Usinas Termelétricas

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UNIVERSIDADE DE UBERABA IGOR MATHEUS FERREIRA DE SÁ PAULO ROBERTO RIBEIRO FRATARI IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS POR USINAS TERMELÉTRICAS UBERLÂNDIA – MG 2011 UNIVERSIDADE DE UBERABA IGOR MATHEUS FERREIRA DE SÁ PAULO ROBERTO RIBEIRO FRATARI IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS POR USINAS TERMELÉTRICAS Trabalho apresentado à Universidade de Uberaba, como parte das exigências à conclusão da disciplina de Gestão de Recursos Energéticos do 7º período do curso de Engenharia Ambiental. Orientador: Prof. Vlamir Botelho Ferreira UBERLÂNDIA – MG 2011 SUMÁRIO 1 – Introdução ......................................................................................................... 03 2 – Apresentação .................................................................................................... 04 2.1 Desenvolvimento Energético ............................................................................ 04 2.2 Potenciais Energéticos ..................................................................................... 04 3 – Usina Termelétrica ............................................................................................ 05 3.1 Definição .......................................................................................................... 05 3.2 Funcionamento ................................................................................................. 06 4 – Avaliação de Impactos Ambientais ....................................................................; 06 4.1 Objetivo .......................................................................................................... 06 4.2 Processo de Avaliação de Impactos Ambientais ................................................ 07 4.3 Principais Impactos ......................................................................................... 07 5 – Conclusão ......................................................................................................... 10 6 – Referências Bibliográficas .................................................................................. 10 1 - Introdução Um dos principais fatores para o desenvolvimento de um país está fundamentado na disponibilidade e na sua capacidade de produzir energia. Uma das formas de energia mais importante é a elétrica, que pode ser produzida de diversas maneiras, através de usinas hidrelétricas ou termelétricas. Atualmente estão sendo desenvolvidas outras formas de geração de energia, com menor impacto ambiental, mas ainda em pequena escala e a custos elevados. Alguns exemplos de novas tecnologias são: a energia eólica, a energia solar, biomassa, entre outras. Enquanto desenvolvem-se novas tecnologias, as formas mais tradicionais de geração de energia também estão progredindo. Antigamente, o objetivo principal era o de produzir mais pelo menor preço. O meio ambiente era considerado inesgotável, tanto no que se referia ao fornecimento das matérias-primas como ao seu potencial de absorver os resíduos produtivos. Com o aumento da conscientização ambiental, e dos desastres ambientais que vem ocorrendo, passou-se a incluir um cuidado maior com a variável ambiental durante o desenvolvimento dos projetos. Uma das ferramentas que poderá garantir a manutenção e a melhoria nas qualidades ambientais, desde que criteriosamente implementada, é a aplicação obrigatória da Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) para futuros projetos. O objetivo do presente trabalho consiste em discorrer sobre as usinas termoelétricas e os principais impactos ambientais decorrentes de sua utilização na geração de energia. 2 - Apresentação 2.1 - Desenvolvimento Energético Um dos aspectos mais importantes que ajudam o desenvolvimento de um país é a sua disponibilidade de gerar energia (CONFERÊNCIA DAS NAÇÕES UNIDAS SOBRE MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO, 1997, p.9.3). Antigamente, a forma de energia mais utilizada era a energia gerada pelas usinas hidrelétricas. Com o crescimento das cidades, as usinas passaram ser construídas cada vez mais distantes dos grandes centros. Assim, os aproveitamentos hidrelétricos economicamente viáveis foram sendo explorados, principalmente nos países industrializados e consumidores intensivos de energia elétrica. A energia elétrica gerada a partir de usinas termelétricas tinha um papel secundário até então. Com o esgotamento do potencial hidrelétrico dos países mais desenvolvidos, as usinas termelétricas passaram a ter uma maior participação na matriz energética destes países. O principal responsável pela fiscalização da energia elétrica no Brasil é a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), autarquia em regime especial, vinculada ao Ministério das Minas e Energia, e suas principais atribuições são: regular e fiscalizar a geração, a transmissão, distribuição e comercialização da energia elétrica, defendendo o interesse do consumidor, permitindo, concedendo e autorizando instalações e serviços de energia, zelando pela qualidade do serviço, estimulando a competição entre os operadores e assegurando a universalização dos serviços. 2.2 - Potenciais Energéticos A base de suprimento de energia no Brasil é a hidroeletricidade, produzida por usinas de grande porte, situadas geralmente distantes dos centros consumidores. Tal condição se dá pelo fato do Brasil ser um país de grandes dimensões continentais e também pelo elevado potencial hídrico existente. Atualmente, tem-se incentivado a execução de usinas menores para atender cargas localizadas e com menores impactos. Em termos mundiais, esta não é a forma mais predominante de produção de energia. Por decorrência dos avanços na indústria, houve uma necessidade cada vez maior de se utilizarem combustíveis fósseis como força motriz para alimentar esse crescimento no setor industrial, resultando em um aumento da produção e conseqüentemente em um aumento nas receitas dos países. Atualmente, o petróleo, também conhecido como óleo cru, é o principal componente da matriz energética mundial. Em termos mundiais, a produção de energia elétrica é responsável por 20% do consumo de petróleo. O carvão já era conhecido e utilizado na China, mas só foi amplamente usado após a Revolução Industrial, como fonte de energia para máquinas a vapor. Hoje o carvão ocupa a segunda posição na matriz energética mundial, devido, principalmente ao seu baixo custo. A grande emissão de CO2 emitida com seu uso causa enormes impactos ao meio ambiente. O gás natural alimenta aproximadamente 13% das termelétricas mundiais, é o terceiro combustível na matriz energética mundial e pode substituir qualquer combustível sólido, líquido ou gasoso. Embora seja uma fonte não-renovável, sua composição faz com que seja menos poluente do que o petróleo e o carvão mineral. Investimentos em energias renováveis, no entanto, são cada vez mais necessárias. Dentro deste enfoque destaca-se a biomassa, podendo ser originária de plantações manejadas e aproveitadas energeticamente através do uso do etanol, bagaço da cana, carvão vegetal, óleo vegetal, lenha e outros. A biomassa não causa emissões de óxidos de nitrogênio e de enxofre, e o CO2 emitido na queima é absorvido na fotossíntese, apresentando vantagens ambientais. 3 - Usina Termelétrica 3.1 - Definição Em uma usina termelétrica, a energia elétrica é obtida a partir de uma série de conversões de energia. É uma Instalação que produz energia elétrica a partir da queima de carvão, óleo combustível, biomassa ou gás natural em uma caldeira, reator ou em outro dispositivo, projetada para esta finalidade específica. 3.2 - Funcionamento Existem vários tipos de usinas termelétricas, como a usina a gás e vapor, usina a óleo combustível ou usina nuclear. O funcionamento das centrais termelétricas é semelhante, independentemente do combustível utilizado. Nas usinas termelétricas, a primeira etapa do processo consiste na mistura de ar comprimido com o gás natural a fim de se obter a combustão. O resultado é a emissão de gases em alta temperatura, que provocam o movimento das turbinas conectadas aos geradores de eletricidade. A energia térmica, portanto, transforma-se em mecânica e, em seguida, em elétrica. O destino dado ao gás natural após esta aplicação determina se o ciclo da termelétrica será simples (ou aberto) ou combinado (fechado). No primeiro caso – o mais tradicional – os gases são resfriados e liberados na atmosfera por meio de uma chaminé. No ciclo combinado, ainda em alta temperatura, os gases são transformados em vapor que, direcionado às turbinas, novamente provoca o seu movimento. Assim, a característica básica de termelétricas a ciclo combinado é a operação conjunta de turbinas movidas a gás e a vapor. A tecnologia do ciclo combinado é recente e apesar de exigir maiores investimentos que aqueles aplicados nas usinas de ciclo simples, ela aumenta a eficiência do processo de geração. Em outras palavras: com a mesma quantidade de gás natural é possível obter maior produção de energia elétrica. 4 - Avaliação de Impactos Ambientais 4.1 - Objetivo O objetivo da Avaliação de Impacto Ambiental é identificar e quantificar os impactos ambientais causados pelo empreendimento sobre os meios físico, biótico e socioeconômico, de forma que permita uma decisão lógica e racional sobre a sua implementação ou não. Para a obtenção deste objetivo são utilizados métodos de identificação e avaliação de impactos que requerem uma análise mais detalhada. A Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) não é somente um método utilizado para prevenir efeitos adversos, mas serve ao mesmo tempo para ajudar os países a explorarem os seus recursos naturais de maneira sustentável, maximizando os seus benefícios. 4.2 - Processo de Avaliação de Impactos Ambientais Dentro do Processo de Avaliação de Impacto Ambiental, um dos itens mais importantes é o desenvolvimento e a apresentação do Estudo de Impacto Ambiental (EIA) do empreendimento. O Processo de Avaliação de Impacto Ambiental pode envolver algumas atividades necessárias para a viabilização ambiental de um empreendimento, como por exemplo: contatos com órgãos ambientais e agências reguladoras envolvidos com o licenciamento ambiental, estudo de localização do empreendimento, elaboração, preparação, envio e acompanhamento da análise de documentos necessários para a legalização ambiental, entre eles o Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e o Relatório de Impacto Ambiental (RIMA), participação em audiências públicas ou privadas, entre outros. Já o desenvolvimento do Estudo de Impacto Ambiental (EIA) envolve uma série de atividades ordenadamente desenvolvidas, visando atingir seu objetivo. Num modelo completo, para projetos de grande porte, por exemplo, as principais fases do Estudo de Impacto Ambiental são (UNEP, 2000, p.1-11 e MORGAN, 1998, p.57): seleção, escopo (termo de referência), diagnóstico, avaliação de impacto ambiental, prognóstico, planejamento ambiental, diretrizes gerais para a implantação de um empreendimento, relatório do estudo de impacto ambiental (RIMA), revisão, tomada de decisão e envolvimento público. 4.3 - Principais Impactos De modo geral, as termoelétricas contribuem para o aquecimento global através do Efeito Estufa e da chuva ácida prejudiciais à agricultura e às florestas. A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de oxidantes e redutores, que se entrar em contato com o ser humano, pode acarretar doenças como diarréia, além de ser um combustível fóssil que não se recupera. O Brasil lança por ano cerca de 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, e com o incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador poderá chegar a 16 milhões. No uso de usinas termelétricas movidas por carvão e derivados de petróleo acontecem basicamente dois tipos de agressão ambiental: lançam-se gases na atmosfera e despeja-se água quente no meio ambiente. Os gases produzidos são vários, muito deles com emissão amplamente combatida atualmente, como o CO2 (dióxido de carbono). Mas o CO2 não é o único. Há também a produção, em menores quantidades, de CO (monóxido de carbono), e carbono puro, que são lançados na atmosfera, contribuindo para o aumento do efeito estufa e piorando a qualidade do ar, causando problemas respiratórios. A queima de carvão, produz ainda efluentes altamente tóxicos como, por exemplo, o mercúrio e outros metais pesados como o vanádio, cádmio, arsênio e chumbo. A água quente, que também é um subproduto do sistema de geração de energia das termoelétricas é despejada no ambiente, alguns graus mais quentes do que foi captada, provocando desequilíbrio em ambientes aquáticos. As usinas termelétricas também, demandam uma grande quantidade de água, proveniente dos recursos que o ambiente oferece tais como rios e o mar, como é o caso da usina nuclear de Angra dos Reis, que capta a água do mar e a devolve 60º C mais quente do que a temperatura ambiente. No caso das usinas nucleares, o impacto ambiental não se limita à água quente. A fissão do urânio, usada para produzir o calor que movimenta as pás do dínamo, deixa subprodutos complicados de se manejar, chamados de rejeitos radioativos, como o plutônio extremamente perigoso para a saúde humana, que tem de ser manipulado com extremo cuidado e conhecimento. Outros tipos de materiais radioativos, tais como uniformes, luvas e objetos usados pelos funcionários das usinas dentro dos reatores, necessitam de uma disposição correta e segura e geram riscos de contaminação. As usinas ainda não resolveram o problema do que fazer com os rejeitos de alta radioatividade, cuja disposição final demanda pesados investimentos. Estima-se que estes rejeitos tenham que ficar isolados durante milhares de anos. Na operação para a geração de eletricidade nuclear a produção de CO2 é muito pequena, mas se levarmos em conta o conjunto de etapas do processo industrial, chamado de ciclo do combustível nuclear, que transforma o mineral urânio, desde quando ele é encontrado nas minas em estado natural até a sua utilização como combustível dentro de uma usina, são produzidas quantidades consideráveis de gases de efeito estufa. Portanto, se levarmos em conta este fato, as usinas nucleares, além da geração dos rejeitos radioativos, são também grandes fontes de emissões de CO2, e não só o dióxido de carbono, mas também de SO2 (dióxido de enxofre) e outros poluentes danosos, como oxido de nitrogênio. As usinas nucleares, embora via de regra, são muito seguras na suas operações, apresentam riscos de acidentes que causam vazamentos de radiação para o meio ambiente, os quais apresentam conseqüências gravíssimas. O mundo assistiu no último dia 11 de março, o terremoto no Japão e os conseqüentes danos à usina nuclear de Fukushima, e desde então muito tem se falado sobre o que acontece nos reatores, quais os perigos da radiação e como os problemas poderiam ser resolvidos ou até mesmo evitados. Fato é que realmente existem muitos fatores importantes, incluindo os resfriamentos dos reatores até mediadas de contingência da radiação e evacuação da população. No acidente de Fukushima, após as explosões nos reatores da usina, os níveis de radiação atingiram 4 vezes mais que os níveis que tecnicamente não oferecem riscos à saúde. Um dos principais perigos que agora as autoridades tentam resolver é o risco de derretimento nos reatores da usina. Quando o urânio atinge temperaturas muito altas, ele deve ser resfriado, porém, isto está se configurando como o grande problema em Fukushima. Caso o aquecimento não seja controlado, o urânio pode derreter, aumentando ainda mais o risco de explosão e liberação de gases radioativos na atmosfera. Se isso acontecer, o desastre seria incalculável. O exemplo mais emblemático de acidente com uma usina nuclear, no entanto, é o ocorrido em Chernobyl, na Ucrânia, em 1986. A explosão de um reator liberou uma enorme nuvem radioativa contaminando pessoas, animais e o meio ambiente de uma vasta extensão. Nos territórios contaminados, foram retirados aproximadamente 200 mil m² de granito; 2500 km de estradas foram asfaltadas e alguns vilarejos foram destruídos e soterrados. Mesmo assim não foi possível a reocupação de todas as áreas que foram contaminadas; 5 milhões de hectares de terras foram inutilizados, e houve contaminação significativa de florestas. Estima-se ainda que mais de 80 mil pessoas morreram em conseqüência deste desastre e até hoje ainda há efeitos colaterais. 5 - Conclusão Os atuais padrões de produção e consumo de energia estão apoiados nas fontes fósseis, o que gera emissões de poluentes locais, gases de efeito estufa e põem em risco o suprimento a longo prazo do planeta, por serem finitos. É preciso mudar esses padrões. A diretriz política dos governantes de todo o mundo, deveria ser no sentido de encorajar a utilização de tecnologias limpas. Outro aspecto importante é o atrelamento de financiamentos de termelétricas ao cumprimento de políticas ambientais sustentáveis. Por fim, é de suma importância, incentivar a economia de energia e estimular o uso das energias renováveis (solar, eólica, biomassa). Neste sentido, o Brasil apresenta uma condição bastante favorável em relação ao resto do mundo. 6 - Referências Bibliográficas ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas de Energia Elétrica do Brasil. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 21. mar. 2011. Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento. Agenda 21. São Paulo. Disponível em http://www.mec.gov.br. Acesso em: 21. mar. 2011. MARCON, G.B. Energia Verde: Alternativa aos Combustíveis Fósseis. Disponível em: http://www.administradores.com.br/informe-se/artigos/energia-verde-alternativa-aos-combustiveis-fosseis/28837/. Acesso em: 28. mar. 2011. MONTEIRO, M. V. Fontes de Geração de Energia no Brasil: o Estudo da Relação entre as Fontes e suas Participações na Matriz Energética do País. Disponível em: http://www.ebah.com.br/artigo-fontes-de-geracao-de-energia-doc-a15848.html. Acesso em: 23. mar. 2011. STAMM, H. R. Método para Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) em Projetos de Grande Porte: Estudo de Caso de uma Usina Termelétrica. 2003. Tese. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2003. Termelétrica. Disponível em: http://ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/ termeletrica/usina_termeletrica.html. Acesso em: 28. mar. 2011.