EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Escola Secundária Poeta Joaquim Serra

Exploração sustentada de

recursos geológicos

Montijo, 26 de Maio de 2009

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Escola Secundária Poeta Joaquim Serra

Biologia e Geologia

Professora: Madalena Cruz

Ano lectivo: 2008/2009

Exploração sustentada dos

recursos geológicos

Montijo, 26 de Maio de 2009

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Índice

Introdução......................................................................................pág. 4

Recursos geológicos......................................................................pág. 5

Recursos hidrogeológicos..............................................................págs. 6 a 11

Reservatórios de água........................................................págs. 6 a 8

Gestão das águas subterrâneas...........................................págs. 9 a 11

Recursos energéticos......................................................................págs. 12 a 16

Combustíveis fósseis..........................................................págs.12 a 14

Energia nuclear.................................................................pág. 15

Energia geotérmica............................................................pág.16

Recursos minerais..........................................................................págs. 17 e 18

Conclusão.......................................................................................pág.19

Bibliografia....................................................................................pág.20

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Introdução

Desde os tempos mais remotos que o Homem utiliza os recursos que a Terra lhe fornece

em seu beneficio. Por exemplo, os primeiros hominídeos tinham uma espécie de lanças

e outros objectos cortantes feitos destes recursos (neste caso mineralógicos), com que

caçavam e cortavam a carne crua para comerem.

Assim, podemos definir recursos geológicos como toda a matéria proveniente da Terra e

que o Homem tem a possibilidade de usar.

Com o desenvolver da ciência e da tecnologia, o Homem torna-se cada vez mais

dependente destes recursos, que, muitos deles, não sendo renováveis esgotam-se.

Desta forma, devemos ter alguma cautela na forma como utilizamos os recursos

geológicos, para que as gerações futuras também possam usufruir deles.

De forma a minimizar a utilização dos recursos não-renováveis estão a ser descobertas

outras formas de obter esses recursos; estas novas formas são consideradas renováveis,

uma vez que as suas fontes são consideradas renováveis.

Neste trabalho vamos abordar os recursos geológicos, que se podem dividir em recursos

hidrogeológicos, energéticos e minerais.

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Recursos geológicos

Os recursos podem ser divididos em recursos

renováveis e recursos não renováveis. Como

recursos não renováveis podemos definir

todos os recursos que o Homem gasta mais

depressa do que a Terra consegue repor. Por

vezes é utilizada a escala da vida humana

para definir os recursos (os recursos não

renováveis são aqueles que se gastam e não

são gerados pela Terra em menos de 100

anos).

Os principais recursos não renováveis

utilizados pelo Homem são o carvão e o petróleo devido à sua rentabilidade energética.

A demora na formação de mais petróleo e carvão leva-os à exaustão. Para formar alguns

litros de petróleo são necessários milhares de anos e o Homem gasta-o em dezenas ou

centenas de anos.

Já os recursos renováveis são aqueles que a Terra gera mais depressa do que o Homem

os consome ou são aqueles que se renovam num período de tempo inferior a 100 anos.

(a energia eólica, a energia hídrica, a biomassa e outros são recursos renováveis).

Os recursos utilizados pelo Homem encontram-se em reservas. As reservas são

depósitos disponíveis para o Homem, donde o recurso pode ser legalmente extraído de

forma rentável. A rentabilidade depende do estado económico do país, num momento a

exploração de uma reserva pode não ser rentável e sê-lo mais tarde.

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Recursos hidrogeológicos

Muitas vezes o nosso planeta é chamado de Planeta Azul. Foi-lhe dada esta designação

porque a maior parte do nosso planeta está coberto por água. Mas, apesar desta grande

quantidade de água, a verdade é que cerca de 97% é água salgada e apenas 3% é água

favorável ao Homem. Destes 3% mais de metade está congelada logo, apesar de toda a

água do nosso planeta apenas uma parte muito pequena pode ser utilizada pelo Homem.

Assim é necessário proteger esta água (doce), utilizá-la de forma inteligente, sem a

poluir e desperdiçar.

Reservatórios de água

A água, tal como os outros

recursos, encontra-se em

reservas – os reservatórios

de água – e, sendo a

hidrosfera um subsistema

dinâmico, a água está em

constante movimento de uns

reservatórios para outros,

segundo o ciclo da água.

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

O sol transfere a energia às reservas para que a água evapore para a atmosfera. Na

atmosfera a temperatura diminui, a água condensa e mais tarde precipita devido à força

da gravidade. Da água que cai na Terra uma parte cai sobre rios, oceanos e lagos e outra

grande parte cai sobre os continentes, acabando por escorrer ou infiltrar-se no solo.

Estes tipos de reservatórios subterrâneos são designados aquíferos.

Um aquífero é um reservatório de água no subsolo donde se pode retirar água de forma

economicamente rentável. Dependendo da porosidade ou permeabilidade o aquífero

pode armazenar mais ou menos água.

Porosidade

A porosidade resulta de espaços não preenchidos nas rochas. Esses espaços são os poros

ou vazios, que apesar de não estarem preenchidos por rocha, estão preenchidos por água

ou ar.

Conforme a forma dos poros a rocha pode ser porosa ou fissurada. As rochas porosas

são rochas porosas são rochas sedimentares detríticas que, se apresentarem grãos de

tamanho semelhante tem porosidade elevada, enquanto, se tiverem grãos de tamanho

diferente a porosidade é menor. Os poros das rochas fissuradas são denominados

fracturas ou fissuras dependendo do seu desenvolvimento. Este tipo de poros podem ser

criados pelo movimento de placas (origem mecânica) ou pela precipitação de carbonato

de cálcio (origem química). Este tipo de rochas apresentam porosidade inferior às

rochas porosas, excepto nas situações extremas.

Permeabilidade

A permeabilidade é a maior ou menor

facilidade com que a rocha se deixa

atravessar pela água. Se os poros estão

em contacto uns com os outros ou as

estão fissuras abertas, a rocha apresenta

elevada permeabilidade. Se os poros

não estão em contacto e as fissuras não

estão abertas, então a rocha tem baixa

permeabilidade.

As rochas muito porosas, com boa permeabilidade e grandes sedimentos constituem os

melhores aquíferos. Mas, se os poros não estiverem em contacto uns com os outros e se

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forem pequenos, a permeabilidade é menor e as rochas com estas características formam

maus aquíferos.

Zonas de aquíferos

Desde que a água atinge a superfície, que está susceptível de se infiltrar nos solos.

Quando a água se infiltra atravessa duas zonas distintas: uma zona mais superficial, a

zona de aeração, e uma zona mais interna, a zona de saturação.

Por zona de aeração entende-se a zona mais superficial do aquífero, constituída por

poros que não estão preenchidos por água, mas que podem conter ar. O limite superior

desta zona é a superfície e o limite inferior é a zona onde começa a aparecer água, este

limite pode ser chamado nível hidrostático.

A zona de saturação inicia-se no nível hidrostático e termina, normalmente, numa

formação geológica impermeável e de fraca porosidade. Os poros que existam estão

cheios de água (daí a designação zona saturada).

Por nível hidrostático entende-se a profundidade a que se inicia a zona saturada. O nível

difere com a estação do ano. No Inverno, o nível hidrostático está mais próximo da

superfície e no Verão, este nível está a maior profundidade.

Tipos de aquífero

Os aquíferos podem ser confinados,

livres, semi-confinado e cársico. O

aquífero confinado é aquele em que

os limites são impermeáveis, sendo

que todo o aquífero está limitado por

zonas impermeáveis e a sua pressão

interior é superior à pressão

atmosférica. Um aquífero livre é

aquele que está limitada por uma camada de rocha impermeável, na base, e outra

permeável, na superfície, sendo a pressão no aquífero igual à pressão atmosférica. No

aquífero semi-confinado, um dos limites ou ambos permitem a transferência de água

para outro aquífero. O aquífero cársico é aquele que contém cavidades formadas por

dissolução de calcários, permitindo uma rápida passagem da água.

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Gestão das águas subterrâneas

Com a explosão demográfica actual um problema que preocupa os Hidrogeologistas é a

possível contaminação dos aquíferos, por resíduos e outros materiais poluentes. Assim,

a poluição pode ser física, química ou bacteriológica. A poluição física acontece quando

as características físicas da água se alteram (alteração da temperatura ou da

radioactividade). A poluição química consiste na libertação de substâncias, para a água,

que alterem a sua qualidade, assim como a sua aparência, cheiro e gosto. A poluição

bacteriológica ocorre quando seres microscópicos surgem na água tornando inviável.

As principais substâncias poluentes das águas subterrâneas são:

Nutrientes azotados (eutrofização)

Sais

Substâncias radioactivas

Materiais em suspensão

Seres Vivos

Petróleos e óleos

Produtos químicos dissolvidos.

Desta forma, as actividades humanas que mais contribuem para a poluição dos aquíferos

são: a actividade agrícola, a actividade urbana e a actividade industrial.

Poluição de origem agrícola

Para aumentar a produtividade, muitas vezes, os agr agricultores usam adubos,

pesticidas e outros, que não sendo totalmente absorvidos pelas plantas, são arrastados

pelas águas da chuva, podendo infiltrar-se e

contaminar as águas subterrâneas, uma vez que

contêm nitratos e fosfatos que são substâncias

tóxicas.

As principais fontes de poluição agrícola são

Utilização de fertilizantes em zonas

permeáveis e de aquíferos;

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Continuo lançamento de resíduos animais sobre o solo;

O excesso de utilização de pesticidas.

Poluição de origem urbana

Um dos maiores problemas relacionados com o aumento da população é a produção dos

resíduos sólidos urbanos. Mesmo sendo depositados em aterros sanitários, os resíduos

sofrem alterações, tornando-se perigosos para os aquíferos. As águas lixiviantes são um

dos factores que mais perigo apresenta para estas águas subterrâneas, uma vez que se

não forem tratadas podem contaminar as águas de forma irremediável. Também, os

esgotos contribuem para a poluição, visto que contêm matéria orgânica, compostos não

degradáveis, vírus e outros.

Um aquífero sujeito a esta poluição sofre um aumento de mineralização, de temperatura,

alteração da cor, sabor e odor.

Poluição de origem industrial

As principais indústrias poluentes são a

metalúrgica, a petroquímica, a farmacêutica e a

electroquímica. Geralmente, não é a indústria

em si que causa a poluição, mas sim os produtos

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libertados por elas, para as águas subterrâneas ou os derrames de substância durante o

seu transporte.

A sobreexploração de um aquífero também constitui uma forma de poluição, uma vez

que retirar água em excesso de um aquífero pode causar alterações ao nível químico e

bacteriológico nas águas que lá permanecem. O caso mais típico de sobreexploração

acontece ao nível dos aquíferos costeiros, onde a retirada de água em excesso propicia o

avanço da água salgada subterrânea. Quando a água salgada atinge as captações mais

próximas do mar, o aquífero já não tem recuperação.

Uma forma de preservar a água é usá-la de forma racional, sustentada, para se

evitar a sua poluição e evitar o seu esgotamento, uma vez que a maior parte da

água utilizada pelo Homem é utilizada, de forma incorrecta, sendo a sua maior

parte desperdiçada.

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Recursos energéticos

Ao longo do tempo tem-se verificado que o consumo de energia aumentou de uma

forma exponencial desde os primeiros hominídeos que necessitavam de procurar

alimento, do desenvolvimento da caça, da pesca e da agricultura até à industrialização e

às sociedades tecnológicas.

Devido a este aumento do consumo de energia o Homem foi explorando cada vez mais,

diversas fontes de energia tais como: os combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás

natural), energia hidroeléctrica, geotérmica, nuclear, etc.

Combustíveis fósseis

Os combustíveis fósseis são materiais que caso a sua exploração intensiva continue

podem esgotar, sendo por isso considerados recursos não-renováveis.

O seu consumo intensivo contribui para a ocorrência de problemas ambientais, como o

aquecimento global, a degradação da camada do ozono e as chuvas ácidas.

Os factores que intensificam a sua utilização são o crescimento demográfico e o

desenvolvimento tecnológico, nomeadamente a substituição da mão-de-obra por

máquinas.

Petróleo

Para satisfazer as necessidades mundiais deforma

rápida e eficiente, a exploração dos hidrocarbonetos

“deu-se de forma rápida e gananciosa”, agravando

ainda mais os problemas ecológicos contribuindo para

“o pico de produção de hidrocarbonetos convencionais

– peak oil – previsto entre 2007 e 2011”. Por isso, a maior preocupação é encontrar

alternativas, sendo uma dessas propostas, as areias betuminosas (tar sand) que são

misturas de hidrocarbonetos pesados com areias, águas e argilas. São considerados

hidrocarbonetos não convencionais e são economicamente mais rentáveis.

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Como se pode produzir energia a partir destes hidrocarbonetos contribui para a

diminuição progressiva da eficiência energética.

As áreas florestais são destruídas dando lugar a enormes crateras, pois são retirados

grandes blocos de areia e hidrocarbonetos do solo, que são separados utilizando vapor

de água de águas aquecidas sendo estas utilizadas cerca de 17 vezes. Após a sua

utilização tornam-se escuras, tóxicas e mal cheirosas, cujo tratamento ainda está em

desenvolvimento.

Deste modo torna-se difícil substituir os combustíveis fósseis por fontes alternativas não

convencionais, porque o rendimento energético, o armazenamento, o transporte e a

segurança são inferiores.

Carvão

O carvão é utilizado maioritariamente nas centrais

termoeléctricas para produzir energias. O enxofre é um

composto existente no carvão que é libertado para a

atmosfera, durante a queima do carvão formando dióxido

de enxofre, que reagindo com o vapor de água forma ácido

sulfúrico, que por sua vez propicia chuvas ácidas. Estas chuvas ao atingirem a superfície

terrestre provocam alguns problemas:

Morte de peixes e plantas aquáticas;

Acidificação dos solos, reduzindo a sua produtividade;

Corrosão dos edifícios e esculturas ao ar livre.

A utilização de combustíveis fosseis leva a libertação de dióxido de carbono. A sua

presença na atmosfera ajuda a manter a temperatura dentro dos limites propícios à vida,

pois retém o calor na Terra – efeito de

estufa.

À medida que o dióxido de carbono se

acumula na atmosfera, a temperatura à

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superfície aumenta, porque a quantidade de calor retido é maior, provocando grandes

catástrofes.

A utilização de combustíveis fósseis traz vantagens e desvantagens. Algumas vantagens

são:

Reservas para algumas décadas;

Rentabilidade;

As tecnologias associadas a estes combustíveis são muito

desenvolvidas.

Algumas desvantagens são:

A libertação de dióxido de carbono para a atmosfera;

As chuvas ácidas;

A poluição;

Recursos não renováveis.

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Outros recursos energéticos:

Energia nuclear:

A energia nuclear foi descoberta por volta do século XX, com a realização de

investigações sobre a radioactividade. Esta resulta da desintegração de átomos que

libertam energia e radiação. A desintegração de átomos de urânio é muito energética,

comparando a energia libertada pela desintegração do urânio com a energia libertada

pela queima do carvão, constata-se que o urânio é muito mais energético do que o

carvão (cerca de 3000000 de vezes).

Alguns aspectos positivos da energia nuclear são:

Recurso não poluente e sem emissão de dióxido de carbono.

Forma de energia muito rentável;

A existência de muito urânio.

Alguns aspectos negativos são:

Elevado custo de manutenção e construção das centrais;

Elevado risco ambiental (Chernobyl);

A produção, transporte e armazenamento muito perigosos;

Difícil eliminação dos resíduos.

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Energia geotérmica

O calor proveniente da Terra tem origem na

desintegração de elementos radioactivos

produzindo grandes quantidades de energia. É

este calor que constitui a energia geotérmica.

O gradiente geotérmico é a variação de

temperatura desde a superfície até ao núcleo

em função da profundidade. Essa variação

origina uma corrente de calor (fluxo

geotérmico) que se manifesta através de

vulcões, géisers ou nascentes termais.

Uma central geotérmica deve ser construída preferencialmente em zonas de divergência

de placas. Para transportar o calor até à central geotérmica é utilizada a água. Quando

esta circula no interior da Terra e passa pelas zonas onde o calor é produzido, é

aquecida, o que a faz subir, sendo então aproveitada.

Relativamente à temperatura que é atingida num aproveitamento geotérmico existem

dois tipos de aproveitamento:

Elevada entalpia (superior a 150º)

Baixa entalpia (entre 50º e 150º)

O aproveitamento de alta entalpia, o calor é utilizado para produzir energia eléctrica.

O aproveitamento da baixa entalpia é utilizado no aquecimento e produção de águas

sanitárias.

Algumas vantagens deste tipo de energia são:

Baixa emissão de gases poluentes;

Baixo risco ambiental;

Em zonas de elevada entalpia, o rendimento e a eficiência são elevados.

Alguns aspectos negativos são:

Dificuldade em aceder às fontes de calor;

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Poucos locais com interesse geotérmico

Recursos minerais

Os recursos minerais podem ser divididos em dois grupos: os recursos minerais

metálicos e os recursos minerais não metálicos.

Recursos minerais metálicos

Os minerais existem na natureza em

quantidades distintas, assim a abundância do

mineral é definida por clarke, cuja unidade

é expressa em partes por milhão (ppm) ou

gramas por tonelada (g/ton).

Quando um mineral é encontrado na

natureza numa quantidade superior ao valor

do seu clarke, então dizemos que poderemos estar perante um jazigo mineral.

Num jazigo, o material que se aproveita é o minério e o que é desprezado é a ganga ou

estéril.

Um problema que os mineiros enfrentam é saber o que fazer aos materiais estéreis,

sejam eles em grande quantidade ou pequena quantidade.

Para procurar recursos minerais são utilizados métodos de prospecção. A prospecção

pode ser feita directa ou indirectamente e pode ser divida em geofísica, geoquímica e

mecânica. Sendo que a primeira se divide em sísmica, gravimétrica, eléctrica,

magnética.

Recursos minerais não metálicos

Os recursos minerais não metálicos são mais abundantes do que os recursos minerais

metálicos. Este tipo de recursos, após serem transformados, são essenciais para o

Homem. Alguns destes materiais são as areias e o granito, que apesar de não serem

considerados importantes, são fundamentais para a sociedade, uma vez que são

utilizados na construção e decoração. (Por exemplo: o vidro é feito de areia.)

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

As rochas magmáticas têm uma dureza

elevada, proveniente duma elevada quantidade

de sílica, o que as torna mais resistentes

perante as alterações. É esta razão que permite

à rocha magmática ser utilizada para vários

fins, como construção civil, revestimentos de

exteriores e interiores.

As rochas metamórficas também são utilizadas

para o benefício do Homem, especialmente na construção civil (coberturas de telhados,

exteriores e interiores de habitações), sendo a principal rocha utilizada a ardósia.

Os calcários também já foram muito utilizados na construção e na ornamentação. Obras

como o Mosteiro dos Jerónimos e o Mosteiro da Batalha são feitas essencialmente de

calcário, mas devido à poluição atmosférica têm vindo a degradar-se.

As areias ao serem constituídas por quartzo, que é de muito difícil degradação têm um

lugar privilegiado na construção civil. Também as argilas são muito utilizadas no

fabrico do papel, no fabrico de cimento, na indústria metalúrgica e na cerâmica.

Problemas ambientais da actividade mineira

A actividade mineira pode ser esquematizada

em três fases: a primeira é a extracção do

minério, a segunda é o seu tratamento para

separação do material estéril e a terceira é o

tratamento do minério.

A fase que constitui maiores problemas é a

segunda, uma vez que o material estéril se

acumula em grandes quantidades formando as

escombreiras. Estando mal consolidados podem provocar o desabamento de terrenos.

Os materiais da escombreira ao estarem sujeitos à água das chuvas sofrem lixiviação,

contaminando os aquíferos, tornando a sua água imprópria para consumo.

Como os materiais extraídos sofrem moagem, formam-se pequenas partículas que ao

serem espalhadas pela água e pelo vento, poluem os aquíferos e os terrenos agrícolas,

respectivamente.

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Conclusão

Hoje em dia, os recursos de que a Terra dispõe estão em perigo, visto que o Homem os

está a usar de forma irracional. Normalmente, as pessoas pensam que um recurso como

a água nunca acaba, que existe muita água nos oceanos, mas esquecem-se ou não sabem

que essa água não pode ser usada e que a água que pode realmente ser utilizada existe

numa fracção muito pequena e, como consequência, utilizam-na descontroladamente,

até nos hábitos de higiene a água gasta é o dobro da necessária. Também os recursos

energéticos e minerais são sobre explorados. Os recursos energéticos, como o carvão ou

o petróleo são extraídos em grande quantidade do interior da Terra, podendo criar

desequilíbrios e levar a que estes recursos deixem de existir. Nestes casos devem ser

preferencialmente utilizadas fontes de energia renováveis, como o vento, o sol, a

energia interna da Terra ou a desintegração de átomos radioactivos. A extracção de

recursos minerais em grande escala provoca uma grande quantidade de desperdícios,

que mais tarde afectam todos os subsistemas da Terra.

Assim, é necessário levar a cabo um desenvolvimento sustentável de forma que as

gerações presentes e futuras possam usufruir dos recursos de que a Terra dispõe. O

Homem não pode utilizar os recursos da Terra como se esta lhe pertencesse por direito.

A Terra é de todos os seres que nela habitam e não apenas do Homem.

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EXPLORAÇÃO SUSTENTADA DOS RECURSOS GEOLÓGICOS

Bibliografia

Guerner Dias, A., Guimarães, Paula e Rocha, Paulo (2008), Geologia 11,

Biologia e Geologia 11ºano, Areal Editores.

http://www.ineti.pt

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