RECURSOS GEOLÓGICOS

As fontes de energia são recursos da natureza ou artificiais utilizados pela sociedade para a produção de algum tipo de energia. Esta, por sua vez, é utilizada com o objetivo de propiciar o deslocamento de veículos, gerar calor ou produzir eletricidade para os mais diversos fins.

A primeira fonte de energia a ser usada pelo ser humano foi a do Sol e a de seu próprio corpo. Com o tempo, passou-se a usar a energia do vento, da água e dos músculos dos animais domesticados. Durante a Revolução Industrial, o uso do carvão mineral como fonte de energia deu um grande impulso à indústria e aos transportes. Isso propiciou o funcionamento dos motores a vapor instalados nas máquinas fabris, nas locomotivas e nos navios.

A busca de novas fontes de energia naturais, mais eficientes e economicamente rentáveis, continuou. No século XIX, o petróleo, que já era conhecido desde a Pré-história, começou a ser usado na indústria para a produção de gasolina e outros derivados. No século XX, foi a vez do aproveitamento da energia nuclear, contida no núcleo dos átomos.

Trata-se de um assunto extremamente estratégico no contexto geopolítico global, pois o desenvolvimento dos países depende de uma infraestrutura energética capaz de suprir as demandas de sua população e de suas atividades económicas. As fontes de energia constituem-se também como uma questão ambiental, pois, a depender das formas de utilização dos diferentes recursos energéticos, graves impactos sobre a natureza podem ser ocasionados.

Os meios de transporte e comunicação, além das residências, indústrias, comércio, agricultura e vários campos da sociedade, dependem totalmente da disponibilidade de energia, tanto a eletricidade quanto os combustíveis. Por isso, com o crescimento socioeconómico de diversos países, a cada ano a procura por recursos para a geração de energia cresce, elevando também o caráter estratégico e até disputas internacionais em busca de muitos desses recursos.

Energias não-renováveis

Combustíveis fósseis

Atualmente a maior parte da demanda mundial de energia (cerca de 75%) é suprida por meio da utilização de combustíveis fósseis, que são aqueles originados da decomposição de organismos animais e vegetais durante milhares de anos em camadas profundas do solo ou do fundo do mar. Os principais combustíveis fósseis são o petróleo, o gás natural e ocarvão.

Os combustíveis fósseis são possivelmente formados pela decomposição de matéria orgânica, através de um processo que leva milhares de anos. E por este motivo, não são renováveis ao longo da escala de tempo humana, ainda que ao longo de uma escala de tempo geológica esses combustíveis continuem a ser formados pela natureza. O carvão mineral, os derivados do petróleo (tais como a gasolina, óleo diesel, óleo combustível, o GLP - ou gás de cozinha -, entre outros) e ainda, o gás natural, são os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos.

Fig. 1: Situação energética a nível mundial.

Energia nuclear

A energia nuclear é a energia liberada durante a fissão ou fusão dos núcleos atômicos. As quantidades de energia que podem ser obtidas mediante processos nucleares superam em muitas as que se pode obter mediante processos químicos, que só utilizam as regiões externas do átomo.

Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros se deve provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrõens ou outras.

Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.

A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveisfósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa.

Energias renováveis

Os incentivos à utilização de energias renováveis e o grande interesse que este assunto levantou nestes últimos anos deve-se principalmente à consciencialização da possível escassez dos recursos fósseis (como o petróleo) e da necessidade de redução das emissões de gases nocivos para a atmosfera, os GEE (Gases de efeito de estufa). Este interesse deve-se em parte aos objectivos da União Europeia, do Protocolo de Quioto e das preocupações com as alterações climáticas.

Energia geotérmica

Energia geotérmica, ou também chamada de energia geotermal como o próprio nome indica: prefixo ‘geo’ que significa terra e sufixo térmica’ – calor, é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior do nosso planeta Terra. A energia geotérmica é considerada uma das energias mais limpas e fiáveis no leque de energias renováveis utilizáveis.

O calor terrestre existe nas camadas inferiores do nosso planeta, mas em algumas partes do globo está mais perto da superfície do que em outras, nesses locais em que está mais perto da superfície torna mais fácil a sua utilização.

O calor é trazido para perto da superfície, devido a movimentos da crosta terrestre, por intrusão de magma fundido e pela circulação de águas subterrâneas formando reservatórios de água quente sob grande pressão.

Para uma melhor compreensão da forma como é aproveitada a energia do calor da Terra deve-se primeiro perceber como o nosso planeta é constituído. A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que resume-se basicamente em rochas derretidas. Com o aumento da profundidade a temperatura vai acrescendo, no entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as zonas onde existe elevado potencial geotérmico.

A energia geotérmica apresenta um grande número de vantagens:

É uma energia renovável (não se esgota);
Tem elevada eficiência energética com baixa emissão de CO2;
É bastante fiável e a resposta às variações de procura é elevada;
Reduzida alteração e utilização dos solos;
Não está condicionada pelas condições meteorológicas;
Proporcionadora de desenvolvimento local.

Contudo, também apresenta algumas desvantagens:

Escassez de locais com elevado potencial geotérmico;
Rápido esgotamento dos recursos;
Poluição atmosférica e sonora na região;
Cheiros desagradáveis provocados pelo H2S;
Elevados custos de instalação e operação.

Bibliografia

Fig. 2: Central geotérmica da Ribeira Grande - Açores (ver notícia: «Açores destacam-se a nível nacional na Geotermia»).

Na ilha de S. Miguel, por exemplo, estão instalados dois aproveitamentos no Campo Geotérmico da Ribeira Grande: a Central Geotérmica da Ribeira Grande, com uma potência de 13MW (de 1994), e a Central Geotérmica do Pico Vermelho, com uma capacidade produtiva de 10MW (de 2006), cuja produção combinada contribuiu, em 2008, com cerca de 40 por cento na estrutura de produção daquela ilha - ver figura 1 (ver notícia: «Açores destacam-se a nível nacional na Geotermia»).

Energia eólica

A energia eólica é uma forma indireta de obtenção de energia do sol, uma vez que os ventos são gerados pelo aquecimento desigual da superfície da Terra pelos raios solares. Em outros termos, a energia eólica é a energia do movimento (cinética) das correntes de ar que circulam na atmosfera.

A geração de energia elétrica ou mecânica (em moinhos ou cataventos para a realização de trabalhos mecânicos como o bombeamento da água) através dos ventos se dá pela conversão da energia cinética de translação pela energia cinética de rotação através do emprego de turbinas eólicas, quando o objetivo é gerar eletricidade, ou moinho e cataventos, quando o objetivo é a realização de trabalhos mecânicos.

A energia eólica é uma forma de obtenção de energia de fontes totalmente renovável e limpa, não produz qualquer tipo de poluente. Sendo por isso, umas das principais apostas no campo das fontes renováveis de energia.

Bibliografia

Fig. 3: Parque eólico de London Array (ver curiosidade: «O maior parque eólico offshore do mundo»).

Energia Hídrica

A energia hidrelétrica é a energia obtida pela queda da água para um nível inferior, provocando o movimento de rodas hidráulicas (aproveitamento mecânico) ou turbinas.

Portugal é um país que possui um territória rico em energia hídrica, possui cadeias montanhosas que permitem grandes correntes de água , desde riachos, rios, fontes naturais, etc.

Atualmente Portuga 30% de electricidade consumida no nosso país tem origem hídrica, comparando com as outras energias aternativas, sendo que as zonas com forte potencial são as zonas do Norte e Centro do país.

Ao longo de muitos anos, nos moinhos o movimento da água era muito utilizado para a produção de cereais. O movimento da água fazia mover placas de madeira que estavam ligadas à mó. A mó rodava e moía os cereais transformando-os em farinha. Actualmente o movimento da água é usado para produzir energia eléctrica.

Normalmente constroem-se barragens, ou seja, constroem-se reservatórios que acumulam e que param os cursos de água. Noutros casos, existem reservatórios que deixam passar os cursos de água mas fazendo com que passem por uma turbina de forma a produzir energia eléctrica.

Quando se abrem as comportas da barragem, a água passa por umas lâminas na turbina fazendo-a girar, a partir dessa rotação o gerador ligado a essa turbina gere, ou seja, transforma a energia mecânica em energia eléctrica.

Bibliografia

Fig. 4: Barragem da valeira no rio Douro - Portugal Continental.

Além das fontes energéticas renováveis acima mencionadas, outras podem ser consideradas, como a energia solar, a biomassa ou até o hidrogénio, que ultimamente tem sido utilizado como combustível, principalmente nos transportes.
Ver curiosidade: «Veja como está Chernobyl, 30 anos após o pior acidente nuclear da história».

Recursos minerais

Recursos Minerais são substâncias naturais inorgânicas(que não possuem vida) que foram descobertas no séc.XVII,quando os colonizadores encontraram ouro em Minas Gerais.

- Dividem-se em metálicos (ferro, cobre, estanho e outros) e não metálicos, como quartzo, calcário, mármore e outros.

Os recursos minerais metálicos são elementos químicos, como o ferro, o cobre ou o ouro, e encontram-se distribuídos na crusta terrestre, fazendo parte da constituição de vários materiais em associações diversas com outros elementos.

A concentração média de um determinado elemento químico na crusta terrestre designa-se por clarke e exprime-se em partes por milhão (ppm) ou gramas por tonelada (g/ton).

Um local no qual um determinado elemento químico existe numa concentração muito superior ao seu clarke designa-se por jazigo mineral.

Neste, o material que é aproveitável e que tem interesse económico designa-se minério, enquanto o material sem valor económico que está associado ao minério designa-se ganga ou estéril.

A ganga é geralmente acumulada em escombreiras, que são depósitos superficiais juntos às explorações mineiras.

A acumulação dos produtos não íteis, que constituem a ganga, e que formam junto às explorações mineiras depósitos superficiais, é denominada escombreira.

Os recursos minerais não metálicos são materiais como cascalhos, areias e rochas consolidadas.São materiais abundantes que, com excepção das pedras preciosas, não atingem preços elevados no mercado e provêm de fontes locais.

Desvantagens dos recursos minerais
- As escombreiras são capazes de gerar, por vezes, situações com impacto ambiental muito negativo. É o caso da formação de lixiviados através da acção da água da chuva sobre as escombreiras. Estes líquidos de escorrência, contendo em solução substâncias tóxicas, acabam por contaminar os recursos hídricos da região.
- Outra situação de impacto negativo resulta do tratamento químico que o minério sofre após a sua extração, o que resulta na formação delíquidos residuais contaminantes.
- Outra desvantagem é o impacto visual das escavações quando a extração do minério é realizada a céu aberto.

Por exemplo, no caso das minas de urânio, pode haver contaminação radioactiva das águas, dos solos e da atmosfera, quer pela libertação de poeiras, quer pela libertação de um gás – o radão – de efeitos nefastos para a saúde e para o ambiente.

Bibliografia

Fig. 5: Mina de hierro El Romeral, La Serena, Chile.

Além dos jazidos minerais, podem também ser utilizada como recursos geológicos as mais variadas rochas que afloram num país. A face mais visível das rochas e da sua importância como recurso após a extração do meio natural, é a sua utilização na construção civil, na pavimentação e na estatuário, entre muitas outras aplicações.

Na construção dos mais notáveis monumentos portugueses foram utilizadas diversas rochas, incluindo rochas sedimentares, magmáticas e metamórficas.

A igreja e a Torre dos clérigos, no Porto, foram construídas entre 1732 e 1773, segundo risco de Nicolau Nasoni, em «granito do Porto». Apresentavam, além de sujidade, desintegração arenosa devido à elevada humidade do Porto que provocou a alteração das biotites do granito. Ver figura 6.
A Torre de Belém foi contruída entre 1515 e 1519 sob a orientação de Francisco Arruda. Assenta sobre um afloramento basáltico, o que dá mais solidez às suas fundações. A torre é constituída em calcário do Cretácico, abundante na zona ocidental da Lisboa. Os calcários são de diversos tipos, desde os calcários margosos até ao calcário coralígeno. Ver figura 7.

Consoante o predomínio da rocha numa dada região, assim será mais frequente como material de construção. No Norte do país, nas Beiras e no Alentejo, onde o granito é abundante, esta rocha é utilizada quer como pedra de construção quer como pedra ornamental.

A rocha que concorre com o granito como elemento de construção em Portugal é o calcário. Após a edificação dos monumentos, a rocha exposta fica sujeita a variadas fontes de alteração. A alteração provocada por diversos fatores, físicos químicos e biológicos, vai acelerar a meteorização progressiva das rochas que constituem esses monumentos.

Águas subterrâneas

Em geologia considera-se água subterrânea toda aquela água que ocupa todos os espaços vazios de uma formação geológica, os chamados aquíferos.

A hidrologia é a ciência que estuda a ocorrência, distribuição e movimentação da água no planeta Terra. A definição atual deve ser ampliada para incluir aspetos de qualidade da água, ecologia, poluição e descontaminação.

Aquífero:

É uma formação geológica subterrânea que funciona como reservatório de água, sendo alimentado pelas chuvas que se infiltram no subsolo. São rochas com características porosas e permeáveis capazes de reter e ceder água. Fornece água para poços e nascentes em proporções suficientes, servindo como proveitosas fontes de abastecimento.

Uma formação geológica para ser considerado um aquífero deve conter espaços abertos ou poros repletos de água e permitir que a água tenha mobilidade através deles.

De acordo com o armazenamento da água, os aquíferos podem ser de dois tipos:

Aquífero Livre - É uma formação geológica de característica permeável, parcialmente saturada de água. Sua base é formada por uma camada impermeável como, por exemplo, a argila, ou pode ser semipermeável. Neste aquífero existe uma superfície livre de água que se encontra sob pressão atmosférica (superfície piezométrica). Em aquíferos livres o nível da água varia segundo a quantidade de chuva e é o tipo de aquífero mais comum e mais explorado pelos homens. Porém, são também os aquíferos que apresentam maiores problemas de contaminação. Num aquífero livre, o máximo que a aágua atinge num local e num dado momento é designado por nível freático (nível hidrostático), como mostra a figura 8.

Aquífero confinado ou cativo - Este tipo de aquífero ocorre quando a água subterrânea está confinada sob uma pressão superior do que a pressão atmosférica, isto, devido à existência de uma camada confinante impermeável acima do aqüífero. Pelo fato de a água encontrar-se a uma pressão superior à atmosférica, quando se faz um furo para extração, a água sobe até a superfície piezométrica, dando origem a um furo artesiano. Assim a água chega até a superfície sob a forma de repuxo, sendo o furo artesiano denominado furo repuxante.

Fig. 6: Torre dos Clérigos.

Fig. 7: Torre de Belém.

Bibliografia

Fig. 8: Aquífero livre e aquífero cativo.

- Parâmetros caraterísticos dos aquíferos

A capacidade de um aquífero armazenar água está relacionada com a sua porosidade e a sua permeabilidade.

Uma formação rochosa diz-se porosa quando é constituída por um agregado de grãos, entre os quais existem poros, ocupados por ar ou por água, que podem estar ligados ou semifechados, condicionando a passagem de água.A porosidade de uma formação rochosa é definida pela razão entre o volume dos espaços vazios e o volume total da amostra. A água também pode ficar retida em estruturas diferentes dos poros, as fracturas e diáclases das rochas, mas estas não estão relacionadas com a porosidade.
A permeabilidade é a capacidade que algumas rochas possuem de se deixarem atravessar com maior ou menor facilidade pela água. Em terrenos muito porosos em que os espaços são grandes e bem interconectados, como, por exemplo, em areias limpas, a permeabilidade é elevada. Se os poros, apesar de numerosos, se encontrarem semifechados e não permitirem a circulação da água, a permeabilidade é muito reduzida e a formação rochosa é quase impermeável.

Nota: Foi realizada uma atividade prática/experimental acerca desta temática, a porosidade: «2. Estará a porosidade das areias relacionada com a granulometria e com o grau de calibragem?»

É a conjugação destas duas características, porosidade e permeabilidade, que permite caracterizar os reservatórios de água subterrânea.
Bons aquíferos - rochas muito porosas e com boa permeabilidade (os seus poros têm dimensões adequadas e estabelecem ligações entre si).
Maus aquíferos - rochas com poros de dimensões reduzidas e sem qualquer ligação entre eles (permeabilidade fraca).

- Composição química das águas subterrâneas

As águas subterrâneas apresentam características muito próprias e que se relacionam com o contexto geológico da região onde são captadas. Estas águas nunca são puras, mas soluções, em regra, muito diluídas, de numerosas substâncias.

É possível estabelecer uma relação entre a litologia inerente a essas formações e a composição química da água.

Tipos de rochas Tipo de águas

Água de excelente qualidade

Magmáticas/Metamórficas e com baixa concentração de sais

dissolvidos.

A qualidade da água depende do tipo

de rocha sedimentar.

Sedimentares Águas provenientes de formações:

. areníticas: ricas em sódio;

. carbonatadas: ricas em cálcio e magnésio;

. evaporíticas: águas salinas, impróprias para consumo.

As águas próprias para consumo podem ser consideradas águas de nascente (sem propriedades terapêuticas) ou águas minerais naturais (com propriedades terapêuticas).

Outro aspeto a ter em atenção quanto à composição química das águas subterrâneas é a concentração de cálcio e magnésio presente, ou seja, a sua dureza.

Dureza da água Teor em CaCO3 (mg/l) Águas macias 0– 75

Águas moderadamente duras 75 – 150

Águas duras 150 – 300

Águas muito duras > 300