Resumo para P3 de Introdução à engenharia ambiental

Resumo para P3 de Introdução à engenharia ambiental

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Capítulo 7 – A energia e o meio ambiente

A crise ambiental envolve três aspectos básicos: crescimento populacional, demanda de energia e de materiais e geração de resíduos (poluição).

7.1 – Fontes de energia na ecosfera:

As radiações provenientes do Sol constituem a principal fonte de energia da Terra. Cerca de 99% da energia térmica utilizada nos ecossistemas provem desse enorme ‘gerador’. O restante da energia consumida pela ecosfera é obtida a partir de outras fontes, as chamadas fontes primárias de energia.

Os recursos energéticos ditos primários são classificados em renováveis e não-renováveis.

As fontes renováveis provêm direta ou indiretamente da energia solar. Já o emprego de fontes renováveis ditas indiretas é limitado pela quantidade de energia disponível no tempo.

FONTES RENOVÁVEIS

  • Energia das marés: é a energia que pode ser obtida da variação do nível de água dos oceanos (energia potencial) para obtenção de energia mecânica;

  • Energia geotérmica: é a energia obtida do calor gerado a partir dos elementos radioativos presentes em depósitos subterrâneos e do magma existente no interior do planeta;

  • Energia solar: é a energia radiante do Sol;

  • Biogás: é a energia que pode ser obtida do gás natural resultante da decomposição anaeróbica de compostos orgânicos;

  • Biocombustível líquido: material obtido pela fermentação e decomposição anaeróbica de vários tipos de biomassa;

  • Gás hidrogênio: combustível gasoso produzido por processos eletroquímicos.

FONTES NÃO-RENOVÁVEIS

  • Combustíveis fósseis: são depósitos naturais de petróleo, gás natural e carvão, que nada mais são que a própria energia solar armazenada na forma de energia química, em depósitos formados a partir da decomposição de vegetais e animais e submetidos a altas temperaturas e pressões na crosta terrestre;

  • Derivados de combustíveis fósseis: são os produtos obtidos do fracionamento dos combustíveis fósseis;

  • Derivados sintéticos: óleo cru sintético e gás natural sintético produzidos por liquefação ou gaseificação de carvão;

  • Óleos pesados não-convencionais: são depósitos subterrâneos de consistência asfáltica que podem ser extraídos de depósitos de petróleo bruto convencionais por métodos de recuperação forçada;

  • Gás natural não-convencional: é o gás presente nos depósitos subterrâneos profundos encontrados em camadas arenosas, dissolvido em depósitos profundos de água salgada, a altas temperaturas e pressão (zonas geopressurizadas);

  • Combustíveis nucleares: encontrados em depósitos naturais, que podem sofrer fissão nuclear ou serem transformados em materiais físseis;

  • Fusão nuclear: é o processo no qual dois átomos de elementos leves se unem, dando origem a um elemento mais pesado;

  • Depósitos geotérmicos confinados: constitui-se em calor de baixa temperatura depositado em zonas subterrâneas de vapor seco, água quente ou numa mistura de vapor e água quente.

7.2 – Histórico da crise energética:

O homem vem, ao longo dos anos, modificando seu padrão de vida, utilizando a tecnologia para viver mais e melhor.

Pelos dados apresentados, verifica-se que os elementos não-renováveis são os principais combustíveis utilizados pela sociedade, o que agrava, ainda mais, a condição futura de disponibilidade de energia, dado que são produtos finitos.

Além do problema da disponibilidade, a questão energética vem se agravando por fatos políticos marcantes, que envolvem principalmente os países produtores de petróleo.

Desse modo, conclui-se que o modelo energético atual e o modelo futuro são extremamente vulneráveis. Um dos maiores desafios da humanidade no futuro próximo será, sem dúvida, alterar o quadro da crescente demanda energética associada ao emprego de fontes finitas e sujeitas a instabilidades políticas.

7.3 – A eficiência do aproveitamento energético:

Além da questão do gerenciamento e do controle do consumo, outro desafio técnico é a eficiência do aproveitamento das fontes de energia. O parâmetro que avalia o grau de eficiência é a razão de energia líquida (REL).

Percebemos que o petróleo possui uma alta razão líquida, pois as reservas disponíveis hoje são ricas e muito acessíveis. À medida que essas fontes forem se esgotando, a razão líquida de verá decrescer, porque a energia útil gasta na sua obtenção deverá aumentar.

Uma saída para a crise energética é a conservação. Isso significa desenvolver meios de utilizar mais eficientemente as fontes hoje disponíveis.

Existem hoje, no mundo, duas correntes que defendem estratégias opostas para enfrentar a crise energética do futuro. Uma delas segue a linha de conduta mais tradicional, a chamada ‘trajetória severa’ ou ‘ modelo do mundo em crescimento’. Os membros desta linha enfatizam de imediato a necessidade de medidas de incentivo para que as companhias de energia aumentem seus suprimentos de combustíveis não-renováveis.

A outra é a chamada de ‘trajetória branda’ ou ‘modelo de crescimento sustentável’. Esta linha argumenta que o caminho, mais rápido, eficiente e barato, para prover a energia necessária para o futuro é uma combinação das seguintes medidas: aumentar a eficiência no uso de energia; diminuir o emprego de óleo, carvão e gás natural não-renováveis; eliminar as usinas nucleares; aumentar o emprego de recursos energéticos solares diretos e indiretos.

7.4 – A questão energética no futuro:

A experiência mostra que são necessários aproximadamente 50 anos para desenvolver e implementar novas tecnologias de aproveitamento energético. Portanto, esse planejamento deve ser feito considerando diferentes períodos de tempo: curto (até 10 anos), médio (de 10 a 20 anos) e longo prazo (acima de 20 anos).

Ao analisar a possibilidade de atender a essas necessidades, a mínimo custo e menor impacto ambiental, devemos responder às seguintes perguntas:

• Qual o potencial de aproveitamento da fonte, a curto, médio e longo prazo?

• Qual o rendimento esperado?

• Qual o custo de desenvolvimento, construção e operação?

• Quais os impactos ambientais, sociais, de segurança e como podem ser reduzidos?

As respostas a essas questões são fundamentais para estabelecer a viabilidade ou não de um aproveitamento energético.

7.5 – Perspectivas futuras: fontes não-renováveis e fontes renováveis:

FONTES NÃO-RENOVÁVEIS

  • Petróleo: o petróleo mais valioso, conhecido como leve, contém poucas impurezas de enxofre e grande quantidade de compostos orgânicos facilmente refináveis em gasolina. Quanto menor for a quantidade de enxofre, menor a quantidade de dióxido de enxofre lançado na atmosfera. Quanto à distribuição espacial da produção de petróleo, o quadro atual é o seguinte: aproximadamente 2/3 do petróleo mundial estão estocados em cinco países: Arábia Saudita, Kuwait, Irã, Iraque e Emirados Árabes.

  • Xisto betuminoso: são rochas sedimentares que contêm quantidades variáveis de uma mistura de compostos orgânicos em estado sólido ou em forma pastosa chamada querogênio. O grande problema provocado pelo aproveitamento do xisto é o impacto ambiental. Seu processamento requer grandes quantidades de água. Além disso, a produção de querogênio gera grande quantidade de CO2, óxidos de nitrogênio, SO2 e sais cancerígenos, afetando o ar e a água da região.

  • Alcatrão: é obtido em depósitos arenosos. As maiores reservas estão localizadas no Canadá. Do ponto de vista de eficiência, o aproveitamento do betume a partir da areia possui rendimento muito baixo. Outros problemas são os impactos ambientais produzidos na água, no ar e no solo.

  • Gás natural: no aproveitamento do gás natural, os gases propano e butano são liquefeitos, gerando o gás liquefeito de petróleo (GLP). O gás natural pode ser liquefeito a baixas temperaturas para transporte em navios. O maior produtor é a Rússia (40%) e, em seguida, vêm os paises do Oriente Médio e alguns países africanos. Estima-se que, mantidas as taxas de consumo atual, o suprimento mundial é suficiente para os próximos 60 anos. O gás natural gera menos poluentes atmosféricos quando comparados com outros combustíveis fósseis. O custo de aproveitamento do gás é baixo quando comparado com outras fontes, e seu rendimento é bastante alto.

  • Carvão: boa parte do carvão mundial é queimada em termoelétricas; o restante é convertido em coque para fabricação de aço e queimado em caldeiras para produzir vapor em diversos processos industriais. O impacto ambiental produzido pela exploração de carvão é extremamente alto, pois ela destrói a vegetação e o hábitat de várias espécies. O carvão é a grande fonte de óxidos de enxofre e nitrogênio. Essas emissões são responsáveis pelo ‘smog industrial’ e pela chuva ácida. Além disso, o carvão produz grande quantidade de CO2 por unidade de energia. Portanto, é um dos maiores contribuintes do chamado efeito estufa.

  • Energia geotérmica: essa energia está contida em alguns depósitos em forma de vapor seco, vapor úmido e água quente. A energia térmica produzida pode ser utilizada para aquecimento ambiental, produção industrial e geração de eletricidade. As maiores vantagens desse tipo de fonte de energia são a eficiência no seu uso e a não-emissão de CO2. Como desvantagens, podemos citar poucas fontes de energia, emissão de amônia, gás sulfídrico e materiais radioativos, lançamento de compostos tóxicos em rios, além da produção de cheiro e ruído nos locais de exploração.

  • Energia nuclear: produzida por reação de fissão nuclear. A diferença básica entre os diversos tipos de usinas nucleares está no reator e na forma como o vapor é gerado para a movimentação das turbinas que irão acionar o gerador elétrico. O mais utilizado atualmente é o RALP (reator de água leve pressurizado). Este possui eficiência de 30%, menor que a usina térmica (40%) e muito menor que a usina hidrelétrica (96%). O combustível (composto de material físsil e fértil) é produzido com elevado grau de pureza e precisão para não prejudicar o desempenho nem encarecer o processo. Ele não deixa resíduos, não solta fumaça ou fuligem nem deixa cinzas como os combustíveis tradicionais. Entretanto, existe um ciclo desse combustível no meio ambiente que gera impactos ambientais. Os combustíveis irradiados são depositados em piscinas de estocagem para que seja removido o calor residual liberado durante o decaimento radioativo. O grande problema é encontrar um local seguro para armazenar os combustíveis irradiados que apresentam elevados níveis de radioatividade. Os métodos propostos são enterrar a uma grande profundidade, lançar no espaço em direção ao Sol, transformar em isótopos menos perigosos ou menos danosos e usar os elementos presentes em pequenas baterias para alimentar pequenos geradores domésticos de energia.

  • Fissão nuclear Breeder e Fusão nuclear: a grande vantagem é a economia de material radioativo; custos altos de desenvolvimento, operação e construção; não estão comercialmente disponíveis.

FONTES RENOVÁVEIS

  • Hidroeletricidade: esse tipo de aproveitamento é um dos mais eficientes e consiste em aproveitar a energia potencial ou cinética da água, transformando-a em energia mecânica, pela turbina, e finalmente em eletricidade pelo gerador. A grande vantagem da hidroelétrica é seu altíssimo rendimento, além disso, é um dos sistemas mais baratos de produção de eletricidade. Entretanto, o reservatório provoca impactos ambientais tanto na fase de construção como na fase de operação.

  • Energia solar direta: existem poucas usinas para aproveitamento da energia solar direta. São sistemas ineficientes e caros, porém com a vantagem de produzir poucos impactos no meio ambiente.

  • Energia das marés: uma das formas de aproveitamento da energia das águas dos oceanos é por meio das usinas maré-motrizes, as quais utilizam os desníveis criados pelas marés. Os projetos hoje existentes são quase experimentais e se mostraram anti-econômicos.

  • Eólica: a experiência tem mostrado que essas turbinas podem produzir energia a custos razoáveis em áreas onde a velocidade do vento varia de 25 km/h a 50 km/h. A grande desvantagem desse tipo de energia é que os centros de demanda necessitam de sistemas alternativos de produção para os períodos de calmaria. Em termos de meio ambiente, as turbinas eólicas podem interferir na migração de pássaros, na transmissão de sinais de rádios e TV e na paisagem.

  • Biomassa: é a matéria vegetal produzida pelo Sol por meio da fotossíntese. Ela pode ser queimada no estado sólido ou ser convertida para outros estados. A biomassa supre 15% da energia mundial, principalmente pela queima de madeira e estrume para aquecer prédios e fornos de cozinha. Ambientalmente, as grandes desvantagens do emprego da biomassa relacionam-se com o conflito do uso da terra para agricultura, o aumento da erosão, a poluição do solo e da água e a destruição do habitat.

  • Biogás e biolíquido: são produzidos pela conversão da biomassa sólida em gás e líquido. Os combustíveis são utilizados para aquecimento e cozimento, e os resíduos são empregados como adubo. O gás metano também é obtido pela decomposição da matéria orgânica (digestão anaeróbia) em aterros sanitários e também pode ser produzido em estações de tratamento de esgoto. Os impactos ambientais são todos aqueles característicos da agricultura. Entretanto, se forem utilizadas terras improdutivas para produzir o Biocombustível, essa solução poderá contribuir positivamente para a crise energética.

  • Gás hidrogênio: esse gás não está disponível em grande quantidade na natureza, mas pode ser produzido por processos químicos que utilizam carvão não-renovável, ou gás natural, calor e eletricidade. O grande problema para o emprego desse elemento é o alto custo de produção do gás. Portanto, essa fonte só será viável á medida que for possível produzir em grande escala. Outro problema é o fato que o gás ser altamente explosivo. Quanto à poluição do ar, o impacto depende do combustível a ser empregado para a produção de H2.

  • Aumento da eficiência no uso da energia: uma das maneiras de aumentar a energia disponível é utilizá-la de modo mais eficiente. Isso pode ser implementado a partir das seguintes ações: mudança de hábitos; aumentar eficiência no consumo usando menos energia para realizar a mesma quantidade de trabalho; empregar menos energia para realizar mais trabalho, desenvolvendo equipamentos de baixo consumo.

7.6 – O caso brasileiro:

Verifica-se que há necessidade de identificar programas que otimizem o aproveitamento dos recursos mais intensamente utilizados, com o objetivo de prolongar a duração desses, e intensifiquem o aproveitamento de fontes pouco exploradas, como o caso do carvão mineral e o urânio, ou, então, para desenvolver fontes alternativas de energia.

Considerando-se a geração de energia elétrica, o Brasil e o país que possui a maior reserva mundial de hidroenergia. Dada a imensa quantidade de rios que cobre o país, esse é o recurso mais utilizados para a geração de energia elétrica.

O Brasil consome atualmente 100% da energia hidrelétrica que produz.

Por outro lado, em relação ao petróleo, a demanda total ainda é maior que a quantidade produzida, mas nossa vulnerabilidade é menor.

Um problema relevante associados ao potencial hidráulico disponível refere-se à questão ambiental. A inclusão de variáveis ambientais, notadamente na Amazônia, poderá alterar os valores estimados de energia potencial.

O álcool foi uma alternativa economicamente viável para combustíveis desenvolvida no Brasil. Com a introdução dos novos modelos de carros que podem utilizar tanto o álcool quanto a gasolina, poderá haver uma maior demanda pelo álcool e, consequentemente, um aumento de produção.

O gás natural participa com cerda de 7,5% do consumo total de energia primária no Brasil.

As recentes descobertas da Petrobrás, na Bacia de Santos, elevaram a projeção de reservas totais de gás natural. Com essa descoberta, eleva-se o potencial de utilização de gás natural para suprir as necessidades energéticas do país.

No caso do carvão mineral, o Brasil é o maior importador de carvão metalúrgico para a indústria de aço, pois o carvão aqui produzido não é adequado para esse uso.

Em relação às fontes alternativas de energia, especialmente renováveis, o Brasil tem estudado, além da biomassa, o aproveitamento da energia eólica, sendo que os levantamentos elaborados até o presente momento demonstram a existência de um grande potencial.

A situação atual do Brasil mostra que o país avançou muito em relação à questão energética, reduzindo a sua dependência externa de energia por meio de uma melhor avaliação dos recursos energéticos disponíveis, descobertas de novas reservas, tecnologias de prospecção e desenvolvimento de alternativas. Por outro lado, uma questão que ainda desperta preocupação diz respeito à implantação de novos empreendimentos para geração de energia, especificamente pela falta de capacidade de investimento do setor público e pelas novas exigências relacionadas ao licenciamento ambiental de novas usinas.

Capítulo 12 - A Questão Ambiental no Âmbito da Economia

12.1 – A questão ambiental no âmbito da economia:

Ao disciplinar o acesso e a apropriação do ambiente pelos indivíduos, a sociedade define e impõe padrões ambientais que afetam interesses conflitantes.

A teoria econômica ensina que o acesso aos bens e serviços existentes em uma sociedade fica adequadamente disciplinado quando todos eles efetivamente se subordinam às leis econômicas.

Em todos os modelos econômicos socialmente aceitáveis, o objetivo é o mesmo. Simplificadamente, esse objetivo pode ser resumido em atender à maior quantidade das demandas mais valorizadas pelo conjunto da sociedade, utilizando a menor quantidade possível dos bens que são escassos. De outro modo, pode-se dizer que o objetivo da economia é obter uma alocação ótima de bens escassos.

O modelo denominado de economia de mercado é o que está hoje presente em praticamente todos os países. O de economia centralmente planejada é hoje uma exceção, sendo o modelo econômico chinês o que mais se aproxima dele.

A curva da demanda traduz a disposição a consumir um determinado bem ou serviço. A curva da oferta traduz a disposição a produzir esse bem ou serviço. O ponto de encontro entre as curvas de oferta e demanda traduz o resultado do conforto entre as duas disposições e identifica o preço e a quantidade ofertada em condições de equilíbrio.

Fica evidente que os bens aos quais estão associados valores universais não estão ou não podem estar submetidos às leis do mercado se os preços por ele ditados impedirem o acesso de alguém a esse bem nos níveis mínimos estabelecidos pela sociedade.

Deve-se destacar, ainda segundo os ensinamentos da economia, que esse preço de equilíbrio leva à alocação de bens escassos de maior eficiência econômica. Ou seja, a alocação à qual o total dos benefícios associados ao desfrute desses bens menos o total dos custos associados à sua obtenção é a maior dentre todas as outras alternativas de alocação possíveis. Como condição básica para que isso ocorra, o consumidor deve ter plena liberdade de escolha, ainda que haja livre concorrência no processo de produção. Isso se dá quando ocorre o que se denomina mercado livre ideal ou de competição pura.

Os bens podem ser classificados em quatro categorias ideais que permitem avaliá-los quanto à sua subordinação às leis de mercado. Para tanto, basta confrontá-los com dois atributos, respectivamente: a exeqüibilidade ou não exclusão de acesso de alguém ao bem e a natureza individual ou conjunta do consumo desse bem. Cruzando as possibilidades de ocorrência simultânea desses atributos, temos as quatro categorias ideais dos bens ou serviços classificados na economia:

- Privados: aqueles de cujo acesso podem ser excluídos potenciais consumidores e que são passíveis de consumo individualizado.

- Públicos: aqueles de cujo acesso não se pode excluir ninguém e que só são passíveis de consumo conjunto.

- Tributáveis: aqueles de cujo acesso podem ser excluídos potenciais consumidores e que só são passíveis de consumo conjunto ou coletivo.

- Partilhados: aqueles de cujo acesso não pode ser excluído ninguém e que são passíveis de consumo individualizado.

Os valores universais só podem corresponder a bens e serviços coletivos ou partilhados, desde que a eles todos tenham acesso garantido. Os valores individualizáveis, em contrapartida, estão associados a bens e serviços provados ou tributáveis, desde que o acesso a eles seja seletivo.

Dentre esses 4 tipos ideais de bens e serviços, apenas os privados podem ser completamente subordinados às leis da economia de mercado. Os partilhados e os tributáveis apenas em parte, estando os públicos completamente fora de seu domínio. Portanto, esses últimos, não sendo captáveis pelo processo de formação de preço e por ele disciplinados, precisam ser disciplinados por meio de instrumentos legais denominados regulamentação.

Em sua maioria, os bens e serviços ambientais existentes nas sociedades modernas, por suas características, assemelham-se e aproximam-se da categoria ideal de coletivos. Nessa condição não estão sujeitos às leis econômicas, sendo, portanto, dependentes de legislação que estabeleça os padrões ambientais que disciplinem o acesso e o desfrute deles.

12.2 - A evolução da economia para abranger os bens e serviços ambientais:

Na tentativa de subordinar os bens e os serviços ambientais à economia, vários têm sido os caminhos percorridos, configurando no mínimo duas linhas de pensamento radicalmente distintas.

Uma delas aceita a possibilidade de que os princípios contidos na teoria econômica presentemente mais difundida e há mais tempo estudada são capazes de dar resposta às exigências de disciplinamento do acesso e desfrute dos bens e serviços ambientais. Há não mais do que três décadas ela vem sendo denominada de Economia do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais. A outra linha é uma contestação à anterior, sendo representada pelo que se tem denominado de Economia Ecológica.

Os antecessores mais radicais da teoria neoliberal, que desembocou na atual Economia do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais, contestavam a possibilidade de coexistência de um processo econômico eficaz concomitantemente com a rigidez de um controle ambiental imposto pela regulamentação.

Acreditavam os filiados a essa corrente de pensamento que os mecanismos da economia de mercado, assim como são capazes de regular em nível adequado o acesso da sociedade a todos os bens e serviços nele existentes, também podem cumprir papel semelhante relativamente ao ambiente. A forma sugerida para essa integração é a privatização do ambiente. Para consegui-la, propõem que o usuário que aufere do ambiente valores individualizáveis para beneficio próprio ou com finalidades produtivas só tenha acesso a esse ambiente se for obrigado a absorver, como se fosse um custo do processo produtivo ou do desfrute, o valor atribuído pela sociedade ao bem ambiental utilizado.uma forma para conseguir isso é obrigar o usuário a comprar do poder público o que se denomina direitos de uso desse ambiente, adquiridos em mercado de compra e venda especialmente criado para a negociação desses direitos.

De fato, os mecanismos de mercado substituiriam a regulamentação e, portanto, toda a estrutura técnico-legal e jurídico-administrativa necessária à fixação e fiscalização do cumprimento de padrões ambientais e de aplicação de sanções àqueles que não os obedecessem.

Várias são as críticas feitas a essa radicalização, contestando-lhe a eficácia na preservação ambiental. Uma delas nega a possibilidade de que as regras efetivamente vigentes sobre o mercado criado para aquisição de dos direitos de uso possam sequer se aproximar das regras do mercado de competição pura. Ao contrario, por meio de expedientes conhecidos de apropriação desse mercado, apenas alguns acabariam por ter a exclusividade na utilização do ambiente de acordo com interesses privados, em detrimento tanto da eficácia do processo puramente econômico como do de preservação do nível de qualidade ambiental que satisfaça a sociedade.

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