Matriz energética

O Brasil possui a matriz energética mais renovável do mundo industrializado com 45,3% de sua produção proveniente de fontes como recursos hídricos, biomassa e etanol, além das energias eólica e solar. As usinas hidrelétricas são responsáveis pela geração de mais de 75% da eletricidade do País. Vale lembrar que a matriz energética mundial é composta por 13% de fontes renováveis no caso de Países industrializados, caindo para 6% entre as nações em desenvolvimento.
Plano Nacional de Energia - 2030

O modelo energético brasileiro apresenta um forte potencial de expansão, o que resulta em uma série de oportunidades de investimento de longo prazo. A estimativa do Ministério de Minas e Energia para o período 2008-2017 indica aportes públicos e privados da ordem de R$ 352 bilhões para a ampliação do parque energético nacional.

Usina hidrelétrica

A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.

A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica.

Normalmente as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes dos centros consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios até as cidades.

A eficiência energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 95%. O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.


Atualmente, as usinas hidrelétricas são responsáveis por aproximadamente 18% da produção de energia elétrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos países apresentarem as condições naturais para a instalação de usinas hidrelétricas. As nações que possuem grande potencial hidráulico são os Estados Unidos, Canadá, Brasil, Rússia e China. No Brasil, mais de 95% da energia elétrica produzida é proveniente de usinas hidrelétricas.

Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas de realocação das populações ribeirinhas, comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais ocasionados pelo represamento da água para a formação de imensos lagos artificiais são: destruição de extensas áreas de vegetação natural, matas ciliares, o desmoronamento das margens, o assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças, como esquistossomose e malária, extinção de algumas espécies de peixes.

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.

Os primeiros resultados da divisão do átomo de metais pesados, como o urânio e o plutônio, foram obtidos em 1938. A princípio, a energia liberada pela fissão nuclear foi utilizada para objetivos militares. Posteriormente, as pesquisas avançaram e foram desenvolvidas com o intuito de produzir energia elétrica. No entanto, armas nucleares continuam sendo produzidas através do enriquecimento de urânio.

Atualmente os Estados Unidos lideram a produção de energia nuclear, porém os países mais dependentes da energia nuclear são França, Suécia, Finlândia e Bélgica. Na França, cerca de 80% de sua eletricidade é oriunda de centrais atômicas.

No fim da década de 1960, o governo brasileiro começou a desenvolver o Programa Nuclear Brasileiro, destinado a implantar no país a produção de energia atômica. O país possui a central nuclear Almirante Álvaro Alberto, constituída por três unidades (Angra 1, Angra 2, e Angra 3). Está instalada no município de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro. Atualmente, apenas Angra 2 está em funcionamento.

Essa fonte energética é responsável por muita polêmica e desconfiança: a falta de segurança, a destinação do lixo atômico, além da possibilidade de acontecerem acidentes nas usinas, geram a reprovação da utilização da energia nuclear por grande parte da população. Alguns acidentes em usinas nucleares já aconteceram, entre eles estão:

Three Miles Island – em 1979, na usina localizada na Pensilvânia (EUA), ocorreu a fusão do núcleo do reator e a liberação de elevados índices de radioatividade que atingiram regiões vizinhas.

Chernobyl – em 1986 ocorreram o incêndio e o vazamento de radiação na usina ucraniana, na extinta União Soviética, com milhares de feridos e mortos, podendo a contaminação radioativa ter causado 1 milhão de casos de câncer nos 20 anos seguintes.

A energia nuclear apresenta vários aspectos positivos, sendo de fundamental importância em países que não possuem recursos naturais para a obtenção de energia. Estudos mais aprofundados devem ser realizados sobre essa fonte energética, ainda existem vários pontos a serem aperfeiçoados, de forma que possam garantir segurança para a população.

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.

Energia eólica

A energia eólica vem aumentando nos últimos anos sua participação no contexto energético brasileiro. Desde a criação do Proinfa (Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica), e, posteriormente, os sucessivos leilões de compra e venda deste tipo de energia, a participação na matriz elétrica brasileira passou de pouco mais de 20 MW para aproximadamente 1.180MW.


São 59 parques eólicos atualmente em operação. Nos últimos dois anos, o governo federal contratou a construção de 141 novos empreendimentos, que serão entregues entre 2012 e 2013. São investimentos de R$ 16 bilhões.


O compromisso estabelecido pelo governo é diversificar a matriz energética, organizar leilões que contratem energia pelo menor preço e que garantam a sustentabilidade ambiental.


A energia eólica é uma opção complementar à fonte hidrelétrica, predominante no sistema brasileiro.


A expectativa para os próximos dez anos é de que a capacidade instalada no País aumente em 63.400 MW. Deste montante, 18 GW devem produzidos a partir das fontes alternativas complementares, entre elas a energia eólica.


O Brasil é o País mais promissor do mundo em termos de produção de energia eólica, na avaliação do Global Wind Energy Council, organismo internacional que reúne entidades e empresas relacionadas à produção desse tipo de energia.


A região que se destaca é a Nordeste: mapas eólicos desenvolvidos pelo Centro Brasileiro de Energia Eólica apontam que a área tem uma das melhores jazidas do mundo, contam com boa velocidade de vento, baixa turbulência e uniformidade. O potencial total é estimado em 30 mil MW. Em termos estratégicos, este tipo de matriz é importante, porque os ventos são mais fortes nos períodos de seca (entre junho e dezembro), quando a produção das hidrelétricas tende a cair.

Energia Solar

Definição

Energia solar é aquela proveniente do Sol (energia térmica e luminosa). Esta energia é captada por painéis solares, formados por células fotovoltáicas, e transformada em energia elétrica ou mecânica. A energia solar também é utilizada, principalmente em residências, para o aquecimento da água.

Vantagens

A energia solar é considerada uma fonte de energia limpa e renovável, pois não polui o meio ambiente e não acaba.

Custo e armazenamento

A energia solar ainda é pouco utilizada no mundo, pois o custo de fabricação e instalação dos painéis solares ainda é muito elevado. Outro problema é a dificuldade de armazenamento da energia solar.

Maiores produtores

Os países que mais produzem energia solar são: Japão, Estados Unidos e Alemanha

Radioatividade

A radioatividade é definida como a capacidade que alguns elementos fisicamente instáveis possuem de emitir energia sob forma de partículas ou radiação eletromagnética.

A radioatividade foi descoberta no século XIX. Até esse momento predominava a ideia de que os átomos eram as menores partículas da matéria. Com a descoberta da radiação, os cientistas constataram a existência de partículas ainda menores que o átomo, tais como: próton, nêutron, elétron. Vamos rever um pouco dessa história?

- No ano de 1896, o físico francês Antoine-Henri Becquerel (1852-1908) observou que um sal de urânio possuía a capacidade de sensibilizar um filme fotográfico, recoberto por uma fina lâmina de metal.
- Em 1897, a cientista polonesa Marie Sklodowska Curie (1867-1934) provou que a intensidade da radiação é sempre proporcional à quantidade do urânio empregado na amostra, concluindo que a radioatividade era um fenômeno atômico.

Anos se passaram e a ciência foi evoluindo até ser possível produzir a radioatividade em laboratório. Veja a diferença entre radiação natural e artificial:

• Radioatividade natural ou espontânea: é a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza.
• Radioatividade artificial ou induzida: é aquela produzida por transformações nucleares artificiais.

A radioatividade geralmente provém de isótopos como urânio-235, césio-137, cobalto-60, tório-232, que são fisicamente instáveis e radioativos, possuindo uma constante e lenta desintegração. Tais isótopos liberam energia através de ondas eletromagnéticas (raio gama) ou partículas subatômicas em alta velocidade: é o que chamamos de radiação. O contato da radiação com seres vivos não é o que podemos chamar de uma boa relação.

Os efeitos da radiação podem ser em longo prazo, curto prazo ou apresentar problemas aos descendentes da pessoa infectada (filhos, netos). O indivíduo que recebe a radiação sofre alteração genética, que pode ser transmitida na gestação. Os raios afetam os átomos que estão presentes nas células, provocando alterações em sua estrutura. O resultado? Graves problemas de saúde como a perda das propriedades características dos músculos e da capacidade de efetuar as sínteses necessárias à sobrevivência.

A radioatividade pode apresentar benefícios ao homem e por isso é utilizada em diferentes áreas. Na medicina, ela é empregada no tratamento de tumores cancerígenos; na indústria é utilizada para obter energia nuclear; e na ciência tem a finalidade de promover o estudo da organização atômica e molecular de outros elementos.

ENTENDA A RADIOATIVIDADE COM ESTE ENGRAÇADO VÍDEO:

Núcleo Radioativo

Um núcleo é formado por prótons e nêutrons,o agrupamento de dois prótons e dois nêutrons é denominado partícula alfa. A partícula alfa está confinada no núcleo pelas forças de interação forte, sua energia E é menor que a altura da barreira de potencial E₀.

A partícula alfa se move no interior do núcleo refletindo-se nas paredes da barreira com certa freqüência característica porem sem poder abandoná-lo.
As predições da Mecânica Quântica são distintas: A partícula alfa em cada choque com as paredes, tem certa probabilidade de abandonar o núcleo, e esta depende fortemente da largura da barreira de potencial. Quando a partícula alfa abandona o núcleo de um elemento radioativo por efeito túnel, se transforma em outro cuja massa é quatro unidades menor, e está situado dois lugares antes na Tabela Periódica.

Descrição

Na figura é mostrado a probabilidade de encontrar uma partícula de energia E<E₀, a uma distância x da origem no interior da região proibida do ponto de vista da Mecânica Clássica. Como vimos no estudo do potencial degrau, a probabilidade por unidade de comprimento é dada por uma função exponencial decrescente.

Por tanto, uma partícula não pode penetrar demasiado a direita da origem. A probabilidade também diminui com a massa da partícula. Partículas como um próton ou uma partícula alfa tem muito pouca probabilidade de penetrar mais além da origem.
Uma barreira de potencial consta de dois degraus. Uma partícula incidente cuja energia E<E_0, não pode ser encontrada na região x>a já que teria que passar através de uma região (a barreira de potencial) na qual sua energia cinética é negativa (na mecânica clássica). Do ponto de vista quântico tal passagem é possível.

Em uma primeira aproximação, podemos dizer, que se a partícula penetra uma distância x>a no potencial degrau, ao cortar degrau e formar uma barreira de largura a, a partícula atravessará esta barreira encontrando-se na região x>a, e movendo-se para a direita com uma velocidade igual a incidente (a energia potencial é zero). Dizemos que esta partícula atravessou a barreira de potencial por "efeito túnel".
Suponhamos que seja T o coeficiente de transmissão da partícula alfa através das paredes do núcleo radioativo. Y seja P o período do movimento da partícula alfa no interior do núcleo. A partícula alfa realiza 2/P intentos por unidade de tempo de atravessar o núcleo por efeito túnel. A probabilidade na unidade de tempo de que se desintegre será l=2T/P. A probabilidade de que o núcleo se desintegre no tempo dt é de ldt.
Se há N núcleos presentes (sendo N muito grande) então em um tempo dt se desintegrarão N(ldt) núcleos. O número de núcleos radiativos diminui em conseqüência da desintegração, por tanto, podemos escrever
dN=-N(ldt)integrando e tendo em conta que no instante t=0, o número inicial de núcleos radioativos presentes é N₀.

Radiosótopos

Os Radioisótopos são formados por Isótopos, que são átomos com o mesmo número atômico e diferente número de massa.

Existem dois tipos de Isótopos: os radioativos e não-radioativos. Compreender a origem, a presença e a diferença de isótopos em nosso meio ambiente nos dá condições de conhecer os limites naturais de segurança radiológica. Podemos então projetar a obtenção, o uso, ou seja, usar estes isótopos de modo seguro.

Veja os exemplos:

Carbono:

12C6 14C6

Os isótopos do elemento Carbono possuem o mesmo número atômico, mas diferentes massas. O Carbono 14 é um radioisótopo artificial, embora também exista na atmosfera, já o Carbono 12 é o mais comum na natureza.

O Carbono 14 é denominado de contador radioativo do tempo, este processo é útil para revelar a idade de plantas, múmias e fósseis.

Hidrogênio:

1H1 2H1 3H1

O Hidrogênio com massa 1 é o mais abundante na natureza e não é radioativo. O Hidrogênio com número de massa 2 é radioativo e dá origem às bombas de hidrogênio, já o Hidrogênio com massa 3, ocorre em quantidades menores e é também radioativo.


Urânio:

238U92 235U92

O Urânio 235 é radioativo e é usado para construir os reatores nucleares e as bombas atômicas.


Cobalto:

59Co27 60Co27

O Cobalto com número de massa 59 é o isótopo natural, já o Cobalto 60 é fabricado de modo artificial pelo bombardeamento do isótopo 59 com nêutrons, é aplicado no tratamento de tumores.

Os isótopos estão sendo cada vez mais utilizados, e de formas variadas: na agricultura, na engenharia, na medicina, etc. Vale lembrar que os radioisótopos (isótopos radioativos) apresentam um alto grau de periculosidade e por isso são manipulados com o auxílio de robôs.

Efeitos da Radiação no Corpo Humano

Em física, radiação é a emissão de energia por meio de ondas. Determinados elementos químicos, por possuírem núcleos instáveis (quando não há equilíbrio entre as partículas que o formam), liberam raios do tipo gama, capazes de penetrar profundamente na matéria. É o caso dos combustíveis utilizados nas usinas nucleares, como o urânio e o plutônio.

Quando exposto a esse tipo de radiação, o corpo humano é afetado, sofrendo alterações até mesmo no DNA das células. "A radiação tem a capacidade de alterar a característica físico-química das células. As mais afetadas são as células com alta taxa de proliferação, como as reprodutivas e as da medula, que são mais radiossensíveis", explica Giuseppe d´Ippólito, professor do Departamento de Diagnóstico por Imagem da Universidade Federal Paulista (Unifesp).

Radioterapia

A radioterapia é um método capaz de destruir células tumorais, empregando feixe de radiações ionizantes. Uma dose pré-calculada de radiação é aplicada, em um determinado tempo, a um volume de tecido que engloba o tumor, buscando erradicar todas as células tumorais, com o menor dano possível às células normais circunvizinhas, à custa das quais se fará a regeneração da área irradiada

TELETERAPIA

A teleterapia é uma modalidade de radioterapia em que a fonte de radiação é externa ao paciente, posicionada a no mínimo 20 cm de sua superfície. A teleterapia, introduzida na prática médica no início do século, expandiu na década de 30 devido ao desenvolvimento dos aparelhos de radioterapia convencional com energias superiores a 130 KV (kilo-volts), permitindo o tratamento de tumores profundos. Nas décadas de 30 e 40 surgiram as bombas de cobalto e os aceleradores lineares, com energias de MeVs (mega-eletron-volts).

Os equipamentos utilizados em teleterapia com raios-X são os aceleradores lineares (AL), máquinas de raios-X e os equipamentos com fontes radioativas.

Braquiterapia

A braquiterapia é uma forma de terapia de radiação utilizada para o tratamento do cancro. A terapia utiliza um tipo de energia chamada radiação ionizante para matar células cancerosas e encolher tumores.