As usinas termonucleares são aquelas que produzem energia elétrica a partir da geração de energia térmica proveniente das reações nucleares. Normalmente, essas usinas funcionam por meio de dois circuitos, denominados circuito primário (vaso de pressão, pressurizador e bomba) e circuito secundário (gerador de vapor, turbina, condensador, tanque de alimentação e bombas), além de um sistema de água de refrigeração, formado por uma bomba ligada a uma fonte hídrica natural.
Durante a operação da usina, se o sistema de água de refrigeração funcionar de forma ineficiente pode causar poluição térmica, comprometendo a vida no ecossistema aquático.
Disponível em: www.eletronuclear.gov.br. Acesso em: 29 nov. 2021 (adaptado).
Para o ecossistema aquático, a ineficiência do sistema de água de refrigeração tem como consequência a
A) diminuição do pH.
B) liberação de gases poluentes.
C) contaminação por combustíveis.
D) liberação de elementos radioativos.
E) diminuição da solubilidade do gás oxigênio.
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Tecnologia de Usinas Termelétricas (Ciclos de Vapor)
- Termodinâmica (Trocas de Calor)
- Ecologia de Ecossistemas Aquáticos (Poluição Térmica e seus Efeitos)
- Química (Solubilidade de Gases)
Tema/Objetivo Geral:
A questão avalia a compreensão sobre o impacto ambiental de usinas termelétricas, especificamente o fenômeno da poluição térmica, exigindo a identificação da sua principal consequência físico-química em ecossistemas aquáticos.
Nível da Questão: Fácil
- A questão é considerada fácil porque o conceito de que o aquecimento da água de um rio por uma usina causa a morte de peixes é um dos exemplos mais canônicos de impacto ambiental estudado no ensino médio. A conexão entre o aumento da temperatura e a diminuição do oxigênio dissolvido é a explicação padrão para esse fenômeno.
Gabarito: E
- Esta alternativa está correta porque a solubilidade de gases em líquidos é inversamente proporcional à temperatura. Ao aquecer a água do ecossistema aquático, a usina diminui a capacidade dessa água de reter oxigênio dissolvido, levando a uma condição de hipóxia (baixo oxigênio) que asfixia a fauna local.
PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A missão é atuar como um engenheiro ambiental analisando o projeto da usina. O enunciado nos alerta sobre um ponto de falha (“sistema de refrigeração ineficiente”) e seu impacto no ecossistema vizinho. Precisamos identificar qual é a consequência direta e mais devastadora desse “superaquecimento” para os seres que vivem na água.
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine um copo de refrigerante gelado e um copo de refrigerante quente. Qual dos dois perde o “gás” (dióxido de carbono, um gás dissolvido) mais rápido? O quente, claro. A água de um rio funciona da mesma forma: ela retém oxigênio dissolvido, que é o “ar” que os peixes respiram. A usina, para se resfriar, acaba “esquentando o refrigerante” do rio. A questão pergunta: qual é o resultado imediato de fazer isso com o “gás” oxigênio que os peixes precisam para viver?
Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação):
Nossa investigação sobre o impacto da usina seguirá uma cadeia lógica de funcionamento e consequência:
- Por que a Usina Precisa de Resfriamento? Entender qual parte do ciclo de geração de energia exige a remoção de calor.
- Como Funciona o Resfriamento? Rastrear o “Sistema de água de refrigeração” (o circuito verde) para ver como ele interage com a usina e com o rio.
- Qual o Efeito Imediato no Rio? Identificar a principal alteração físico-química que a água quente causa no ecossistema.
- Quais as Consequências em Cascata? Explorar os efeitos biológicos secundários que essa alteração primária desencadeia.
PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para entender o problema, precisamos primeiro entender o processo. Vamos mapear o fluxo de energia dentro da usina, focando no ponto de contato com o ambiente.
Fluxograma de Funcionamento da Usina Nuclear (Foco no Resfriamento)
- Circuito Primário (Amarelo): O reator nuclear gera um calor imenso, aquecendo a água deste circuito a temperaturas altíssimas. Esta água é radioativa e fica contida.
- Gerador de Vapor: O calor do circuito primário é transferido para a água do Circuito Secundário (Azul), transformando-a em vapor de alta pressão. (Note: as águas não se misturam, apenas trocam calor).
- Turbina/Gerador: O vapor do circuito secundário gira uma turbina, que aciona o gerador elétrico, produzindo eletricidade.
- A Necessidade de Resfriar: Após girar a turbina, o vapor perdeu pressão e precisa voltar a ser água líquida para ser bombeado de volta ao gerador de vapor e reiniciar o ciclo. Para condensar o vapor, é preciso remover seu calor. É aqui que o problema começa.
- Condensador: O vapor do circuito secundário passa por tubos que são resfriados pela água do Sistema de Refrigeração (Verde).
- O Impacto Ambiental: Este sistema de refrigeração capta água fria do rio/lago, usa-a para absorver o calor do vapor no condensador, e a devolve ao ecossistema, agora significativamente mais quente.
Princípio-Chave: Temperatura vs. Oxigênio Dissolvido
A regra é simples: quanto mais quente a água, menos gás ela consegue “segurar”. As moléculas de água agitadas “expulsam” as moléculas de gás. Portanto:
- Água Fria = Alta capacidade de reter O₂ dissolvido.
- Água Quente = Baixa capacidade de reter O₂ dissolvido.
PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Agora, vamos conectar o funcionamento da usina com as consequências. O ponto crítico é a devolução da água quente do circuito de refrigeração para o ecossistema. Isso causa a poluição térmica.
Essa elevação da temperatura tem um efeito primário devastador: a diminuição da solubilidade do gás oxigênio. Mas as consequências não param por aí.
As Consequências em Cascata da Hipóxia (Baixo Oxigênio):
- Asfixia da Fauna: Peixes, crustáceos e a maioria dos invertebrados aquáticos dependem do O₂ dissolvido para respirar através de suas brânquias. A diminuição do oxigênio disponível leva à morte em massa por asfixia.
- O Paradoxo Metabólico: A maioria dos animais aquáticos é ectotérmica (“sangue frio”), o que significa que sua temperatura corporal e seu metabolismo são regulados pela temperatura da água. A água mais quente acelera seu metabolismo, fazendo com que eles precisem de MAIS oxigênio para sobreviver, exatamente no momento em que a disponibilidade de oxigênio está MENOR. É uma armadilha fisiológica fatal.
- Alteração da Flora e Eutrofização: O calor e a morte de organismos podem favorecer a proliferação de certas algas e cianobactérias adaptadas a essas condições. Esse “bloom” de algas, ao morrer e se decompor, consome ainda mais oxigênio da água, piorando a condição de hipóxia e criando “zonas mortas”.
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
A armadilha aqui é associar “usina nuclear” diretamente a “radioatividade” ou “contaminação química”. As alternativas C e D jogam com esse medo. No entanto, o diagrama mostra claramente que o “Sistema de água de refrigeração” (verde) é um circuito terciário, completamente isolado do circuito primário (amarelo), que contém o material radioativo. Em operação normal, não há mistura. A questão foca em um problema que afeta qualquer usina termelétrica (nuclear, carvão, gás), que é a poluição térmica, e não em um problema exclusivo das nucleares.
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O processo de condensação do vapor na usina transfere calor para a água de um ecossistema. O aumento da temperatura da água reduz sua capacidade de dissolver oxigênio, impactando diretamente a vida aquática.
- Expectativa: A alternativa correta deve descrever a diminuição da disponibilidade de oxigênio na água como consequência do aquecimento.
PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
- A) diminuição do pH.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. A alteração do pH (acidificação) é um tipo de poluição química. O aquecimento da água não altera seu pH de forma significativa.
- Quando estaria certa? Se a usina fosse a carvão e o enunciado mencionasse a formação de chuva ácida (óxidos de enxofre e nitrogênio) que contaminaria o ecossistema aquático.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- B) liberação de gases poluentes.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. Este é um tipo de poluição química. A poluição térmica não adiciona gases poluentes à água; ela remove um gás essencial (oxigênio) dela.
- Quando estaria certa? Se o enunciado descrevesse um despejo de efluentes industriais com substâncias tóxicas voláteis na água.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- C) contaminação por combustíveis.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. O “combustível” da usina nuclear é o urânio, que fica contido no circuito primário. Não há contaminação por combustíveis fósseis no ciclo da água de refrigeração.
- Quando estaria certa? Se o enunciado descrevesse um vazamento de óleo de um navio ou de uma plataforma de petróleo.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- D) liberação de elementos radioativos.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema (para operação normal). Como explicado na “Armadilha Clássica”, este é um risco de acidentes nucleares, não um efeito da operação normal do sistema de refrigeração, que é fisicamente isolado do reator.
- Quando estaria certa? Se a questão descrevesse um cenário de acidente com fusão do reator e vazamento do circuito primário.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- E) diminuição da solubilidade do gás oxigênio.
- Análise de Correspondência: Esta alternativa descreve com precisão a consequência físico-química primária da poluição térmica e a causa raiz de todos os problemas biológicos subsequentes, como a morte de peixes. Corresponde perfeitamente à nossa análise.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento: A resposta correta é diminuição da solubilidade do gás oxigênio, pois a poluição térmica “sufoca” um ecossistema aquático ao tornar a água incapaz de reter o gás vital que seus habitantes precisam para respirar.
Resumo-flash (A Imagem Mental): Água quente para o peixe é como ar rarefeito no topo de uma montanha para nós: falta fôlego.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O mesmo princípio de “água quente segura menos gás” está acontecendo em escala planetária e é uma das consequências mais perigosas do aquecimento global. À medida que os oceanos aquecem, sua capacidade de absorver CO₂ da atmosfera diminui, o que acelera o efeito estufa. Ao mesmo tempo, vastas áreas oceânicas estão se tornando “zonas mortas” com níveis de oxigênio criticamente baixos, exatamente pelo mesmo motivo que afeta o ecossistema ao lado da usina. O problema da usina é um microcosmo de um desafio global que ameaça toda a vida marinha.