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Quase 20% da eletricidade atual nos Estados Unidos vem da energia nuclear. Os EUA possuem a maior frota nuclear do mundo, com 92 reatores espalhados pelo país. Muitas dessas usinas têm funcionado por mais de meio século e estão se aproximando do fim de suas vidas úteis.
Os formuladores de políticas estão debatendo se devem aposentar os reatores antigos ou reforçar suas estruturas para continuar produzindo energia nuclear, que muitos consideram uma alternativa de baixo carbono ao carvão, petróleo e gás natural que aquecem o clima.
Agora, os pesquisadores do MIT dizem que há outro fator a considerar ao avaliar o futuro da energia nuclear: a qualidade do ar. Além de ser uma fonte de baixa emissão de carbono, a energia nuclear é relativamente limpa em termos de poluição do ar que gera. Sem a energia nuclear, como mudaria o padrão de poluição do ar e quem sentiria seus efeitos?
A equipe do MIT abordou essas questões em um novo estudo publicado na Energia da Natureza. Eles apresentam um cenário em que todas as usinas nucleares do país foram desativadas e consideram como outras fontes, como carvão, gás natural e energia renovável, atenderiam às necessidades de energia resultantes ao longo de um ano inteiro.
A análise deles revela que, de fato, a poluição do ar aumentaria, à medida que as fontes de carvão, gás e petróleo aumentassem para compensar a ausência de energia nuclear. Isso por si só pode não ser surpreendente, mas a equipe colocou números na previsão, estimando que o aumento da poluição do ar teria sérios efeitos à saúde, resultando em 5.200 mortes adicionais relacionadas à poluição em um único ano.
Se, no entanto, mais fontes de energia renovável se tornarem disponíveis para abastecer a rede elétrica, como se espera até o ano de 2030, a poluição do ar seria reduzida, embora não totalmente. A equipe descobriu que, mesmo nesse cenário renovável mais forte, ainda há um leve aumento na poluição do ar em algumas partes do país, resultando em um total de 260 mortes relacionadas à poluição em um ano.
Quando observaram as populações diretamente afetadas pelo aumento da poluição, descobriram que as comunidades negras ou afro-americanas – um número desproporcional das quais vivem perto de usinas de combustíveis fósseis – sofreram a maior exposição.
“Isso adiciona mais uma camada à equação de saúde ambiental e impactos sociais quando você está pensando em desligamentos nucleares, onde a conversa geralmente se concentra em riscos locais devido a acidentes e mineração ou impactos climáticos de longo prazo”, diz a principal autora Lyssa Freese, um estudante de pós-graduação no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT.
“No debate sobre manter as usinas nucleares abertas, a qualidade do ar não tem sido o foco dessa discussão”, acrescenta a autora do estudo Noelle Selin, professora do Instituto de Dados, Sistemas e Sociedade (IDSS) e EAPS do MIT. “O que descobrimos foi que a poluição do ar causada por usinas de combustíveis fósseis é tão prejudicial que qualquer coisa que a aumente, como uma paralisação nuclear, terá impactos substanciais e, para algumas pessoas, mais do que para outras”.
Os co-autores do estudo afiliados ao MIT também incluem o cientista principal de pesquisa Sebastian Eastham e Guillaume Chossière SM ’17, PhD ’20, juntamente com Alan Jenn, da Universidade da Califórnia em Davis.
Futuras eliminações
Quando as usinas nucleares fecharam no passado, o uso de combustível fóssil aumentou em resposta. Em 1985, o fechamento de reatores no Vale do Tennessee provocou um aumento no uso de carvão, enquanto o fechamento de uma usina na Califórnia em 2012 levou a um aumento no consumo de gás natural. Na Alemanha, onde a energia nuclear foi quase totalmente eliminada, a energia movida a carvão aumentou inicialmente para preencher a lacuna.
Observando essas tendências, a equipe do MIT se perguntou como a rede de energia dos EUA responderia se a energia nuclear fosse completamente eliminada.
“Queríamos pensar sobre quais mudanças futuras eram esperadas na rede de energia”, diz Freese. “Sabíamos que o uso de carvão estava diminuindo e já havia muito trabalho analisando o impacto que isso teria na qualidade do ar. Mas ninguém havia observado a qualidade do ar e a energia nuclear, que também notamos que estava em declínio .”
No novo estudo, a equipe usou um modelo de despacho de rede de energia desenvolvido por Jenn para avaliar como o sistema de energia dos EUA responderia a um desligamento da energia nuclear. O modelo simula a produção de todas as usinas do país e roda continuamente para estimar, hora a hora, as demandas de energia em 64 regiões do país.
Muito parecido com a forma como o mercado atual de energia opera, o modelo escolhe aumentar ou diminuir a produção de uma usina com base no custo: usinas que produzem a energia mais barata em um determinado momento recebem prioridade para fornecer à rede sobre fontes de energia mais caras.
A equipe alimentou o modelo com dados disponíveis sobre as mudanças nas emissões e nos custos de energia de cada planta ao longo de um ano inteiro. Eles então executaram o modelo em diferentes cenários, incluindo: uma rede de energia sem energia nuclear, uma rede de linha de base semelhante à atual que inclui energia nuclear e uma rede sem energia nuclear que também incorpora as fontes renováveis adicionais que devem ser adicionadas até 2030.
Eles combinaram cada simulação com um modelo de química atmosférica para simular como as várias emissões de cada planta viajam pelo país e sobrepor essas trilhas em mapas de densidade populacional. Para populações no caminho da poluição, eles calcularam o risco de morte prematura com base em seu grau de exposição.
Resposta do sistema
A análise deles mostrou um padrão claro: sem a energia nuclear, a poluição do ar piorou em geral, afetando principalmente as regiões da Costa Leste, onde as usinas nucleares estão concentradas. Sem essas usinas, a equipe observou um aumento na produção de usinas de carvão e gás, resultando em 5.200 mortes relacionadas à poluição em todo o país, em comparação com o cenário de linha de base.
Eles também calcularam que mais pessoas provavelmente morrerão prematuramente devido aos impactos climáticos do aumento das emissões de dióxido de carbono, já que a rede compensa a ausência de energia nuclear. Os efeitos climáticos desse influxo adicional de dióxido de carbono podem levar a 160.000 mortes adicionais no próximo século.
“Precisamos pensar sobre como estamos aposentando as usinas nucleares se estamos tentando pensar nelas como parte de um sistema de energia”, diz Freese. “Desligar algo que não tem emissões diretas ainda pode levar a aumentos nas emissões, porque o sistema de rede responderá”.
“Isso pode significar que precisamos implantar ainda mais energias renováveis, a fim de preencher o vazio deixado pela nuclear, que é essencialmente uma fonte de energia com emissão zero”, acrescenta Selin. “Caso contrário, teremos uma redução na qualidade do ar com a qual não estávamos necessariamente contando.”
Este estudo foi apoiado, em parte, pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA.
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