A crescente necessidade de acesso a eletricidade fora da rede em áreas remotas, juntamente com os efeitos negativos dos geradores a diesel, está impulsionando a demanda por geração de energia a partir de fontes renováveis e sustentáveis. As turbinas hidrocinéticas em rios são uma dessas tecnologias ambientalmente sustentáveis que têm recebido crescente interesse por estudos científicos e aplicações reais de engenharia na última década (BADRUL SALLEH; KAMARUDDIN; MOHAMED-KASSIM, 2019). Os impactos ambientais potenciais de turbinas hidrocinéticas são mais estudados no ambiente marinho, enquanto nos rios ainda estão em desenvolvimentos. Os impactos podem ser analisados em termos de fatores de estresse ou tensão ambiental e fatores receptores ambientais.
Os estressores são definidos como fatores que podem causar tensão ou perturbação ao meio ambiente. No caso específico, acontecem quando os sistemas energéticos são
instalados, operados ou descomissionados. Já os fatores receptores são os elementos que podem ser afetados pela tensão ambiental (KILLEN et al., 2013);(COPPING et al., 2014).
A presença da turbina gera fatores de estresse ambiental no local de instalação, os fatores de estresse estão representados pela presença de partes fixas e móveis, compostos químicos, ruído e campos eletromagnéticos (NEW YORK STATE AND ENERGY RESEARCH AUTHORITY DEVELOPMENT, 2012);(U.S. DEPARTMENT OF ENERGY - DOE, 2009);(KUMAR; SARKAR, 2016).
O fator de ruído se relaciona com o som produzido por turbinas hidrocinéticas composto por tons do gerador e emissões de banda larga da vibração da pá. A pressão sonora produzida por uma única turbina pode influenciar a presença de peixes no local, embora os efeitos sejam pequenos. Os sons produzidos por um dispositivo instalado no fundo são significativamente menores do que a maioria das outras fontes de ruído antropogênico em rios e baías. Estudos indicam baixa probabilidade de um efeito significativo no comportamento normal dos peixes ou danos fisiológicos (POLAGYE; MURPHY, 2015);
(SCHRAMM; BEVELHIMER; SCHERELIS, 2017);(BEVELHIMER; DENG;
SCHERELIS, 2016).
O fator de campos eletromagnéticos se refere ao gerador e os cabos subaquáticos utilizados para transmitir eletricidade entre turbinas, entre a matriz e um transformador submerso e do transformador ou matriz para a margem do rio. A corrente elétrica que circula pelos cabos gera campos magnéticos nas imediações, o que pode criar um campo elétrico secundário (RIJKSWATERSTAAT WATER, 2016). Os componentes químicos de turbinas hidrocinéticas são fluídos hidráulicos e óleos lubrificantes, tintas, metais dissolvidos ou compostos orgânicos (CENTRE FOR ECOLOGY & HYDROLOGY, 2007).
Os fatores de recepção são o ambiente físico, o habitat, os invertebrados, os peixes migratórios e residentes, as interações ecossistêmicas; e fatores socioeconômicos. Entre os fatores existem interações ecossistêmicas dos efeitos ou impactos. O ambiente físico, relacionado com a hidrodinâmica, sofre alterações na velocidade do fluxo, elevação da água, transporte e deposição de sedimentos, tamanho dos grãos e outras propriedades ou processos do rio (EME et al., 2019);(WARD et al., 2010). Na Figura 14 são apresentados os impactos de turbinas hidrocinéticas em corpos hídricos e incluem os fatores anteriormente mencionados.
Figura 14. Possíveis impactos no ecossistema por turbinas hidrocinéticas
Fonte: elaboração própria a partir de (U.S. DEPARTMENT OF ENERGY, 2009); (CENTRE FOR ECOLOGY & HYDROLOGY et al., 2007).
O habitat é influenciado por alterações das velocidades da água; dos nutrientes e da qualidade da água; turbidez; transporte e deposição de sedimentos; presença de dispositivos fixos. A mobilização de sedimentos pode liberar contaminantes adsorvidos, o que representa uma ameaça à qualidade da água e aos organismos aquáticos (KAYGUSUZ; GU, 2010);
(SCHRAMM; SCHERELIS; BEVELHIMER, 2016);(YUCE; MURATOGLU, 2015).
Também existem efeitos para organismos bentônicos e presentes na coluna d’água devido à eutrofização, hipóxia e efeitos na rede alimentar aquática. Os peixes podem ser afetados tanto pelos componentes móveis como fixos. A geração de ruído pode interferir com a reprodução, alimentação, evasão de risco, comunicação e navegação dos peixes, quando está em altos níveis. A toxicidade química pode causar bioacumulação, efeitos nos sistemas sensoriais, crescimento e comportamento dos peixes (KAYGUSUZ; GU, 2010);
(SCHRAMM; SCHERELIS; BEVELHIMER, 2016);(YUCE; MURATOGLU, 2015);
(LAWS; EPPS, 2016a).
A ameaça de colisão ou emaranhamento, pode alterar potencialmente os movimentos locais e migrações de longa distância. Quando existe iluminação artificial nas estruturas durante a noite pode atrair animais (SCHRAMM; BEVELHIMER; SCHERELIS, 2017);
(KUMAR; SARKAR, 2016);(AMARAL et al., 2011). A indústria de turbinas hidrocinéticas
ainda está em evolução, por esse motivo os impactos ecológicos não foram totalmente compreendidos. Esse contexto exige projetos mais eficientes em aspectos econômicos e ambientais, requerendo um esforço estratégico e colaborativo entre desenvolvedores, academia e setor público (LAWS; EPPS, 2016a).
Estudos de impactos ambientais estão sendo realizados em diversos países, principalmente para o ambiente marinho sendo a maior preocupação os efeitos das turbinas sobre animais marinhos (ZHANG et al., 2016). Como mencionado anteriormente, sobre rios existe pouca informação. Estados Unidos é o país com maior pesquisa da tecnologia hidrocinética para esse meio. Igualmente são eles quem têm trabalhado nos impactos ambientais focando nos peixes e nos sedimentos (GUNEY; KAYGUSUZ, 2010);
(BRADLEY; EVANS; SEITZ, 2015);(JOHNSON et al., 2013).
Não existe uma técnica especifica para realizar os estudos de impacto ambiental e nenhuma das publicações revisadas tratam sobre turbinas hidrocinéticas em rios. No LEA têm sido realizadas pesquisas sobre os impactos ambientais e nelas vêm sendo utilizados técnicas como Checklist, Matriz de Leopold e Simulação Computacional de Dinâmica de Fluidos – CFD para impactos em peixes, além de impactos sociais e em outros fatores ambientais.
A Matriz de Leopold é uma técnica criada em 1971 para avaliar os impactos de uma ação mediante uma tecnologia em um ambiente dado. Essa matriz é usada no contexto do objetivo, possibilidades tecnológicas, propostas de ação e alternativas, diagnóstico da situação ambiental, alternativas engenhareis, identificação de impactos e análise da magnitude e da importância, avaliação do impacto e recomendações. A análise é realizada mediante uma matriz que inclui no eixo X as ações que podem causar impactos e no eixo Y as condições ambientais que podem ser afetadas. Mostra as interações que ajuda aos pesquisadores a identificar alternativas que podem causar menos impacto. A forma mais eficiente de usar a matriz é verificar cada ação em termos de magnitude e importância dos efeitos sobre as características ambientais (LEOPOLD et al., 1973).
As ações podem ter um grande impacto a curto prazo por um ano ou mais, que são melhoradas em poucos anos e de menor significância em um longo prazo. Na matriz deve-se indicar deve-se está deve-sendo avaliado um impacto a curto prazo ou longo prazo. A avaliação da significância e magnitude é realizada um uma escala de 1 a 10 onde 1 é o menor e 10 é o maior. O próximo passo é avaliar os números que foram colocados nas caixas de magnitude (parte inferior) e importância relativa (parte superior) (LEOPOLD et al., 1973).