A energia nuclear no contexto de transição energética para uma matriz sustentável
Sarah de Almeida Lima*
A energia desempenha um papel fundamental na vida das pessoas e está presente nas mais variadas maneiras, seja cotidiana, para locomoção, dirigir um carro, cozinhar alimentos e iluminação.
Sendo assim, a energia pode ser obtida por meio da transformação de diversos recursos, que podem se originar a partir de várias formas, e são divididos em renováveis e não renováveis.¹
As fontes de energia que pertencem ao grupo das não renováveis possuem recursos finitos ou esgotáveis, no qual, para a maioria delas, a reposição na natureza é muito lenta, pois resulta de um processo que dura milhões de anos, sob condições específicas de temperatura e pressão. Ou seja, quanto mais usamos as fontes de energia não renováveis, menos teremos no estoque total. São elas: petróleo, carvão mineral, gás natural e nuclear.¹
Já as fontes de energia renováveis são inesgotáveis, pois esses recursos renovam-se constantemente ao serem usados. São elas: hídrica (energia acumulada em reservatórios), solar (energia do sol), eólica (energia do vento), biomassa (energia da matéria orgânica), geotérmica (energia do interior da Terra) e oceânica (energia das marés e das ondas).
Algumas dessas fontes quando exploradas e usadas na forma de energia elétrica, apresentam variação na geração de energia ao longo do dia ou do ano, como é o caso da eólica, que não é usada quando não há ventos, e a energia solar, à noite, como também, no caso da fonte hídrica, quando ocorrem estiagens prolongadas (secas).¹
O conjunto de fontes de energia são denominadas matriz energética. O mundo possui uma matriz energética composta, principalmente, por fontes não renováveis, como também por fontes renováveis como solar, eólica e geotérmica, que, juntas, correspondem a apenas 2,7% da matriz energética mundial, representadas como “Outros”. Sendo assim, somando à participação da energia hidráulica e da biomassa, as fontes renováveis atingem 14,7% do total (vide Figura 1).²
Por outro lado, a matriz elétrica é formada pelo conjunto de fontes disponíveis apenas para a geração de energia elétrica em um país. Sob uma perspectiva mundial, a geração de energia elétrica é baseada, principalmente, em combustíveis fósseis (vide Figura 2).²
O gráfico da matriz elétrica mundial mostra que a geração de eletricidade ainda depende fortemente de combustíveis fósseis, em que o carvão mineral é a fonte principal, representando 36% da produção de energia elétrica, seguido pelo gás natural, com 23%. Essas fontes, embora eficientes no que se refere à entrega de potência elétrica, são grandes emissoras de gases do efeito estufa (GEE).
As energias renováveis têm uma participação menor, mas crescente, na qual a energia eólica corresponde a 6,5%, a solar fotovoltaica a 3,6%, e a biomassa a 2,2% da produção de energia elétrica. Já a energia hidráulica, uma das mais antigas fontes renováveis, representa 15,5%, sendo importante em regiões com grandes rios. Por fim, a energia nuclear também aparece com destaque, respondendo por 9,9% da matriz, oferecendo uma alternativa sem emissão de carbono.
Compreende-se que a energia nuclear é proveniente de reações que ocorrem no núcleo de certos átomos chamados de radioativos. Estas reações, em geral, dividem um átomo de um elemento químico em dois átomos diferentes liberando uma grande quantidade de energia, ou seja, uma fissão nuclear. Dessa maneira, a energia liberada durante o processo de fissão aquece um líquido, geralmente a água, que produz vapor em alta pressão e movimenta as turbinas que, por sua vez, acionam geradores elétricos. Esta fonte é esgotável e não renovável. Contudo, é considerada uma fonte de energia limpa, pois não produz GEE.¹
Atualmente há em atividade no mundo pouco mais de 440 reatores nucleares de potência operados por 32 nações, que são responsáveis por fornecer cerca de 9,9% da matriz energética global (2.553 TWh em 2020). Além disso, cerca de 220 reatores de pesquisa estão em operação em 50 países, que colaboram para a produção de fontes radioativas e insumos para radiofármacos.
Embora o número de reatores tenha se mantido estável desde os anos 1980, a produção de energia aumentou devido à substituição de reatores antigos por modelos mais potentes.³
Diversas comunidades reconhecem a energia nuclear como uma alternativa às fontes que produzem gases de efeito estufa. Recentemente, ela recebeu o rótulo de “energia verde” pela Comunidade Europeia e pela ONU. A Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) prevê um cenário de crescimento, estimando que a produção atinja 4.714 TWh até 2050, no qual a energia nuclear fornecerá 25% da demanda global, contribuindo para a sustentabilidade do planeta.³
Vale pontuar que, apesar de a energia nuclear representar apenas 9,9% (vide Figura 2) da matriz elétrica mundial, ela tem sido considerada uma alternativa promissora na transição para fontes de baixo carbono. Seu potencial de expansão, entretanto, traz efeitos que merecem atenção nas questões: ambientais, sociais e econômicas.
Em relação à questão ambiental, embora a energia nuclear apresente baixa emissão de gases de efeito estufa, seu uso em larga escala implica em desafios ambientais, especialmente ao armazenamento de resíduos radioativos, que permanecem perigosos por milhares de anos, bem como, riscos associados a possíveis acidentes nucleares.
Socialmente, a energia nuclear tem grande potencial em proporcionar trabalho globalmente. A Agência de Energia Nuclear (NEA) e a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) utilizaram o modelo econômico “input/output” para mensurar o impacto no emprego direto, indireto e induzido do setor de energia nuclear na economia de um país. Resultados indicam que o emprego direto durante a preparação do local e a construção de um reator elétrico avançado de água leve de 1.000 megawatts em qualquer ponto do tempo por 10 anos é de aproximadamente 1.200 profissionais e funcionários de construção, ou cerca de 12.000 anos de trabalho. A operação por 50 anos requer aproximadamente 600 funcionários anualmente, resultando em 30.000 anos de trabalho. Para até 10 anos de descomissionamento, cerca de 500 pessoas são empregadas anualmente, ou cerca de 5.000 anos de trabalho, e a gestão de resíduos ao longo de 40 anos tem cerca de 3.000 anos. Totalizando empregos diretos, indiretos e induzidos, o ciclo de vida gera aproximadamente 200.000 anos de trabalho por gigawatt de capacidade de produção nuclear. ⁴
Por fim, economicamente, o investimento em energia nuclear em economias avançadas estagnou nas últimas duas décadas devido aos altos custos de novos projetos, longos prazos de construção, ambiente político e mercado de eletricidade desfavoráveis e, em alguns países, à falta de confiança pública após o acidente na Usina Nuclear de Fukushima Daiichi Japão. A competitividade de novas usinas nucleares é ainda mais prejudicada pelo fato de que a maioria dos mercados de energia ainda não remunera adequadamente as baixas emissões e os atributos distribuíveis da energia nuclear. ⁵
É importante pontuar que o aumento do uso de sistemas de Inteligência Artificial (IAs) está impulsionando o consumo global de energia, com “data centers” responsáveis por 1% a 1,5% em média do consumo de energia mundial. Nos EUA, esse consumo deve atingir 9% até 2030. Sendo assim, para enfrentar essa pressão, “big techs” como Microsoft e Google investem em energia nuclear, que oferece alta eficiência e baixa emissão de carbono. Em 2022, as “big techs” Amazon, Google, Meta e Microsoft consumiram 72 TWh de energia, equivalente ao necessário para abastecer milhões de residências ao longo de um ano. Para atender à crescente demanda de energia impulsionada pela expansão da IA, essas empresas estão investindo em energia nuclear, uma solução eficiente que emite quase nenhum CO2 durante a operação. No entanto, questões como a gestão de rejeitos nucleares, riscos de acidentes e os altos custos de implementação ainda representam desafios significativos para sua ampla adoção.⁶
Como podemos inferir, a transição energética, com a adoção de métodos de preparação de energia limpa adequados, é considerada fundamental para a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) e, embora viável, enfrenta desafios substanciais devido à predominância das fontes fósseis, como carvão e gás natural, na matriz energética global. As fontes renováveis, como a solar, eólica, hidráulica e biomassa, são alternativas centrais para essa transição por serem sustentáveis e de baixa emissão.
Em um cenário global, a diversificação da matriz energética é considerada a melhor abordagem, combinando fontes renováveis e nucleares para atender às necessidades regionais e globais. A dependência de uma única fonte é globalmente insustentável devido à variabilidade dos recursos naturais e condições econômicas. No Brasil, a forte presença de hidrelétricas e o crescimento de fontes solares e eólicas posicionam o país favoravelmente para adotar uma matriz mais sustentável, diversificando ainda mais as fontes de baixo carbono e garantindo a segurança energética.
Dessa forma, as fontes de energia disponíveis no mundo mostram que apesar da crescente importância das energias renováveis, elas representam uma pequena parte da matriz energética global, a qual depende fortemente de fontes não renováveis, que aumentam a emissão de gases do efeito estufa.
Dessa forma, as fontes de energia disponíveis no mundo mostram que apesar da crescente importância das energias renováveis, elas representam uma pequena parte da matriz energética global, a qual depende fortemente de fontes não renováveis, que aumentam a emissão de gases do efeito estufa.
¹ EPE. Fontes de Energia. Epe, 2021. Disponível em: <https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/fontes-de-energia>.
² EPE. Matriz Energética e Elétrica. Epe, 2021. Disponível em: <https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica>
³ CARDOSO, Roberto; TEIXEIRA COELHO, Suani. Algumas preocupações sobre energia. Jornal usp, 2022. Disponível em: <https://jornal.usp.br/artigos/algumas-preocupacoes-sobre-energia/>
⁴ NUCLEAR ENERGY AGENCY (NEA). Measuring Employment Generated by the Nuclear Power Sector. OECD Publishing, Paris, 2018. Disponível em: <https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_14912/measuring-employment-generated-by-the-nuclear-power-sector?details=true>
⁵ INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA). Nuclear Power and Secure Energy Transitions. IEA, Paris, 2022. Disponível em: <https://www.iea.org/reports/nuclear-power-and-secure-energy-transitions>
⁶ UOL ECONOMIA. Big techs investem em energia nuclear por causa da inteligência artificial. UOL, 2024. Disponível em: <https://economia.uol.com.br/noticias/redacao/2024/11/04/big-techs-investem-em-energia-nuclear-por-causa-da-inteligencia-artificial.htm>
Autora:
Sarah de Almeida Lima, aluna de Engenharia de Produção na UEM e bolsista Fundação Araucária de Iniciação Tecnológica do NAPI EZC. Desenvolve o projeto na área do “Estudo e determinação dos fatores que influenciam a adoção de diferentes soluções em geração e coleta de energia limpa.”, sob a orientação do Prof. Dr. Ivair Aparecido dos Santos, docente do DFI/UEM.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
