Lamp. Crédito: Pxhere

Como a natureza acende as lâmpadas da minha casa?

Entenda de onde vem a energia que você usa no seu dia a dia para ir de casa para o trabalho, carregar o celular, esquentar a água do banho e até fritar o ovo

A humanidade sempre buscou formas de produzir e armazenar energia. Desde a antiguidade, a água corrente move moinhos, o fogo cozinha alimentos e os ventos movimentam as velas das embarcações. Mas, aos poucos, o homem dominou os elementos da Terra de maneira cada vez mais engenhosa e rica, combinando energia e matéria para gerar novos materiais e controlar as forças da natureza.

A luz deixou de ser exclusividade do dia quando guardamos o fogo em lamparinas. Depois, com o advento da eletricidade, as lâmpadas se tornaram onipresentes, iluminando cidades inteiras 24 horas por dia. Mas, como isso acontece? Saiba de onde vem as principais fontes de energia utilizadas pelo ser humano e como a gente converte essa energia para que ela atenda as nossas necessidades cotidianas.

Energia dos fósseis

Esta ainda é a principal maneira da humanidade obter energia do planeta e constitui 81% da matriz energética mundial. Os combustíveis fósseis, como o carvão, petróleo, gás natural e o óleo combustível, se formam a partir do depósito, sob terra ou água, de matéria orgânica. Ao longo de milhares de anos, em determinados lugares, plantas e animais mortos tiveram seus fósseis submetidos à pressão e temperatura específicas que viabilizaram a formação de líquidos e gases que hoje usamos como combustíveis.

No Brasil, os combustíveis fósseis formam 63% da matriz energética total. Eles podem ser queimados em termelétricas, por exemplo, que produzem calor usado para aquecer água, que por sua vez produz vapor em alta pressão que, por fim, é usado para fazer girar turbinas que geram energia elétrica. A rede de distribuição então se encarrega de entregar essa energia elétrica à indústria, comércio e residências.

Em muitos países o gás natural também é usado como fonte de calor e luz, alimentando o fogo para aquecer um fogão e o chuveiro para tomar banho. Já o carvão mineral é usado para produzir energia elétrica em usinas termelétricas e como matéria-prima para fabricar aço nas siderúrgicas.

O petróleo, por sua vez, tem o uso mais abrangente entre todos os combustíveis fósseis. Além de colocar em movimento diversos tipos de transporte, de carros individuais a trens, passando por helicópteros e aviões, o petróleo também é matéria prima para diversos tipos de plásticos e borrachas. Encanamentos, móveis, espumas de travesseiros, colchões e almofadas, canetas, brinquedos, copos, pratos e até roupas e sapatos usam fibras de plástico feitas a partir do petróleo.

Apesar de ser uma fonte energética muito importante, o uso de combustíveis fósseis vem sendo criticado em função da emissão de gases de efeito estufa (GEE). Trata-se de uma fonte finita e não renovável de energia, ou seja, um dia esses combustíveis vão se esgotar e terão de ser substituídos, mudando o eixo da economia das grandes nações fornecedoras, como os EUA e a Arábia Saudita, entre outras. Além do efeito estufa, a queima dos combustíveis (gás carbônico e enxofre, por exemplo) pode contaminar o ar e a água, gerando chuvas ácidas e outros fenômenos atmosféricos nocivos à saúde. Por isso é fundamental buscar alternativas com urgência e procurar substituir os combustíveis conhecidos pelos biocombustíveis.

O Objetivo 7 entre os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU inclui a necessidade de “assegurar o acesso confiável, sustentável, moderno e a preço acessível à energia para todas e todos”. O objetivo também reforça a cooperação internacional para viabilizar pesquisas e tecnologias de energia limpa, incluindo fontes renováveis, aprimoramento da eficiência energética e promover o investimento em infraestrutura.

Energia da água (hídrica)

A energia hídrica, ou da água, requer obras infraestruturais importantes para ser produzida em escala. Para uma usina hidrelétrica funcionar, por exemplo, é preciso levantar uma barragem. Com ela, acumula-se um volume significativo de água que será liberado aos poucos e com grande pressão para fazer girar as turbinas hidráulicas e gerar energia elétrica.

A energia hidráulica representa 18,7% das matrizes energética e elétrica mundiais, e 80,2% das matrizes brasileiras. Trata-se de uma fonte controversa, já que ela exige a inundação de grandes áreas e pode impactar a fauna e flora de uma região. No entanto, o custo dessa fonte, em longo prazo, é baixo e, depois de instalada, ela tende a ser menos prejudicial ao meio ambiente em comparação às outras matrizes.

A força das águas do mar também pode ser explorada para gerar energia - e vale relembrar o funcionamento das marés para isso. As marés são influenciadas pelas forças de atração (gravidade) que o Sol e a Lua exercem sobre o nosso planeta. Quanto mais alinhados estiverem o Sol, a Lua e a Terra, como acontece na Lua nova, por exemplo, maior será o efeito de alta nas marés. Já na lua minguante, as marés diminuem, e na cheia, há nova alta. Por fim, na fase crescente, Lua e Sol se equilibram, o que faz com que a maré fique mais estável.

Pois bem, a energia marítima, ou energia das ondas, é uma fonte renovável - já que o movimento das águas dos oceanos é um fenômeno natural, abundante e contínuo - e limpa, por não poluir nem contribuir para o aquecimento global.

No Brasil, foi instalado um projeto piloto em 2012, na Usina do Porto Pecém, no Ceará. O potencial de geração no local é de mais ou menos 100 quilowatts (KW), usados para o abastecimento de energia do principal porto cearense. Mas, estima-se que os 8 mil quilômetros de extensão litoral no Brasil podem receber usinas de ondas com capacidade de geração da ordem de 87 gigawatts. Do total produzido, 20% seriam convertidos em energia elétrica, o que equivaleria a cerca de 17% da capacidade brasileira instalada.

No projeto de Pecém, a usina produz energia a partir das ondas e usa braços mecânicos gigantes ligados a boias, aproveitando o movimento do líquido para movimentar geradores, semelhante ao sistema das hidrelétricas. Na Irlanda, um projeto semelhante, desenvolvido em 2008, usa turbinas de 41 metros de altura submersas. O movimento da água causado pelas correntes marítimas faz a turbina girar 12 vezes por minuto. A velocidade é baixa e não chega a afetar a vida marinha, mas é suficiente para gerar 1,2 megawatt e abastecer 1.000 casas. Segundo a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), o potencial estimado para a energia marítima mundial é de 22 mil terawatt-hora (TWh) por ano, dos quais pelo menos 200 TWh seriam aproveitáveis. Mas os métodos de aproveitamento energético em grande escala ainda estão em desenvolvimento.

A energia do Sol (solar)

A energia solar é fundamental para a manutenção e organização da vida no planeta. Plantas se orientam em direção à luz e a utilizam no processo de fotossíntese, produzindo o próprio alimento a partir do contato com o sol. Já os seres humanos precisam do sol para organizar os ciclos de sono e, consequentemente, a produção de hormônios. Mas nossa pele também capta os raios solares e faz com que nosso organismo produza vitamina D, fundamental para a boa manutenção dos ossos, unhas e cabelo, entre outras funções. Agora, e cada vez mais, o Sol também cumpre uma outra função: a de matriz energética renovável e pouco poluente.

Dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) mostram que nos últimos cinco anos o número de conexões para microgeração de energia subiu de 23 para 30,9 mil  – sendo que 99% desse montante é de energia solar. Mais de dois terços das ligações foram feitas por consumidores residenciais. As placas de captação da energia solar aproveitam tanto a luz quanto o calor do sol para produzir energia elétrica. A eletricidade pode ser gerada diretamente a partir da luz (nos painéis fotovoltaicos) ou por meio do aproveitamento do calor (na usina heliotérmica). Os painéis fotovoltaicos podem ser instalados em telhados ou coberturas e a matriz solar é considerada rápida, efetiva, barata e limpa, já que não gera resíduos.

Mas, como nem tudo é perfeito, a energia solar é uma fonte de energia intermitente. Ou seja, nem sempre é possível produzi-la. Nas estações em regiões frias e de baixa incidência de radiação solar, ou ainda em dias nublados e chuvosos, a produção cai e o abastecimento fica comprometido, de maneira que é preciso criar redundância, ou seja, ter mais de uma fonte de energia para cobrir os lapsos causados pelas condições climáticas.

O Brasil tem incidência solar de 5,4 quilowatt-hora/metro quadrado, mas a capacidade instalada de geração fotovoltaica é de apenas um gigawatt. A China, líder mundial, tem 130 gigawatts de capacidade instalada. Até 2024, serão 886,7 mil unidades geradoras de energia solar instaladas no Brasil, totalizando uma potência total de cerca de 3,2 GW. De acordo com relatório do Ministério de Minas e Energia, em julho de 2018, o consumo de energia elétrica no Brasil atingiu 47.534 GWh, considerando autoprodução e perdas.

Energia do vento (eólica)

O movimento das massas de ar é a fonte da energia eólica. Turbinas instaladas em torres de até 150 metros de altura transformam os ventos em energia cinética. As hélices giram ativando aerogeradores que produzem eletricidade para abastecer residências, empresas e indústrias. Versões menores e mais rudimentares dessas turbinas são usadas há milhares de anos para bombear água e moer grãos. A diferença, agora, é que essas turbinas são mais eficientes e usadas em larga escala para produção de energia elétrica.

Mundialmente, a capacidade de geração de energia eólica instalada é de 539,58 gigawatts, do total de 25.570 TWh produzidos em 2017. O Brasil é o oitavo país no ranking dos dez com maior capacidade de energia eólica instalada, com 12,76 GW de geração. Hoje, 500 parques eólicos brasileiros abastecem 11% do país na época de safra dos ventos, que vai de junho a novembro.

A matriz eólica é considerada limpa não gerar qualquer tipo de resíduo. Ela é barata, renovável e não contribui para o efeito estufa. No entanto, trata-se de uma fonte intermitente – já que para de funcionar quando não há vento – e precisa de grandes campos para ser implementada. Além disso, o impacto ambiental precisa ser mensurado, já que as pás das hélices das torres podem atingir pássaros em voo, prejudicando espécies na área de parques eólicos.

Como as torres precisam ser altas, a instalação também muda consideravelmente a paisagem nas regiões de instalação. E é preciso observar ainda mais um efeito colateral: o som do vento batendo nas pás produz um ruído constante. É aconselhável que as moradias mais próximas estejam, no mínimo, a 200 metros de distância.

Energia do átomo (nuclear)

A energia atômica, conhecida também como “nuclear”, é obtida a partir da fissão, ou separação, do núcleo do átomo, processo que libera grande quantidade de energia. A usina nuclear usa a energia da fissão para gerar calor dentro de um reator, que transforma água em vapor, que, por sua vez, move uma turbina que, por fim, produz energia elétrica. Trata-se de um processo com final parecido com o da energia termelétrica. Atualmente, os Estados Unidos lideram a produção de energia nuclear, mas os países mais dependentes dessa matriz são a França, Suécia, Finlândia e Bélgica. Na França, 80% da eletricidade é oriunda de centrais atômicas.

As fontes atômicas são consideradas uma fonte de energia limpa, uma vez que não geram detritos e as usinas podem ser acomodadas em pequenas áreas. No entanto, o lixo atômico resultante da atividade da usina nuclear que usa urânio ou plutônio não tem utilidade nem destinação segura. O resíduo do plutônio, por exemplo, leva, aproximadamente, 24 mil anos para perder metade de sua radioatividade. Essa fonte também é esgotável e não renovável, embora as reservas de urânio e plutônio sejam muito maiores do que as reservas de combustíveis fósseis. Mas seu uso é criticado, porque os riscos em caso de acidente envolvem o comprometimento da vida ao redor, principalmente a humana.

Se houver vazamento de energia nuclear, a poluição radioativa do ar, da terra e do lençol freático pode afetar a saúde de pessoas durante décadas. O Brasil conta, hoje, com duas usinas nucleares: Angra 1 e Angra 2, com potencial gerador de 2 mil megawatts, ou 4,2% do total produzido no país. Mundialmente, a energia nuclear representa 15,6% das matrizes energéticas e elétricas.

Não é só para produzir energia elétrica que a energia nuclear é usada. A radiação nuclear pode ser empregada na medicina (raios-X e radioterapia, por exemplo), na indústria, particularmente a farmacêutica, na agricultura (para promover mutações orientadas em busca de melhoramento genético) e na arqueologia (nos exames para datação de objetos antigos).

Energia dos resíduos (biomassa)

Fonte renovável e inesgotável, a biomassa é gerada a partir da decomposição, em curto prazo, de materiais orgânicos como esterco, restos de alimentos e resíduos agrícolas. Por meio dos processos de combustão, gaseificação, fermentação e líquidos resultantes da decomposição de materiais, a biomassa pode gerar eletricidade, calor e até biocombustíveis. Essa fonte é considerada uma forma de energia limpa, já que dá um novo uso a resíduos que iriam para lixões ou aterros.  A biomassa também pode ser queimada diretamente no fogão a lenha, para aproveitamento do calor, ou pode ser usada para aquecer água e produzir vapor em alta pressão, que é usado para acionar turbinas e geradores elétricos.

No Brasil, a biomassa utilizada para geração de eletricidade é oriunda, principalmente, da cana-de-açúcar, mas a biomassa também pode originar compostos como etanol, óleos vegetais e gorduras, bio-óleo, biogás, o BTL (biomass to liquids) e o biodiesel, que são processados e usados como combustíveis que substituem as versões fósseis para alimentar carros e máquinas. A biomassa responde por 8,2% da matriz elétrica brasileira e 2,2% da matriz elétrica mundial.

Não custa lembrar que a queima da biomassa ou de seus derivados provoca a liberação de dióxido de carbono e outros gases do efeito estufa na atmosfera. Nesse sentido, este reúso específico da biomassa não pode ser considerado, de todo, limpo.

Conteúdo publicado em 22/11/2018