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12.2: Fontes de energia não renováveis ​​- Geociências


Combustível Fóssil Líquido: Petróleo

Trinta e sete por cento do consumo mundial de energia e 43% do consumo de energia dos Estados Unidos vêm do petróleo. Atualmente, as reservas mundiais são de 1,3 trilhão de barris, ou 45 anos restantes com o nível atual de produção, mas podemos reduzir a produção quando os suprimentos se esgotarem.

Impactos ambientais da extração e refino de petróleo

O petróleo é geralmente encontrado de uma a duas milhas (1,6 - 3,2 km) abaixo da superfície. As refinarias de petróleo separam a mistura de petróleo bruto em diferentes tipos de gás, óleo diesel, alcatrão e asfalto. Para encontrar e extrair petróleo, os trabalhadores devem perfurar fundo do oceano. Enquanto os Estados Unidos tentam extrair mais petróleo de seus próprios recursos, estamos perfurando ainda mais fundo na terra e aumentando os riscos ambientais.

O maior derramamento de óleo dos Estados Unidos até hoje começou em abril de 2010, quando uma explosão ocorreu na Deepwater Horizon Oil Rig matando 11 funcionários e derramando quase 200 milhões de galões de óleo antes que o vazamento resultante pudesse ser interrompido. A vida selvagem, os ecossistemas e o meio de vida das pessoas foram adversamente afetados. Muito dinheiro e enormes quantidades de energia e resíduos foram gastos em esforços imediatos de limpeza. Os impactos de longo prazo ainda não são conhecidos. A Comissão Nacional sobre Derramamento de Óleo em Águas Profundas e Perfuração Offshore da Horizon foi criada para estudar o que deu errado.

Uma vez que o óleo é encontrado e extraído, ele deve ser refinado. O refino de petróleo é uma das principais fontes de poluição do ar nos Estados Unidos por hidrocarbonetos orgânicos voláteis e emissões tóxicas, e a maior fonte de benzeno cancerígeno. Quando o petróleo é queimado como gasolina ou diesel, ou para fazer eletricidade ou para alimentar caldeiras para aquecimento, ele produz uma série de emissões que têm um efeito prejudicial sobre o meio ambiente e a saúde humana:

  • O dióxido de carbono ( ( ce {CO2} )) é um gás de efeito estufa e uma fonte de mudanças climáticas.
  • O dióxido de enxofre ( ( ce {SO2} )) causa chuva ácida, que danifica plantas e animais que vivem na água, e aumenta ou causa doenças respiratórias e cardíacas, particularmente em populações vulneráveis ​​como crianças e idosos.
  • Os óxidos nitrosos ( ( ce {NOx} )) e os carbonos orgânicos voláteis (VOCs) contribuem para o ozônio no nível do solo, que é irritante e causa danos aos pulmões.
  • O material particulado (PM) produz condições nebulosas em cidades e áreas cênicas e se combina com o ozônio para contribuir para a asma e bronquite crônica, especialmente em crianças e idosos. Acredita-se que muito pequeno, ou “MP fino”, penetre mais profundamente no sistema respiratório e cause enfisema e câncer de pulmão.
  • O chumbo pode ter impactos graves para a saúde, especialmente para as crianças.
  • As toxinas do ar são cancerígenas conhecidas ou prováveis.

Existem outras fontes domésticas de combustível fóssil líquido que estão sendo considerados como recursos convencionais e estão se esgotando. Estes incluem areias do solo /areias de alcatrão - depósitos de areia úmida e argila com 1-2 por cento de betume (petróleo espesso e pesado, rico em carbono e pobre em hidrogênio). Eles são removidos pela mineração a céu aberto (consulte a seção acima sobre carvão). Outra fonte é xisto de óleo no oeste dos Estados Unidos, que é uma rocha sedimentar cheia de matéria orgânica que pode ser processada para produzir petróleo líquido. Além disso, extraído por minas de strip ou minas subterrâneas, o xisto betuminoso pode ser queimado diretamente como carvão ou cozido na presença de hidrogênio para extrair petróleo líquido. No entanto, os valores de energia líquida são baixos e são caros para extrair e processar. Ambos os recursos têm impactos ambientais graves devido à mineração a céu aberto, dióxido de carbono, metano e outros poluentes do ar semelhantes a outros combustíveis fósseis.

Combustível Fóssil Sólido: Carvão

O carvão vem da matéria orgânica que foi comprimida sob alta pressão para se tornar uma estrutura densa e sólida de carbono ao longo de milhares a milhões de anos. Devido ao seu relativamente baixo custo e abundância, o carvão é usado para gerar cerca de metade da eletricidade consumida nos Estados Unidos. O carvão é a maior fonte de energia produzida internamente. Figura Produção histórica de carvão dos EUA mostra como a produção de carvão dobrou nos Estados Unidos nos últimos sessenta anos. As reservas mundiais atuais são estimadas em 826.000 milhões de toneladas, com quase 30% disso nos Estados Unidos. É um importante recurso de combustível que os Estados Unidos controlam internamente.

Figura ( PageIndex {1} ): Gráfico histórico da produção de carvão dos EUA mostra a produção de carvão dos EUA de 1950-2010. Fonte: U.S. Energy Information Administration

O carvão é abundante e barato, ao olhar apenas para o custo de mercado em relação ao custo de outras fontes de eletricidade, mas sua extração, transporte e uso produz uma infinidade de impactos ambientais que o custo de mercado não representa verdadeiramente. O carvão emite dióxido de enxofre, óxido de nitrogênio e mercúrio, que têm sido associados à chuva ácida, poluição e problemas de saúde. A queima de carvão emite maiores quantidades de dióxido de carbono por unidade de energia do que o uso de petróleo ou gás natural. O carvão foi responsável por 35 por cento do total das emissões dos Estados Unidos de dióxido de carbono liberado na atmosfera da Terra em 2010. As cinzas geradas pela combustão contribuem para a contaminação da água. Parte da mineração de carvão tem um impacto negativo sobre os ecossistemas e a qualidade da água, além de alterar paisagens e vistas panorâmicas. Existem também efeitos e riscos significativos para a saúde para os mineiros de carvão e para os que vivem nas proximidades das minas de carvão.

A mineração subterrânea tradicional é arriscada para os trabalhadores da mina devido ao risco de aprisionamento ou morte. Nos últimos 15 anos, a Administração de Segurança e Saúde de Minas dos Estados Unidos publicou o número de mortes de trabalhadores de minas e variou de 18 a 48 por ano.

Vinte e nove mineiros morreram em 6 de abril de 2010 em uma explosão na mina de carvão Upper Big Branch em West Virginia, contribuindo para o aumento nas mortes entre 2009 e 2010. Em outros países, com menos regulamentos de segurança, os acidentes ocorrem com mais frequência. Em maio de 2011, por exemplo, três pessoas morreram e 11 ficaram presas em uma mina de carvão no México por vários dias. Também existe o risco de contrair doença pulmonar negra (pneumoconiose) Esta é uma doença dos pulmões causada pela inalação de pó de carvão durante um longo período de tempo. Causa tosse e falta de ar. Se a exposição for interrompida, o resultado é bom. No entanto, a forma complicada pode causar falta de ar que fica cada vez pior.

Mineração no topo da montanha (MTM), embora menos perigoso para os trabalhadores, tem efeitos particularmente prejudiciais sobre os recursos terrestres. MTM é uma prática de mineração de superfície que envolve a remoção de topos de montanhas para expor camadas de carvão e descarte de resíduos de mineração associados em vales adjacentes - "vales preenchidos".

Figura ( PageIndex {2} ): Mineração de carvão para remoção do topo da montanha no Condado de Martin, Kentucky A fotografia mostra a mineração para remoção de carvão no topo da montanha no Condado de Martin, Kentucky. Fonte: Flashdark.

A seguir estão alguns exemplos do impacto do MTM:

  • um aumento de minerais na água que impactam negativamente peixes e macroinvertebrados, levando a espécies menos diversificadas e mais tolerantes a poluentes
  • riachos às vezes são cobertos por lodo da mineração
  • o recrescimento de árvores e plantas lenhosas em terras reagrupadas pode ser retardado devido a solos compactados
  • afeta a diversidade de espécies de pássaros e anfíbios na área, uma vez que o ecossistema muda de áreas arborizadas para outras
  • pode haver questões sociais, econômicas e patrimoniais criadas pela perda de terras arborizadas que podem ter sido importantes para as tradições e economias da área

Combustível Fóssil Gasoso: Gás Natural

O gás natural atende 20% das necessidades mundiais de energia e 25% das necessidades dos Estados Unidos. O gás natural é composto principalmente de metano, o hidrocarboneto mais curto ( ( ce {CH4} )), e é um gás de efeito estufa muito potente. Existem dois tipos de gás natural. Gás biogênico é encontrado em profundidades rasas e surge da decomposição anaeróbica da matéria orgânica por bactérias, como o gás de aterro sanitário. Gás termogênico vem da compressão da matéria orgânica e do calor profundo no subsolo. Eles são encontrados com petróleo em rochas reservatório e com depósitos de carvão, e esses combustíveis fósseis são extraídos juntos.

Metano é liberado na atmosfera por minas de carvão, poços de petróleo e gás e tanques de armazenamento de gás natural, dutos e plantas de processamento. Esses vazamentos são a fonte de cerca de 25 por cento do total de emissões de metano dos EUA, o que se traduz em três por cento do total de emissões de gases de efeito estufa dos EUA. Quando o gás natural é produzido, mas não pode ser capturado e transportado economicamente, ele é "queimado" ou queimado em poços. Isso é considerado mais seguro e melhor do que liberar metano na atmosfera porque ( ce {CO2} ) é um gás de efeito estufa menos potente do que o metano.

Nos últimos anos foi identificada uma nova reserva de gás natural - recursos de xisto. Os Estados Unidos possuem 2.552 trilhões de pés cúbicos (Tcf) (72,27 trilhões de metros cúbicos) de recursos potenciais de gás natural, com os recursos de xisto respondendo por 827 Tcf (23,42 tcm). À medida que os preços do gás aumentaram, tornou-se mais econômico extrair o gás do xisto. Figura Abastecimento de gás natural nos EUA, 1990-2035 mostra a produção de gás natural dos EUA passada e prevista e as várias fontes. As reservas atuais são suficientes para durar cerca de 110 anos na taxa de consumo dos EUA em 2009 (cerca de 22,8 Tcf por ano -645,7 bcm por ano).

Figura ( PageIndex {3} ): Fornecimento de gás natural nos EUA, 1990-2035 O gráfico mostra a produção histórica e projetada de gás natural nos EUA de várias fontes. Administração de informações de energia

O gás natural é uma fonte de energia preferida ao considerar seus impactos ambientais. Especificamente, quando queimado, muito menos dióxido de carbono ( ( ce {CO2} )), óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre são omitidos do que na combustão de carvão ou óleo. Também não produz cinzas ou emissões tóxicas.

Impactos Ambientais de Exploração, Perfuração e Produção

Os recursos da terra são afetados quando os geólogos exploram os depósitos de gás natural na terra, pois os veículos perturbam a vegetação e os solos. A limpeza de estradas, tubulações e construção de plataformas de perfuração também afetam os habitats naturais ao limpar e cavar. A produção de gás natural também pode resultar na produção de grandes volumes de água contaminada. Essa água deve ser manejada, armazenada e tratada de maneira adequada para não poluir a terra e o abastecimento de água. A extração de gás de xisto é mais problemática do que as fontes tradicionais devido a um processo apelidado de fracking ou fraturamento de poços, uma vez que requer grandes quantidades de água (ver Figura abaixo). A técnica usa fluidos de alta pressão para fraturar os depósitos de xisto normalmente duros e liberar gás e óleo presos dentro da rocha. Para promover o fluxo de gás para fora da rocha, pequenas partículas de sólidos são incluídas nos líquidos de fraturamento para se alojar nas fissuras de xisto e mantê-las abertas após os líquidos serem despressurizados. O uso considerável de água pode afetar a disponibilidade de água para outros usos em algumas regiões e isso pode afetar os habitats aquáticos. Se mal gerenciado, o fluido de fraturamento hidráulico pode ser liberado por derramamentos, vazamentos ou várias outras vias de exposição. O fluido contém produtos químicos potencialmente perigosos, como ácido clorídrico, glutaraldeído, destilado de petróleo e etilenoglicol. Os riscos do fracking foram destacados na cultura popular no documentário Gasland (2010).

Figura ( PageIndex {4} ): Gráfico ilustra o processo de fraturamento hidráulico. Fonte: Al Granberg, ProPublica.

Fracking também produz grandes quantidades de águas residuais, que podem conter produtos químicos dissolvidos do fluido hidráulico e outros contaminantes que requerem tratamento antes do descarte ou reutilização. Por causa das quantidades de água usadas e as complexidades inerentes ao tratamento de alguns dos componentes das águas residuais, o tratamento e o descarte são questões importantes e desafiadoras.

O gás bruto de um poço pode conter muitos outros compostos além do metano que está sendo procurado, incluindo sulfeto de hidrogênio, um gás muito tóxico. O gás natural com altas concentrações de sulfeto de hidrogênio é geralmente queimado, o que produz CO2, monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e muitos outros compostos. Poços e gasodutos de gás natural costumam ter motores para operar equipamentos e compressores, que produzem poluentes atmosféricos e ruídos adicionais.

Contribuições de carvão e gás para geração de eletricidade

Atualmente, os combustíveis fósseis usados ​​para geração de eletricidade são predominantemente carvão (45%) e gás (23%); o petróleo é responsável por aproximadamente 1 por cento. A eletricidade a carvão remonta ao início do século 20, quando era o combustível natural para motores a vapor devido à sua abundância, alta densidade energética e baixo custo. O gás é uma adição posterior à mistura de eletricidade fóssil, chegando em quantidades significativas após a Segunda Guerra Mundial e com seu maior crescimento desde 1990. Dos dois combustíveis, o carvão emite quase duas vezes o dióxido de carbono do gás para a mesma produção de calor, tornando-o significativamente maior contribuinte para o aquecimento global e as mudanças climáticas.

O Futuro do Gás e Carvão

O desenvolvimento futuro do carvão e do gás depende do grau de preocupação pública e regulatória com as emissões de carbono e do preço relativo e da oferta dos dois combustíveis. Os suprimentos de carvão são abundantes nos Estados Unidos, e a cadeia de transporte das minas às usinas está bem estabelecida por uma longa experiência. O principal fator desconhecido é o grau de pressão pública e regulatória que será colocada sobre as emissões de carbono. A forte pressão regulatória sobre as emissões de carbono favoreceria a retirada do carvão e a adição de usinas a gás. Esta tendência é reforçada pela recente expansão dramática das reservas de gás de xisto nos Estados Unidos devido aos avanços na perfuração horizontal e fraturamento hidráulico de campos de gás de xisto. A produção de gás de xisto aumentou 48% ao ano nos anos de 2006 a 2010, com mais aumentos esperados. A maior produção de gás de xisto dos Estados Unidos reduzirá gradualmente as importações e poderá eventualmente tornar os Estados Unidos um exportador líquido de gás natural.

Figura ( PageIndex {5} ): Ciclo Global do Carbono, década de 1990 O ciclo global do carbono para a década de 1990, mostrando os principais fluxos anuais em GtC ano-1: fluxos pré-industriais 'naturais' em preto e fluxos 'antropogênicos' em vermelho. Fonte: Mudanças Climáticas 2007: A Base das Ciências Físicas: Contribuição do Grupo de Trabalho I para o Quarto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, Cambridge University Press, figura 7.3

Além de uma tendência de carvão para gás para geração de eletricidade, há uma necessidade de lidar com as emissões de carbono da produção fóssil de eletricidade. A figura acima mostra o tamanho dessas emissões em comparação com os fluxos naturais entre o oceano e a atmosfera e com a vegetação e o uso da terra. Os fluxos antropogênicos são pequenos em comparação, mas têm um grande efeito na concentração de dióxido de carbono na atmosfera. A razão é a dinâmica gradual do ciclo do carbono. O repositório final de armazenamento para as emissões de carbono é o oceano profundo, com abundante capacidade de absorver o fluxo relativamente pequeno da combustão de combustível fóssil. A transferência para o oceano profundo, entretanto, ocorre em três etapas: primeiro para a atmosfera, depois para o oceano raso e, finalmente, para o oceano profundo. O gargalo é a lenta transferência de dióxido de carbono do oceano raso para o oceano profundo, governada pela grande correia transportadora oceânica ou circulação termohalina ilustrada na Figura abaixo. A grande esteira transportadora oceânica leva de 400 a 1000 anos para completar um ciclo. Enquanto o dióxido de carbono espera para ser transportado para o fundo do oceano, ele satura o oceano raso e "se acumula" na atmosfera, causando o aquecimento global e ameaçando as mudanças climáticas. Se as emissões de carbono devem ser capturadas e armazenadas (ou "sequestradas"), elas devem ser aprisionadas por milhares de anos enquanto a atmosfera se ajusta às emissões de carbono passadas e futuras.

Figura ( PageIndex {6} ): Great Ocean Conveyor Belt A grande esteira transportadora oceânica (ou corrente termohalina) envia correntes quentes de superfície do Pacífico para os oceanos Atlântico e correntes frias profundas na direção oposta. A correia transportadora é responsável pelo transporte de dióxido de carbono dissolvido do reservatório relativamente pequeno do oceano raso para um reservatório muito maior do oceano profundo. Demora 400 - 1000 anos para completar um ciclo. Fonte: Laboratório Nacional de Argonne

Sequestro de dióxido de carbono em formações geológicas subterrâneas é um processo que, em princípio, tem a capacidade de lidar com as emissões de carbono de combustíveis fósseis, a reação química do dióxido de carbono a uma forma sólida estável é outro. Para o sequestro, existem desafios fundamentais que devem ser compreendidos e resolvidos antes que o processo possa ser implementado em larga escala.

As reações químicas e as rotas de migração através das rochas porosas nas quais o dióxido de carbono é armazenado no subsolo são amplamente desconhecidas. Dependendo do ambiente da rocha, podem se formar compostos sólidos estáveis ​​que removerão efetivamente o dióxido de carbono sequestrado do meio ambiente. Alternativamente, ele poderia permanecer como dióxido de carbono ou se transformar em uma espécie móvel e migrar por longas distâncias, finalmente encontrando uma rota de fuga para a atmosfera onde poderia retomar sua contribuição para o aquecimento do efeito estufa ou causar novos danos ambientais. A exigência de sequestro de longo prazo é severa: uma taxa de vazamento de 1 por cento significa que todo o dióxido de carbono sequestrado no primeiro ano escapa em um século, um piscar de olhos na escala de tempo da mudança climática.

Poder nuclear

As usinas nucleares produzem sem dióxido de carbono e, por isso, muitas vezes são considerados um combustível alternativo, quando a principal preocupação são as mudanças climáticas. Atualmente, a produção mundial é de cerca de 19,1 trilhões de KWh, com os Estados Unidos produzindo e consumindo cerca de 22% disso. A energia nuclear fornece cerca de nove por cento do nosso consumo total de eletricidade (veja a Figura abaixo).

No entanto, existem desafios ambientais com a energia nuclear. A mineração e o refino de minério de urânio e a produção de combustível para reatores exigem muita energia. As próprias plantas são feitas de metal e concreto, o que também requer energia para ser feito. O principal desafio ambiental para a energia nuclear são os resíduos, incluindo rejeitos de moinhos de urânio, combustível de reator gasto (usado) e outros resíduos radioativos. Esses materiais têm longas meias-vidas radioativas e, portanto, permanecem uma ameaça à saúde humana por milhares de anos. A Comissão Reguladora Nuclear dos EUA regula a operação de usinas nucleares e o manuseio, transporte, armazenamento e descarte de materiais radioativos para proteger a saúde humana e o meio ambiente.

Por volume, rejeitos de moinhos de urânio são os maiores resíduos e contêm o elemento radioativo rádio, que se decompõe para produzir radônio, um gás radioativo. Esses resíduos são colocados perto da instalação de processamento ou moinho de onde vêm e são cobertos com uma barreira de um material como argila para evitar que o radônio escape para a atmosfera e, em seguida, uma camada de solo, rochas ou outros materiais para evitar a erosão da barreira de vedação.

Resíduos radioativos de alto nível consiste em combustível de reator nuclear usado. Este combustível está na forma sólida, consistindo de pequenos grânulos de combustível em longos tubos de metal e deve ser armazenado e manuseado com contenção múltipla, primeiro resfriado por água e depois em concreto externo especial ou recipientes de aço que são resfriados pelo ar. Não há instalações de armazenamento de longo prazo para este combustível nos Estados Unidos.

Existem muitas outras precauções regulatórias que regem a permissão, construção, operação e desativação de usinas nucleares devido aos riscos de uma reação nuclear descontrolada. O potencial de contaminação do ar, água e alimentos é alto caso ocorra uma reação descontrolada. Mesmo ao planejar os piores cenários, sempre há riscos de eventos inesperados. Por exemplo, o terremoto de março de 2011 e o subsequente tsunami que atingiu o Japão resultaram no derretimento do reator da Central Nuclear de Fukushima Daiichi, causando grandes danos à área circundante.

Observação

Central Nuclear de Fukushima Daiichi

  • 11 de março de 2011: Terremoto de magnitude 9,0 231 milhas a nordeste de Tóquio. Menos de 1 hora depois, um tsunami de 14 milhões atingiu
  • 50 funcionários da usina trabalharam sem parar para tentar estabilizar a situação

Os reatores nucleares dos Estados Unidos têm vasos de contenção projetados para resistir a eventos climáticos extremos e terremotos. No entanto, após o incidente no Japão, eles estão revisando suas instalações, políticas e procedimentos.

Figura ( PageIndex {7} ): Consumo de energia nos EUA por fonte de energia, 2009 A energia renovável representa 8% do consumo de energia nos EUA. Administração de informações de energia

Debatendo Energia Nuclear

Do ponto de vista da sustentabilidade, a eletricidade nuclear apresenta um dilema interessante. Por um lado, a eletricidade nuclear não produz emissões de carbono, uma grande vantagem sustentável em um mundo que enfrenta o aquecimento global induzido pelo homem e as mudanças climáticas potenciais. Por outro lado, a eletricidade nuclear produz combustível irradiado que deve ser armazenado fora do meio ambiente por dezenas ou centenas de milhares de anos, produz plutônio e urânio para bombas que podem ser desviados por terroristas ou outros para destruir cidades e envenenar o meio ambiente , e ameaça o ambiente natural e construído por meio de vazamentos acidentais de radiação de longa duração. Cientistas, legisladores e cidadãos atenciosos devem pesar o benefício desta fonte de eletricidade livre de carbono em relação ao risco ambiental de armazenar combustível irradiado por milhares ou centenas de milhares de anos, o risco social de proliferação nuclear e o impacto de liberações acidentais de radiação de reatores em operação. Existem poucos exemplos de humanos com o poder de mudar permanentemente a dinâmica da Terra. O aquecimento global e as mudanças climáticas decorrentes das emissões de carbono são um exemplo, e a radiação da explosão de um número suficiente de armas nucleares é outro. A eletricidade nuclear atinge ambas as oportunidades, do lado positivo para reduzir as emissões de carbono e do lado negativo para o risco de proliferação nuclear.

A eletricidade nuclear entrou em cena com uma rapidez notável. Após o desenvolvimento da tecnologia nuclear no final da Segunda Guerra Mundial para fins militares, a energia nuclear rapidamente adquiriu um novo caminho em tempos de paz para a produção barata de eletricidade. Onze anos após o fim da Segunda Guerra Mundial, em 1956, um tempo muito curto em termos de energia, o primeiro reator nuclear comercial produzia eletricidade em Calder Hall em Sellafield, Inglaterra. O número de reatores nucleares cresceu de forma constante para mais de 400 em 1990, quatro anos após o desastre de Chernobyl em 1986 e onze anos após Three Mile Island em 1979. Desde 1990, o número de reatores em operação permaneceu aproximadamente estável, com descomissionamento de equilíbrio de novas construções , devido à relutância do público e do governo em prosseguir com os planos de expansão da eletricidade nuclear. A figura do crescimento dos combustíveis usados ​​para produzir eletricidade nos Estados Unidos e a figura da participação nuclear da geração de eletricidade nos Estados Unidos mostram o desenvolvimento e a situação da energia nuclear nos Estados Unidos, um reflexo de seu crescimento mundial.

O resultado deste debate determinará se o mundo experimenta um renascimento nuclear que está em curso há vários anos. A discussão global foi fortemente impactada pelo improvável acidente nuclear em Fukushima, Japão, em março de 2011. O desastre nuclear de Fukushima foi causado por um terremoto e tsunami que desativou o sistema de resfriamento de um complexo de energia nuclear que consiste em operar reatores nucleares e piscinas de armazenamento para armazenamento subaquático de combustível nuclear usado, em última análise, causando o derretimento parcial de alguns núcleos do reator e liberação de radiação significativa. Este evento, 25 anos após Chernobyl, nos lembra que a segurança e a confiança do público são especialmente importantes na energia nuclear; sem eles a expansão da energia nuclear não acontecerá.

Existem duas rotas básicas para o manuseio do combustível irradiado de reatores nucleares: passagem única e reprocessamento. Uma vez nos armazéns, o combustível gasto após uma única passagem pelo reator, primeiro em piscinas no local do reator enquanto ele resfria radioativa e termicamente, depois em um local de armazenamento geológico de longo prazo, onde deve permanecer por centenas de milhares de anos. O reprocessamento separa a fração utilizável do combustível irradiado e a recicla através do reator, usando uma fração maior de seu conteúdo de energia para a produção de eletricidade, e envia o resíduo de alto nível restante para armazenamento geológico permanente. A principal motivação para a reciclagem é o maior uso de recursos de combustível, extraindo cerca de 25% a mais de energia do que no ciclo de uma vez. Uma motivação secundária para a reciclagem é uma redução significativa do espaço de armazenamento geológico permanente (por um fator de ~ 5 ou mais) e do tempo (de centenas de milhares de anos para milhares de anos). Embora essas vantagens pareçam naturais e atraentes do ponto de vista da sustentabilidade, elas são complicadas pelo risco de roubo de material nuclear do ciclo de reprocessamento para uso na produção de armas ilícitas ou outros fins não sustentáveis. Atualmente, França, Reino Unido, Rússia, Japão e China realizam alguma forma de reprocessamento; os Estados Unidos, Suécia e Finlândia não reprocessam.

A Dependência Global do Transporte do Petróleo

Combustíveis líquidos de petróleo e eletricidade são os dois dominantes portadores de energia nos Estados Unidos, o petróleo é responsável por 37% da energia primária e a eletricidade por 38%. Esses dois portadores de energia são responsáveis ​​por uma fração semelhante das emissões de carbono, 36% e 38%, respectivamente. Dois terços do consumo de petróleo são destinados ao transporte, fornecendo combustível para carros, caminhões, trens e aviões. Para os Estados Unidos e a maioria das sociedades desenvolvidas, o transporte é parte integrante de nossas vidas, uma necessidade tão central para as operações diárias quanto comida ou abrigo. A concentração das reservas de petróleo em algumas regiões ou no mundo (Figura Reservas de petróleo bruto) torna grande parte do mundo dependente de energia importada para transporte.

O aumento do preço do petróleo na última década torna a dependência de energia importada para transporte uma questão econômica e também energética. Os Estados Unidos, por exemplo, agora gastam mais de US $ 350 bilhões anualmente em petróleo importado, um dreno de recursos econômicos que poderia ser usado para estimular o crescimento, criar empregos, construir infraestrutura e promover avanços sociais em casa.

Do ponto de vista da sustentabilidade, o petróleo apresenta vários desafios. O primeiro é o período de tempo durante o qual as reservas finitas de petróleo do mundo podem continuar a suprir a demanda crescente. O segundo é o impacto sobre o aquecimento global e as mudanças climáticas que as emissões de carbono da combustão do petróleo terão, e o terceiro é o desafio de encontrar um substituto sustentável para o petróleo para transporte. Embora saibamos o curso geral de ascensão inicial e queda final que a produção global de petróleo deve seguir, não sabemos com segurança a escala de tempo em que ela se desenvolverá.

A incerteza quanto ao momento do pico da produção global de petróleo nos incentiva a encontrar outras questões e motivações para lidar com um abastecimento inevitavelmente insustentável. A principal motivação é a segurança energética, a ameaça de que o fornecimento de petróleo possa ser interrompido por qualquer um dos vários eventos, incluindo clima, desastres naturais, terrorismo e geopolítica. Grande parte do mundo sente que essas ameaças são boas razões para esforços conjuntos para encontrar substitutos para o petróleo como nosso combustível de transporte primário. Uma segunda motivação são os danos ambientais e o acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera devido às emissões dos transportes. Ao contrário da geração de eletricidade, as emissões de transporte surgem de milhões de pequenas fontes, por ex. os escapamentos de carros e caminhões e o escapamento de trens e aviões.

O desafio de capturar e sequestrar dióxido de carbono dessas fontes distribuídas e móveis é dramaticamente maior do que das grandes fontes fixas de usinas de energia. Um objetivo mais alcançável pode ser substituir o óleo como combustível de transporte por biocombustível que é reciclado naturalmente a cada ano, desde tubos de escape de carros até plantações de biocombustíveis que não competem com as plantações de alimentos. Outras opções incluem substituir combustíveis líquidos por eletricidade produzida internamente ou aumentar a eficiência dos veículos reduzindo seu peso, capturando regenerativamente a energia de frenagem e melhorando a eficiência do motor. Cada uma dessas opções é promissora e cada uma deve superar os desafios.

As mudanças no sistema de energia são inevitavelmente lentas, devido ao tempo necessário para desenvolver novas tecnologias e à inércia operacional de eliminar gradualmente a infraestrutura de uma tecnologia existente para abrir espaço para uma sucessora. O sistema de transporte exibe essa inércia operacional, regida pelo tempo de giro da frota de veículos, cerca de 15 anos. Embora essa escala de tempo seja longa em comparação com os ciclos econômicos, o horizonte de lucro das corporações e o horizonte político dos governantes eleitos, é importante começar agora a identificar e desenvolver alternativas sustentáveis ​​ao petróleo como combustível para transporte. A escala de tempo desde a inovação de novas abordagens e materiais até a implantação no mercado é normalmente de 20 anos ou mais, bem combinada com a inércia operacional do sistema de transporte. O desafio é iniciar pesquisa e desenvolvimento inovadores para sistemas de transporte alternativos e sustentá-los continuamente até que as alternativas sejam estabelecidas.


Recursos de energia renováveis ​​e não renováveis ​​explicados

Existem duas categorias principais de energia: renovável e não renovável.

Os recursos de energia não renovável estão disponíveis em suprimentos limitados, geralmente porque demoram muito para serem repostos. A vantagem desses recursos não renováveis ​​é que as usinas que os utilizam são capazes de produzir mais energia sob demanda. Os recursos de energia não renovável são:

Os recursos renováveis, por outro lado, se reabastecem. Os cinco principais recursos de energia renovável são:

  • Solar
  • Vento
  • Água, também chamada de hidro
  • Biomassa, ou material orgânico de plantas e animais
  • Geotérmico, que é o calor natural da terra

Embora os recursos de energia renovável tenham a vantagem de fornecimento ilimitado no longo prazo, eles são limitados em sua disponibilidade a qualquer momento.

Por exemplo, o sol nasce todos os dias, mas sua capacidade de gerar energia é limitada quando está nublado. Another disadvantage is that power plant operators can&rsquot crank up renewable energy production when people are consuming more power, such as on a hot day when many people are running air conditioners at the same time.

States like California are trying to solve this problem by using energy storage, like large batteries, to collect electricity from renewable sources when demand is low in order to use it later when demand goes up.

Non-renewable Energy and Climate Change

When coal, natural gas and oil are burned to produce energy, they emit heat-trapping gases such as carbon dioxide. This process of trapping heat is what drives climate change, and the failure to address this problem is what's catalyzing the current climate crisis.

Fossil fuels are hydrocarbon-containing materials like coal or gas that are found in the Earth&rsquos crust and formed in the geological past from the remains of living organisms. These energy sources account for the majority of the world&rsquos greenhouse gas emissions.

If emissions continue unrestrained, the atmosphere could warm by as much as 2.7 degrees Fahrenheit above preindustrial levels by the year 2040, according to the latest report from the Intergovernmental Panel on Climate Change, a group of international scientists empowered by the United Nations to advise world leaders.

Scientists say this increase in the temperature would threaten life on the planet in a myriad of ways, including severe water shortages more air pollution rising sea levels, habitat loss heat waves melting ice sheets in West Antarctica and Greenland and destruction of the world&rsquos coral reefs.

Over the last 150 years, humans are responsible for the vast majority of the increase of these gases in the atmosphere, and the burning of fossil fuels through activities like driving a car is the largest source of these emissions.

There is a vocal group of environmentalists and researchers &mdashStanford&rsquos Mark Jacobson, who developed a state-by-state 100% renewable plan for one &mdash who argue that the power grid should be supported only by renewable resources.

Policy makers who invest in renewable energy often do so with the goal of generating power without emitting these planet-warming gases.

The Nuclear Debate

Experts debate whether nuclear energy should be considered a renewable or non-renewable energy resource.

Nuclear energy is considered clean energy, as it doesn&rsquot create any air pollution or emit carbon dioxide, but generates energy through nuclear fission, the process of atoms splitting apart.

For this reason, supporters of nuclear energy argue it should be considered renewable.

Those who are in favor of more nuclear energy hold that that even with investment in wind, solar and other renewable resources, nuclear power is necessary, because without it we can&rsquot reduce emissions quickly enough to stave off the worst impacts of climate change. Without contributions from nuclear energy &ldquothe cost of achieving deep decarbonization targets increases significantly,&rdquo wrote MIT researchers in a 2018 paper examining the issue.

Detractors of this approach say that both the mining and refining of uranium and the building of nuclear power plants is energy-intensive. Other downsides to nuclear energy are the finite amount of uranium deposits on the planet and the production of harmful waste from nuclear reactors.

For these reasons, the U.S. Energy Information Administration considers it a non-renewable energy resource.

Links to Learn More

Intergovernmental Panel on Climate Change Change
A body of the United Nations, the IPCC regularly assesses the science of climate change and issues annual reports on the impacts and risks of warming, as well as guidance for adaptation and mitigation.

U.S. Energy Administration
This U.S. Department of Energy website includes detailed information, analysis and graphics about energy production and use in the U.S.

The United States of Energy
A series of infographics provides insight on our country&rsquos energy production and consumption of both renewable and non-renewable energy sources.

PBS LearningMedia
Find hundreds of digital media resources about renewable energy for use in the classroom from public media stations across the country.


Fuels created from non-renewable resources are the primary sources of all the power generated in the world, due to their affordability and the long process involved in their generation. Usually, non-renewable resources are formed from organic materials which are heated and compressed for many years and get converted into crude oil and natural gas. Non-renewable energy is mainly fossil fuels that are divided into three niches. Apart from this, there is one other non-renewable energy which is nuclear fuel.

Natural gasCarvãoÓleo
The formation of natural gas is a long-term process as decomposition is conducted by a high amount of pressure and heat which takes billions of years. Coal is formed by the decomposition of trees, plants, and ferns which is a time taking process.Small organisms like zooplankton and algae are decomposed into oil due to excessive pressure.

The fuel that can be used in a nuclear reactor to generate electricity is nuclear fuel. Uranium is one of the fuels used in nuclear reactors. It provides about 6% of the world’s total energy and 13-14% of the world’s electricity.

It is commonly understood that the burning of fossil fuels has a harmful effect on the environment and is also responsible for global warming and climate changes. Along with this, nuclear materials are also associated with risks because their radioactive nature makes them toxic.

There have been long-running debates on the advantages and disadvantages of non-renewable energy sources. Hence, the consumers must be aware of both the sides of the coin. Mentioned below is an overview of the advantages and disadvantages of non-renewable energy:

1. Non-renewable resources are high in energy. Resources such as coal and oil tend to provide us more energy in comparison to renewable energy such as solar or wind energy.
2. Huge profits can be generated in the mining of coal, selling of oil or the construction of natural gas pipelines.
3. These resources are easy to use whether in a home or anywhere else.
4. Consumers can find non-renewable resources at a very cost-effective price.
5. For some people, new machines and other energy sources cannot replace their tradition minerals like coal and oil. So, it is also termed as traditional energy.
6. Non-renewable energy is easily found anywhere and everywhere. This implies that they can be conveniently moved across the world. The people living in areas that are not easily approachable can make use of non-renewable energy.
7. Most importantly, non-renewable recourses are job creating. Extracting, transporting and refining are the parts of non-renewable sources that provide employment.
8. Most of the non-renewable sources are also very easy to store.

Though they have a number of advantages, non-renewable resources have many disadvantages as well. These include:


Nonrenewable and Renewable Energy Resources

There are nine major areas of energy resources. They fall into two categories: nonrenewable and renewable. Nonrenewable energy resources, like coal, nuclear, oil, and natural gas, are available in limited supplies. This is usually due to the long time it takes for them to be replenished. Renewable resources are replenished naturally and over relatively short periods of time. The five major renewable energy resources are solar, wind, water (hydro), biomass, and geothermal.

Since the dawn of humanity people have used renewable sources of energy to survive -- wood for cooking and heating, wind and water for milling grain, and solar for lighting fires. A little more than 150 years ago people created the technology to extract energy from the ancient fossilized remains of plants and animals. These super-rich but limited sources of energy (coal, oil, and natural gas) quickly replaced wood, wind, solar, and water as the main sources of fuel.

Fossil fuels make up a large portion of today&rsquos energy market, although promising new renewable technologies are emerging. Careers in both the renewable and nonrenewable energy industries are growing however, there are differences between the two sectors. They each have benefits and challenges, and relate to unique technologies that play a role in our current energy system. For a range of reasons, from the limited amount of fossil fuels available to their effects on the environment, there is increased interest in using renewable forms of energy and developing technologies to increase their efficiency. This growing industry calls for a new workforce.


Nuclear Power

Nuclear energy may get mentioned in the same breath with renewable power sources like wind and solar because it is clean-burning and therefore more environmentally sound than oil or coal. But nuclear energy is, in fact, a nonrenewable resource. The problem lies in the element that enables nuclear power: uranium. The element uranium is abundant, but only a certain type of uranium, U-235, is used to fuel nuclear power. U-235 must be extracted from mined and processed uranium. The processing produces only small amounts of U-235, making it rare and expensive. Man cannot reproduce this element we have a limited natural supply. (See References 6)

Based in Southern California, Daniel Holzer has been a freelance writer specializing in labor issues, personal finance and green living since 2004. His recent work has appeared online at Green Your Apartment and other websites. Holzer studied English literature at California State University, Fullerton.


Conclusion on Pros and Cons of Nonrenewable Energy

Although the world currently relies heavily on the use of nonrenewable sources of energy, it is evident that they can in some cases, cause harmful effects to our environment. Looking at the various pros and cons of nonrenewable energy, we can see that there is a need to also look into ways to increase the use of renewable resources.

I hope this piece provides you with all the necessary information you may require on nonrenewable sources of energy.

What are your thoughts on nonrenewable energy resources? You can share with us those views in the comments section.

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MCQ on Non-Conventional Energy Sources and Bio mass

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Non-Conventional energy sources and Bio mass MCQ

Hello everyone, in this part we are going to discuss the advantages and benefits of non – conventional forms of energy as well as the use of Bio mass as fuel. Let’s start the illustrating this with help of following MCQs.

Q.1) What among the following is non conventional form of nergy?

Explanation: d) windmill is non conventional or renewable form of energy.

Q.2) Non conventional forms of energy are considered as non reliable sources because…..

a) they are very expensive

b) they are difficult to assemble

c) they produce large pollution

d) availability can change due to climatic condition

Explanation: d) availability of non conventional forms of energy can change due to climatic condition hence they are non reliable sources.

Q.3) The plants in which process of conversion of kinetic energy of flowing water in to electric energy takes place is known as

Explanation: d) process of conversion of kinetic energy of flowing water in to electric energy is known as hydro power plant.

Q.4) Construction of dams for hydro power plants in higher number is quite difficult due to……

a) lack of suitable places

b) dam water can destroy eco system in that place

c) rehabilitation of population needed

d) all of above mentioned reasons are valid

Explanation: d) For construction of dam at any location all the mentioned points are considered, which make it difficult to construct dams in large number.

Q.5) Select the correct statement about the use non-conventional energy forms.

a) Non-Conventional sources have limited stock.

b) Non-Conventional sources are pollution free.

c) Non-Conventional sources compulsory uses coal as fuel.

d) All above statements are correct.

Explanation: b) Non-conventional energy resources are almost free from all pollution.

Q.6) The working of dynamo and rotor assembly in power plants works on principle of……….

a) Faraday’s law of electromagnetic induction

c) Magnetic effect of electric current

Explanation: a) dynamo uses mechanical energy to convert it in to electric energy which works on principle of electromagnetic induction given by Sir Faraday.

Q.7) The plant where process heat energy is converted into electric energydue to burning of fossil fuel is known as…………..

Explanation: c) process in which heat energy is converted into electric energydue to burning of fossil fuel is known as thermal power plant.

Q.8) Bio gas is mainly consisting of………

Explanation: b) Cow-dung is the main content of production of bio-mass.

Q.9) Bio-gas is also known as………

Explanation: d) As bio-gas mainly consists of cow-dung, it is also known as Gobar-gas.

Q.10) Which of the following statement is not true for bio-gas?

a) vegetable wastes, cow dung are part of bio-gas plant

b) all contents are allowed to decomposed in absence of oxygen.

c) after formation of bio-gas all wastes become of no use.

d) Bio -gas contains about 75% methane
Ans: c)

Explanation: c) after formation of bio-gas all wastes sewage can be used as manure.

Q.11) After complete decomposition in bio-gas plant the gases like…………. are generated.

Explanation: d) After complete decomposition in bio-gas plant the gases like methane, carbon dioxide and hydrogen sulphide are generated.

Q.12) The part of bio-gas plant in which slurry of cow-dung and water are fed is called as…….

Explanation: a) A slurry of cow-dung and water is fed into the digester.

Q.13) The slurry left after the formation of bio-gas is rich source of……… so that can be used as manure.

a) Nitrogen and phosphorous

Explanation: a) The slurry left after the formation of bio-gas is rich source of nitrogen and phosphorous.

Q.14) Select the wrong statement for bio-gas.

a) Bio-gas burns without smoke

b) No residue like ash wood is left behind after burning of bio-gas.

c) Burning capacity of bio-gas is very low.

d) Bio-gas can be used for lightning.

Explanation: c) Burning capacity of bio-gas is high as it contains about 75% of methane.


Natural gas

As the name suggests, this is a fossil fuel in the form of a gas (for example, methane and LPG). It is often found under the oceans and near oil deposits. Surveying for natural gas reservoirs is similar to oil exploration. Once a natural gas field is found, the drilling process is similar to oil.

Gas can be piped from the source and stored for later use. Natural gas is used for cooking and heating as well as making a number of products such as plastics, fertilisers and medicines.


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