Aula_10_-_Recursos_materiais_(2)

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ENERGIA E RECURSOS 
MATERIAIS DA TERRA
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Parte 2 – Recursos Energéticos
RECURSOS ENERGÉTICOS
Energia grande motor do Sistema Terra
Não há forma de vida (animal e vegetal) que subsista 
sem consumo de alguma forma de energia:
Vegetais 
Animais 
Sol
vegetais e outros animais
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• Cozimento de alimentos
• Aquecimento de ambientes
• Ocupação de áreas do planeta de clima adverso
• Locomoção
• Comunicação
• Fabricação de instrumentos
Importância da energia no desenvolvimento humano:
RECURSOS ENERGÉTICOS
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• escrava 
• animais domésticos (cavalos, bois)
• moinhos de vento e rodas d’água
• 1700 - barcos e locomotivas a vapor 
• (lenha e, posteriormente, carvão, que dominou o 
cenário energético até 1940)
• motores a combustão por centelha (petróleo) e 
turbinas
• energia nuclear
O avanço rumo à civilização tecnológica esteve sempre 
ligado ao desenvolvimento de fontes energéticas:
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RECURSOS ENERGÉTICOS
Formas de Energia:
• Combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás 
natural)
• Hidreletricidade
• Nuclear
• Outras (geotérmica, solar, eólica, biomassa, etc.)
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
CARVÃO MINERAL
• Conhecido e utilizado há mais de 2000 anos
• O consumo ganhou impulso com o desenvolvimento das 
máquinas a vapor
• Elemento de grande importância atual na matriz energética de 
vários países, principalmente China e EUA
• No Brasil (SC) sua utilização ganhou relevância:
• II Grande Guerra (substituição do minério importado)
• Crise do petróleo (década de 70)
> 85% da energia utilizada no mundo atualmente
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CARVÃO MINERAL
• Decomposição de matéria orgânica (M.O.) vegetal em 
ambiente anaeróbio (saturados d’água) – bacias rasas 
como as regiões deltaicas, estuarinas e pantanosas.
• Alterações metamórficas (soterramento e 
compactação), levam à expulsão dos elementos 
voláteis e da água presente originalmente na M.O., 
com a conseqüente concentração de Carbono, o que 
conduz à formação de turfa, linhito, carvão e antracito 
(seqüência de maturação da M.O.)
ORIGEM:
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
PETRÓLEO E GÁS NATURAL
• Conhecido desde tempos remotos, quando era 
utilizado em iluminação, como impermeabilizante 
(egípcios) e na pavimentação de estradas (Babilônia).
• Moderna indústria petrolífera com o advento dos 
motores a explosão e produção de automóveis em 
larga escala.
• Petróleo é o constituinte principal da matriz 
energética no mundo todo. 12
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
PETRÓLEO E GÁS NATURAL
O petróleo é originado, tal qual o carvão, da maturação da M.O.
(algas, principalmente) em ambiente anaeróbio, perdendo 
voláteis e concentrando C.
Sua formação pressupõe, como condições adicionais:
• A presença de rochas geradoras (argilitos e folhelhos ricos em 
M.O.)
• A presença de rochas reservatório (arenitos, calcários 
permeáveis)
• A migração das geradoras às reservatório
• A presença de rochas capeadoras (argilitos, folhelhos, sal)
• A presença de “trapas” estruturais ou estratigráficas 13
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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Problemas ambientais
CARVÃO MINERAL
• Pirita (FeS2) aparece intimamente associada aos carvões 
(sulfetos são gerados em ambientes anóxicos por ação 
microbiana). 
• Expõem-se à oxidação nas pilhas de rejeitos de mina gerando 
uma drenagem ácida (soluções contendo ácido sulfúrico e 
sulfato ferroso) com efeito na solubilização de metais pesados e 
acidificação das águas.
• Oxidação dos sulfetos reação exotérmica pode iniciar 
autocombustão das pilhas com a liberação de H2S (odor e 
chuvas ácidas).
• Outros degradação da paisagem, poluição dos solos, 
assoreamento de drenagens e doenças ocupacionais 16
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Pilha de rejeitos
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
PETRÓLEO E GÁS NATURAL
Impactos ambientais:
• Liberação de CO2 gás estufa
• Liberação de NOx e SOx chuva ácida
• Derramamentos acidentais
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
ANTES E DEPOIS DOS EFEITOS DA CHUVA ÁCIDA
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
EXXON VALDEZ
• 42 mil t de Petróleo 
contaminaram 
aproximadamente 2000 Km 
da costa do Alasca em 1989.
• A presença de resíduos ainda 
é detectada na região.
• Poucas espécies se 
recuperaram completamente. 23
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
ENERGIA NUCLEAR
• Atualmente em operação 440 centrais nucleares 
em todo o mundo
• França 75% da energia gerada é nuclear
• A energia é obtida da fissão do 235U pelo bombardeio 
com nêutrons, gerando calor e outros 3 nêutrons 
reação em cadeia
• Clarke do U 3ppm (0,0003%)
• f.c. 400 a 2500 – o minério precisa estar 
enriquecido a, no mínimo, 3% de urânio na forma de 
UO2.
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NUCLEAR
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NUCLEAR
Uso controlado de uma reação nuclear para 
aquecer a água cujo vapor movimenta turbinas 
numa usina de geração de eletricidade.
Além de não contribuir ao aquecimento global, há 
urânio suficiente no planeta para alimentar todas 
as plantas (440) atualmente em operação durante 
todo o século XXI.
Há também a possibilidade de suprimento 
indefinido fruto das atuais tecnologias de 
reprocessamento.
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• Cerca de 17% da eletricidade atualmente 
produzida no mundo provém de centrais 
nucleares
• França 73% da energia gerada é nuclear; 
planeja chegar a 80%;
• Japão planeja aumentar dos atuais 23% 
para 43% em 2010
NUCLEAR
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A energia é obtida da fissão do 235U pelo bombardeio com 
nêutrons, gerando calor e 3 outros nêutrons reação em 
cadeia
NUCLEAR
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NUCLEAR
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1954 – detonação de uma bomba de hidrogênio pelos EUA no Atol 
de Bikini, Oceano Pacífico, espalhando duas vezes mais radiação 
que o esperado, contaminando 18.000km2 de oceano e atingindo as 
Ilhas Marshall e seus habitantes. Até hoje a população bikiniana
está privada de usufruto de suas terras
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NUCLEAR
• O do 235U é o único elemento fissionável natural.
• Ocorre na natureza em proporção de 3 ppm (clarke)
• Para ser utilizado como combustível precisa ter um teor 
mínimo de 3% de UO2 – urânio enriquecido
• Enriquecido, é colocado em tubos de zircaloy (liga de Zr e 
Sn), enfeixados no centro de um reator nuclear, em arranjos 
contendo nº variável de tubos (60 a 260 tubos, contendo de 
180 a 650 kg de urânio enriquecido). Os reatores, conforme 
o tipo, podem levar de 150 a 650 arranjos de tubos, que 
apresentam vida útil entre 4 a 6 anos, quando, então, devem 
ser substituídos.
• 0,33g de 235U libera quantidade de energia similar à queima 
de 3 barris de petróleo, ou 1 ton de carvão ou, ainda a 2,5 
ton de madeira. 33
NUCLEAR
Arranjo de 
tubos
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NUCLEAR
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ENERGIA NUCLEAR
Meio Ambiente
• Energia limpa sem emissões de H2S, NOx, etc.
• Em 50 anos de operação 2 acidentes (Chernobyl e 
Three Miles Islands) por questões que hoje não mais 
ocorreriam.
• No entanto, um único acidente pode ter conseqüências 
ambientais duradouras (seg. vs. atentados)
• Grande problema Disposição e isolamento dos 
REJEITOS (elementos de meia vida longa)
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CHERNOBYL
Ucrânia – Abril/1986
Contaminação atmosférica sobre a 
Rússia e Europa (Polônia, Suécia 
e Finlândia, principalmente, além 
de Noruega, Itália e UK)
Restrições no comércio 
agropecuário
140.000 pessoas abandonaram 
suas casas; 500.000 ainda 
moravam nas áreas contaminadas 
em 1995.
Estimativas apontam para 8.000 a125.000 mortes decorrentes de 
câncer nos anos seguintes 37
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HIDRELETRICIDADE
• Energia renovável
• Alternativa considerada em países de ampla malha 
hidrográfica
• Seleção de locais largura do rio e topografia (área 
inundável e aproveitamento do gradiente)
• No Brasil 30% da energia gerada
• Os lagos formados são multi-uso: navegação fluvial, 
piscicultura, recreação, fonte de água para 
abastecimento público e irrigação
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Itaipu
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HIDRELETRICIDADE
Meio Ambiente
• Grandes áreas inutilizadas pela formação do lago
• Salinização das águas pelo aumento da evaporação
• Deslocamento de cidades / povoados / populações 
indígenas
• Inundação de atrações turísticas / sítios arqueológicos
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HIDRELETRICIDADE
Meio Ambiente
• Assoreamento dos reservatórios (carga sedimentar barrada 
e ocupação)
• Alterações de microclima
• Reprodução de peixes reófilos
• Aumento de erosão a jusante do lago (água limpa) 
rebaixamento de 3m do leito do Rio Colorado, tornando 
inoperantes vários sistemas de irrigação por gravidade a 
jusante do lago
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HIDRELETRICIDADE
Meio Ambiente - Rio Nilo (barragem de Assuan)
• destruição do equilíbrio físico no delta pela diminuição da 
carga sedimentar em transporte. A linha de costa ficou exposta 
às fortes correntes marinhas e tem regredido vários metros por 
ano
Construída (1970) para prover o Egito com água para irrigar 
cerca de 4.000Km2 de terras áridas e gerar 10GW de energia 
através da formação de imenso lago (Lago Nasser), o que 
permitiria dobrar o PIB e promover a industrialização do país.
Impactos ambientais decorrentes:
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Meio Ambiente - Rio Nilo (barragem de Assuan)
HIDRELETRICIDADE
• destruição do equilíbrio biológico no delta pois a carga de 
sedimentos, por ser rica em nutrientes, cria condições ao 
estabelecimento da cadeia alimentar redução do carbono 
orgânico e das formas de vida planctônicas a cerca de 1/3 dos 
níveis anteriores à construção da barragem redução dos 
níveis de sardinhas, cavalas, mexilhões e crustáceos
• Com a barragem, houve diminuição da inundação anual do 
Nilo nas terras férteis do delta. Como a inundação promovia 
uma “lavagem” dos sais destes solos, estes tiveram pronunciado 
aumento de salinidade com a conseqüente queda na 
produtividade agrícola, chegando a ocorrer fenômenos locais de 
desertificação. 47
HIDRELETRICIDADE
Meio Ambiente - Rio Nilo (barragem de Assuan)
Com a criação do imenso lago foram suprimidas 
condições de aridez que imperavam em grande parte do 
ano, responsáveis pelo controle da população de 
bilharzia, um parasita que infecta o trato intestinal e 
urinário em seres humanos. Atualmente, um em cada 
dois egípcios tem a infecção, que causa 10% das mortes 
no país.
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HIDRELETRICIDADE
Meio Ambiente – Foz do Rio São Francisco
• Povoado de Vila do Cabeço (140Km a S de Aracaju - SE)
• Processo de erosão associado à escassez de sedimentos, 
provocada pelas barragens no rio
1998
• Grandes ondas varreram o povoado de 50 famílias
• O farol da Marinha, construído no final do século XIX 
encontra-se, hoje, dentro d’água
Fonte: Revista Pesquisa FAPESP, nº 92, outubro de 2003
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SOLAR
• A quantidade total de energia solar incidente no planeta é 
enorme, muito além da imaginação!
• Estima-se que 30 dias de insolação represente a energia 
equivalente ao total acumulado das reservas, conhecidas e 
desconhecidas, de combustíveis fósseis.
• O maior problema para sua utilização é representado pelo 
manuseio de uma fonte incidente de modo difuso e sobre 
grandes áreas. Tornam-se necessários meios de concentrá-
la de modo a obter calor para aquecimento, bem como 
abastecer veículos, equipamentos e maquinários.
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SOLAR
• Surge, então, outra questão: o que fazer quando o 
Sol não brilha?
• A resposta a esta pergunta incide sobre a coleta, a 
conversão, e o armazenamento, à semelhança do 
que ocorre na natureza: folhas de plantas coletam a 
luz solar incidente em amplas áreas, que é 
convertida e armazenada sob a forma de energia 
química (glicose, aminoácidos) posteriormente 
transformados em substâncias de crescimento 
(proteínas) que servem de combustível ao resto do 
ecossistema. 52
SOLAR
Utilizando-se destes princípios, a energia solar pode 
ser aproveitada para:
• aquecimento de fluidos e interiores de 
residências utilizando de fluxos convectivos 
passivos através de Coletores Solares;
• produção de eletricidade através de Células 
Fotovoltáicas e Coletores Solares em Calha
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SOLAR
Coletores solares
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SOLAR
Coletores solares
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SOLAR
• Células Fotovoltáicas (CV) nada mais são do que 
um “wafer”, normalmente de silício, com fios 
condutores ligados em seu topo e base.
• A incidência de luz solar origina ali uma certa 
quantidade de eletricidade – equivalente ao de uma 
pequena bateria para células de apenas 5 cm de 
diâmetro.
• Qualquer quantidade de energia pode ser produzida 
pela união sequencial de células num painel
Células Fotovoltáicas
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4.400 módulos fotovoltáicos – 300 KW sob máxima insolação 
(Universidade de Georgetown)
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1ª usina de produção de eletricidade a partir de CV produzindo 6,5 MW 
no pico, suficientes para 2400 residências. Bakersfield, Califórnia.
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SOLAR
• Coletor solar em 
“calha”, côncavo 
para refletir a luz que 
irá aquecer um óleo 
no “pipe”. 
• O óleo aquecido é 
usado para ferver 
água cujo vapor 
movimenta turbinas 
convencionais.
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SOLAR
HIDROGÊNIO – O COMBUSTÍVEL DO FUTURO
Veículos poderão ser movidos por H2 no futuro como o 
são atualmente por gás natural, sem liberação de 
qualquer resíduo:
2 H2 + O2 2H2O + energia
Como não existe H2 na atmosfera prevê-se sua 
obtenção a partir da eletrólise da água.
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VENTO
• A energia eólica foi esquecida durante o período do 
petróleo barato (1930-1970).
• Através da história, além de impulsionar barcos a vela, 
a energia dos ventos era utilizada para a moagem de 
grãos pelos moinhos de vento.
• Passaram posteriormente a desempenhar outras 
tarefas, como bombear água e gerar pequenas 
quantidades de eletricidade até os anos 40.
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VENTO
• Foram, então, praticamente abandonados em função 
da eletrificação rural por linhas de transmissão a 
partir de estações geradoras.
• Trata-se de fonte limpa, embora aves migratórias 
possam ser atingidas em usinas eólicas, compostas 
por uma seqüência de “turbinas de vento”, que 
também não constituem nenhum cenário paisagístico 
agradável.
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BIOMASSA
Ou bioconversão, trata-se de um nome novo para um 
conceito antigo – o da queima de lenha num forno.
Os principais métodos de bioconversão são 
representados por:
• Queima de resíduos de papel e outros resíduos 
orgânicos;
• Produção de metano (CH4) pela digestão 
anaeróbia de esterco e lodos de esgoto;
• Produção de álcool pela fermentação de grãos e 
materiais contendo amidos.
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Pode ser produzido a partir de gorduras animais ou 
de óleos vegetais, existindo dezenas de espécies 
vegetais no Brasil que podem ser utilizadas, tais 
como mamona, dendê ( palma ), girassol, babaçu, 
amendoim, pinhão manso e soja, dentre outras. 
BIOMASSA
BIODIESEL é um combustível biodegradável, obtido 
por diferentes processos tais como o craqueamento, a 
esterificação ou pela transesterificação. 
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ENERGIA GEOTÉRMICA
• Denomina-se energia geotérmica a energia térmica 
proveniente das águas subterrâneas passível de 
utilização pelo homem.
• É usada, atualmente, sobvariadas formas em países 
como EUA, México, Itália, Japão, China e Islândia, 
que aproveitam-se das águas aquecidas e vapores para 
aquecimento residencial e industrial.
• Estima-se que a disponibilidade atual de energia 
geotérmica seria suficiente para suprir cerca de 1 a 2% 
das necessidades da humanidade. 
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ENERGIA DAS MARÉS
Uma grande quantidade de energia é inerente ao movimento diário das marés 
litorâneas e muitas propostas têm surgido para o aproveitamento desta fonte 
energética eterna e não poluente.
A mais engenhosa é representada por barragens localizadas na saída de uma 
baía com turbinas associadas.
O fluxo de entrada através das turbinas gera energia elétrica de modo 
convencional e, com a reversão do fluxo na maré vazante, as lâminas das 
turbinas são igualmente invertidas de modo a se continuar produzindo.
São necessárias variações diárias maiores que 6 metros, no entanto, para 
melhor eficiência operacional e são poucos lugares no mundo que oferecem 
uma topografia costeira apropriada.
Na Baía de Fundy (Annapolis – EUA) opera desde 1984 uma planta com 
capacidade de 20MW.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS:
• O desenvolvimento humano tem como força motriz o uso de 
energia.
• Somamos atualmente 6 bilhões de indivíduos e poderemos 
chegar a 11 bilhões por volta de 2100; logo, a demanda por 
energia suplementar será constante.
• Não há carência de fontes energéticas; pelo contrário, elas 
são muitas, e cada qual tem suas potencialidades e 
limitações. Fatalmente elas virão a ocupar o lugar dos 
combustíveis fósseis na matriz energética do futuro.
• Pesquisas mais intensas em novas fontes ficaram 
relegadas aparentemente em função da manutenção do 
petróleo como fonte energética de disponibilidade firme e 
preços acessíveis, comparativamente às fontes alternativas.69
• À luz das presentes possibilidades de escolha, a energia 
nuclear, em que pese o grande problema da disposição 
de seus resíduos, desponta como o recurso alternativo de 
uso mais provável, ao menos nos países industrializados, 
tendo em vista os vultosos investimentos já realizados 
para o seu amplo domínio (pesquisa, avanço 
desenvolvimento de meios operacionais seguros, e 
instalações);
• Outras opções energéticas a serem contempladas pelas 
nações irão depender de fatores como disponibilidade, 
avanços tecnológicos no seu domínio, além de uma gama 
variada de fatores políticos, econômicos (possivelmente 
envolvendo interesses antagônicos) e sociais.
CONSIDERAÇÕES FINAIS:
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CONSIDERAÇÕES FINAIS:
A palavra de ordem válida para as condições presentes, 
no entanto, é a conservação, ie, o uso mais eficiente da 
energia disponível:
• Especialistas afirmam que o uso mais eficiente da 
energia equivale à descoberta de uma nova fonte!
• Calcula-se que, desde o choque do petróleo de 1973, o 
mundo tenha economizado mais energia que aquela 
produzida por todas as novas fontes alternativas 
descobertas desde então.
• Acredita-se que a conservação, sozinha, possa reduzir 
à metade o uso de energia das nações industrializadas.
ABREU, S. F. 1973. Recursos minerais do Brasil. São Paulo,
Edgard Blücher. 2v.
HAMBLIN, W. K. 1989. The Earth’s dynamic system: a
textbook in Physical Geology. 5 ed. New York,
MacMillan, 576p.
TAIOLI, F. 2000. Recursos Energéticos. In W. Teixeira, M.
C. M. Toledo, T. R. Fairchild, F. Taioli (eds.) Decifrando
a Terra. São Paulo, Oficina de Textos, p. 471-492.
WOLFE, J. A. 1984. Mineral Resources – a world review.
New York, Dowden & Culver. 293p.
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Leituras recomendadas