IMPLICAÇÕES DA RELAÇÃO CIÊNCIA, TECNOLOGIA, SOCIEDADE E AMBIENTE E ENSINO DE FÍSICA: O ESTUDO DO CASO DA USINA TERMELÉTRICA A GÁS DE ARAUCÁRIA/PR

## IMPLICAÇÕES DA RELAÇÃO CIÊNCIA , TECNOLOGIA , SOCIEDADE E AMBIENTE E ENSINO DE FÍSICA: o estudo do caso da Usina Termelétrica a Gás de Araucária/PR

## João Amadeus Pereira Alves

PPG em Educação para a Ciência, FC/Unesp-p-Bauru e Professor Assistente do Deptº de Métodos e Técnicas de Ensino, UEPG, Ponta Grossa, PR, japalves@yahoo.com.br.

## Washington Luiz Pacheco de Carvalho

PPG em Educação para a Ciência, FC/Unesp-B-Bauru e Professor Doutor Adjunto do Deptº de Física e Química, FEIS/Unesp, Ilha Solteira, SP, washcar@r@dfq.feis.unesp.br.

Resumo: Nas três últimas décadas, inúmeras pesquisas têm abordado estudos de diferentes estratégias aplicadas na Educação Básica no Brasil l no campo do ensino de Ciências Naturais, visando uma aproximação desta área à realidade dos educ andos. Recentemente, o estudo de casos reais de natureza sócio -ambiental demonstra a necessidade de estratégias nenessa sa área como contribuição à formação de uma cultura científica e tecnológica fundamentada por uma visão de mundo o mais ampla . Assim, apresentamos um trabalho desenvolvido na disciplina de Física de uma escola da cidade de Curitiba/PR, buscando apaproximar alunos do do segundo ano do Ensino Médio aos acontecimentos de um caso que envolvia a construção e o funcionamento da Unidade Termelétrica a Gás de Araucária (UEGA) em Araucária/PR e outras instituições diretamente envolvidas com essa unidade na época. A multiplicidade de relações se configurou em um caso sócio-ambiental devido a impasses de caráter ambiental, econômico, técnico, político etc. gerados com a UEGA. Levado o caso para a referida turma, as orientações metodológicas fornecidas aos alunos foram para que inicialmente eles realizassem buscas na internet, t, em jornais e em outros veículos de grande circulação (local ou não) o) que informassem sobre e o referido caso, de modo que posteriormente todos nós analisássemos o conteúdo de tais buscas e o debatêssemos no grande grupo. Os conteúdos clássicos da temática Termodinâmica, em Física, foram tratados com respeito aos dados compartilhados por meio das buscas e interlocuções citadas. As constatações obtidas revelam a importância de trabalhos dessa natureza na direção de uma educação crítica em Física a partir do estudo aprofundado de casos dessa magnitude, principalmente, quando o conhecimento sobre diferentes perspectivas de um mesmo fenômeno social e técnicocientífico é capaz de contribuir para o rompimento da tradição estabelecida na escola de que pouco de concreto se faz com informações buscadas/s/fornecidas s pelos alunos.

Palavras -c -chave: : Ensino de Físicica; Energia e Desenvolvimento Humano; Caso UEGA.

## 1 INTRODUÇÃO

A importância da energia para existência da vida nem sempre tem sido pensada como uma essência (BAZZO, 2003), principalmente quando os padrões atuais de vida, tidos como modernos, fazem com que nos preocupemos mais detidamente com assuntos ligados à energia somente quando sentimos sua escassez ou sua ausência. Originária nas transformações de sistemas bióticos e/ou abióticos - fundamentais à manutenção da da vida - as questões energéticas passam muitas vezes despercebidas as pela consciência humana.

A necessidade sempre crescente de consumo de energia no Brasil e no mundo a fora tem levado muitas nações a utilizarem os recursos naturais, próprios e/ou de outros países, de forma descontrolada (BRASIL, 2000). Alimentação e petróleo são provas que evidenciam isto, em que se tem como conseqüência a geração de conflitos historicamente registrados, sejam eles: internacionais, étnicos e/ou econômicos, mas que parecem apresentar uma aceleração nas últimas décadas, provocando tensões por vezes irremediáveis, como facilmente se pôde e se pode notar na África, quanto à escassez de comida, e no Oriente Médio, quanto às disputas pelo lo petróleo.

Como este texto deter -se-á a uma modalidade específica de energia - a elétrica, procuraremos centrar atenções à transformação de uma fonte energética de natureza química para outra de natureza térmica, que finalmente gerará eletricidade - a partir da combustão de gás natural para sua geração. Porém, sobre o que vamos tratar é imimpossível deixar á margem outros tipos de transformações, de naturezas: sócio-ambiental, econômica, política e tecnológica, vinculadas à necessidade de geração e consumo de eletricidade. Para tanto, o subsídio para nossas análises fundamenta -se a partir de ocorrências políticas, técnicas e econômicas circunscritas à transformação energética, estudadas no interior da disciplina escolar Física, em uma instituição de educação básica. Assim, sobre o que temos a apresentar vemos que se configura em um tema atual l e de nosso interesse - trata-se do estudo das implicações da relação Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) no ensino da área de Ciências Naturais, mais especificamente em Física.

No Brasil, a inconsistência da sua política energética visível na tênue e paliativa preocupação com possíveis colapsos sócio-ambientais, , a exemplo do que aconteceu em 2002, que possam comprometer o fornecimento de eletricidade por sua matriz energética, nos deixa a mercê de condições climáticas que permitam a manutenção o de níveis favoráveis nas represas das usinas hidrelétricas, uma vez que a base de tal matriz neste país se encontra majoritariamente vinculada à hidroeletricidade, conforme dados dos Ministérios de Minas e Energia e do Meio Ambiente .

No Estado do Paraná isisso não é diferente, uma vez que este se configura como uma das principais unidades da federação geradoras de hidroeletricidade, mas mesmo diante

da grande representatividade da Companhia Paranaense de Eletricidade (COPEL) - subsidiária da energia elétrica a no Estado - encontra-a-se frágil a variações ambientais, econômicas e políticas.

Com a necessidade de infraaestrutura para o crescimento e a melhoria na qualidade de vida no país, constata -se que ainda na década de 1990 foi dado início a um programa energétitico brasileiro (COPEL, 2006). Atrelado a ele, configurava -se a necessidade de construção de um conjunto de mega-termelétricas "a gás", que segundo informações disponibilizadas nos sites da própria COPEL e do Ministério das Minas e Energia 1 , esse conjunto cocongregava muitas unidades, das quais hoje já estão em funcionamento, algumas delas como: Uruguaiana (RS), Cuiabá (MT) e Campo Grande (MS); e outras apenas licenciadas, como: Iberité (MG), Baixada e Macaé (RJ) e Cubatão (SP). Em adição às usinas citadas, há á uma que nos chamou especial atenção - refere-se à Unidade Termelétrica a Gás de Araucária (UEGA), no município de Araucária, na região metropolitana sul da capital paranaense, que mesmo estando licenciada e liberada para funcionamento esta unidade ainda a presenta dificuldade s importantes para s sua plena operação.

Nosso olhar para a UEGA parece ser facilmente compreensível ao leitor, primeiramente, porque no intuito de desenvolvermos atividades educacionais, a escola em que elas foram realizadas se localiza em Curitiba/PR, o que torna a realidade "m "mais próxima " " aos interesses dos alunos. Uma segunda justificativa diz respeito ao fato de que essa realidade se mostra mais concreta porque alguns eventos envolvendo a UEGA e algumas instituições públicas e público-privadas são contemporâneos. Outra justificativa, não menos importante que as anteriores, diz respeito ao tratamento didático-o-pedagógico dado para a situação em foco, em que se pôde e se pode abordar o assunto no interior de uma disciplina escolar em pleno curso dos seus conteúdos convencionais, de Física - - neste caso, Termodinâmica.

## 2 O ESTUDO DE CASOS NA ESCOLA E O CASO UEGA

O trabalho envolvendo casos sócio -ambientais não é algo novo no meio educacional. Entretanto o tratamento desses casos é que se totorna um diferencial. Em um trabalho de Alves (2005) tratou-se de um caso de dano ambiental contemporâneo em sala de aula, o qual foi amplamente difundido nos meios de comunicação em massa deste país. Esse caso, ao ser estudado e exaustivamente analisado na a sala de aula teve como objetivo aproximar um grupo de alunos às pessoas e instituições diretamente envolvidas com ele (ALVES; CARVALHO, 2005), de modo que os educandos tivessem acesso às múltiplas perspectivas sobre o mesmo e pudessem emitir pareceres mais is consistentes acerca de

significados sobre Ciência e Tecnologia (C&T). Para Carvalho et. al. (2005), a exploração de múltiplas perspectivas sobre impactos ambientais, dentre outras coisas, contribui para o aluno formar opinião própria, estabelecer diferentes entendimentos sobre o conceito de desenvolvimento e perceber temas controversos em C&T, pois segundo Latour (2000) e Freire -Maia (2000) não sabemos das negociações feitas no campo da C&T, o que inclui o expressivo desconhecimento nas aulas de Ciências Naturais, seja pelos professores deststa e extensivamente por seus alunos.

Souza Cruz (2001) realizou uma pesquisa com alguns elementos que são comuns àqueles anteriormente descritos. Por meio da abordagem metodológica pautada na "Aprendizagem Centrada em Eventos" (ACE), a autora analisou dois eventos atrelados à questão nuclear: o acidente radioativo de Goiânia (1989) e a perspectiva da construção da Usina de Angra IIIII, no Estado do Rio de Janeiro.

No entanto, o caso UEGA aqui apresentado recebeu um tratamentnto educacional diferenciado àqueles realizados por Souza Cruz (2001) e Alves (2005), pois sua ocorrência, em situações muito diferentes dos outros, fez com que o contato inicial dos alunos a esse caso ocorresse mediado por buscas a partir da internet t e jornais, uma vez que não tínhamos à nossa disposição recursos didáticos que nos localizasse historicamente no assunto [como se percebe em Souza Cruz (2001)], como também o acesso direto às pessoas e instituições envolvidas não foi possibilitado devido a condicicionantes práticos os [como descreve Alves (2005)].

Mas afinal, como podemos dizer que a situação exposta se configura em um caso potencialmente pedagógico?

Este caso diz respeito a um evento de grande repercussão no primeiro semestre de 2006, pois refletiu inicialmente conflitos de naturezas política, econômica e técnica , que juntas ganharam conotação judicial envolvendo a empresa norte americana El Paso (do ramo energético), a COPEL, o Governo do Estado do Paraná (influenciado pelo posicionamento político do seu governador), e a Petrobras - a menos interessada, aparentemente. A distribuição acionária inicial estava assim configurada: El Paso, com 60%; COPEL, com 20% e Petrobras, com outros 20%.

O impasse judicial decorreu do impedimento de funcionamento da UEGA por razões técnicas, segundo alegaram o Governo do Estado do Paraná e a referida companhia de eletricidade. Com isso, declarando apresentar grandes prejuízos, a El Paso entrou com uma ação jurídica internacional, junto à Corte Internacional de Paris, pe dindo aos outros acionistas o ressarcimento financeiro devido aos prejuízos acumulados desde a liberação a funcionamento até meados de 2006.

O envolvimento da Petrobras nesse episódio aconteceu porque além de participante em um quinto das ações da UEGA, um m interesse ainda anterior às disputas judiciais derivou da utilização do gás boliviano explorado pela própria Petrobrás no país vizinho. Portanto, a Petrobras esteve atrelada em duplo sentido - se por um lado ela teria prejuízo com um funcionamento precário (alegado pelo Governo do Estado do Paraná e pela COPEL); por outro, ela contava com o consumo do combustível sob sua responsabilidade de exploração, conforme regiam os contratos comerciais firmados há algum tempo com a Bolívia. Assim, à luz de razões estrtratégicas (de seu interesse com os dois lados), a Petrobras se manteve "neutra" " perante os outros envolvidos .

Entretanto, a dependência do gás oriundo da Bolívia (via gasoduto GasBol) começou a ficar complexa logo após Ivo Morales assumir a presidência desse país, em dezembro de 2005. Objetivando nacionalizar os recursos naturais bolivianos, Morales obstacularizou os negócios envolvendo a Petrobras em seu país, por meio das especulações sobre o assunto, o que deu mais munição a algumas instituições envolvid as com a UEGA, na contestação de sua viabilidade de funcionamento e das ações do Governo do Estado do Paraná .

Passando o Estado do Paraná, no outono e inverno de 2006, por uma época de escassez de água sem precedentes nos últimos setenta anos, ambientalistas e a mídia abriram mais uma discussão - trtratava -se da viabilidade dessa usina termelétrica quanto a sua localização, pois seu funcionamento demanda de grande quantidade de água. Mas, ao que se percebe esta questão não sustentou argumentação de qualquer um um dos outros lados , que eram potencialmente mais capazes de intervir de modo direto. Ela consistiu em uma preocupação presente nos artigos acadêmicos sobre termoeletricidade e nos discursos dos ambientalistas; sem nenhum comprometimento do lado político ou u econômico - que a nosso ver é é algo bastante problemático.

A potencialidade desse caso para gerar ações educacionais é percebida pela multiplicidade de relações nele envolvidas (ALVES; CARVALHO, 2005), bem como pela diversidade de instituições atreladas a sua problemática - a geração de eletricidade. Sobretudo, tal potencialidade decorre de sua capacidade em gerar subsídios aos conteúdos físicos, neste caso em Termodinâmica. Isto se torna mais perceptível a seguir.

## 3 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NA ESCOLA

As ações educacionais desenvolvidas na escola ocorreram com um grupo de 28 alunos de uma turma de 2ª série do Ensino Médio , em que:

- I - Inicialmente, no mês de maio de 2006, apresentamos aos alunos uma proposta de trabalho e e todos nós rumaríamos à luz dos seguintes objetivos:
- a) tomar conhecimento ao máximo possível sobre o caso UEGA, quanto aos seus envolvidos e a sua importância ambiental, social, econômica e tecno-o-científica;
- b) analisar o caso em sala de aula de modo a tornar sabido a todos sobre as particularidades encontradas por cada um deles sobre o assunto.
- A proposta foi aceita pelos alunos. Assim, sob orientação de um dos autores deste trabalho, os alunos começaram a fazer buscas sobre a UEGA e as implicações envolvidas na sua ua construção e "funcionamemento".
- II - Posteriormente, no mês de junho de 2006, analisamos o que havia sido encontrado pelos alunos sobre o assunto. A partir disso organizamos:
- a) a apresentação de pontos que mais se destacaram pelalas buscas efetuadas, em grupos de no máximo quatro alunos;
- b) a estruturação dos pontos destacados pelos alunos envolvendo a UEGA, conforme a tabela abaixo, por eles configurada.

Tabela 1

- c) as as análises e os debates acerca dos sete pontos da tabela 1 ocorreram de modo concomitante, durante 4 horas -aula, em um anfiteatro da escola, com utilização de projetor multimídia acoplado a um computador conectado à internet.

III - A terceira fase do traba lho consistiu no estudo da temática Termodinâmica, em que as apresentações subsidiaram discussões acerca de conteúdos clássicos dessa matéria - ou seja, a transposição acerca dos conteúdos de transformações gasosas, equação geral dos gases, rendimento térmimico, leis 1 e 2 da termodinâmica e ciclo de Carnot.

Após os alunos terem feito suas buscas na internet, t, eles realizaram suas apresentações com a a perspectiva de todos aproximarem-m-se o máximo possível do do assunto. Das apresenta ções feitas por eles (fase II), a partir das orientações iniciais (fase I), são sintetizados a seguir alguns dos aspectos mais relevantes.

(a) Quanto à necessidade de produção de energia elétrica no Brasil, os alunos enfatizaram suas considerações a partir percentual da demanda de energia elétrica no Brasil, por setor consumidor , conforme a tabela a seguir:

Tabela 2

(b) A termoeletricidade como alternativa à hidroeletricidade foi i descartada pelos alunos, uma vez que o potencial hidrelétrico fluvial l atual l brasileiro (que ainda é superior à demanda total) é é o seguininte (ver tabela 3 a seguir):

Tabela 3

- (c) Acerca dos aspectos estruturais da UEGA, os educandos deram ênfase ao seguinte:
- - construída em uma área de 250 mil m2 m2 , em Araucária/PR, , a referida usina teve investimentos em torno de torno de US$ 300 mi;
- - a geração será da ordem de 480 MW, com capacidade líquida de 469 MW;
- - duas turbinas a gás acopladas a duas caldeiras de recuperação de calor, que permitem o funcionamento de uma terceira turbina (a vapor);
- - a a usina teve seu controle adquirido pela COPEL, por US$ 190 mi junto a El Paso, colocando fim à pendência judicial citada;
- - papara voltar a funcionar, a UEGA carece de investimentos de US$ 41 mi para que possa operar com outros combustíveis, além do gás natural, devido à complexa situação política internacional acerca do gás boliviano.
- (d) A respeito do funcionamento de uma usina os educandos destacaram:
- - seus principais dispositivos (reservatório, caldeira, turbina e gerador) funcionam interligados conforme a figura a seguir ...

Figura 1

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- o processo de geração elétrtrica ocorre segundo o esquema a seguir ... Figura 2

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- (e) Quanto a vavantagens das usinas termelétricas a gás, em relação a outras formas de transformação (termelétricas ou não), os alunos destacaram que:
- - elas podem ser construídídas próximas aos locais de grande consumo, em especial nas proximidades de indústrias petroquímicas e químicas (de natureza não petroquímica) e ,

siderúrgicas - tal qual serão os grandes consumidores da UEGA, como o pólo petroquímico Araucária -Joinville, propiciando assim menos dissipação e outros gastos na sua transmissão;

- - utilizada;
- o gás natural, de razoável abundância na na Bolívia, é a principal matéria-prima
- - é uma modalidade menos poluente que aquela gerada a partir do carvão;
- - apresenta custo de implantação inferior às termonucleares, tomando como referência à potência gerada;
- (f) Em relação a dedesvantagens, os alunos destacaram que:
- - essas usinas apresentam elevados gastos com o consumo de combustível e com sua manutenção, comparada às formas alternanativas de transformação de energia;
- - os impactos ambientais mais relevantes referem-se ao alto consumo de água, poluição atmosférica, agravamento do efeito estufa e geração de chuva ácida.

## 3.2 - - O tratamento dos conteúdos físicos, ditos clássicos

As apresentações dos alunos subsidiaram o desenvolvimento dos conteúdos físicos acerca da temática Termodinâmica. A transposição dos conteúdos ocorreu levando em conta a dimensão vivencial dos alunos na exploração das informações sobre a UEGA. Trabalhamos com os assuntos de transformações gasosas, equação geral dos gases, rendimento térmico, leis da Termodinâmica e ciclo de Carnot de modo a aproximá-á-los a situação tomada como parâmetro com os alunos. Neste momento apresentaremos alglguns somente:

- -Trocas de calor r durante as transformações gasosas: exploramos a energia térmica que alimenta as caldeiras (Etotal), na forma de calor, bem como a energia que de fato foi transformada em m trabalho mecânico (t (t = Eaproveitada) a) e a energia térmica dissipada para o meio exterior, que não é usada para a realização de trabalho (Edissipada ) .
- -Com isto, foi possível trabalhar quanto à eficiência energética , largamente difundida como rendimento , em que pudemos sistematizar h= 1- 1- (E aprov. / Etotal) . Aqui foi possível perceber que a EtEtotal deveria decorrer er r do fornecimento de gás natural, boliviano. Em adição, trabalhos com a dissipação: EdEdissipada a = Etotal -Eaproveitada . É preciso destacar que fificou claro a aos alunos o que é a Ineficiência do sistema térmico. Nesta parte do desenvolvimento do conteúdo ficou evidente o conceito de Conservação da Energia - somadas as energias aproveitada (na forma de trabalho realizado) e dissipada a igualdade resultante foi sempre percebida pelos alunos como a energia total. Com isto, o questionamento feito aos alunos sobre o que fazer para se ter maior rendimento a partir de uma mesma energia fornecida? A resposta, após alguns minutos de discussão, foi a de que é preciso investir em recursos

tecnológicos que permitam maior aproveitamento. Mas, felizmente, houve aqueles que também disseram que associado a resposta anterior, seria muito proveitoso para a humanidade que o consumo de energia se totornasse cada vez mais racional.

- -As grandezas físicas envolvidas, como a a energia e sua equivalência em calor, neste caso, o, e o rendimento como uma grandeza adimensional.

É preciso considerar que dudurante tais abordagens ficou sólido aos alunos:

- -- os custos sócio -ambientais para geração de eletricidade sob essa modalidade , decorrente da emissão de gases poluentes, bem como o de vapor d'água a elevada temperatura nos arredores da Usina, o o que produz degradação ambiental;l;
- -- as negociações políticas e econômicas envolvidas na produção de energia , que acabam definindo o custo da geração de energia, pago pelo consumidor final, bem m como oferecem riscos em razão da dependência do país vizinho;
- -- algo que também ficou saliente diz respeito à necessidade de se aprimorar os recursos tecnológicos para geração de energia, de modo a se aumentar o rendimento das máquinas térmicas.

## 4 CONSIDIDERAÇÕES FINAIS

No trabalho apresentado objetivávamos levar r os alunos a terem contato com a realidade energética local e do país, a qual constitui implicações da relação Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA), em que se e percebessem m fortes vínculos à política, economia, conhecimento téc nico, direito etc., e que não tem sido objetos de preocupação sistêmica na E Educação Básica brasileira. Isto significa que novas atribuições são evidenciadas ao professor. Mas também implica em oferecer condições a esse profissional para desenvolvêlas, tanto nos cursos de formação inicial e continuada de professores, quanto nos eventos científicos que incorporam a temática a sócio-ambiental como matriz das preocupações e orientações educacionais.

Não se trata de ir em "b "busca de outra Física", até porque ela não existiria, mas de abordar os conhecimentos físicos, ditos clássicos à luz do contexto vivencial dos envolvidos - alunos e professor. Esse trabalho implicou em propiciar uma visão mais ampla, complexa também , contra a fragmentação de conhecimentos mais abrangentes e sistêmicos da Física.

Não hesitamos em permitir na sala de aula que alunos argumentassem, expusessem seus dados coletados (sob orientação anterior). Isto implicou em que eles se viram participantes ativa mente do processo ensino-o-aprendizagem.

Partimos para uma comunicabilidade entre ciência, tecnologia, sociedade e ambiente, por meio do estudo de um caso, contra uma ação instrumental da Física, em prol de

um racionalismo técnico. A comunicabilidade das relalações CTSA é um sinônimo do tratamento humanístico mínimo dos casos sócio -ambientais em sala de aula. Assim, discutir o ensino de Física e o estudo desse caso local oxigenou novas possibilidades de se ensinar esta sub -área das Ciências Naturais, de modo a contribuir na cidadania dos envolvidos - alunos e professor, bem como para a formação de uma cultura científica e tecnológica destes . Mas também, foi possível perceber que o caso tem endereço, porém suas origens e implicações não são tão locais assim .

As coconstatações obtidas revelam a importância de trabalhos dessa natureza na direção de uma educação em Física a partir do estudo aprofundado de casos dessa magnitude, principalmente, quando o conhecimento sobre diferentes perspectivas de um mesmo fenômeno soc ial e técnico -científico é capaz de contribuir para o rompimento da tradição estabelecida na escola de que pouco de concreto se faz com informações buscadas e fornecidas pelos alunos.

## 5 REFERÊNCIAS

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