Diante do ritmo descontrolado de catástrofes ambientais, problemas ecológicos e aquecimento global, a humanidade tem buscado a cada dia diferentes alternativas para o controle dessa situação. Uma destas alternativas são as energias renováveis.
As energias renováveis são provenientes de ciclos naturais, portanto não alteram o balanço térmico do planeta, apresentam impactos ambientais muito baixos ou quase nulos, sem afetar a composição atmosférica do planeta e são praticamente inesgotáveis.
O aproveitamento desses recursos naturais é o mais importante passo para reverter este quadro.

No decorrer deste trabalho serão apresentadas algumas formas de energia renovável, tais como: eólica, solar, biomassa, geotérmica, maremotriz e suas vantagens, processos de utilização bem como, suas desvantagens.

Biomassa

A palavra biomassa explica quase imediatamente o seu significado: massa biológica. A energia da biomassa é a energia que se obtém durante a transformação de produtos de origem animal e vegetal para a produção de energia calorífica e elétrica.

Ela é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens são o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis fósseis.

Ao contrário das fontes de energia, como petróleo e o carvão mineral, a biomassa é renovável em curto intervalo de tempo. A renovação da biomassa ocorre através do ciclo do carbono, ou seja, a decomposição ou a queima de matéria orgânica ou seus derivados provoca a liberação de CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO2 e água em hidratos de carbono, liberando oxigênio.

CO2 + H2O + luz + clorofila => CH2O + O2

Dessa forma, o uso adequado da biomassa não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo.

Na transformação de resíduos orgânicos é possível obter biocombustíveis, como o biogás, o bioálcool e o biodesel.

Através da combustão direta ou através da queima dos combustíveis derivadas da biomassa (etanol, metanol, biogás, óleos) podem com auxílio de técnicas e/ou tecnologias gerar energia elétrica. Inicialmente, a energia contida na biomassa tem que ser transformada em calor para depois ser transformado em energia elétrica, através, principalmente, de tecnologias baseadas no ciclo do vapor. Temos os seguintes métodos de conversão:

• Combustão direta: é a queima do material por aquecimento direto. Biomassa como madeira, lixo, palha e biogás (gerado pela decomposição do lixo, composto basicamente pelo gás metano e dióxido de carbono) podem ser queimados para produzir gases quentes ou aquecimento de vapor d'água. É a mais comum e simples técnica de aproveitamento da biomassa.

• Digestão anaeróbica: converte matéria orgânica numa mistura de metano e dióxido de carbono. Misturas de lixo, esgoto, restos de indústrias de alimentos, fezes de animais e água, são colocadas em um tanque de digestão, na ausência de oxigênio. Os gases produzidos são utilizados em tecnologias a vapor para a geração de energia.

• Pirólise: é a degradação térmica por calor na ausência de oxigênio. Biomassa como madeira, lixo, e outros, são utilizados, e produzem gases, óleo combustível e carvão.

• Fermentação alcoólica: o álcool combustível é produzido fermentando-se o açúcar da cana e, então, separando-se o álcool da mistura por destilação. Além da cana, trigo, beterraba, batatas, mandioca, papel, serragem e palha contêm açúcar ou celulose, que podem ser convertidos para álcool via fermentação.

Materiais.

• A lenha é muito utilizada para produção de energia por biomassa. No Brasil, já representou 40% da produção energética primária. A grande desvantagem é o desmatamento das florestas;
• Bagaço de cana-de-açúcar;
• Pó de serra;
• Papéis já utilizados;
• Galhos e folhas decorrentes da poda de árvores em cidades ou casas;
• Embalagens de papelão descartadas após a aquisição de diversos eletrodomésticos ou outros produtos.
• Casca de Arroz.
• Capim elefante

Produtos derivados da biomassa.

Alguns exemplos de produtos derivados da biomassa são:

• Bio-óleo: líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações principais são aquecimento e geração de energia elétrica.
• Biogás: metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco em digestores de biomassa.
• Biomass-to-Liquids: líquido obtido em duas etapas. Primeiro é realizado um processo de gasificação, cujo produto é submetido ao processo de Fischer-Tropsch. Pode ser empregado na composição de lubrificantes e combustíveis líquidos para utilização em motores do ciclo diesel.
• Etanol Celulósico: etanol obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a biomassa, formada basicamente por moléculas de celulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando várias enzimas, como a celulase, celobiase e β-glicosidase. O outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação, fermentação e destilação.
• Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo extraído da cana de açúcar (caldo-de-cana). Há países que empregam milho (caso dos Estados Unidos) e beterraba (da França) para a sua produção. O sistema à base de cana-de-açúcar empregado no Brasil é mais viável do que o utilizado pelo americano e francês.
• Biodiesel é feito do dendê, da mamona e da soja.
• Óleo vegetal: Pode ser usado em Motores diesel usando a tecnologia Elsb

A utilização de biomassa para produção de energia, tanto elétrica como em forma de vapor, em caldeiras ou fornos já é uma realidade no Brasil. O uso da madeira para a geração de energia apresenta algumas vantagens e desvantagens, quando relacionadas com combustíveis à base de petróleo.

Vantagens:

• Baixo custo de aquisição;
• Não emite dióxido de enxofre;
• As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis;
• Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos);
• Menor risco ambiental;
• Recurso renovável;
• Emissões não contribuem para o efeito estufa.

Desvantagens:

• Menor poder calorífico;
• Maior possibilidade de geração de material particulado para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos para remoção de material particulado;
• Dificuldades no estoque e armazenamento.

Além das citadas acima, existem algumas vantagens indiretas, como é o caso de madeireiras que utilizam os resíduos do processo de fabricação (serragem, cavacos e pedaços de madeira) para a própria produção de energia, reduzindo, desta maneira, o volume de resíduo do processo industrial.

Algumas das desvantagens podem ser compensadas através de monitoramento de parâmetros do processo. Para o controle do processo de combustão devem ser monitorados o excesso de ar, CO e, para instalações de grande porte, também, deve existir o monitoramento da densidade colorimétrica da fumaça por um sistema on-line instalado na chaminé. Esses controles do processo de combustão são medidas para impedir a geração de poluentes e, assim chamadas indiretas. As Medidas Indiretas visam reduzir a geração e o impacto de poluentes sem aplicação de equipamentos de remoção. O uso de equipamentos de remoção é uma medida direta que visa remover aquela parte de poluentes impossíveis de remover com as medidas indiretas. Portanto, deve-se, sempre que possível, tentar implantar as medidas indiretas antes de aplicar as diretas.

Medidas Indiretas no Controle de Poluição do ar:

• Impedir a geração de poluente.
• Diminuir a quantidade gerada.
• Diluição através de chaminé alta.
• Adequada localização da fonte.

Medidas Diretas no Controle de Poluição do ar:

• Ciclones e multiciclones.
• Lavadoras.
• Lavador venturi.
• Filtro de tecido.
• Precipitadores eletrostáticos.
• Absorvedores.
• Incineradores de gases.
• Condensadores.

Energia Maremotriz

Assim como a que se origina dos ventos e do sol, a energia vinda das águas dos oceanos é classificada como limpa e auto-sustentável. No entanto, encontra-se em fase de pesquisas e, portanto, não é ainda um recurso muito explorado.
Energia Maremotriz, é o modo de geração de eletricidade através da utilização da energia contida no movimento de massas de água, devido às marés.

Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidas: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.
Em qualquer local a superfície do oceano oscila entre pontos altos e baixos a cada 12h e 25min, chamados marés. Em certas baías e estuários, como junto ao Monte Saint-Michel , no estuário do rio Rance, na França, ou em São Luís, no Brasil, essas marés são bastante amplificadas, podendo atingir alturas da ordem de 15 metros de altura. As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta, constituem o maior coletor de energia solar imaginável. As marés, originadas pela atração lunar, também representam uma tentadora fonte energética.

Para que este sistema funcione bem, são necessárias marés e correntes fortes, havendo um aumento do nível da massa de água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucas localidades no mundo onde se verifique tal alteração das marés. O ciclo de marés de 12 horas e meia e o ciclo quinzenal de amplitudes máxima e mínima apresentam problemas para que seja mantido um fornecimento regular de energia.

Em conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria capaz de gastar. Hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global simplesmente dobra de dez em dez anos.

Energia Cinética

As correntes marítimas, impulsionadas pelos ventos, produzem uma energia cinética pouco densa e difícil de ser explorada. Os melhores locais para exploração desse tipo de energia são os estreitos, como o Estreito de Gibraltar. A Corrente do Golfo, na Flórida, é particularmente densa e poderia ser capaz de acionar diversos geradores.
As pesquisas relacionadas a esse tipo de aproveitamento energético estão ainda em fase inicial. Existe um projeto britânico, o Seaflow, que procura desenvolver turbinas para fabricação em escala comercial. Segundo o relatório de Produção de Eletricidade a partir da energia maremotriz, produzido por Wagner Marques Tavares e publicado pela Consultoria Legislativa da Câmara dos Deputados em março de 2005, esse sistema parece vantajoso, devido aos baixos impactos ambientais e à facilidade de implantação.

A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol, pode ser captada com painéis solares. É uma fonte de vida e de origem da maioria das outras formas de energia na Terra. A cada ano a radiação solar trazida para a terra leva energia equivalente a vários milhares de vezes a quantidade de energia consumida pela humanidade. Escolhendo uma boa radiação solar, esta pode ser transformada em outras formas de energia como calor ou eletricidade usando painéis solares.
Através de coletores solares, a energia solar pode ser transformada em energia térmica, e usando painéis fotovoltaicos a energia luminosa pode ser convertida em energia elétrica. Ambos os processos não têm nada a ver uns com os outros em termos de sua tecnologia. Mesmo assim, as centrais térmicas solares utilizam energia solar térmica a partir de coletores solares para gerar eletricidade.
Há dois componentes na radiação solar: radiação direta e radiação difusa. A radiação direta é a que vem diretamente do sol, sem reflexões ou refrações intermediárias. A difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos muitos fenômenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e os restantes elementos do atmosférico e terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e de utilização, embora não seja possível concentrar dispersa a luz que vem de todas as direções. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis.
É possível diferenciar entre receptores ativos e passivos na qual os primeiros utilizam mecanismos para orientar o sistema receptor rumo ao sol (chamado seguidor) para melhor atrair a radiação direta.
Uma grande vantagem da energia solar é que ele permite a geração de energia, no mesmo local de consumo, através da integração da arquitetura. Assim, poderemos levar a sistemas de geração distribuída, em que quase eliminar completamente as perdas ligadas aos transportes, que representam atualmente cerca de 40% do total, e a dependência energética.

Energia Solar e o Meio Ambiente O sol é fonte de energia renovável, o aproveitamento desta energia tanto como fonte de calor quanto de luz, é uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio.
A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e nem prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de insolação em qualquer parte do território.
A Energia Solar soma características vantajosamente positivas para o sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reator à fusão, irradia na terra todos os dias um potencial energético extremamente elevado e incomparável a qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte básica e indispensável para praticamente todas as fontes energéticas utilizadas pelo homem.
O Sol irradia anualmente o equivalente a 10.000 vezes a energia consumida pela população mundial neste mesmo período. Para medir a potência é usada uma unidade chamada quilowatt. O Sol produz continuamente 390 sextilhões (390x1021) de quilowatts de potência. Como o Sol emite energia em todas as direções, um pouco desta energia é desprendida, mas mesmo assim, a Terra recebe mais de 1.500 quatrilhões (1,5x1018) de quilowatts-hora de potência por ano.
A energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, como: não ser poluente, não influir no efeito estufa, não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica, mas tem como desvantagem a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento. Para cada um metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundação de 56 metros quadrados de terras férteis, na construção de novas usinas hidrelétricas. Uma parte do milionésimo de energia solar que nosso país recebe durante o ano poderia nos dar 1 suprimento de energia equivalente a:

*54% do petróleo nacional.
*2 vezes a energia obtida com o carvão mineral.
*4 vezes a energia gerada no mesmo período por uma usina hidrelétrica.

Sistema de Eletrificação Rural no CEARÁ.
Sistema de Eletrificação Residencial em PERNAMBUCO.
Eletrificação Fotovoltaica no Município de Araripina – PE.
Eletrificação Fotovoltaica em Casas Populares - São João da Barra – RJ.

Sistemas Hídricos

A energia eólica é considerada a energia mais limpa do planeta, disponível em diversos lugares e em diferentes intensidades, uma boa alternativa às energias não-renováveis.

Impactos e Problemas