FONTES_ALTERNATIVAS_DE_ENERGIA

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 Unip Swift
Engenharia - Ciclo Básico
Nomes: Thais Carvalho Campos RA: C503AH-0
 Bruno Alex de Souza RA: C6102A5
 Mayara Vian Faria RA: C39945-0
 Jennifer Sousa Ribeiro RA: C40595-7
 Fontes alternativas de energia
Campinas SP
1º Semestre 2015
Unip Swift
Engenharia - Ciclo Básico
 
Fontes alternativas de energia
Trabalho de Atividade Prática Supervisionada,
apresentado a Universidade Paulista- Swift para
obtenção de nota em Engenharia Ciclo Básico,
sob a orientação do Prof. Dr. Éder Carlos Moreira
Campinas SP
1º Semestre 2015
Sumário
1	Introdução	3
2	A importância das energias alternativas	4
3	Energia eólica	5
3.1	Vantagens para a sociedade em geral:	6
3.2	Principais desvantagens da energia eólica	6
4	Energia solar	7
4.1	Energia solar térmica	7
4.2	Energia solar fotovoltaica	7
4.3	Energia termossolar ou energia solar concentrada	8
5	Energia Geotérmica	8
5.1	Transformação em Eletricidade	9
5.1.1	Os aspectos positivos desse tipo de energia:	10
5.1.2	Os aspectos negativos:	10
6	Energia das Marés (Maremotriz)	11
6.1	Vantagens	11
6.2	Desvantagens	11
7	Biomassa	12
7.1	Rotas possíveis para conversão de biomassa em energia	13
7.2	Principais fontes de biomassa	13
7.2.1	Biomassa de cultivos agrícolas	13
7.2.2	Biomassa de origem vegetal	14
7.2.3	Vantagens da utilização da Energia a Biomassa	14
8	Biogás	15
9	Energia Nuclear	16
9.1	Como funciona uma usina nuclear?	16
Aspectos positivos da energia nuclear:	17
10	Discussão e resultados	18
11	Conclusão	19
12	Referências bibliográficas	20
	
Introdução
 Em um mundo globalizado, a energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento dos países e a qualidade de vida das pessoas. Quanto maior o desenvolvimento, mais se torna necessário aumentar a produção de energia. Com a constante mudança e crescimento, é preciso levar algumas considerações para utilizarmos com consciência os recursos naturais e não provocar danos à natureza (Os combustíveis fósseis, por exemplo, são outras fontes de energia, mas poluem o ar e estão sendo consumidos muito rapidamente, com efeitos devastadores na natureza). Por isso, além de ampliar a capacidade de geração de energia elétrica melhorando o aproveitamento de fontes convencionais, também é necessário desenvolver tecnologias para a utilização de novas fontes energéticas as chamadas fontes alternativas de energia. Que, além de muitas serem renováveis, podem se instalar em áreas de difícil acesso para a chegada de fontes tradicionais de energia e tira do país a dependência das fontes tradicionais, que muitas vezes podem ser controladas por empresas estrangeiras ou outros países. Veremos neste trabalho, quais as vantagens e desvantagens de cada energia e qual é a sua influência.
A importância das energias alternativas
 No início do século XXI, cerca de 80 por cento do fornecimento de energia do mundo era obtido a partir de combustíveis fósseis, principalmente do carvão, do petróleo e do gás natural. No entanto, os combustíveis fósseis são recursos finitos. Isso significa que eles estão disponíveis na Terra apenas em quantidades limitadas e um dia vão acabar. Os combustíveis fósseis também adicionam dióxido de carbono para a atmosfera quando são queimados. Os cientistas acreditam que isso contribui para o aquecimento global. A queima de combustíveis fósseis também libera para a atmosfera outros poluentes, como o monóxido de carbono e o dióxido de nitrogênio. Embora a energia nuclear é considerada uma fonte de energia mais limpa do que os combustíveis fósseis, também tem seus problemas. Quando a energia é liberada do combustível nuclear, são produzidos resíduos radioativos perigosos.
Exemplos de fontes alternativas de energia:
 - Energia eólica - gerada a partir do vento.
 - Energia solar (fotovoltaica) - gerada a partir dos raios solares.
 - Energia geotérmica – obtida a partir do calor contida nas camadas mais profundas da terra.
- Energia mare motriz – gerada a partir da energia contida nas ondas do mar.
- Biomassa – obtida a partir de matéria orgânica, principalmente de origem vegetal como, por exemplo, cana-de-açúcar.
 - Nuclear - gerada através do processo de fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido
 - Biogás – obtido dos gases provenientes da decomposição de resíduos orgânicos.
 
Energia eólica
Em comparação com as energias convencionais e renováveis, a energia eólica traz muitas vantagens sendo considerada a energia mais promissora nos dias atuais. Mesmo utilizada há muitos anos para a produção de energia elétrica, este tipo de aproveitamento energético eólico apresenta também desvantagens e impactos significativos principalmente no uso de grandes aerogeradores, parques e usinas eólicas.
 Em uma usina eólica, a conversão da energia é realizada por meio de um aerogerador, ou seja, um gerador de eletricidade acoplado a um eixo que gira com a força do vento nas pás da turbina. Para isso, os ventos precisam ter velocidade média anual superior a 3,6 metros por segundo. A energia produzida através da rotação das pás é enviada para o motor e com a ajuda de um multiplicador de energia, esta é produzida em maior quantidade para por fim, serem enviadas para a rede elétrica. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas em conexão com redes elétricas já existentes ou em lugares isolados. 
Vantagens para a sociedade em geral:
· É inesgotável;
· Não emite gases poluentes nem gera resíduos;
· Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).
· Vantagens para as comunidades onde se inserem os Parques Eólicos
· Os parques eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como a agricultura e a criação de gado;
· Criação de emprego;
· Geração de investimento em zonas desfavorecidas;
· Benefícios financeiros (proprietários e zonas camarárias).
Principais desvantagens da energia eólica
· A intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária, tornando difícil a integração da sua produção no programa de exploração;
· Pode ser ultrapassado com as pilhas de combustível (H2) ou com a técnica da bombagem hidroelétrica.
· Provoca um impacto visual considerável, principalmente para os moradores em redor, a instalação dos parques eólicos gera uma grande modificação da paisagem;
· Impacto sobre as aves do local: principalmente pelo choque destas nas pás, efeitos desconhecidos sobre a modificação de seus comportamentos habituais de migração;
· Impacto sonoro: o som do vento bate nas pás produzindo um ruído constante (43dB(A)). As habitações mais próximas deverão esta, no mínimo a 200m de distância.
Energia solar
 A energia solar pode ser aproveitada para a produção de eletricidade e de calor. Coletores solares para o aquecimento de água são um dos exemplos mais bem-sucedidos da aplicação de energia solar em todo o mundo. 
 A forma mais simples de aproveitar essa energia é através de soluções de arquitetura que privilegiem a iluminação solar ou o controle natural da temperatura. Há também a possibilidade de se utilizar de sistemas de captação da energia solar para depois utilizá-la. Hoje existem três tipos principais sistema de energia solar: Sistema Solar Térmico, Sistema Solar Fotovoltaico e Sistema Termossolar.
Energia solar térmica
Nestes sistemas, a energia é captada através de painéis solares térmicos, também chamados de coletores solares. São os sistemas mais simples, econômicos e conhecidos de aproveitar o sol, sendo utilizados em casas, hotéis e empresas para o aquecimento de água para chuveiros ou piscinas, aquecimentos de ambientes ou até em processos industriais. Os painéis são simples e têm a função de transferir o calor da radiação solar para a água ou óleo que passa por dentro deles para então ser utilizado como fonte de calor.
Energia solar fotovoltaica
 Estes sistemas são capazes de gerar energia elétrica através das chamadas células fotovoltaicas. As célulasfotovoltaicas são geralmente montadas em módulos ou painéis solares fotovoltaicos e são capazes de transformar a radiação solar diretamente em energia elétrica através do chamado “efeito fotovoltaico”, presente em alguns materiais, sendo o mais utilizado o silício. 
Energia termossolar ou energia solar concentrada
 Os sistemas termossolares produzem inicialmente calor, através de um sistema de espelhos (ou concentradores) que concentram a radiação solar, e só então transformam este calor em energia elétrica. Não deixam de ser um tipo de energia solar térmica, porém o seu propósito final é gerar energia elétrica. Este é o tipo menos difundido de energia solar devido ao alto custo e complexidade.
 Comparando os três sistemas, a energia solar térmica é a mais eficiente e econômica, sendo, porém, restrita a energia térmica que não é capaz de acender uma lâmpada, por exemplo. Já a energia fotovoltaica é muito versátil e confiável, sendo utilizada até mesmo em satélites. Sua principal desvantagem é o alto custo, apesar da constante queda de preços. Uma segunda desvantagem é a dificuldade de armazenar a energia. Finalmente, a energia solar concentrada que também tem restrições devido ao alto custo, é mais adequada para grandes instalações. Por outro lado, ela une vantagens da energia solar térmica, por possibilitar a armazenagem do calor, enquanto também apresenta a versatilidade da energia elétrica.
Energia Geotérmica
 Energia geotérmica é a energia adquirida a partir do calor que provêm da Terra, mais justamente do seu interior. Devido a necessidade de adquirir energia elétrica de uma forma mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foi desenvolvido um modo de usufruir esse calor para a geração de eletricidade.
 Para uma melhor compreensão da forma como é aproveitada a energia do calor da Terra deve-se primeiro perceber como o nosso planeta é constituído. A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que resume-se basicamente em rochas derretidas. Com o aumento da profundidade a temperatura vai acrescendo, no entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as zonas onde existe elevado potencial geotérmico.
 Transformação em Eletricidade
 Em centrais geotérmicas, o vapor de reservatórios geotérmicos fornece a energia que alimenta os geradores de turbina e produz a eletricidade. A água geotérmica usada é depois reenviada ao reservatório através de um poço de injeção, para ser reaquecida, para assim manter a pressão, e suportar o reservatório.
 Há três formas de utilizar a energia geotérmica:
1. Utilização direta: reservatórios geotérmicos de temperaturas baixas moderadas (20ºC-150ºC) podem ser aproveitadas diretamente para fornecer calor para a indústria, aquecimento ambiente, termas e outros aproveitamentos comerciai
 2. Bombas de calor geotérmicas (BCG): Aproveitam as diferenças de temperatura entre o solo e o ambiente, fornecendo calor e frio.
3. Centrais Geotérmicas: aproveitamento direto de fluidos geotérmicos em centrais a altas temperaturas (> 150 ºC), para movimentar uma turbina e produzir energia eléctrica. 
Os aspectos positivos desse tipo de energia:
· A emissão de gases poluentes (CO2 e SO2) é praticamente nula, não intensificando o efeito de estufa, diferentemente dos combustíveis de origem fóssil.
· A área necessária para a instalação da usina é pequena.
Pode abastecer comunidades isoladas.
Os aspectos negativos:
· É uma energia muito cara e pouco rentável, pois necessita de altos investimentos estruturais e sua eficiência é baixa.
· Pode ocasionar o esgotamento do campo geotérmico.
· O calor perdido aumenta a temperatura do ambiente.
· Ocorre a emissão de ácido sulfídrico (H2S), extremamente corrosivo e nocivo à saúde.
Energia das Marés (Maremotriz)	
 A energia das marés, também conhecida como energia maremotriz, é obtida por meio do aproveitamento da energia proveniente do desnível das marés. Para que essa energia seja revertida em eletricidade é necessária a construção de barragens, eclusas (permitindo a entrada e saída de água) e unidades geradoras de energia.
O sistema utilizado é semelhante ao de uma usina hidrelétrica. As barragens são construídas próximas ao mar, e os diques são responsáveis pela captação de água durante a alta da maré. A água é armazenada e, em seguida, é liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidas: energia cinética das correntes devido às marés; e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa. 
Essa é uma boa alternativa para a produção de eletricidade, visto que a energia das marés é uma fonte limpa e renovável. No entanto, é importante destacar que poucas localidades apresentam características propícias para a obtenção desse tipo de energia, visto que o desnível das marés deve ser superior a 7 metros. Outros fatores agravantes são os altos investimentos e o baixo aproveitamento energético.
Entre os locais com potencial para a produção de energia das marés no Brasil, podemos destacar o estuário do Rio Bacanga, em São Luís (MA), com marés de até 7 metros, e, principalmente, a ilha de Macapá (AP), com marés que atingem até 11 metros.
Vantagens
· É uma fonte de energia limpa e renovável.
· É uma alternativa para países que por diversos motivos não podem gerar energia elétrica através de outras formas.
Desvantagens
· Necessidade de ter uma situação geográfica favorável, ou seja, presença de marés no litoral e desnível no solo do oceano.
· A implementação do sistema de uma usina maremotriz ainda é caro em relação ao sistema de hidrelétrica. Assim, a relação custo/benefício ainda não é vantajosa para muitos países.
· Pode ocorrer impacto ambiental na implantação do sistema, principalmente com relação ao ecossistema marinho.
· Baixo aproveitamento energético.
Biomassa
Pode ser considerado biomassa todo recurso renovável que provêm de matéria orgânica - de origem vegetal ou animal - tendo por objetivo principal a produção de energia.
A biomassa é uma forma indireta de aproveitamento da luz solar: ocorre a conversão da radiação solar em energia química por meio da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos.
Essa fonte energética é renovável, pois a sua decomposição libera CO2 na atmosfera, que, durante seu ciclo, é transformado em hidratos de carbono, através da fotossíntese realizada pelas plantas. Nesse sentido, a utilização da biomassa, desde que controlada, não agride o meio ambiente, visto que a composição da atmosfera não é alterada de forma significativa.
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Rotas possíveis para conversão de biomassa em energia
Existem diversas rotas para a biomassa energética, com extensa variedade de fontes - que vão desde os resíduos agrícolas, industriais e urbanos até as culturas plantadas exclusivamente para a obtenção de biomassa. As tecnologias para os processos de conversão são as mais diversas possíveis e incluem desde a simples combustão ou queima para a obtenção da energia térmica até processos físicos-químicos e bioquímicos complexos para a obtenção de combustíveis líquidos e gasosos
Principais fontes de biomassa
 Biomassa de cultivos agrícolas
Entre as biomassas de cultivos agrícolas, o bagaço e a palha de cana são consideradas algumas das mais importantes no contexto da agricultura brasileira, sendo aproveitadas em caldeiras para gerar energia nas usinas, além do excedente energético ter a possibilidade de ser acrescido ao sistema elétrico. Além dos resíduos provenientes da cultura da cana-de-açúcar, a grande maioria da culturas brasileiras gera biomassa que podem se utilizadas para a geração de energia. No entanto grande parte é queimada ou retorna ao solo através da incorporação dos restos de cultura. Podemos citar outros resíduos tais como: a casca de arroz, cascas de castanhas, côco da bahia, côco de babaçu e dendê, cascas de laranjas, etc.
Biomassa de origem vegetal
Parte da demanda energética brasileiraainda é atendida pela queima de madeira. De acordo com o LPF/Ibama, os cerca de 50 milhões de metros cúbicos de madeira em tora extraídos por ano na região amazônica produzem apenas 20 milhões de metros cúbicos de madeira serrada. Do total, aproximadamente 60% é desperdiçado nas serrarias durante o processamento primário. Em geral, mais 20% são desperdiçados no processamento secundário, gerando um imenso volume de resíduos.
No Brasil, existe ainda muito resíduo proveniente da atividade florestal sendo desperdiçado, podendo, se bem utilizado, significar um acréscimo na geração de energia principalmente para comunidades que não são beneficiadas pelo sistema elétrico nacional.
O seu uso sem o devido planejamento pode ocasionar a formação de grandes áreas desmatadas pelo corte incontrolado de árvores, perda dos nutrientes do solo, erosões e emissão excessiva de gases.
A utilização da energia da biomassa é de fundamental importância no desenvolvimento de novas alternativas energéticas. Sua matéria-prima já é empregada na fabricação de vários biocombustíveis, como, por exemplo, o bio-óleo, BTL, biodiesel, biogás, etc.
Vantagens da utilização da Energia a Biomassa
· É uma energia renovável;
· É pouco poluente, não emitindo dióxido de carbono (de acordo com o ciclo natural de carbono neutro);
· É altamente fiável e a resposta às variações de procura é elevada;
· A biomassa sólida é extremamente barata, sendo as suas cinzas menos agressivas para o ambiente;
· Verifica-se uma menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos, etc).
· Desvantagens da utilização da Energia a Biomassa
· Desflorestação de florestas, além da destruição de habitats;
· Possui um menor poder calorífico quando comparado com outros combustíveis;
· Os biocombustíveis líquidos contribuem para a formação de chuvas ácidas;
· Dificuldades no transporte e no armazenamento de biomassa sólida.
 
Biogás
Biogás é um tipo de gás inflamável produzido a partir da mistura de dióxido de carbono e metano, por meio da ação de bactérias fermentadoras em matérias orgânicas. A fermentação acontece em determinados patamares de temperatura, umidade e acidez.
 Artificialmente esse processo ocorre através de um equipamento, o biodigestor anaeróbico. O próprio metano não possui cheiro, cor ou sabor, mas os outros gases apresentam odor desagradável. O biogás é uma fonte energética renovável, por essa razão é considerado um bicombustível.
A matéria-prima usada na produção do biogás é de origem orgânica, são aproveitados materiais como esterco (humano e de animais), palhas, bagaço de vegetais e lixo. Essa fonte energética pode ser utilizada como combustível para fogões, motores e na geração de energia elétrica.
No entanto, devido a alta concentração de metano (cerca de 50%) e de dióxido de carbono (acima de 30%), o biogás é um dos principais poluentes  do meio ambiente, pois contribui diretamente para o aumento do efeito estufa. Pode ser considerado até 21 vezes mais poluente que o gás carbônico.
A utilização desse tipo de fonte energética é favorável para a contribuir para a questão do lixo, uma vez que os resíduos orgânicos são as matérias-primas.
Este tipo de energia nos leva à questão tão importante de buscar novas fontes de energia alternativa, porque o mundo precisa encontrar fontes energéticas para substituir as tradicionais, como petróleo, carvão e usinas hidrelétricas, que provocam grande poluição e impactos ambientais.
Energia Nuclear
A energia nuclear, também chamada atômica, é obtida a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia. A energia nuclear mantém unidas as partículas do núcleo de um átomo. A divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande quantidade de energia.
  A fissão do átomo de urânio é a principal técnica empregada para a geração de eletricidade em usinas nucleares. É usada em mais de 400 centrais nucleares em todo o mundo. A maior vantagem ambiental da geração elétrica através de usinas nucleares é a não utilização de combustíveis fósseis, evitando o lançamento na atmosfera dos gases responsáveis pelo aumento do aquecimento global e outros produtos tóxicos. Usinas nucleares ocupam áreas relativamente pequenas, podem ser instaladas próximas aos centros consumidores e não dependem de fatores climáticos (chuva, vento, etc.) para o seu funcionamento.
 Além disso, o urânio utilizado em usinas nucleares é um combustível de baixo custo, uma vez que as quantidades mundiais exploráveis são muito grandes e não oferecem risco de escassez em médio prazo. 
Como funciona uma usina nuclear?
A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius. Para que não entre em ebulição – o que ocorreria normalmente aos 100 graus Celsius -, esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica. 
O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas deste primeiro circuito e a do circuito secundário, que são independentes entre si. Com essa troca de calor, a água do circuito secundário se transforma em vapor e movimenta a turbina - a uma velocidade de 1.800 rpm - que, por sua vez, aciona o gerador elétrico.
Esse vapor, depois de mover a turbina, passa por um condensador, onde é refrigerado pela água do mar, trazida por um terceiro circuito independente. A existência desses três circuitos impede o contato da água que passa pelo reator com as demais. 
 Uma usina nuclear oferece elevado grau de proteção, pois funciona com sistemas de segurança redundantes e independentes (quando somente um é necessário).
Aspectos positivos da energia nuclear:
As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de combustíveis fósseis;
Comparada às usinas de combustíveis fósseis, a usina nuclear requer menores áreas;
As usinas nucleares possibilitam maior independência energética para os países importadores de petróleo e gás;
Não contribui para o efeito estufa.
Aspectos negativos:
Os custos de construção e operação das usinas são muito altos;
Possibilidade de construção de armas nucleares;
Destinação do lixo atômico;
Acidentes que resultam em liberação de material radioativo;
O plutônio 239 leva 24.000 anos para ter sua radioatividade reduzida à metade, e cerca de 50.000 anos para tornar-se inócuo.
Discussão e resultados
 
 A partir da pesquisa verificamos fontes alternativas de energia mais rentáveis e resolvemos fazer esta experiência simulando a energia eólica para comprovar o quanto é fácil de produzi-la a partir do vento.
 Utilizamos um motor com 2 polos retirado de um leitor de DVD antigo, com um eixo para encaixarmos a hélice. A hélice, feita do alumínio de uma lata, foi cortada de uma maneira na qual gire com o vento e um furo no centro para ser colocada eixo do no motor. 
3 canos de PVC foram utilizados para fazer o suporte do motor e de dois postes que passariam a energia através de fios positivos e negativos um para outro acendendo a lâmpada de LED, que foi passado por dentro de um fio espaguete com os fios bem isolados para que os polos diferentes não encostem uns nos outros.
Com a ajuda de um ventilador para produzir o vento e girar a hélice, consequentemente fez com que o eixo do motor girasse e produzisse energia (esse motor recebe a energia através dos fios e gira o eixo, mas quando esse processo é feito ao contrário, que é o caso, o próprio motor vira um gerador graças a rotação do eixo com o vento), passando então para os postes e produzindo a energia, como mostra a imagem. No caso de usinas reais, existe um multiplicador de velocidade que faz com que se produza mais energia.
Conclusão
 O objetivo deste trabalho foi dar uma visão ampla de como funciona o processo das energias alternativas e o quão é importante para a sociedade que está em constante mudança e crescimento. A exploração dessas energias tem crescido nos últimos anos já que contam com recursos disponíveis no meio ambiente e muitos até inesgotáveis,consequentemente provocando danos ambientais bem menores. Buscamos enfatizar que cada energia tem a sua utilidade no mundo atual, desde energia solar para aquecimento de água e ambiente até a produção de energia nuclear. Mesmo sendo uma ótima opção, ainda há grandes desvantagens como o alto custo de produção e pouco investimento, que com avanços tecnológicos e procurando meios mais econômicos, tende a cair. 
Enfim, concluímos que não basta apenas ampliar a capacidade tecnológica para alcançarmos maiores fronteiras, e sim a conscientização do homem para com essas grandes mudanças, sendo que as mais simples às mais complexas possam ser feitas sem prejudicar outros.
Referências bibliográficas
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http://solarenergy.com.br/solucao/residencial/
http://www.mundoeducacao.com/geografia/fontes-alternativas-energia.htm 
http://www.suapesquisa.com
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http://www.fontedosaber.com/geografia/fontes-de-energia-alternativas.html
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http://www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-da-energia-geotermica/
http://energiasalternativas.webnode.com.pt/energias-renovaveis/energia-geotermica/
http://www.biogas-ambiental.com.br/
http://www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-da-energia-do-biogas