CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

3- Impacto Ambiental da Conversão e Transporte da Energia

1Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012

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Impacto Ambiental da Conversão de Energia

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2. Energia química Energia elétrica

a) Termelétricas a:

• derivados de petróleo;• carvão mineral;• gás natural;• biomassa.

Angra 1 e 2

Candiota 3 - RS

termelétrica a bagaço de cana termelétrica a gás natural

(a carvão)

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Central Termelétrica a Vapor

Central Termelétrica a gás

Central Termelétrica Ciclo Combinado

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Pernambuco terá a maior termelétrica a

óleo combustível do mundo, no

município do Cabo de Santo Agostinho

(10 km de Porto de Galinhas)

potência instalada de

1.452 MW (Suape III)

• o sistema de armazenamento para suprir a termelétrica tem capacidade para

armazenar 200 mil toneladas de óleo combustível;

• a cada dia de funcionamento esta usina emitirá 24 mil toneladas de CO2 para o

meio ambiente (termelétrica mais suja do mundo);

• e quantidades expressivas de outros gases altamente prejudiciais à saúde

humana;

• fonte energética cara e perigosa e atenderá às necessidades da cidade de Recife.

Curiosidade

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Impactos negativos na geração termelétrica:

a geração de energia elétrica pelas termelétricas é a 2ª maior produtora de gases de efeito estufa, a 1ª é o setor de transporte.

I. efluentes aéreos

• dióxido de carbono (CO2)

• principal efluente aéreo produzido no mundo;

• o problema do CO2 está associado à queima dos combustíveis fósseis:

• não apresenta um balanço energético para absorção do efluente;

• ao contrário da biomassa.

• a absorção de CO2 pelos oceanos é lenta;

• as florestas não são suficientes para absorver e estão diminuindo;

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CuriosidadeOs oceanos já estão absorvendo perto de 25% do dióxido de carbono emitido por ações antrópicas a cada ano:

• prejudicando a vida marinha;

• em comparação com o início da Revolução Industrial, os mares já estão cerca de 30%

mais ácidos e ainda podem ficar mais se as emissões continuarem aumentando;

• mares mais ácidos podem:

• iniciar a dissolução de alguns corais de águas frias;

• tornar as ostras mais fracas;

• prejudicar as espécies que as produzem;

• barrar as substâncias químicas que os peixes utilizam para encontrar o seu habitat;

• e tornar a vida marinha mais barulhenta para golfinhos, pois certos sons se

transmitem melhor em águas cheias de carbono.

7

Fonte: Turley, Carol, do Plymouth Marine Laboratory, em Copenhague. 2009.

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TAREFA:

Como é feita a absorção de CO2 pelos oceanos

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• óxidos de enxofre (SOx)

• o enxofre presente no combustível, transforma-se em óxidos de enxofre (SOx), principalmente o dióxido de enxofre (SO2), durante a combustão;

• na atmosfera, o SOx oxida-se dando origem a sulfatos e gotículas de ácido sulfúrico (H2 SO4);

• as emissões sulfurosas de usinas a óleo combustível são, em geral, superiores àquelas das usinas a carvão mineral e a gás natural;

• pois os derivados do petróleo possuem um teor de enxofre maior que o carvão mineral.

• o SO é responsável por problemas respiratórios da população que vive em torno das usinas que não filtram as suas emissões;

• dependendo da concentração na natureza, pode causar chuva ácida e outros efeitos, a considerável distância do local.

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• material particulado

• parte das cinzas, geradas durante a combustão, ou presentes no combustível, é

arrastada junto com os gases para a atmosfera;

• afeta o meio ambiente pelos efeitos devido à sua decomposição nos bens imóveis;

• causa problemas respiratórios em pessoas e animais;

• afeta plantas e vegetais;

• afeta, também, as instalações elétricas;

• atua na visibilidade atmosférica;

• o teor de particulados produzido em centrais a carvão mineral é bem maior do que

em centrais a óleo combustível e a gás natural, pois o teor de cinzas é bem mais

alto no carvão mineral.

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• óxidos de nitrogênio (NOx)

• são gerados durante a combustão;

• derivam do nitrogênio contido nos combustíveis e do ar usado na combustão;

• dependem da temperatura, da forma da combustão e do tipo dos

queimadores utilizados das caldeiras;

• em alta concentração os óxidos de nitrogênio (NOx) causam doenças

pulmonares, cardiovasculares e renais;

• podem reduzir o crescimento das plantas e a queda prematura das folhas;

• o NOx (o monóxido e o dióxido) é a principal substância na cadeia

fotoquímica para a formação do smog.

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smog fotoquímico

a palavra smog é uma combinação das palavras em inglês smoke (fumaça) e

fog (neblina). O smog fotoquímico possui este nome porque causa na atmosfera

diminuição da visibilidade.

O smog fotoquímico, que se origina a partir dos óxidos de nitrogênio, em muitas

cidades, é mais importante que o smog baseado no enxofre, particularmente as

de grande população e densidade de veículos.

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• monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos

• o monóxido de carbono (CO) é importante para o controle da

eficiência de operação de uma caldeira, devendo ser monitorado

constantemente;

• o maior perigo dos hidrocarbonetos decorre de sua reação

fotoquímica com os óxidos de nitrogênio, gerando compostos

oxidantes;

• ambos são emitidos devido à queima incompleta do combustível.

uma reação fotoquímica é uma reação química que é induzida por luz (seja

visível, seja invisível)

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Efluentes aéreos, suas fontes e efeitos

vazamento

vestigios

poeira, fuligem riscoscinza e pó

nevoeiro denso

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Tecnologia/ Combustível Insumos Potenciais Emissões atmosféricas

Convencional/ Carvão Carvão, água desmineralizada, combustíveis auxiliares (óleo combustível, gás natural, briquetes), lubrificantes, desengorduradores, substancias de tratamento químico da água

NOx, CO, SOx, CO2, particulados (incluindo PM10 (partículas inaláveis)), emissões fugitivas, orgânicos voláteis e traços de metal (oligoelementos)

Convencional/ Gás Natural Gás natural, combustíveis auxiliares (óleo combustível, destilados), água desmineralizada, desengorduradores, lubrificantes substancias de tratamento químico da água

NOx, CO, CO2, SOx, particulados (incluindo PM10, orgânicos voláteis, traços de metal)

Convencional/ Oleo Óleo Combustível, combustíveis auxiliares (gás natural, destilados, água desmineralizada, lubrificantes, desengorduradores

NOx, CO, CO2, SOx, particulados (incluindo PM10), orgânicos voláteis, cloro e traços de metal (oligoelementos)

Turbina a gás/gás natural Gás natural, combustíveis auxiliar (destilado), lubrificantes, desengorduradores

NOx, CO, CO2, orgânicos e traços de metal (oligoelementos)

Os Potenciais Poluentes da Geração Termelétrica

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Combustível Categoria de Empreendimento

Tecnologia Fator de Emissão do

Poluente (g/kwh)

SO2 CO2PM10

(partículas inaláveis)

Carvão Nacional 1 Ciclo a vapor Convencional

36.86 919 254,5

2 Leito Fluidizado 31.32 n.a n.a

Carvão Internacional

3 Ciclo a vapor Convencional com caldeira a carvão pulverizado

5,95 865 28,15

4 Leito Fluidizado/ Ciclo Combinado

0,91 n.a n.a

Gás Natural 5 Convencional 0,13 493 0,65

6 Ciclo Combinado

0 438 0

Óleo Combustível PadrãoÓleo Combustível Pesado

7

8

Turbina a Gás

Convencional

2,2

16,9

900

675

0

0,09

Fatores Médios de Emissão dos Poluentes (SO2, CO2 e PM) para Vários Tipos de Termelétrica

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II. efluentes líquidos

produzidos numa termelétrica, os efluentes líquidos podem afetar fisicamente e/ou

quimicamente o solo e as águas superficiais e subterrâneas. Os principais são:

• sistema de refrigeração:

• na refrigeração por circulação direta, podem ocorrer problemas com a

fauna e flora da fonte d’água, devido a elevação da temperatura do

efluente final, comparado com a captação;

• a quantidade de água para refrigeração pode entrar em conflito com outras

utilizações, no uso diverso das águas de uma bacia fluvial;

• a solução é utilizar um sistema com torre úmida, que trate e purgue o

líquido refrigerante, evitando também a formação de incrustações.

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• sistema de tratamento de água e purga das caldeiras:

• para a produção de vapor, as termelétricas precisam de água tratada para

a operação de desmineralização;

• pois a formação de incrustações devido a presença de sais minerais na

água é um problema constante nas caldeiras;

• na desmineralização, produtos químicos são utilizados, com o objetivo de

limitar a presença de sólidos em suspensão no interior das caldeiras;

• o que resulta em efluentes altamente poluidores do solo, do lençol freático,

dos cursos d’água, etc.

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PURGA DE CALDEIRAS = “BLOW-DOWN”

A purga é um passo importante do tratamento de águas de caldeiras e

tem como objetivo reduzir as impurezas da água, quando existe

recirculação ou eliminação para o meio ambiente

excesso de purga >>> desperdício de energia;

deficit de purgas >>> promove incrustações.

A purga é continua e não existem regras fixas, mas as taxas variam entre 1% e 25%

da água de abastecimento da caldeira.

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• líquido para limpeza de equipamentos:

• os depósitos que se acumulam nos equipamentos de queima e de geração de vapor dificulta a troca de calor;

• e necessitam de remoção periódica com produtos químicos líquidos;

• são potencialmente poluidores do meio ambiente.

caldeiras encrustadasincrustações retiradas de caldeira após tratamento

químico

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b) Termelétricas nucleares ou central térmica nuclear

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2008

CHINA + TAIWAN 20 reatores em jul/2011

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Status atual das usinas nucleares do Brasil

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uma típica fissão nuclear

Somente três núcleos (U233, U235 e Pu239 ), possuem estabilidade suficiente

para poderem ser armazenados durante um longo tempo e são fissionáveis por

nêutrons. Dos três, unicamente o U235 existe na natureza; os outros dois são

produzidos artificialmente a partir do U238 e Th23.2

reação em cadeia

estrôncio

Xenônio

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• os 6 reatores nucleares de Fukushima são reatores a água fervente (Boiling Water Reactor - BWR);

• os reatores brasileiros são reatores a água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR).

Central de Fukushima Dai-ichi e de Angra dos Reis

Reatores em operação - mundo

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A grande vantagem de uma Central Térmica Nuclear é a enorme quantidade de energia que pode ser gerada, ou seja, a energia gerada,

para pouco material usado (o urânio).

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para estudar a Energia Nuclear e seus impactos ao meio ambiente, deve-se primeiro

conhecer o chamado ciclo do “elemento combustível nuclear”. Utiliza-se o termo

“elemento” para designar o arranjo de varetas que contém o urânio encapsulado,

que será consumido durante o funcionamento dos reatores nucleares.

varetas feitas de liga metálica à base dezircônio chamada de Zircalloy