abril/008 bip Energia: nova tecnologias e consumo consciente Não vamos desanimar, o que precisamos é de mais energia O que vem à nossa mente quando falamos de energia? Poderíamos pensar em eletricidade, combustíveis ou até mesmo alimentos. Na verdade, há muito tempo o homem vem se preocupando com essa questão. A Revolução Industrial promoveu uma das mais profundas mudanças na vida econômica, política e social da Europa no século XVIII. As máquinas que dependiam da energia do trabalhador, do animal ou da natureza local (moinhos de vento, rodas d água e carrinhos de mão) foram substituídas pela energia a vapor e, nesse ritmo de desenvolvimento, tudo que girava em torno da produção evoluiu, até mesmo o modo de pensar do homem moderno. Como obter energia em abundância? Como podemos armazená-la? Uma das maneiras mais antigas de se armazenar a energia é usando a queda de um objeto. Ao erguê-lo, ele adquire energia na forma potencial, que, ao cair, transforma-se em energia cinética, que é então aproveitada. Um bom exemplo disso são os relógios de pêndulo, muito utilizados no passado. Essa técnica é usada nas usinas hidrelétricas, onde o objeto que cai é substituído pela água. Quando a água vai de um nível superior para um nível inferior, passa por uma turbina que aciona um gerador. Como o Brasil dispõe da maior bacia hidrográfica do planeta, é natural que Itaipu tenha optado por essa fonte de energia. As hidrelétricas são responsáveis por cerca de 90% da energia total produzida no país. O grande inconveniente disso é o grande impacto ambiental provocado pelas grandes áreas alagadas das represas. Por outro lado, a natureza vem armazenando energia há muito tempo. Tudo começa quando os vegetais absorvem a luz solar e, por meio da fotossíntese, a transforma em carboidratos. A partir daí, existe uma infinidade de maneiras de se obter energia: quando ingerimos um alimento de origem vegetal, quando queimamos madeira, quando produzimos álcool, ou, após milhões de anos, quando consumimos carvão, petróleo e gás natural. 1
Observe que a energia que consumimos pode ser obtida de várias maneiras, e, dependendo de como a usamos, podemos agredir mais ou menos o meio ambiente. É uma pena que o grande consumo de energia mundial resuma-se às fontes de combustíveis fósseis, que são altamente poluentes e, ainda pior, são não-renováveis. Além de degradarem o solo nos processos de mineração, são as grandes responsáveis pelo efeito estufa. Atualmente, existe uma busca por alternativas de fontes renováveis de energia. No Brasil, destaca-se a biomassa, em que a energia química sintetizada pelos vegetais é convertida em combustível, calor e eletricidade. As principais fontes são resíduos agrícolas, madeira e principalmente a cana-de-açúcar. Existem também as fontes de energia alternativa e permanentes, que não agridem o meio ambiente, tais como a eólica, a solar, a mareomotriz e a geotérmica. O maior problema dessas formas de energia são os desafios tecnológicos enfrentados para o uso em grande escala e a dependência de fatores geográficos. Apesar disso, tem-se observado um grande desenvolvimento no setor energético, e esperamos que, num futuro bem próximo, tenhamos apenas fontes de energia não agressivas ao meio ambiente. A Inglaterra do século XVIII reunia uma série de condições históricas que possibilitou o seu pioneirismo no processo de desenvolvimento das forças produtivas: foi a chamada Revolução Industrial. Um dos fatores que contribuíram para esse processo foi a acumulação primitiva do capital, proveniente da exploração das colônias, do tráfico de escravos e da exploração dos camponeses. Esse capital foi empregado na modernização da estrutura agrária, para que esta respondesse às novas necessidades da produção capitalista. Nessa fase, houve o desenvolvimento da metalurgia, a criação de máquinas e a tecelagem, como demonstram as inovações tecnológicas, a máquina a vapor de Watt, introduzida em 1775 e o tear mecânico de Cartwright, criado em 1783. Do ponto de vista econômico e social, houve o avanço das forças produtivas e o surgimento de uma nova classe social dominante, a burguesia, e a formação da classe operária, submetida às péssimas condições de trabalho. Segundo o historiador inglês Eric Hobsbawn, o sucesso produtivo promovido pela Revolução Industrial não é exclusivo das invenções do período, mas é fruto também do aprimoramento científico e tecnológico, parte de um mesmo processo de fortalecimento do sistema capitalista. 1. a) Quais foram as conseqüências, do ponto de vista econômico e social, da chamada Revolução Agrícola, imposta pela burguesia inglesa e pelo estado no início da Revolução Industrial? b) As condições de vida da classe trabalhadora degradava-se a cada dia nos centros urbanos, com falta de moradia, condições de trabalho insalubres, jornada de trabalho que variava entre 1 ou 14 horas, exploração da mão-de-obra feminina e infantil. Era o cenário propício para a eclosão de movimentos de contestação da classe trabalhadora inglesa. Neste contexto, o que foi o ludismo e o cartismo? reprodução
. Nos parques de diversão, um dos brinquedos mais disputados é a montanha-russa. Para funcionar, ela depende basicamente da gravidade. Inicialmente, armazena-se energia na forma potencial gravitacional, elevando-se o carrinho a uma determinada altura. Essa energia se converte em cinética quando o carrinho desce rampa abaixo, e essa conversão potencial-cinética vai se alternando continuamente até o final da volta. Vamos analisar uma montanha-russa, na qual um carrinho de massa 300 kg é abandonado do repouso de uma altura de 10m (ponto A) e desce por uma rampa até alcançar o nível do solo (ponto B). Supondo que não haja perda de energia por atritos, ou seja, que o sistema seja conservativo, calcule: a) Qual a velocidade do carrinho ao alcançar o ponto B? b) Discuta como seria sua velocidade se a massa fosse 500 kg. Consumo energético mundial 001 Petróleo (35,0%) Combustíveis renováveis (10,9%) Carvão (3,3%) Nuclear (6,9%) Gás Natural (1,%) Hidrelétrica (,%) Outros (0,5%) A energia é a essência do Universo desde o primórdio e o é para a eternidade. O consumo de energia está diretamente relacionado com o nível de desenvolvimento econômico e tecnológico de um determinado país ou conjunto de países. São fontes naturais primárias de energia: a água, o carvão mineral, o petróleo, o gás natural e o urânio. A fonte alternativa e economicamente aproveitada é a bioenergia: a lenha, os óleos e as gorduras animais e vegetais, o álcool da cana-de-açúcar e do milho e o gás a partir de resíduos orgânicos. As técnicas para a produção e otimização estão em constante evolução, decorrentes das pressões econômicas dos mercados e das pressões políticas e militares das regiões produtoras e das vias de transportes. A região próxima ao Cazaquistão ganha importância por causa das enormes reservas de petróleo e gás natural, comparáveis às existentes no mar do Norte e nos EUA. Países da região disputam o traçado dos oleodutos por onde será escoada a produção petrolífera. IUG. ROMÊNIA BULGÁRIA GRÉCIA ROTAS DE PETRÓLEO NO MAR CÁSPIO Creta MAR MEDITERRÂNEO MOLDÁVIA UCRÂNIA FED. RUSSA MAR NEGRO TURQUIA CHIPRE LÍBANO SÍRIA GEÓRGIA ARM. IRAQUE MAR CÁSPIO CAZAQUISTÃO TURC. IRÃ U. S. International Energy Agency. Le Monde Diplomatique. Petróleo (1) Cazaquistão 51,8 % Azeraidjão 36,8 % Federação Russa 7,9 % Uzbequistão 1,7 % Turcomenistão 1,5 % Gás Natural () Turcomenistão 40,8 % Cazaquistão 8,0 % Uzbequistão 6,7 % Azeraidjão 4,5 % (1) Reservas comprovadas entre 17 e 34 bilhões de barris () Reservas comprovadas entre 43 e 48 trilhões de m 3 Oleodutos existentes Oleodutos inaugurados Principais campos de petróleo no mar Cáspio Projetos de oleoduto da Fed. Russa da Turquia do Irã 3. a) Por que o petróleo é imprescindível para a economia no mundo atual? b) Quais as prováveis justificativas para a demora na construção do sistema de transportes, como oleodutos e gasodutos? 3
única Uma das formas alternativas de geração de energia elétrica no Brasil, e que pode ser aproveitada em pequena, média e larga escala, é por meio da biomassa, porque há um grande excedente de matéria orgânica, que é subproduto de diversas atividades agroindustriais. A matéria orgânica que é chamada de biomassa e que será convertida em energia vem principalmente das seguintes atividades: setor da cana-de-açúcar, setor de papel e celulose, resíduos da produção de grãos, resíduos da industria da madeira e plantações para energia. Essa forma de obtenção de energia apresenta duas características importantes: a primeira diz respeito à baixa densidade da matéria, e a segunda é em função da tecnologia de conversão, que depende essencialmente da capacidade de energia elétrica produzida. Então, nesse caso, é necessário ter baixo custo de coleta e transporte e aumento na eficiência da conversão. Hoje as matérias orgânicas mais utilizadas como biomassa são bagaço de cana, palha de arroz, restos em serrarias, casca de árvores na indústria de celulose, palha da cana e plantações específicas para a produção de energia, como florestas comerciais. 4. Responda os itens a seguir. a) De acordo com as informações contidas no texto, onde devem ser concentradas as usinas de conversão de biomassa em energia elétrica? b) Sabendo que no estado de São Paulo, em 001, foram processadas 1,5 milhões de toneladas de cana e que o consumo de energia térmica média de uma usina é,35 kwh/kg de bagaço de cana, onde cada tonelada de cana produz 140 kg de bagaço, calcule a quantidade de energia térmica gerada pela biomassa do bagaço, em kwh/ton de cana no ano de 001. 4
1. a) Com a Revolução Agrícola, houve a introdução de novas relações capitalistas no campo, que proporcionaram a Revolução Industrial. Na área econômica, houve um aumento significativo da capacidade produtiva com o advento das máquinas, o aparecimento dos cercamentos, que deram origem às grandes propriedades rurais (latifúndios) em detrimento das pequenas e médias propriedades rurais e, assim, o capitalista investia diretamente na produção da terra. Na área social, a Revolução Agrícola provocou um êxodo rural intenso, que massacrou milhares de camponeses, obrigados a abandonarem suas terras, que seriam utilizadas na política dos cercamentos, atendendo às novas necessidades do sistema capitalista agrário. Como dizia Marx, os homens foram substituídos pelas ovelhas. Expulsos de suas terras, os camponeses dirigiam-se para os centros urbanos e lá se constituíram uma nova classe social: o proletariado. b) O ludismo foi um movimento de trabalhadores urbanos, que via nas máquinas o seu concorrente no mercado de trabalho, os grandes vilões do desemprego, dos baixos salários e da miséria social. Os trabalhadores reuniam-se em grupos ou bandos, invadiam as fábricas e destruíam as máquinas, por isso eram também chamados de quebradores de máquinas. O governo criou uma série de leis severas para combater os ludistas. O cartismo foi um movimento que surgiu da união dos trabalhadores, como artesãos, operários e alguns setores da classe média, para reivindicar alguns direitos trabalhistas, pois greves e sindicatos eram proibidos na Inglaterra. O voto era censitário e marginalizava a participação da população. Para poder pressionar as autoridades, os cartistas elaboraram um documento que ficou conhecido como Carta do Povo, que continha algumas reivindicações, tais como o sufrágio universal masculino e a redução da jornada de trabalho para dez horas. Importante notar que o cartismo, apesar de ter sido reprimido violentamente pelo governo, teve o mérito de organizar a classe trabalhadora inglesa.. a) A energia mecânica no ponto A é dada por: E = m g h = 300 10 10 = 30.000 J (forma potencial) Como o sistema é conservativo, a energia mecânica no ponto B também é 30.000 J, mas se apresenta exclusivamente na forma cinética. ( Assim: 30.000 = 300 V ) s V = 30.000 s V = 14,1 m/s 300 b) A velocidade seria a mesma, pois como a energia mecânica se conserva: (ponto A) mv m g h = (ponto B) Nessa equação, o valor da velocidade não depende da massa. 3. a) O petróleo é fonte de energia (gasolina, querosene, gás, óleo combustível, diesel entre outros) e a mais importante fonte de matérias-primas. É a principal fonte de energia do mundo (e a ª do Brasil). Fornece uma enorme quantidade de substâncias químicas que constituem insumos industriais. Está presente, direta ou indiretamente, em todas as atividades e produtos industriais. Não há outro substituto para o petróleo. Há a atenuante de complementariedade, isto é, outras fontes de energia e de matérias primas, que possam diminuir as exigidas do petróleo. É preciso considerar os avanços do setor químico e petroquímico na criação de outros compostos, por mistura ou combinação, e o constante crescimento da economia, portanto, a necessidade de energia e, sempre presente, a participação do petróleo. Como não há substituto para o petróleo, e ele é indispensável, é necessário racionalizar e buscar alternativas de uso e aplicações menos agressivas. b) As prováveis justificativas são: As construções de sistemas de oleodutos e gasodutos estão também condicionadas às condições naturais de clima, relevo, tipo de litoral entre outros. As permanentes preocupações com a manutenção e segurança do transporte (vazamentos, rompimentos e incêndios) e das condições políticas (sabotagens, bombardeios). São altos os investimentos iniciais: equipamentos, compra da faixa de terreno por onde vai se estender os gasodutos (centenas ou milhares de quilômetros). Se os oleodutos atravessarem outros países, são necessárias trabalhosas negociações diplomáticas e empresariais (vantagens econômicas por receber combustível e a preocupação com a segurança). É necessário negociar com países vizinhos, quando oleodutos estendem-se próximo às fronteiras. A negociação do pagamento de pedágio e outras taxas de uso do território e considerar, e negociar, as amplas possibilidades de implantação de atividades industriais ao longo dos oleodutos, por fornecerem, como é obvio, energia e matérias-primas. 4. a) Em razão da sua baixa densidade, as usinas deverão ser concentradas próximas às fontes de biomassa, o que provoca diminuição do custo transporte. b) Em: 1 tonelada 140 kg 1,5 10 6 toneladas x \ x =,1 10 8 kg Como:,35 kwh 1 kg de bagaço y,1 10 8 kg y = 4,935 10 8 kwh 5