Conceito
Thanatia, do grego Thanatos, morte, é proposta como base para avaliação da exergia de concentração dos recursos minerais. Thanatia representa uma terra hipotética, onde todos os materiais concentrados teriam sido extraídos e dispersos por toda a crosta e todos os combustíveis fósseis teriam sido queimados.
Traduzido e editado a partir de: www.exergoecology.com
Um dos ambientes de referência (AR) mais utilizados é o proposto por Szargut (1989) com suas atualizações posteriores. Tais ARs buscam quantificar a reatividade química relativa de um determinado sistema e constituem uma base para o cálculo das exergias químicas. No entanto, a reatividade é apenas um aspecto de distinção, o outro é a escassez. Considere, por exemplo, o minério de níquel pentlandita (Fe, Ni)9S8. Para o níquel, a substância de referência de Szargut é o íon Ni+2. Portanto, a exergia química da pentlandita indica sua reatividade com relação ao íon níquel. Mas esta informação deixa de lado o teor de minério de pentlandita no que diz respeito à concentração crustal, que é a chave para decidir se o minério é explorável ou não. Portanto, precisamos dar um passo adiante na análise de exergia do esgotamento de minerais. Precisamos fazer um inventário dos minerais que existem naturalmente nas camadas externas da Terra e propor uma “linha de base” realista como referência, onde a mensagem termodinâmica e a escassez prática convergiriam. Se o fator de concentração é muito importante para avaliar os recursos abióticos, tanto a composição quanto a concentração dos minerais na forma de rochas no ambiente de referência são necessárias. Esta hipotética Terra deveria representar um planeta degradado onde todos os recursos foram extraídos e dispersos, e todos os combustíveis fósseis foram queimados. Valero et al. 2011a, Valero e Valero 2011b cunharam essa “Terra Thanatia” (do grego Thanatos - morte).
O modelo da Terra Crepuscular
Thanatia é composta por uma atmosfera degradada, hidrosfera e crosta continental, que são representadas através do chamado modelo de crosta crepuscular. A atmosfera crepuscular foi criada usando um modelo simples do ciclo do carbono, assumindo que todos os estoques de combustíveis fósseis são queimados. Consequentemente, a atmosfera crepuscular tem um teor de dióxido de carbono de 683 ppm, uma temperatura de superfície média de 17 ° C (um pico de aquecimento induzido por dióxido de carbono de 3,7 ° C acima das temperaturas pré-industriais), uma pressão de 1,021 bar e uma composição, em uma base de volume de 78,8% N2, 20,92% O2, 0,93% Ar e 0,0015% de gases residuais. Além disso, considerando que os oceanos representam 97,5% de toda a hidrosfera, a hidrosfera crepuscular foi assumida como tendo a atual composição química da água do mar a uma temperatura média de superfície de 17˚C. A crosta foi modelada levando-se em consideração apenas sua parte superior por meio de um procedimento de mínimos quadrados garantindo coerência entre a composição química elementar conhecida da crosta (Rudnick e Gao, 2004) e as informações fornecidas pelo geoquímico russo Grigor'ev (2003) sobre a composição mineralógica crustal. A crosta crepuscular resultante inclui uma lista dos 294 minerais mais abundantes atualmente encontrados na Terra, com sua composição média e concentração crepuscular (ou crustal). Na verdade, pode ser assumido como um primeiro modelo para a composição mineralógica média da crosta terrestre (ver a composição de Thanatia).
A partir dessa referência proposta, podemos dizer que qualquer substância na Terra diferente da composição e concentração de Thanatia é um recurso de exergia que pode ser útil do ponto de vista termodinâmico. Dessa forma, um depósito mineral de Ni-minério pentlandita por exemplo, é um recurso exergético, pois seu teor é maior do que na terra degradada (Domínguez, Valero e Valero 2013).
Observe que Thanatia constitui o ponto de partida para avaliar a perda de dotação mineral na Terra devido à dispersão mineral, mas não representa o fim da vida em nosso planeta. Significa apenas que os recursos abióticos não estão mais disponíveis de forma concentrada. Além disso, Thanatia não substitui ambientes de referência convencionais. Os últimos ainda são usados para calcular exergias químicas.
Referências
Alicia Valero D, Antonio Valero, and Adriana Domínguez (2013) Exergy Replacement Cost of Mineral Resources. Journal of Environmental Accounting and Management, 1(1):147-158. - http://www.exergoecology.com/resources/exergoecology-bibliography/Valero2013
N.A. Grigor'ev. Average concentrations of chemical elements in rocks of the upper continental crust. July 2003. Geochemistry International 41(7):711-718 - www.researchgate.net
Rudnick, R.L. and Gao, S. (2004). Composition of the Continental Crust. In: Treatise on Geochemistry. Holland, H.D. and Turekian, K.K. (Editors), Elsevier, Amsterdam. 3: 1-64. - www.researchgate.net
Jan Szargut. Chemical exergies of the elements. Applied Energy, 1989, vol. 32, issue 4, 269-286 - www.sciencedirect.com
Valero, A., A. Agudelo, and A. Valero. 2011a. The crepuscular planet. A model for the exhausted atmosphere and hydrosphere. Energy 36(6): 3745–3753 - www.researchgate.net
Valero, A., A. Valero, and J. B. G´omez. 2011b. The crepuscular planet.A model for the exhausted continental crust. Energy 36(1): 694–707. - www.sciencedirect.com
Valero, A and Valero, A. (2012). Exergy of comminution and the Thanatia Earth's model. Energy, Volume 44, Issue 1, August 2012, Pages 1085-1093. - www.sciencedirect.com
Valero, A. Thanatia: The Destiny of the Earth’s Mineral Resources. a Thermodynamic Cradle-To-Cradle Assessment. World Scientific Press, Singapore (2014). pp 53-85. - www.worldscientific.com
Literatura extra
Guiomar Calvo, Alicia Valero, and Antonio Valero. (2017) Thermodynamic Approach to Evaluate the Criticality of Raw Materials and Its Application through a Material Flow Analysis in Europe. Journal of Industrial Ecology. Volume 22, Number 4. DOI: 10.1111/jiec.12624 -
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