A energia eólica é uma fonte de energia re-
novável, pois é produzida a partir do movi-
mento do ar, o que a torna inesgotável.
 6. (IFRS) Em abril de 2014, foi anunciado o au-
mento da conta de luz de 118 municípios do Rio 
Grande do Sul, justificado, segundo a empre-
sa fornecedora, pelo baixo nível dos reserva-
tórios nas hidrelétricas. Por conta disso, foram 
acionadas as usinas térmicas. Sobre a produ-
ção de energia térmica, podemos afirmar que
 a) seu custo é elevado porque, embora se 
tratando de uma energia renovável, é uma 
fonte escassa no planeta.
 b) a utilização do gás natural para a produção 
de energia térmica apresenta a vantagem da 
combustão mais limpa se comparada ao 
uso do carvão mineral.
 c) no Brasil, as principais fontes das usinas 
termoelétricas são fósseis (carvão, gás 
natural, biomassa), que provocam pouco 
impacto ambiental.
 d) as termoelétricas utilizam fontes de energia 
consideradas sustentáveis e renováveis.
 e) o Brasil possui reservas de carvão mineral 
na região coberta por rochas sedimenta-
res da Bacia do Paraná, nos estados do Rio 
Grande do Sul e Santa Catarina. Porém, o 
Rio Grande do Sul, que tem reservas de 
carvão mineral limitadas, não utiliza esse 
mineral em suas termoelétricas.
6. Alternativa b.
2. Espera-se que os estudantes reconheçam que “energia verde” pode dar a falsa impressão de que a forma de obten-
ção de energia é livre de impactos, o que nunca é verdade. Todas as formas de obtenção de energia, mesmo as fontes 
renováveis, trazem impactos socioambientais. 
409
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 tematematema
29 biogeoquímicos
Ciclos 
Início de conversaInício de conversa
 1. Que fenômenos naturais e atividades humanas podem alterar a compo-
sição do ar? Que problemas isso pode causar e o que é possível fazer a 
respeito? 
 2. Apesar de o ar ser composto principalmente de gás nitrogênio, nós e os 
outros animais não conseguimos aproveitar esse recurso diretamente 
do ar. Qual você imagina que seja a fonte de nitrogênio dos animais? 
 3. O que você espera que aconteça quando uma vela acesa é coberta por 
um copo? Explique sua resposta.
Consulte o Manual do Professor.
O estudo desse tema favorece o desenvolvimento da competência ge-
ral 1 e das habilidades (EM13CNT101), (EM13CNT102), (EM13CNT105), 
(EM13CNT203), (EM13CNT301), (EM13CNT302), (EM13CNT303) e 
(EM13CNT309) e os TCT Meio ambiente: Educação ambiental e Educa-
ção para o consumo. 
A expressão “ciclo biogeoquímico” pode parecer complicada. Mas, 
analisando cada uma de suas partes, percebemos que o termo “bio” 
se refere à vida; “geo” significa Terra; e “químico” remete aos elemen-
tos químicos. O uso do termo “ciclo” indica que elementos químicos e 
certas substâncias, como a água, circulam constantemente entre os 
organismos e o ambiente, permitindo a reciclagem da matéria e a ma-
nutenção da vida no planeta. 
A água é fundamental para a vida: possibilita a ocorrência de rea-
ções químicas; contribui na regulação da temperatura e facilita o trans-
porte de substâncias. Os seres humanos precisam beber água de 
qualidade para manter a saúde. Esse recurso também é usado na higie-
ne, na limpeza, na produção de energia e de tudo o que consumimos. 
Assegurar a disponibilidade e a gestão sustentável da água, bem 
como o saneamento para todos é o Objetivo de Desenvolvimento 
Sustentável 6 (ODS 6). Porém, grande parte da população mundial ain-
da não tem acesso pleno a esse recurso. 
Enquanto isso, indústrias consomem quantidades cada vez maiores 
de água. Empresas de tecnologia, por exemplo, usam grandes volu-
mes de água para resfriar os data centers responsáveis por armazenar 
e processar uma quantidade crescente de informações. Estima-se 
que, em média, trinta solicitações em ferramentas de inteligência 
artificial (IA; figura 29.1) consumam meio litro de água para refrigera-
ção dos equipamentos.
Vamos estudar a seguir como funcionam os ciclos da água e 
dos principais elementos químicos relacionados à vida: carbono, 
nitrogênio e oxigênio.
Ao longo do estudo do tema, são desenvolvidos aspectos das habilidades (EM13CNT101) 
e (EM13CNT105); por meio do estudo dos ciclos biogeoquímicos, os estudantes podem 
interpretar os efeitos do aquecimento global e das mudanças climáticas, e promover ações 
individuais e/ou coletivas que minimizem suas consequências nocivas à vida. Também são 
mobilizados aspectos da habilidade (EM13CNT203), quando os estudantes são estimula-
dos a avaliar os efeitos da emissão de gases que interferem nos ciclos biogeoquímicos.
29.1 Tudo o que 
consumimos depende 
da água, até mesmo 
as ferramentas de 
inteligência artificial, 
como a utilizada para 
produzir esta imagem, 
consomem água em seu 
funcionamento.
Shutterstock AI/Shutterstock 
410
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Ciclo da água
Você já teve a experiência de construir um terrário fechado e ob-
servar os ciclos que ocorrem dentro dele? Ao fazer isso, é possível 
notar que o ciclo mais evidente é o da água. Antes de fechar um terrá-
rio, costumamos regá-lo, introduzindo água aosistema.
Principalmente quando o terrário fica exposto ao Sol, é possível 
observar a formação de pequenas gotas de água nas paredes internas 
do recipiente. Isso acontece porque, com o aumento da temperatura, 
há um processo combinado de evaporação da água da superfície do 
solo e de transpiração das plantas. Esse fenômeno é chamado de eva-
potranspiração. 
Na transpiração das plantas, a água é absorvida pelas raízes e libe-
rada através dos estômatos das folhas em forma de vapor de água, con-
tribuindo para o aumento da umidade do ar. Esse fenômeno é especial-
mente notado em florestas, como a Amazônica. 
No terrário, quando o vapor de água en-
costa na superfície do vidro, a redução da 
temperatura faz com que a água condense, 
retornando ao estado líquido. As gotas de 
água caem novamente sobre o solo, fechando 
o ciclo da água nesse ambiente (figura 29.2). 
Como a Terra é um sistema fechado, de forma 
semelhante ao terrário, a quantidade de água nela 
não muda, é constantemente reciclada. A energia ex-
terna que mais influencia o planeta é a energia irra-
diada pelo Sol. Quando o Sol aquece a superfície do 
solo, dos rios, oceanos e lagos, a água começa a 
evaporar, constituindo parte do processo que 
chamamos de ciclo da água, ou ciclo hidrológico.
A evapotranspiração tem papel fundamen-
tal no ciclo hidrológico. O vapor de água libera-
do pelas plantas e do solo vai para a atmosfera e aju-
da a aumentar a umidade relativa do ar da região. O ar quente e 
úmido sobe e encontra camadas mais frias de ar, fazendo com que 
o vapor de água se transforme em pequenas gotas de água ou 
cristais de gelo.
Essas partículas se juntam e formam nuvens e, quando a concen-
tração de gotículas de água ou cristais de gelo na nuvem atinge um 
determinado limiar, elas se unem e caem como precipitação.
As chuvas, o granizo e a neve são considerados formas de precipi-
tação de água. Ao voltar para o solo e tornar-se novamente disponível 
aos seres vivos, o ciclo da água reinicia (figura 29.3). 
sistema fechado:
sistema que pode 
trocar energia, mas 
não troca matéria 
com o seu exterior 
(ou as trocas não são 
significativas); portanto, 
a massa desse sistema 
é constante. Outro 
exemplo de sistema 
fechado são as bolsas 
de gelo usadas 
por atletas. 
Além das plantas, 
as bactérias, os fungos 
e os animais também 
consomem e liberam 
água no solo. No caso 
do terrário apresentado, 
o ambiente tem menos 
variedade de seres 
vivos.
P
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 M
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rq
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iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
condensação
transpiração
precipitação
evaporação
29.2 Esquema simplificado 
do ciclo da água em um 
terrário fechado. 
Cores fantasia. 
Elementos representados 
em tamanhos não 
proporcionais entre si.
411
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A intensificação das atividades humanas tem alterado o ciclo da 
água, reduzindo a disponibilidade de água potável por meio do desma-
tamento, da poluição e do uso excessivo dessa fonte para a indústria e 
agricultura. As mudanças climáticas, percebidas em fenômenos como 
secas e inundações, agravam essa situação, impactando a saúde, a 
agricultura, a economia e os ecossistemas, tornando a gestão susten-
tável dos recursos hídricos um desafio urgente para a vida no planeta.
Ciclo do carbono
Outro ciclo fundamental à vida é o do carbono. Esse elemento, o 
quarto mais abundante no Universo, também circula pelos oceanos, 
pela atmosfera e pelo solo em um grande ciclo biogeoquímico.
Quando estudamos o átomo de carbono, verificamos que ele tem 
a propriedade de fazer até quatro ligações químicas covalentes. Isso 
permite que o carbono faça parte da estrutura de diver-
sas moléculas fundamentais para a vida no planeta, como 
o gás carbônico (figura 29.4), as proteínas, os carboidra-
tos e os lipídios.
O carbono é um componente fundamental na respira-
ção celular dos organismos, na fotossíntese e na regulação 
do clima. Analise um esquema do ciclo do carbono na figu-
ra 29.5 e acompanhe o processo na descrição a seguir.
 L
o
o
p
A
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S
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to
ck
29.4 Representação de uma molécula de gás 
carbônico (CO
2
), que é formada por um átomo 
de carbono e dois átomos de oxigênio.
ligações químicas 
covalentes:
tipo de ligação química 
na qual os elétrons são 
compartilhados entre 
átomos que fazem a 
ligação, conferindo 
estabilidade às 
moléculas.
29.3 O ciclo da água, ou ciclo hidrológico, é um processo contínuo e vital para a 
manutenção dos ecossistemas em todo o planeta. 
Elaborado com base em: URRY, L. A. et al. Campbell Biology. 12. ed. Nova York: Pearson, 2020. p. 1250.
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evaporação dos 
seres vivos
condensação
precipitação
precipitação
condensação
evaporação 
do solo
evaporação dos 
corpos de água
infiltração
rocha 
impermeável
águas subterrâneas
Cores fantasia. 
Elementos representados 
em tamanhos não 
proporcionais entre si.
412
P5_IDBio_VU_g26Sa_410a419_U9_Cap29_LE.indd 412P5_IDBio_VU_g26Sa_410a419_U9_Cap29_LE.indd 412 19/10/2024 11:32:4819/10/2024 11:32:48
O carbono é comumente encontrado na natureza na forma de gás 
carbônico (CO
2
). Esse gás encontra-se dissolvido nas águas dos ocea-
nos, rios e outros corpos de água, e disperso na atmosfera. 
Ele faz parte de três processos principais:
• Na fotossíntese, o gás carbônico atmosférico é absorvido pelos 
seres fotossintetizantes e, por meio de reações químicas com a 
água, é transformado em moléculas de glicose (C
6
H
12
O
6
). Os de-
mais organismos (consumidores) adquirem carbono por meio da 
alimentação.
• Na respiração celular, as moléculas de glicose são quebradas, 
formando moléculas de CO
2
 no processo, que são liberadas no 
ambiente.
• Na decomposição, realizada por fungos e bactérias, o carbono que 
estava armazenado em moléculas orgânicas nos seres vivos é libe-
rado na atmosfera e no solo.
De onde vem o 
CO
2
 das erupções 
vulcânicas?
O vídeo explica, por 
meio de informações, 
imagens e 
animações, a atuação 
dos vulcões como 
fonte de CO
2
. 
Disponível em: 
https://tedit.net/
wh5sjr. Acesso em: 
6 ago. 2024.
#Fica a dica!
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Reservatório
Processo
Caminho natural
Caminho afetado pela ação humana
Cores fantasia. 
Elementos representados 
em tamanhos não 
proporcionais entre si.
29.5 Representação 
simplificada do ciclo 
do carbono com os 
processos naturais e 
os processos que são 
afetados por ações 
humanas.
Elaborado com base em MILLER, G. 
T.; SPOOLMAN, S. E. Ciência am-
biental. 14. ed. São Paulo: Cengage 
Learning, 2015. p. 46.
gas carbônico (CO
2
) 
na atmosfera
plantas 
(produtores)
carbono 
das plantas 
(produtores)
carbono em 
combustíveis 
fósseis
animais 
(consumidores)oceano (CO
2
 
dissolvido)
teias alimentares marinhas
sedimentos de minerais 
carbonatados
fungos e 
bactérias
respiração
fotossíntese
queima de 
combustível 
fóssil
decomposição
compactação
respiração
desmatamento
transporte 
com 
queima de 
combustível
erupção 
vulcânica
difusão incêndios 
florestais
413
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Parte dos compostos de carbono do ambiente pode ainda sofrer 
sedimentação no fundo dos oceanos. Com o passar de milhões de 
anos, esses compostos se convertem em rochas sedimentares, que 
podem se tornar reservatórios de combustíveis fósseis.
O ciclo do carbono passa, portanto, pelo gás carbônico presente 
na atmosfera e dissolvido nas águas e pelas moléculas orgânicas 
presentes na estrutura dos seres vivos, como proteínas, gorduras e 
carboidratos. 
Efeito estufa e o clima
Efeito estufa e aquecimento global são expressões muito recor-
rentes nos meios decomunicação. Embora essas expressões este-
jam relacionadas, elas têm significados diferentes.
Assim como ocorre em um terrário, a luz do Sol atravessa a atmosfera 
e aquece a Terra. Uma porcentagem do calor refletido pela superfície 
do planeta não consegue escapar para o espaço, sendo retida por 
certos gases da atmosfera. Um dos principais gases que retém o calor 
é o gás carbônico, além do vapor de água. Esse efeito da atmosfera 
sobre a temperatura da Terra é chamado efeito estufa.
Além do gás carbônico e do vapor de água, entre os chamados 
gases de efeito estufa – GEE estão o metano (CH
4
), o óxido nitroso 
(N
2
O), o ozônio (O
3
) e os clorofluorcarbonos ou CFCs (gases que de-
gradam a camada de ozônio).
O efeito estufa é, portanto, um fenômeno natural que contribui 
para manter a temperatura média da superfície da Terra em torno de 
15 °C. Sem ele, essa temperatura seria de 18 °C abaixo de zero. Por-
tanto, o efeito estufa é importante para manter as condições do pla-
neta compatíveis com a vida.
Já o aquecimento global se refere ao aumento da temperatura mé-
dia da superfície da Terra causado pela intensificação do efeito estufa. 
Nas últimas décadas, diversas organizações internacionais têm alertado 
para o fato de que, com a extração de petróleo e a constante queima 
de combustíveis fósseis, a concentração de gás carbônico na atmos-
fera vem aumentando consideravelmente. 
Com base nos dados disponíveis até agora, é consenso entre os 
cientistas que o aumento da temperatura média da Terra está relacio-
nado a atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis 
para a obtenção de energia. O aumento da temperatura média acarre-
ta diversas alterações no clima, como eventos climáticos extremos 
(ondas de calor, períodos prolongados de seca ou chuva intensa, en-
tre outros) que ameaçam a sobrevivência de muitas espécies, incluin-
do a espécie humana.
2024 pode ser 
ano mais quente 
registrado no 
planeta, dizem 
cientistas – 
Agência Brasil
Reportagem 
apresenta os dados 
sobre o clima obtidos 
pelo Serviço de 
Alterações Climáticas 
Copernicus, da 
União Europeia 
(UE). Disponível 
em: https://tedit.
net/3huvbr. Acesso 
em: 6 ago. 2024.
#Fica a dica!
414
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Ciclo do nitrogênio
Aproximadamente 78% da atmosfera é composta de gás nitrogê-
nio (N
2
), além de outros gases que contêm nitrogênio mas estão em 
menor porcentagem no ambiente. O átomo de nitrogênio é essencial 
para a vida porque é um componente das moléculas orgânicas que 
constituem os seres vivos, incluindo aminoácidos e ácidos nucleicos 
(DNA e RNA). 
O ciclo do nitrogênio (figura 29.6) apresenta várias etapas, nas 
quais estão envolvidos diferentes seres vivos e fenômenos naturais. 
As relações entre 
os seres vivos foram 
estudadas no tema 
23. As relações de 
simbiose são aquelas 
que ocorrem entre 
indivíduos de espécies 
diferentes, em que 
ambos se beneficiam.
Uma das etapas do ciclo é a fixação do nitrogênio, processo pelo 
qual o N
2 
atmosférico é convertido em substâncias que podem ser assi-
miladas pelos seres vivos. Essa fixação pode ser feita de três maneiras:
• fixação física: o gás nitrogênio é transformado em amônia (NH
3
) 
ou nitrato (NO
3
−), por intermédio de relâmpagos ou outros fenô-
menos, que fornecem energia suficiente para romper as ligações 
triplas das moléculas de N
2
. Posteriormente, esses novos compos-
tos são dissolvidos na água da chuva e se depositam no solo ou em 
oceanos;
• fixação biológica: ocorre por meio da ação enzimática da nitroge-
nase. Esse processo é realizado por bactérias livres e, principal-
mente, por bactérias simbióticas que vivem nas raízes de plantas 
leguminosas, como o feijão e a soja.
P
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A
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Fixação 
biológica do N
2
29.6 Representação simplificada das principais 
etapas do ciclo do nitrogênio.
Elaborado com base em: URRY, L. A. et al. Campbell 
Biology. 12. ed. Nova York: Pearson, 2020. p. 1251.
bactérias 
fixadoras 
de N
2
 nos 
nódulos das 
raízes de 
leguminosas
NH
3
 (amônia)
assimilação pelos herbívoros
fixação industrial do N
2
Desnitrificação
absorção 
pelas raízes
absorção de NH
3
 por algumas plantas
fixação 
física do N
2
N
2
 atmosférico
bactérias 
desnitrificantes
morte e decomposição
Nitrobacter
excreção
fungos e bactérias 
decompositoras
bactérias 
fixadoras de N
2
 
no solo Nitrosomonas
Nitrificação
uso de 
fertilizantes
NO
3
 (nitrato)−
NO
2
 (nitrito)−
415
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• fixação industrial: é um processo que ocorre em indústrias e con-
siste na ligação de átomos de hidrogênio e de nitrogênio, forman-
do amônia (NH3), sob altas condições de temperatura e pressão.
Em seguida, ocorre a fase de nitrificação: a amônia produzida na 
fixação é convertida em nitrato, um processo que é realizado por duas 
bactérias diferentes. A primeira bactéria, do gênero Nitrosomonas, 
converte a amônia em nitrito (NO2
−), e a segunda bactéria, do gênero 
Nitrobacter, converte o nitrito em nitrato (NO3
−).
As bactérias são fundamentais para diversas etapas do ciclo do 
nitrogênio. Elas fixam o N2 atmosférico e transformam o gás em subs-
tâncias que podem ser assimiladas por outros seres vivos. Além dis-
so, as bactérias também são responsáveis pelo processo de desni-
trificação, no qual os nitratos dos seres vivos são transformados em 
compostos gasosos de nitrogênio e liberados na atmosfera, reini-
ciando o ciclo.
A fixação do nitrogênio no ambiente natural é feita pelas bactérias 
presentes nos ambientes. Porém, nas últimas décadas, quase metade 
do nitrogênio disponibilizado para as plantas é introduzido por fertili-
zantes industriais, que acabam chegando aos corpos de água. Isso 
leva a problemas como a eutrofização, em que há um excesso de nu-
trientes na água, causando desequilíbrios. 
O excesso de compostos de nitrogênio, entre outros, que chega 
aos rios e lagos provoca a proliferação excessiva de algas e cianobac-
térias. Elas acabam formando, então, uma camada densa sobre a su-
perfície da água, diminuindo a luminosidade que chega até as algas e 
plantas aquáticas abaixo da superfície. Isso acarreta a morte desses 
organismos e um acúmulo de substâncias orgânicas na água, o que 
favorece a multiplicação de bactérias decompositoras. A atividade de 
decomposição consome ainda mais o gás oxigênio da água, tornan-
do-o escasso para os organismos aquáticos, que acabam morrendo. 
A subsequente falta de gás oxigênio leva à decomposição anaeróbia, 
que produz gases tóxicos, como o gás sulfídrico.
A produção de fertilizantes nitrogenados intensifica a emissão de 
gases de efeito estufa. De acordo com o relatório do Painel Intergo-
vernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês) de 
2019, a produção de fertilizantes contribuiu significativamente para a 
emissão de dióxido de carbono, devido ao grande consumo de ener-
gia fóssil. A China, a Índia e os Estados Unidos estão entre os países 
que mais utilizam esse tipo de fertilizantes em suas atividades agríco-
las, seguidos pelo Brasil. 
As emissões de GEE na produção de fertilizantes nitrogenados 
podem ser reduzidas por meio da adoção de técnicas mais sustentá-
veis de produção, como a utilização de fontes de energia renovável e 
o aumento da eficiência energética durante o processo produtivo.
Adubação verde – 
Instituto brasileiro 
de florestas
A adubação verde 
é uma técnica 
que utiliza os 
conhecimentos 
sobre o ciclo do 
nitrogênio para 
reduzir a utilização 
de fertilizantes 
industriais e seus 
impactos ambientais. 
Disponível em: 
https://tedit.net/
yuz395. Acesso em: 
9 set. 2024. 
#Fica a dica!
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