Luís Carlos Resnauer 2011.1. Fósseis- Petróleo - Carvão Mineral - Gás Natural Renováveis- Álcool - Biodiesel - Biogás Alternativos- Energia Solar

Combustíveis

Luís Carlos Resnauer 2011.1


Fósseis - Petróleo- Carvão Mineral- Gás Natural

Renováveis - Álcool- Biodiesel- Biogás

Alternativos - Energia Solar- Energia Eólica- Célula combustível a hidrogênio- Energia Nuclear

Classificação dos combustíveis


Formação dos Combustíveis - Ciclo do Carbono


Vegetais absorvem água e CO2

Insolação

Processos bioquímicos (fotossíntese)

Formação de carboidratos, lipídios, proteínas

Formação dos combustíveis


Formados a milhões de anos

Origem: organismos vivos (animais e plantas)

Processos: microbiológicos termofísicos compressão

aquecimento ausência O2

Composição: moléculas de hidrocarbonetos

Combustíveis Fósseis


Mistura de diversos hidrocarbonetos com massa molar (MM) diferentes.

Destilação fracionada Frações leves ( Tebul) - GLPFrações médias – nafta, gasolina, queroseneFrações pesadas – óleosFrações muito pesadas - asfaltos

Petróleo


Destilação


Vantagens: Maior facilidade de transporte ser líquido; As indústrias estão adaptadas para este tipo de

combustível; Obtenção de inúmeros produtos derivados; Domínio da tecnologia para exploração e refino.

Desvantagens: É um recurso esgotável; Libera dióxido de carbono na atmosfera,

poluindo o ambiente e colaborando para o aumento da temperatura da Terra.

Vantagens e Desvantagens


Originado a partir do soterramento e da decomposição de material vegetal.

Apresenta teores variados de enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.

4 tipos: turfa, linhito, hulha e antracito (teor crescente de carbono)

Subprodutos: coque e alcatrão de hulha

Carvão Mineral


Formação do Carvão mineral


Vantagens: Domínio da tecnologia de aproveitamento; Facilidade de transporte e distribuição.

Desvantagens: Influencia na formação da chuva ácida

devido à liberação de poluentes como dióxido de carbono (CO2) e enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio durante a combustão.



Composição: hidrocarbonetos leves (70% CH4)

Densidade menor que 1 (mais leve que o ar)

Usos: doméstico, industrial (termoelétricas) e transporte (GNV)

Combustão: produz 30% menos CO2 que petróleo e 45% menos CO2 que carvão

Gás Natural


Vantagens: Baixo impacto ambiental; Facilidade de transporte e manuseio; Segurança Pode ser fonte de hidrogênio para células

combustíveis.

Desvantagens: É uma fonte de energia não renovável; Difícil de ser liquidificado Algumas jazidas estão associadas a mercúrio.



Formado a partir de biomassa

Álcool – fermentação de açúcaresFontes: cana-de-açúcar, beterraba, milho

Biodiesel – reação química entre óleo e álcool

Fontes: plantas oleaginosas (soja, mamona, pinhão manso, sebo animal, etc.)

Combustíveis renováveis


1ª Geração: fermentação de solução de açúcares

Menor poder calorífico que gasolina devido à presença de um átomo de oxigênio na molécula.

Anidro (99,3º) – misturado na gasolina

Hidratado (92,6º) – álcool combustível

Álcool combustível (etanol)


2ª Geração: obtido a partir da celulose

Aproveitamento de resíduos agrícolas

Hidrólise (ácida ou enzimática) da celulose, liberando açúcares.

Processo fermentativo: idêntico ao etanol de 1ª geração

Álcool combustível (etanol)


Vantagens Originário de fontes renováveis A biomassa fixa o CO2

Reduz a emissão de poluentes

Desvantagens Produção depende de condições ambientais Queima parcial produz aldeídos Produção de álcool gera subprodutos

tóxicos (vinhoto)



Ésteres de ácido graxos

Obtenção: reação química entre lipídios com um álcool na presença de um catalisador.

Pode ser utilizado puro (B100) ou em misturas com o diesel de petróleo (BXX)

Biodiesel


Reação de transesterificação

FAME – fatty acid methyl ester (éster metílico de ácido graxo)

Catalisador: ácido ou básico

Produção de Biodiesel


Vantagens Fonte renovável Alto ponto de fulgor: segurança no manuseio Diminuição na emissão de poluentes A biomassa fixa CO2

Desvantagens Subproduto: glicerina (excesso) Depende de condições ambientais Competição com alimentos



Captação de energia luminosa e transformação em energia utilizável.

Aquecimento de água – aquecedores solares

Produção de eletricidade – células eletrovoltaicas

Energia Solar


Vantagens Pouco poluente Fonte adequada para locais isolados Baixa manutenção

Desvantagens Custo de fabricação dos painéis Custo de produção de energia elétrica Variação na produção de energia devido a

fatores ambientais



Energia que provém do vento

Utilização de turbinas de vento (aerogeradores)

Parques eólicos: regiões com alta incidência de ventos.

Aerogerador: 100 m de altura

Capacidade de geração: 5 MW

45 parques eólicos no Brasil (~ 800 MW)

Energia Eólica


Vantagens: Fonte de energia grátis Não poluente (poluição visual) Baixo custo de manutenção

Desvantagens: Custo de produção elevado Poluição sonora e visual nas proximidades Necessidade de ventos constantes com

velocidade média



Energia liberada quando da fissão de um átomo

Einstein: massa se transforma em energiaE = m.c2

Liberação controlada de energia aquece água em sistema fechado e essa água aquece sistema de produção de vapor

Energia Nuclear


Fissão do átomo de urânio pelo bombardeamento de nêutrons.

1000 reações possíveis

Energia Nuclear


Vantagens Não empregar combustíveis fósseis Menor área, quando comparado a hidrelétricas Não depende de variações climáticas

Desvantagens Produção de resíduos radioativos, que

demoram muito tempo para se neutralizarem. Acidentes provocam contaminações em

grandes áreas



Célula eletroquímica que converte energia química em elétrica.

Reagentes são hidrogênio (anodo) e oxigênio (catodo)

Produto: H2O

Conversão: > 90%

Célula Combustível


Células PEM (proton exchange membrane) – baixa temperatura (< 250 ºC)

Membrana polimérica que transporta prótons

Célula Combustível


Vantagens Conversão > 90% da energia do combustível Produção pode ser feita junto ao consumidor Produção de vapor quente (co-geração) Baixa emissão, silencioso

Desvantagens Hidrogênio não é fonte primária de energia Alto consumo de energia para produção de H2

Alto custo de catalisadores Elevada pureza da fonte de hidrogênio


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