Redução da emissão dos gases do efeito estufa na geração de energia elétrica - contribuição da energia nuclear

Redução da emissão dos gases do efeito

estufa na geração de energia elétrica -

contribuição da energia nuclear

Prof. Dr. João Manoel Losada Moreira

Programa de Pós-graduação em Energia Universidade Federal do ABC

Workshop “Redução da emissão de gases do efeito estufa no Brasil”

Universidade de São Paulo Escola Politécnica

Principais tópicos



Efeito estufa - interação economia, ambiente e

sociedade



Sustentabilidade e o setor de energia



Alguns critérios



Possibilidades de expansão do setor elétrico

brasileiro para evitar emissões



Contribuição da energia nuclear atendendo

critérios de sustentabilidade

Processos econômicos geram

rejeitos



Produzem rejeitos

econômicos



Extração de recursos

naturais



Produção de bens e

serviços



Consumo das

pessoas



A produção de capital

físico (fábricas,

Lei da conservação da massa



Todos os recursos naturais se transformam em



Bens de consumo



Capital físico



Rejeitos econômicos



Os bens de consumo e capital físico

depreciam-se

com o tempo e se transformam em rejeitos

econômicos. Eventualmente

R (recursos naturais) = Q (rejeitos econômicos)

O meio ambiente assimila os rejeitos

econômicos e a poluição em geral



O meio ambiente é o repositório final dos

rejeitos econômicos



CO

, SO

vão para a atmosfera



Efluentes industriais e esgotos urbanos vão para rios

e mar



Resíduos sólidos vão para aterros sanitários, etc



Poluição natural também é assimilada pela

natureza

Economia sustentável

–

economia

formando um ciclo fechado

O uso dos

Rejeitos ambientais em uma

economia sustentável



Seriam rejeitos ambientais apenas aqueles que

não colocam em risco:



A capacidade do ambiente em assimilar rejeitos



A capacidade do ambiente em processar os rejeitos

tornando-os inerte



A reversibilidade dos impactos ambientais



A resiliência do ambiente

Regras gerais para o

desenvolvimento sustentável



Avaliar a questão de forma sistêmica



Procurar

poucas

variáveis

fundamentais

para

garantir a sustentabilidade do sistema



Evitar transformar rejeitos econômicos em

rejeitos ambientais (reciclar)



Estabelecer critérios gerais para a

sustentabilidade do sistema em estudo



Separar questões sobre impactos ambientais e

sociais locais e identificá-las como critérios

Critérios gerais de

sustentabilidade

a) Utilizar recursos naturais renováveis em taxas menores que suas taxas de regeneração

b) Buscar a substituição de recursos naturais não-renováveis por recursos renováveis ou não-renováveis disponíveis à medida que os primeiros vão sendo utilizados e se tornem escassos

c) Utilizar cada vez menos recursos naturais, isto é, aumentar a eficiência no uso dos recursos naturais

d) Manter a taxa de deposição de rejeitos ambientais menor que a taxa de assimilação do meio ambiente para garantir sua

capacidade de suporte à vida

Expansão do setor elétrico

brasileiro

 A demanda de energia elétrica cresce em torno de 3,5 %/ano (em 2018)

 Considerar possíveis formas de atender a demanda atendendo critérios de sustentabilidade:

 Aumentar o uso de energia renovável (critério a)

 Não comprometer os reservatórios das hidrelétricas e considerar os usos múltiplos da água (critérios a; e)

 Buscar novas fontes e tecnologias com recursos naturais disponíveis e reduzido impacto ambiental e social (critério b;e)

 Aumentar a eficiência energética na indústria, transporte, residências e serviços (critério c)

 Promover a reciclagem dos rejeitos econômicos visando reduzir a quantidade de rejeitos ambientais e uso de recursos naturais (critérios c; d)

 Reduzir a morbidade e fatalidades (critérios e)

Possibilidades de expansão do

Sistema Elétrico Brasileiro

Sustentabilidade

Diferentes regiões estão sujeitas a diferentes

impactos

Preocupações quanto à

sustentabilidade do setor elétrico

Arena para tomada de decisão sobre

a expansão do setor elétrico brasileiro

Coeficientes de impacto de gases de efeito

estufa para várias formas de energia

A barra significa que emissão depende do projeto

Menos emissão de gases do efeito estufa

Possível contribuição de energia nuclear

para expansão do sistema elétrico



Objetivo: reduzir emissão de gases do efeito estufa

 As fontes de energia hidrelétrica, nuclear, eólica e biomassa emitem menos gases do efeito estufa

 Notar que uma análise ampla de sustentabilidade outras variáveis de impacto devem ser consideradas além de emissão de gases do efeito estufa



Caso específico da energia nuclear

 É uma fonte com menor emissão de gases do efeito estufa (impacto ambiental) – critério b

 Pode promover a reciclagem de seus rejeitos econômicos (Pu e outros resíduos) – critério d

Impactos da geração nuclear -

rejeitos radioativos



Reação de fissão com nêutrons térmicos produz

energia e produtos de fissão



Produtos de fissão incluem quase toda a tabela de

nuclídeos

Reações nucleares e rejeitos

 Captura de nêutrons térmicos pelo 238_{U e}

sucessivos decaimentos beta produz plutônio (elemento transurânico -TRU)

 239_{Pu também fissiona}

Rejeitos radioativos provenientes de

reatores nucleares

 Captura de nêutron pelo plutônio produz, depois de decaimento beta, amerício (Am)

 Captura de nêutron pelo amerício produz, depois de decaimento beta, curium (Cm)



Rejeitos produzidos



Produtos de fissão



Plutônio



Actinídeos menores (Np, Am, Cm)

Necessidade de estocagem de

rejeitos radioativos

Os produtos de fissão decaem voltando ao estado natural em 300 a 500 anos

Os elementos transurânicos decaem em torno de 100.000 anos

Sem reciclagem: tempo de estocagem de

~10.000 anos

Com reciclagem:

Reciclagem de rejeitos radioativos

–

combustível irradiado



Os rejeitos radioativos denominados actinídeos menores

podem ser reciclados da seguinte forma:



Irradiação em reatores rápidos ou reatores acoplados a

aceleradores que têm nêutrons rápidos

 Nesses reatores os actinídeos menores (rejeitos de longa duração) são fissionados produzindo produtos de fissão

 Assim os rejeitos de longa duração se transformam em rejeitos que ficam inertes em 300 a 500 anos



Possível irradiação em reatores de potência PWR como o

reator de Angra 1 ou Angra 2

Reciclagem

Accelerator Driven Systems - ADS

Reciclagem dos rejeitos radioativos de

longa duração (actinídeos menores)

Reciclagem

Os actinídeos menores são fissionados em reatores rápidos ou térmicos e se transformam em produtos de fissão

Depósito de rejeitos de baixa e média

atividade de El Cabril, Espanha

(Tranjan, 2005)

Vista aérea Prédios de depósito

Depósito de rejeitos de El Cabril

Vista interna

Massa de combustível irradiado em

Angra 2 após 3 anos

O total é de 34 toneladas

Ordens de magnitude menor que

emissão de gases de efeito estufa

por fontes fósseis

Sem reciclagem: 33,8 ton

Depósito inicial de combustível

irradiado em Angra em Angra

Armazenamento de combustível irradiado a

seco na usina Vermont Yankee

No caso de não haver

reciclagem todo o combustível se transforma em rejeito.

Fica armazenado em containers apropriados.

Havendo reciclagem,

Armazenamento de combustíveis

Comentários finais

 A redução da emissão de gases do efeito estufa no setor de energia elétrica pode ser conseguida por meio de várias

medidas:

 Uso de outras fontes e tecnologias: eólica, hidrelétrica, energia nuclear e biomassa

 Investimento em eficiência energética

 A energia nuclear pode contribuir para expansão do setor elétrico a atender vários critérios de sustentabilidade:

 Reduz emissão de gases do efeito estufa

 Aumenta a segurança de fornecimento de energia elétrica