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Resumo de Energia - Geografia

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AULA 1

Energias Renováveis e Não-Renováveis

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O que é energia?

O conceito de energia é um dos mais abstratos e de difícil definição na natureza. De modo muito simples, é a relação entre elementos em um sistema que realizam trabalho, capaz de provocar transformações nesse sistema.

 

Fontes diferentes

O ser humano tem buscado, ao longo de sua existência, diferentes maneiras de realizar trabalho buscando fontes de energia mais eficientes para facilitar sua vida (fogo, água, vento, tração mecânica, etc).

A Revolução Industrial impulsionou a busca por novas tecnologias na geração de energia mais barata e provocou mudanças na matriz energética mundial. As descobertas da ciência foram fundamentais para a utilização de várias fontes de energia.

 

Fontes renováveis e não-renováveis

  • Energias renováveis:podem ser geradas utilizando recursos naturais que não apresentam risco iminente de esgotamento ou com reservas limitadas;
Fonte de energiaMeio(s) de obtenção
EólicaCirculação dos ventos, movimentando pás e turbinas.
SolarRadiação do sol, em células fotovoltaicas ou por aquecimento.
GeotérmicaÁgua quente e vapor em altas temperaturas no interior da geosfera, que podem sair para a superfície em fendas.
MaremotrizMovimento das ondas do mar, que giram pás e turbinas.
BiomassaCarvão vegetal, lenha, resíduos orgânicos, plantas (cana-de-açúcar, mamona, soja, milho), restos de plantações, gás confinado em aterros sanitários (do chorume, por exemplo).
HidroelétricasÁgua confinada em barragens, liberada com fluxo controlado. Giro de pás e turbinas.
BiocombustíveisCombustíveis gerados a partir de plantas (cana-de-açúcar, soja, milho, mamona, canola, babaçu, beterraba, algas, etc.).
HidrogênioFormada pela combinação entre oxigênio e hidrogênio. O processo libera vapor d’água e gera energia.
  • Energias não renováveis: utilizam recursos naturais que não podem ser reutilizados, cultivados ou extraídos, se forem extintos.

Fonte de energiaMeio(s) de obtenção
PetróleoReservatórios em áreas porosas nas rochas, e coletados através de bombas para extração.
Gás NaturalAssim como o petróleo, em áreas porosas nas quais o gás está confinado. Também pode ser encontrado dissociado do petróleo.
Carvão mineralJazidas formadas a partir de restos de matéria orgânica. Utilizado para a queima ou o aquecimento de caldeiras nas usinas termoelétricas.
Fissão nuclearMinerais que contêm elementos químicos radioativos, especialmente o urânio.

AULA 2

Petróleo: Origens e Jazidas

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Depósitos biogênicos

A decomposição de seres vivos marinhos (plâncton, por exemplo) ao longo de milhões de anos em camadas porosas das bacias sedimentares deu origem às jazidas de petróleo.

O material orgânico confinado nessas bacias, submetido à alta pressão e às altas temperaturas no interior da geosfera, contribuiu para a formação dos hidrocarbonetos aproveitados atualmente para inúmeros usos.

  • Combustíveis orgânicos:os seres vivos possuem, em sua composição química, moléculas orgânicas (C, H, O e N, principalmente).

 

Craqueamento

Após a extração nas reservas, o petróleo é aquecido em altas temperaturas, para o fracionamento (transformação) em outros produtos. Nesse processo também se utiliza um método químico chamado catálise.

 

  • Exploração onshore:a extração de petróleo é realizada em reservas no continente;

  • Exploração offshore:a extração é realizada no mar, em reservas na plataforma continental.

 

Produto estratégico

O petróleo é uma das bases da economia e da sociedade contemporânea, por ser utilizado em vários setores:

  • Indústria: parafina, asfalto, polímeros (plásticos, borrachas, isopor, pneus, tubos e conexões, PET, etc.), solventes, óleos combustíveis, lubrificantes, nafta;

  • Transporte:combustíveis (gasolina, óleo diesel, GNV), lubrificantes;

  • Energia:combustíveis para as usinas térmicas, GLP (o famoso gás de cozinha, também adaptado para aquecimento de casas em períodos frios).

AULA 3

Petróleo no Brasil: Histórico e Monopólio

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Primeiras experiências

A demanda por petróleo no Brasil acompanhou, além da evolução tecnológica no mundo, as necessidades do país pelo uso de fontes de energia e recursos naturais em função do crescimento econômico e populacional.

A entrada do Brasil no universo das nações industrializadas, a urbanização e o contexto político dos anos 1930 e 1940 estimularam a formação de uma cadeia produtivade petróleo e gás.

  • Século XIX:pesquisas geológicas durante o II Reinado e licenças concedidas pelo Império para explorar “óleo betuminoso”;

  • 1892: sondagens no interior de São Paulo (Bofete). Encontrada apenas água sulfurosa;

  • 1919:pesquisas mineralógicas conduzidas pelo governo (Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil);

  • 1938:Conselho Nacional de Petróleo (CNP);

  • 1939: poço de Lobato (BA);

  • 1953: Criação da Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobras).

 

“O petróleo é nosso”: produção nacional

A criação da Petrobras consolidou os mecanismos de extração, transporte, refino e distribuição de petróleo e derivados no Brasil.

  • Monopólio estatal: controle sobre a pesquisa e exploração de petróleo e derivados;

  • Década de 1990:quebra do monopólio estatal (1997) e entrada de empresas estrangeiras para a exploração de petróleo e gás;

  • Década de 2000: a Petrobras tornou-se a 4ª maior companhia da Terra, e a 2ª maior no setor de energia. Em 2010, em um processo de venda de ações, captou US$ 72 bilhões, a maior já realizada na história do capitalismo.

Atualmente, a empresa é uma multinacional brasileira que opera em várias partes do mundo nas diferentes etapas da cadeia produtiva petrolífera e na geração de energia a partir de outras fontes.

AULA 4

Petróleo no Brasil: Principais Províncias e Importância para a Economia

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Bacias petrolíferas

  • Amazônica;

  • Litorânea paranaense;

  • Recôncavo baiano.

Principais áreas de exploração petrolífera no Brasi
Em terra (onshore)No mar (offshore)
Recôncavo baiano (1940-1970)Litoral de Sergipe (1968) – início da exploração
Rio Grande do Norte (anos 1990)Bacia de Campos (Roncador, Albacora, Marlim)
Amazonas (Urucu)Bacia de Santos (≥ 5 km de profundidade)
Outras áreas: Sergipe, Alagoas, Espírito Santo, Rio Grande do Sul 

 

Estruturas envolvidas na exploração

  • Plataformas de petróleo:estruturas construídas no mar para auxiliar na extração e transporte de petróleo até o continente;

  • Refinarias: transformam petróleo e derivados;

  • Gasodutos e oleodutos: estruturas responsáveis pelo transporte;

  • Distribuição:para o uso em diferentes setores da economia;

  • Pesquisa.

AULA 5

A Camada Pré-Sal

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Águas profundas

O pré-sal constitui-se em várias camadas de rochas sedimentares abaixo do assoalho marinho da plataforma continental, e que se estende por cerca de 800 quilômetros, entre as zonas litorâneas de Santa Catarina e do Espírito Santo.

Além da lâmina d’água, com cerca de 2 km, a exploração ainda precisa perfurar as rochas no fundo do oceano, ou seja, mais 7 ou 8 km (média) para chegar às reservas.

 

Formação

A matéria orgânica em decomposição, especialmente o fitoplâncton e o zooplâncton, formaram verdadeiros depósitos coberto por várias camadas de rochas superiores (inclusive a camada de sal acima), submetida à elevadas pressões e temperaturas.

  • Abertura do Atlântico: a separação do Gondwana, dando origem à América do Sul e à África (ca. 140 m.a.a.p.) provocou mudanças no leito marinho;

  • Efeitos da abertura: formação de lagos, pântanos e mangues próximos aos mares rasos, que contribuíram para deposição de matéria orgânica e sedimentos.

 

Estrutura do pré-sal

  • Reservas estimadas:80 bilhões de barris.

AULA 6

Gás Natural

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Combustível derivado

O gás natural pode ser obtido a partir do petróleo (fração leve) no processo de craqueamento ou ser explorado, através de reservas em rochas associadas a campos petrolíferos ou isolado, não associado a essas áreas.

  • Hidrocarbonetos: as reservas de gás natural podem estar associadas com outros hidrocarbonetos (petróleo, por exemplo) ou em acumulações dissociadas.

 

Origens

Considerada uma fonte mais limpa e barata que outros combustíveis fósseis, o gás natural pode ter duas origens.

  • Biogênese: microrganismos em áreas pantanosas ou com acúmulo de matéria orgânica (aterros sanitários, por exemplo);

  • Termogênese:material orgânico coberto pelas camadas sedimentares e submetido à elevadas pressões e temperaturas, dando origem à reservas de gás natural.

 

Gasodutos e infraestrutura

Os gasodutos são redes de encanamentos que facilitam o transporte de gás natural por grandes distâncias.

  • Gasoduto Brasil-Bolívia: principal sistema de gasodutos instalado no país. O gás natural transportado tem origem nas reservas da Bolívia. Além de ser uma fonte importante de energia para o Brasil, faz parte dos projetos para a integração regional da América do Sul.

AULA 7

Carvão Mineral

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Produto do Carbonífero

As jazidas de carvão encontradas atualmente são formadas por restos vegetais de áreas do planeta que formavam ambientes tropicais e subtropicais.

Nessas regiões, os restos das samambaias e outras árvores gigantes, formadas entre os períodos Carbonífero e Permiano (300 m.a.a.p. e 250 m.a.a.p), contribuíram, juntamente com restos acumulado de pântanos, para as reservas encontradas atualmente.

 

Estágios de formação

O carvão mineral é resultante das transformações da matéria orgânica confinada em longos períodos. A concentração de carbono modifica-se durante o tempo.

Tipo de carvão, segundo o teor de carbonoConcentração de C12 (percentual)
Turfa (restos vegetais ainda bem aparentes)54 a 60
Linhito65 a 75
Hulha75 a 85
Antracito95

O carvão, em seus diferentes estágios, é apenas um grupo de formas do Carbono. Outras formas, como o grafite e o diamante, também são formas carbônicas, mas possuem estrutura e orbitais moleculares diferentes.

 

Carvão no Brasil

Embora as reservas mais antigas tenham sido exploradas desde o século XIX, somente ao longo do século XX, quando as necessidades da indústria e dos transportes aumentam no Brasil, as jazidas de carvão passam a ser exploradas em maior volume.

  • Década de 1940: crescimento da extração em Santa Catarina e no Rio Grande do Sul, para atender às necessidades da siderurgia nacional;

  • Principais jazidas:nos estados do Sul (SC, RS, PR), exploradas economicamente. Em outros Estados, existem reservas, mas em quantidade irrelevante para a operação comercial de jazidas;

  • Campos de turfa: existem campos de turfa em vários Estados do país, que também são explorados comercialmente. Além de aquecimento, a turfa é utilizada para algumas aplicações agrícolas e para despoluição de áreas com metais pesados ou derramamento de petróleo;

  • Aplicações:siderurgia (aquecimento dos fornos), transporte, geração de energia.

AULA 8

Lenha / Carvão Vegetal

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Madeiras energéticas

As madeiras utilizadas para aquecimento e a produção de carvão vegetal são fontes mais baratas e disponíveis para gerar calor.

O carvão vegetal é produzido através da queima lenta e controlada de madeira por vários dias. Esse processo visa fazer com que a capacidade calorífica não seja perdida com a queima das madeiras.

  • Década de 1940: cerca de 80% do consumo de energia no Brasil utilizava lenha ou carvão vegetal;

  • Usos: siderurgia (envolve processos em temperaturas elevadas, p. ex. fundição), aquecimento, transporte, medicina.

 

Silvicultura

As práticas de florestamento comercial que utilizam os conhecimentos da silvicultura para cultivar árvores de rápido crescimento e valor comercial mais rentável têm se espalhado por todo o Brasil.

Além do uso de madeira para celulose, papel e móveis, a madeira para o carvão vegetal é importante em vários setores da economia.

  • Aquecimento de fornos industriais: cozimento de argilas e areias para fabricar cerâmicas, vidros, tijolos; na fusão de metais para a siderurgia (o carvão mineral, nesses casos, é mais utilizado);

  • Medicina:remédios para adsorção de substâncias tóxicas no organismo;

  • Indústria química: filtros e produtos para despoluição, descontaminação e limpeza.

O florestamento comercial utiliza espécies exóticas no Brasil, como espécies de pinus e eucaliptos. Além de substituir a vegetação original, as áreas cobertas podem ter vários problemas ambientais quando não se adotam medidas de mitigação de impactos: erosão dos solos, redução de biodiversidade, etc.

AULA 9

Biocombustíveis

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Fontes renováveis

Os biocombustíveis utilizam recursos naturais de origem orgânica para a geração de energia. Por isso, a energia gerada é considerada renovável, pois as matérias-primas podem ser cultivadas, reaproveitadas ou ter os seus ciclos biogeoquímicos aproveitados na produção, sem um horizonte de esgotamento evidente.

  • Madeiras:carvão vegetal, lenha, serragem;

  • Flores, folhas, caules de vegetais e óleos essenciais de plantas:fabricação de óleos e álcoois, inclusive combustíveis (de soja, mamona, milho, beterraba, mandioca, babaçu, dendê, etc.);

  • Dejetos/lixo orgânico: pela queima, aproveitamento do chorume ou dos gases liberados;

  • Estufas:o calor gerado pela radiação solar e o confinamento é convertido em energia;

  • Biodigestores:esgoto, restos animais, vegetais e resíduos pode ser confinado em tanques fechados e fermentado. O gás liberado na fermentação pode ser convertido em energia.

 

Etanol

O álcool etanol produzido da cana-de-açúcar é o biocombustível mais utilizado no Brasil. A implantação do Proálcool pelo governo brasileiro nos anos 1970 foi responsável pelo impulso no uso desse tipo de etanol e pela liderança mundial brasileira nas tecnologias de produção e geração de álcool combustível, especialmente no setor automotivo.

Outros vegetais também têm sido utilizados para geração de biocombustíveis no Brasil, com semelhante sucesso e tecnologia: mamona, soja, sementes de girassol, entre outros.

AULA 10

A Cana-de-Açucar e o Etanol Brasileiro

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Açúcar de base

A cana-de-açúcar foi uma das bases da economia brasileira desde a primeira experiência bem-sucedida no Brasil, em 1532 (São Vicente, SP, a primeira ocupação portuguesa permanente no país).

 

Cultivos

No Brasil, as fazendas produtoras de cana-de-açúcar possuem a seguinte estrutura:

  • Grandes propriedades (extensivas);

  • Mão-de-obra abundante (manual);

  • Monocultura.

 

Liderança mundial

Mesmo após cinco séculos de experiências, os ciclos de expansão, declínio e da concorrência de outros países, o Brasil manteve-se como líder mundial no cultivo de cana-de-açúcar e das tecnologias para o processamento industrial dessa matéria-prima. Isso ocorreu porque o país desenvolveu uma cadeia produtiva complexa.

  • Usinas de açúcar e álcool: fermentação de açúcares, para transformação em combustíveis e produtos derivados de açúcar e álcool;

  • Processos industriais de destilação e fracionamento.

 

Proálcool

Com o objetivo de minimizar os efeitos negativos dos choques do petróleo dos anos 1970, o governo brasileiro criou o Programa Nacional do Álcoolem 1975. As medidas adotadas visaram substituir gradualmente a gasolina pelo etanol derivado de cana-de-açúcar.

Os estímulos governamentais, as contribuições de universidades, centros de pesquisa, agricultores e da indústria criaram tecnologias e processos responsáveis pela liderança do país na produção de biocombustíveis.

Ano/períodoEvento
1975Criação do Proálcool.
1978Primeiro carro nacional 100% movido a etanol.
Anos 1980Auge da produção de automóveis movidos a etanol.
2003Motores tipo flex-fuel (podem funcionar tanto com gasolina quanto álcool).

 

Vantagens

  • Menor poluição atmosférica: os gases liberados pela queima do etanol, assim com de outros biocombustíveis, são menos poluentes que combustíveis fósseis;

  • Recurso renovável:a cana-de-açúcar pode ser cultivada em várias regiões do país, por conta das condições climáticas e de solo favoráveis. Além disso, o ciclo de crescimento é rápido, o que facilita a obtenção de matéria-prima com frequência;

  • Menor dependência de petróleo.

 

Desvantagens

  • Grandes áreas:necessita de vastas áreas para cultivo. O desmatamento, o uso inadequado dos solos e o emprego de grandes quantidades da água para irrigação podem causar graves danos ambientais;

  • Risco de poluição e contaminação: o vinhoto, resíduo da destilação do caldo da cana-de-açúcar (garapa), acaba sendo jogado em cursos d’água;

  • Substituição de cultivos: algumas regiões do país têm sofrido com a substituição de cultivos alimentares (feijão, arroz, frutas, etc) pela cana-de-açúcar.

AULA 11

Hidroeletricidade

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Águas e pás

A hidroeletricidade utiliza o movimento das águas, confinadas em represas, para gerar energia através da queda em declives acentuados, as barragens.

O movimento das águas faz várias turbinas girarem, convertendo energia mecânica em energia elétrica.

 

 

Potencial brasileiro

O Brasil possui boa parte de seu território formado por áreas planálticas, por onde correm muitos de nossos cursos d’água. Essa característica contribui para a produção de energia em hidroelétricas.

  • Declives:as diferenças de declividade em áreas planálticas, forma rios encachoeirados, que podem ser aproveitados para a construção de barragens e represas;

  • A energia das águas convertida em eletricidade é uma das principais fontes da matriz energética do país.

 

Tipos de usinas

  • Usinas de médio e grande porte: produzem cerca de 90% da oferta total da energia convertida nas hidroelétricas;

  • Pequenas Centrais Hidroelétricas (PCHs):usinas de pequeno porte, mais baratas e com menores impactos ambientais (não precisam desapropriar ou desmatar grandes áreas para armazenar água em reservatórios). Porém, como são construídos em cursos d’ água de menor tamanho e volume, estão sujeitas a períodos de estiagem.

 

Vantagens

  • Renovável:utiliza apenas o movimento das águas para converter energia hidráulica em elétrica;

  • Diversos usos das represas: podem ser utilizadas para navegação, transporte e abastecimento de água;

  • Experiência em implantação:a engenharia brasileira é mundialmente reconhecida pelas tecnologias e métodos criados na construção e operação de usinas hidroelétricas.

 

Desvantagens

  • Alagamento de grandes áreas:a construção de represas e barragens necessita desapropriar e desmatar grandes áreas, o que pode provocar gravas impactos ambientais. Além disso, algumas experiências de vegetações originais que foram submersas, sem retirada, lançam gases poluentes na atmosfera ao se decompor em ambiente aquático;

  • Remoção de populações:as desapropriações obrigam os moradores a serem removidos. Esse processo pode provocar a destruição de valores culturais e históricos das populações com seus lugares tradicionais;

  • Dificuldades na transmissão:para chegar a lugares distantes, a energia elétrica precisa ser transmitida com potência muito elevada. Esse processo acaba gerando perdas no caminho, o que exige investimentos e tecnologias para minimizar esse efeito de perda.

AULA 12

Projetos Hidroelétricos no Brasil

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Fonte abundante e disponível

As condições naturais, a disponibilidade hídrica e a necessidade de fontes de energia mais baratas tornaram a hidroeletricidade uma fonte de energia essencial para o Brasil.

 

Demanda energética

O desenvolvimento urbano e industrial do Brasil ao longo do século XX elevou a demanda energética do país. As políticas de Estado foram necessárias para ampliar a matriz e a capacidade energética.

  • Principais usos: consumo doméstico, indústrias, comércio, agropecuária.

 

Principais projetos

Projetos hidroelétricos no Brasil
Projeto/usinaCaracterísticas
SobradinhoNo rio São Francisco, próximo à Juazeiro (BA) e Petrolina (PE).
1973-1979: construção.
Terceiro maior lago artificial do mundo.
Paulo Afonso / XingóPaulo Afonso: divisa entre BA, AL e PE.
Xingó: entre Sergipe e Alagoas.
1948-1954: construção.
Extensões até o fim dos anos 1970.
TucuruíRio Tocantins, em Tucuruí (PA).
1976-1984: construção.
Parte de projetos p/ desenvolver a Amazônia, no âmbito da ditadura militar.
ItaipuProjeto binacional: envolve Brasil e Paraguai.
 Segunda maior usina do mundo.
Gera boa parte do total nacional.
Ilha SolteiraNo Rio Paraná, entre São Paulo e Mato Grosso do Sul.
1965-1978: construção.

Abastecimento do Centro-Sul.

Corredor de transporte, através da hidrovia Tietê-Paraná.
Novos projetosBelo Monte (PA)
Tapajós (PA)
Jirau (RO)
Santo Antônio (RO)

 

AULA 13

Energia Nuclear

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Colisões energéticas

A energia nuclear aproveita-se da colisão de átomos, que liberam energia nesse processo, para convertê-la em eletricidade.

As pesquisas desenvolvidas nos séculos XIX e XX, especialmente no campo da Física Nuclear (Rutherford, Fermi, etc.), contribuíram para o aproveitamento dessa fonte energética.

 

Fissão e fusão nuclear

As reações nucleares para conversão de energia podem ocorrer, dada a tecnologia atual, em dois processos:

  • Fissão nuclear: colisão de átomos;

  • Fusão nuclear: partículas subatômicas em processo de fusão liberam quantidades de energia muito superiores que na fissão. Esse processo ocorre na liberação de energia pelo Sol;

  • A tecnologia atual não consegue converter energia em reações de fusão nuclear controlada em grande escala, embora existam testes em alguns países, incluindo o Brasil;

  • As usinas atuais convertem energia através da fissão nuclear.

 

Programa nuclear brasileiro

A energia nuclear pode ser considerada como uma solução moderna e estratégica para o país, em função dos seguintes aspectos:

  • Fornecer mais energia, para contribuir com a matriz energética;

  • Desenvolvimento tecnológico;

  • Importância geopolítica, pois poucos países dominam as tecnologias nucleares;

  • 1975:acordos de cooperação com a Alemanha para o fornecimento de tecnologia e conhecimentos na produção de energia nuclear;

  • Usinas existentes: Angra I e Angra II (em operação), Angra III (em construção, prevista para operação em 2018).

AULA 14

Fontes Alternativas para o Brasil

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Energias alternativas

A busca por fontes de energias alternativas tem como objetivos utilizar recursos naturais renováveis e abundantes, buscar meios de produção com menor impacto ambiental e custos mais competitivos. Por isso, assim como outros países, o Brasil precisa desenvolver meios de conversão de energia nesses princípios.

  • Brasil:utiliza fontes renováveis de energia (cerca de 80% da matriz energética).

 

Vantagens do Brasil

  • Dimensões continentais e várias opções de fontes energéticas;

  • Elevada incidência de radiação solar;

  • Litoral extenso;

  • Diversidade de solos e climas;

  • Recursos minerais diversos;

  • Algumas fontes renováveis.

FonteCaracterísticas
SolarAlta incidência solar
Pode ser individual ou distribuída
Placas térmicas
Células fotovoltaicas
Hidroelétrica 
EólicaIncidência dos ventos
Pouco utilizada no Brasil
Biomassa/biocombustíveisCana-de-açúcar, soja, eucalipto, mamona, etc
Cultivada em várias regiões, tem grande potencial
Recursos disponíveis no país (reservas de Urânio, por exemplo)
Pequenas áreas

AULA 15

Questões Ambientais: Radiação

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Propagação

A propagação de elementos radioativos está associada à diferentes comprimentos de onda e à matéria que está dispersa pelo espaço.

  • Elementos químicos: podem emitir radiação (alfa, beta ou gama, por exemplo);

  • Aplicação de técnicas nucleares

    • Medicina (tratamentos, geração de imagens);

    • Geração de energia;

    • Eletrônica;

    • Processos industriais.

 

Riscos

  • Contaminação;

  • Doenças/mortes;

  • Poluição e necessidade de remoções em massa (exemplo: acidente nuclear de Chernobyl, Ucrânia, em 1986);

  • Necessidade de destinaçãocorreta dos resíduos nucleares.