As energias renováveis que não causam poluição pela emissão de substâncias são chamadas de energias limpas e incluem: solar, eólica, geotérmica, maremotriz e hidráulica.

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Os combustíveis fósseis são os meios de geração de energia mais utilizados atualmente. Eles incluem o petróleo e seus derivados (gasolina, óleo diesel etc.), o gás natural, o xisto e o carvão mineral. Todos esses combustíveis foram gerados há milhões de anos pela decomposição de seres vivos, animais e/ou vegetais.

Eles são usados em usinas termelétricas, em que a combustão desses combustíveis libera calor que aquece a água, gerando vapor, que movimenta uma turbina, produzindo energia elétrica. São usados também nos automóveis movidos a motor de combustão.

No entanto, esses combustíveis vêm trazendo uma série de problemas ambientais em virtude dos gases poluentes que eles lançam na atmosfera no momento de sua combustão. Na sua combustão completa, eles produzem o dióxido de carbono (CO₂) que intensifica o efeito estufa e agrava o problema do aquecimento global. Ele também pode reagir com a água da chuva, tornando-a ácida. Na queima incompleta, é produzido o monóxido de carbono (CO), que também é um gás-estufa. Além disso, várias impurezas são lançadas na atmosfera, como os óxidos de enxofre que produzem uma chuva ácida muito forte, pois em contato com a água, forma-se o ácido sulfúrico (H₂SO₄).

Somando-se a esses problemas ambientais, há o fato de que os combustíveis fósseis não são renováveis e, portanto, um dia irão se esgotar.

Por isso, os cientistas estão cada vez mais pesquisando novos modelos energéticos. Um modo de geração de energia mecânica ou elétrica é considerado limpo se não liberar substâncias poluentes para o meio ambiente. É bem verdade que até o momento não se descobriu nenhuma forma de geração de energia que não cause nenhum impacto na natureza; entretanto, no caso da energia limpa, esse impacto restringe-se à região da construção da usina.

Entre esses novos modelos energéticos estão a energia solar, a eólica, a geotérmica, a maremotriz, a hidráulica e a nuclear.

 No caso da energia necessária para a movimentação de veículos, o combustível é considerado limpo apenas no que diz respeito a não contribuir para a emissão de compostos do carbono. No entanto, esses combustíveis interferem sim nos ciclos de outros elementos químicos, como o ciclo do nitrogênio. A fonte renovável para a produção de “combustíveis limpos” é a biomassa, ou seja, os biocombustíveis, que incluem o etanol e o biodiesel.

 Vejamos cada uma dessas energias limpas:

• Solar: Recebemos do Sol uma quantidade 10 mil vezes maior de energia do que a necessária para a população mundial em um ano. Assim, toda essa energia pode ser aproveitada por meio de painéis com células fotovoltaicas. Essa energia térmica captada pode ser usada de modo direto em residências, como para aquecer a água do chuveiro ou aquecer ambientes, e pode também ser usada indiretamente para a geração de energia elétrica.

As principais vantagens são que depois de prontas para uso, não geram poluição alguma, seu impacto ambiental é insignificante e sua manutenção é bem barata.

Entretanto, as desvantagens estão ligadas ao fato de que é necessário extrair e processar silício para produzir os painéis solares, o que gera poluição (mas que pode ser controlada); além disso, o custo ainda continua elevado (mas à medida que essa tecnologia avança, ela vem se tornando cada vez mais economicamente viável), seu rendimento é baixo, sendo de apenas 25%, principalmente porque seu sistema de armazenamento de energia é pouco eficiente, sua produção oscila conforme o clima e à noite não existe produção.

Instalação de painéis solares fotovoltaicos de energia alternativa no telhado

• Eólica: Sua matéria-prima é o vento, que é captado por uma turbina de duas ou três pás, ou seja, hélices presas em um pilar, chamadas de eólias. Seu rendimento depende da rapidez e constância dos ventos na região, o que requer uma análise desses dados antes desse sistema de energia ser implantado.

As vantagens principais da energia eólica são que o impacto ambiental é praticamente nenhum, e o custo de geração de eletricidade é baixo.

Infelizmente, algumas desvantagens também existem, pois apesar de reduzidos, ainda há impactos ambientais na instalação das usinas, causando alteração na paisagem local; pode haver ameaça para os pássaros se as eólias forem colocadas em suas rotas de migração, pode haver também poluição sonora e interferência em transmissões de rádio e TV.

Turbinas de energia eólica em Sicília, Itália

• Geotérmica: A 64 km da superfície da Terra existe uma camada denominada magma, em que a elevadíssima temperatura ferve a água dos reservatórios subterrâneos. Assim, a energia geotérmica baseia-se na captação do vapor gerado nesses reservatórios por meio de tubos e canos apropriados. Esse vapor faz lâminas de uma turbina girar, e um gerador transforma a energia mecânica em elétrica.

Estação de usina geotérmica

•  Maremotriz: Esse tipo de energia é produzido por meio da instalação de turbinas perto dos mares, em que se produzirá energia elétrica por meio da energia potencial das ondas do mar.

Porém, o seu rendimento é baixo e o fornecimento de energia não é contínuo.

Turbinas no fundo do mar para geração de energia maremotriz

• Hidráulica: Esse tipo de energia é bem conhecido, sendo que ela é proveniente do movimento das águas.

O seu rendimento é muito superior aos que foram mencionados até aqui. Porém, os seus impactos ambientais são imensos, incluindo destruição de ecossistemas, alteração de paisagens, alagamentos, bloqueio nos rios e deslocamento da população que morava no local onde a usina foi construída.

Usina hidráulica: energia gerada pela movimentação das águas

• Nuclear: Apesar desse tipo de energia envolver altos riscos de contaminação, isso só acontece se houver acidentes ou se o lixo atômico não tiver um tratamento e destino corretos. Mas se tudo transcorrer bem, a energia nuclear é considerada limpa, pois não causa poluição pela emissão de substâncias.

Os detalhes sobre como a energia elétrica é produzida nas usinas nucleares podem ser vistos no texto Reator Nuclear; mas, de maneira resumida, trata-se de uma reação de fissão nuclear, que libera uma quantidade colossal de energia na forma de calor. Esse calorfaz a água ferver, sendo que seu vapor aciona uma turbina geradora, que produz eletricidade.

A maior vantagem desse tipo de energia é a grande quantidade de energia elétrica que é gerada. Mas além das desvantagens já mencionadas, que são os acidentes, ainda há o custo elevadíssimo para sua implementação e o fato de que a água quente que volta para os rios e lagos pode causar poluição térmica.

Uma usina nuclear sempre é instalada perto de fontes de águas naturais

• Biomassa: Inclui o uso de matéria orgânica, tais como restos de madeira, colheita, plantas, alimentos, animais e algas. A biomassa é constituída principalmente por elementos como carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, estando o enxofre em menores proporções. Esse material orgânico pode ser transformado em combustíveis sólidos, líquidos e gasosos.

O etanol, por exemplo, é produzido a partir da cana-de-açúcar, do milho, entre outras fontes. O biodiesel é outro exemplo, podendo ser produzido a partir de gorduras animais ou óleos vegetais, tais como o de soja, de amendoim, de algodão, de lama (dendê), de girassol, de mamona etc.

Esses biocombustíveis representam uma melhoria dos gases de carbono emitidos para a atmosfera, minimizando o problema do efeito estufa e do aquecimento global, além de apresentar menor teor de enxofre. Mas eles causam desmatamento e aplicação de monoculturas.

https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/energia-limpa.htm