Energia Endotérmica e Geotérmica
O planeta Terra, como sabemos, é revestido pela crosta terrestre, uma fina camada de rochas que se encontra acima do manto, que, por sua vez, trata-se de uma camada com elevada profundidade e composta basicamente por magma. Este designa as rochas que estão em estado fluido ou pastoso em razão das elevadas temperaturas do interior do planeta. Todo esse calor interno eventualmente se manifesta em algumas áreas da superfície, geralmente em erupções vulcânicas, fendas geológicas ou áreas de aquecimento interno, provocando o surgimento de gêiseres de vapor e nascentes de água quente. A energia geotérmica seria o aproveitamento de todo esse calor interno para a produção de eletricidade.
Várias reações no nosso cotidiano ocorrem com perda e ganho de energia na forma de
calor, pois a formação e a ruptura das ligações envolvem interação da energia com a matéria. Além de reações, isso também ocorre nasmudanças de estado físico. Entretanto, nesta abordagem, falar-se-á essencialmente das Energias Endotérmicas e Geotérmicas.
Energia Endotérmica e Geotérmica
Energia Endotérmica
Uma energia endotérmica é aquela cujofornecimento de energia desloca o equilíbrio para a formação de produtos. Uma vez que este processo absorve calor do meio.
As reações endotérmicas se caracterizam por possuírem balanço energético positivo quando é comparado a energia entálpica dos produtos em relação aos reagentes. Assim, a variação dessa energia (variação de entalpia) possui sinal positivo (+ΔH) e indica que houve mais absorção de energia do meio externo que liberação. Ambas em forma de calor.
Como consequência, a temperatura dos produtos finais é menor que a dos reagentes. Fazendo com que todo o recipiente no qual estão contidos se resfrie da mesma maneira.
O gráfico abaixo representa o desenvolvimento de uma reação química endotérmica e da respectiva entalpia dos reagentes e produtos:
Como pôde ser observado, os reagentes estavam a um nível energético HR. Entretanto, para que houvesse formação dos produtos uma determinada quantidade de energia do meio externo teve de ser absorvida – fato que pode ser comprovado pela diferença de energia entre o rompimento de uma ligação e constituição de outra. Assim, os produtos atingem um patamar energético HP maior que o anterior.
Portanto: HR + Energia absorvida do meio = HP. Ou ainda: Energia absorvida do meio = HP - HR. E, sendo a energia absorvida do meio a variação de entalpia ΔH, com HP>HR: ΔH> 0 (positivo).
Exemplos de Reações Endotérmicas
½ H2(g) + ½ I2 (g) -> HI(g) (ΔH = +6,2 Kcal/mol ou +25,92 KJ/mol)
2C(s) + H2(g) ->C2H2(g) (ΔH = +53,5 Kcal/mol ou +223,63 KJ/mol)
C6H14(l) + catalisador ->C6H6(l) + 4H2(g) (ΔH = +59,6 Kcal/mol ou +249,0 KJ/mol)
Outros exemplos de processos endotérmicos (ocorrentes numa reação química, já que ligações são feitas e desfeitas de modo a reagentes serem consumidos e produtos serem sintetizados) referem-se ao potencial energético entre átomos ou íons. Portanto, para que haja separação de um composto, energia deve ser fornecida a ele:
Ligação
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Energia necessária para o rompimento (processo endotérmico)
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H – H
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104,2 Kcal/mol ou 435,56 KJ/mol
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Cl – Cl
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57,8 Kcal/mol ou 241,60 KJ/mol
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H – Cl
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103,0 Kcal/mol ou 430,54 KJ/mol
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O = O
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118,3 Kcal/mol ou 494,50 KJ/mol
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Br – Br
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46,1 Kcal/mol ou 192,70 KJ/mol
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H – Br
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87,5 Kcal/mol ou 365,75 KJ/mol
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C – C
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83,1 Kcal/mol ou 347,36 KJ/mol
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C – H
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99,5 Kcal/mol ou 415,91 KJ/mol
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C – Cl
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78,5 Kcal/mol ou 328,13 KJ/mol
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De modo contrário, energia é liberada (na forma de calor) quando uma ligação química é estabelecida (processo exotérmico).
Outro bom exemplo de reação endotérmica é a dissolução de cloreto de sódio (um composto iônico) em água:
NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq) (ΔH = +0,93 Kcal/mol ou + 3,89 KJ/mol)
Energia Geotérmica
Energia geotérmica, ou energia geotermal(geo: terra; térmica: calor), é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra.
O calor da terra existe numa parte por baixo da superfície do planeta, mas em algumas partes está mais perto da superfície do que outras, o que torna mais fácil a sua utilização.
Em certos locais, fazendo furos de apenas 100 metros é possível alcançar calor útil, assim como existem zonas onde contém nascentes de água quente completamente espontâneas. Mas na maior parte do mundo é necessário fazer furos de quilómetros de profundidade para encontrar calor significativo. (Tipicamente na crosta terrestre o calor aumenta 25º a 30º celsius por cada quilómetro de profundidade em direcção ao centro da terra.)
A energia geotérmica tem muitas aplicações práticas, pode servir para aquecer habitações, estufas, piscinas, estufas de agricultura e Centrais geotérmicas para a produção de energia elétrica.Devido à necessidade de se obter energia elétrica de uma maneira mais limpa e em quantidades cada vez maiores, existe um interesse renovado neste tipo de energia pouco poluente.
Para que possamos entender como é aproveitada a energia do calor da Terra devemos primeiramente entender como nosso planeta é constituído. A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que consiste basicamente em rochas derretidas. Com o aumento da profundidade a temperatura dessas rochas aumenta cada vez mais, no entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as zonas onde há elevado potencial geotérmico.
Fontes de energia geotérmica
Quando não existem gêiseres, e as condições são favoráveis, é possível "estimular" o aquecimento d'água usando o calor do interior da Terra. Uma experiência realizada em Los Alamos, Califórnia, provou a possibilidade de execução deste tipo de usina. Em terreno propício, foram perfurados dois poços vizinhos, distantes 35 metros lateralmente e 360 metros verticalmente, de modo a que eles alcancem uma camada de rocha quente. Em um dos poços é injetada água, ela aquece-se na rocha e é expelida pelo outro poço e quando esta fusão acontece a água predominante na rocha penetra na mesma ocorrendo o processo de metabolização geotérmica.
Esta é a melhor maneira de obter energia naturalmente. É necessário perfurar um poço que já contenha água e a partir daí a energia é gerada normalmente.
Vapor seco
Em casos raríssimos pode ser encontrado o que os cientistas chamam de fonte de "vapor seco", em que a pressão é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim uma fonte eficiente na geração de eletricidade. São encontradas fontes de vapor seco em Larderello, na Itália e em Cerro Prieto, no México.
Vantagens e desvantagens da Energia Geotérmica
Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de vapor de água e CO2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas.
Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico (H2S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H2S) é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.
É igualmente importante que haja tratamento adequado à água vinda do interior da Terra, que invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu despejo em rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.
Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirado da Terra, sempre há a chance de ocorrer subsidência na superfície. O mais drástico exemplo de um problema desse tipo numa usina geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia. O nível da superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está deformando a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros por ano em meados dos anos 70. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção de água no local.
Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população vizinha ao local de instalação da usina, pois, para a perfuração do poço, é necessário o uso de maquinário semelhante ao usado na perfuração de poços de petróleo.
Conclusão
Terminado trabalho, pudemos concluir que a energia geotérmica apresenta um espectro de pesquisa e métodos de usos em diferentes fases de desenvolvimento na engenharia e na economia. Amplamente, os recursos acontecem naturalmente nas formas de vapor, água quente (aquifers) e pedras quentes e a fase de desenvolvimento é ditada pela disponibilidade natural e o custo de extração. A temperatura da água quente pode ser maior que 200 C.
É uma fonte de energia alternativa que é encontrada em regiões especiais da superfície da terra, que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois mesmo com os 94 anos que se passaram da primeira tentativa de exploração, ocorrida em 1904 em Lardarello na Toscana, o rendimento que se consegue é ainda muito baixo. O alto custo de construção das usinas, principalmente o da perfuração inviabiliza muitos projetos.
Bibliografia
- FELTRE, Ricardo. Química volume 2. São Paulo: Moderna, 2005.
- MACHADO, Andrea Horta, MORTIMER, Eduardo Fleury. Química volume único. São Paulo: Scipione, 2005.
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- Ir para cima↑ Allis, R. G. (2000). ReviewofsubsidenceatWairakei Field, New Zealand, Geothermics 29, 455-478.
