Aula_6 - fontes energéticas

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Universidade Federal de Lavras 
Departamento de Química 
Prof. Fabiano Magalhães 
mgfabiano@yahoo.com.br 
Química Ambiental 
 Aula 6 
Fontes Energéticas 
2 
Revisão 
 Aquecimento global 
 Fontes energéticas 
 Renováveis 
 Não renováveis 
 Petróleo 
 Gás natural 
 Carvão mineral 
3 
Quanto de Energia é Obtida por estas Fontes? 
• Carvão: C + O2 → CO2 ------------------------------- ∆H = - 393 kJ 
 
• Petróleo: CH2 + O2 → CO2 + H2O ------------------- ∆H = - 648 kJ 
 
• Gás natural: CH4 + O2 → CO2 + 2H2O-------------- ∆H = - 890 kJ 
Gás natural é o mais eficiente: gera mais energia e emite menos CO2 
 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Explorar fontes energéticas que geram menos CO2 
 Utilizar fontes energéticas mais eficientes (mais energia e menos CO2) 
 Tratamento do CO2 liberado pela combustão de combustíveis 
 
• Filtrar o gás: materiais adsorventes ou reativos 
 
Adsorção: Absorvente + CO2 → Absorvente/CO2 
 
Reação: CO2 + NaOH → NaHCO3/Na2CO3 
 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Tratamento do CO2 
 
• Armazenar o CO2 produzido 
 
armazenar Borbulhar no fundo 
do oceano 
CO2(g) + H2O + CaCO3(s) → Ca(HCO3)2(aq) 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Armazenar o CO2 produzido 
 • Altas profundidades (> 3.500 m) 
 
o Baixa temperatura e alta pressão 
 
o CO2 supercrítico no fundo do oceano 
CO2 
3
5
0
0
 m
 oceano 
CO2 
oceano 
CO2 supercrítico 
Fluido supercrítico: possui 
propriedades de gás e 
líquido (depende da pressão 
e temperatura). 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Armazenar o CO2 produzido 
 
• Reagir com uma pasta de CaSiO3 
2CO2 + H2O + CaSiO3 → SiO2(s) + Ca(HCO3)2(aq) 
Profundezas dos oceanos 
• Bombear CO2 para o subsolo 
 
• Reagir o CO2 com aluminosilicatos de cálcio 
CaCO3 
produzir 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Armazenar o CO2 produzido 
 
• Esferas Sólidas de CO2 - Gelo Seco 
Temperatura: -79 0C 
 
Isolamento com lã de vidro 
400 m 
Vários séculos 
Qual a energia necessária para produzir tais esferas???? 
Como Reduzir a Emissão de CO2?? 
 Armazenar o CO2 produzido 
 
• Fertilização com ferro 
• Grande parte dos mares possuem carência de plâncton, devido a falta de 
ferro. 
Seqüestrar o CO2 pela 
fotossíntese 
• Adicionar ferro → estimular o crescimento de plâncton 
 
Como Evitar a Emissão de CO2?? 
 
A melhor maneira é não emitir CO2 
Atualmente não existe uma tecnologia eficiente, viável e de baixo 
custo para evitar a emissão de CO2 
 Mas como???? 
• Utilizar lâmpadas fluorescentes 
 
• Não fume, 
 
• Utilizar transporte público sempre que possível, 
• Aumentar a eficiência energética dos automóveis, 
 
 
• Gaste menos energia para aquecer e resfriar, 
 
 
• Mude para fontes renováveis de energia, 
• Recicle ou estimule a reciclagem, • Plante muitas árvores. 
• Use fontes renováveis de energia, 
 
• Economize energia 
 
Fontes Energéticas 
Renováveis 
Fontes Energéticas 
 Renováveis 
Energia Hídrica 
Fontes Energéticas 
 Renováveis 
Energia Hídrica 
Fontes Energéticas 
Usina hidrelétrica de Itaipu 
Gera resíduo??? 
Impacto ambiental??? 
Fontes Energéticas 
Vantagens 
Retenção de água regionalmente; 
Criação de possibilidades de recreação e turismo; 
 Aumento do potencial de irrigação; 
 Melhoria de navegação e transporte; 
 Regula o fluxo e inundações; 
Gera emprego. 
Fontes Energéticas 
Desvantagens 
  Inundação de áreas agricultáveis; 
 Eutrofização das águas do reservatório; 
 Liberação de gases estufa devido a inundação de áreas; 
 Perda da vegetação e fauna terrestre; 
 Interferência na migração dos peixes; 
 Alterações nas atividades econômicas da terra; 
Problemas de saúde pública, devido a deterioração ambiental; 
 Perda da biodiversidade terrestre e aquática; 
 Deslocamento da população das terras inundadas 
Fontes Energéticas 
Carvão vegetal 
(biocombustível) 
Gera resíduo??? 
Impacto ambiental??? 
Usina termoelétrica 
Fontes Energéticas 
Energia Solar 
Células fotovoltaicas 
 
 Energia solar → energia elétrica 
Aquecedor solar 
 
 Energia solar → energia térmica 
Fontes Energéticas 
Como a energia solar é convertida em energia elétrica? 
 Efeito fotoelétrico (1905) 
Emissão de elétrons a partir de 
uma superfície metálica onde a 
luz incide (efeito fotoelétrico); 
Energia 
radiante 
Elétrons emitidos 
Para cada metal existe uma frequência mínima necessária para 
ejetar elétrons 
Fontes Energéticas 
Como a energia solar é convertida em energia elétrica? 
dopagem 
Fontes Energéticas 
Energia Eólica 
 Utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas 
colocadas em lugares que possem muito vento. 
 
- Fibra de vidro ou carbono 
- 40 metros 
-Eixo 1: 20 a 30 rpm 
- Eixo 2: 1000 a 1500 rpm 
- Sensor de direção 
- rotação do sistema 
Centrais eólicas em operação no Brasil 
Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=7&ger=Outros&principal=E%F3lica, 
acesso 19/05/2014 
Total de 131 usinas eólicas em operação 
Geração total: 2,9 milhões de kW 
Vantagens 
• É inesgotável; 
• Não emite gases poluentes nem gera resíduos; 
• Nos parques eólicos podem haver outras atividades 
agrícola e pecuária; 
• Retorno financeiro a curto prazo; 
• Geração de investimento em zonas desfavorecidas; 
• Baixo custo; 
• Escassa manutenção. 
Desvantagens 
• Alteração das paisagens; 
• Ameaça aos pássaros; 
• Poluição sonora; 
• Interferência na transmissão de satélites; 
• Habitações próximas devem estar distantes no mínimo a 
200 m. 
Fontes Energéticas 
 Energia Geotérmica 
É a energia obtida a partir do calor proveniente 
da Terra, mais precisamente do seu interior. 
Usina geotérmica - Islândia 
Fontes Energéticas 
Injeção de água 
Água quente 
Usina - 
turbinas 
Rochas 
quentes 
 Energia Geotérmica 
Fontes Energéticas 
 Energia das Ondas 
A empresa AWS Ocean Energy desenvolveu a bóia submarina que retira energia 
das ondas a 50 metros abaixo da superfície. 
As primeiras cinco bóias de teste foram ancoradas no fundo do 
mar em 2009 na costa da Escócia. 
Como funciona? 
Bóias submarinas 
Fontes Energéticas 
Energia das Ondas 
Bóia submarina - Como funciona? 
• Gás de alta compressão; 
• Coluna d’água aumenta – compressão; 
• Coluna d’água diminui - descompressão 
 
Direção das ondas 
Fundo do mar 
Coluna d’água 
ondas 
Bóia submarina 
desce 
sobe sobe 
desce 
Fontes Energéticas 
Energia Ondas 
Anaconda 
• O gerador Anaconda é flexível, fechado 
nas duas extremidades e cheio de água. 
• Ancorado no fundo do mar; 
• Quando uma onda atinge o Anaconda, 
a gigantesca “cobra” de borracha é 
comprimida, criando uma espécie de 
onda interna. 
Energia Ondas 
Usina das Ondas 
• Pequenas plataformas flutuantes; 
• Ligadas a braços mecânicos; 
• Pistão com fluido; 
• Fluido é bombeado até uma turbina 
Plataformas flutuante 
Gerador de 
energia 
Fontes Energéticas 
Energia Ondas 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_das_ondas 
pistão 
Tubulação de saída do fluido 
Tubulação para 
retorno do fluido 
Fontes Energéticas 
Energia Ondas 
turbina 
Coletor do fluido 
Energia Ondas 
Vantagens• Recurso renovável e auto sustentável; 
• Baixo custo de instalação e operação; 
• Tecnologia limpa – totalmente livre de poluição; 
• Instalada em áreas isoladas. 
Fontes Energéticas 
Biocombustíveis 
Fontes Energéticas 
Biocombustíveis 
• Biomassa: são derivados recentes de organismos vivos utilizados como 
combustíveis ou para a sua produção. 
• É o combustível obtido a parir da biomassa. Normalmente é produzido a partir 
de uma ou mais planta. 
Fontes Energéticas 
Biocombustíveis 
Óleo vegetal 
Tipos de biocombustíveis 
Biogás 
Fontes Energéticas 
Etanol 
Brasil 
• Destaque na produção do álcool; 
• Obtido a partir da cana de açúcar; 
• Balanço energético (BE) – 1:8 – para cada 
unidade de energia gasta são produzidas 
outras 8 unidades; 
• Etanol a partir de cereais – BE 1:1,5 – EUA; 
• Inovações na produção: melhora na extração 
do caldo, menor uso de prod. Químicos, 
redução de perdas, utilização de resíduos 
para fertilizar o solo e gerar energia (bagaço). 
Etanol 
 
Como é 
obtido??? 
Fontes Energéticas 
Biocombustíveis 
Fontes Energéticas 
Etanol 
Cana de açúcar 
Bagaço (25%) 
C12H22O11 + H2O  2C6H12O6 
 
C6H12O6  2CH3CH2OH + 2CO2 
Caldo 
moenda 
Energia Resíduo Açúcar Melaço Etanol 
Fertilizante 
Alimento animal 
Fermentação 
Fontes Energéticas 
Etanol 
45 
46 
47 
48 
49 
50 
51 
52 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
Combustível composto de alquil ésteres de ácidos carboxílicos de cadeia 
longa, produzido a partir da transesterificação de matérias graxas, de 
gorduras de origem vegetal ou animal. 
Matéria prima 
Pinhão manso 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
10% da 
produção 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
Brasil 
 Incluído na matriz energética em 2005; 
 2008: obrigatoriedade de comercialização do B2; 
 2012: comercialização do B5; 
 2013: 4 maior produtor de biodiesel 
 3 maior consumidor 
 Capacidade de produção: 5 milhões de toneladas/ano 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
O que fazer com 
tanta glicerina???? 
Fontes Energéticas 
Biodiesel 
A purificação da glicerina resíduo da produção do biodiesel 
possui alto custo 
Glicerina com alto grau de pureza 
Fontes Energéticas 
 Energia Nuclear 
• Obtida pela fissão ou fusão nuclear; 
• Gera alta energia; 
• Riscos 
- Acidentes; 
- Geração de resíduos radioativos; 
- Contaminação de funcionários... 
• Tecnologia existente e em operação 
Núcleo 
atômico 
Exercício 
1) Descreva quais as vantagens e desvantagens das seguintes fontes energéticas. 
a) Fontes não renováveis 
b) Energia solar 
c) Energia eólica 
d) Energia hídrica 
e) Biocombustíveis 
f) Energia nuclear 
 2) Quais os resíduos gerados e principais impactos ambientais causados por estas 
fontes energéticas? 
Discutir em grupos (3 alunos) e responder.