Química dos Biocombustíveis

Poder calorífico dos CombustíveisValentim M B Nunes

Unidade Departamental de Engenharias

Instituto Politécnico de Tomar, Abril, 2012

CET: ESTTEB-TMR3

A combustão é uma reação química com o oxigénio (comburente), com a conversão de energia química em energia térmica, onde o combustível é, geralmente, o carbono ou um composto de carbono, tais como hidrocarbonetos e compostos orgânicos oxigenados. As reações de combustão completa destes são as seguintes:

Combustão

Carvão: C + O2 → CO2

Hidrocarbonetos: CxHy + (2x+y/2) O2

→ x CO2 + y/2 H2O

Compostos Oxigenados - Monoálcoois: CxHyOz + (3x/2) O2

→ x CO2 + y/2 H2O

Exercício 1Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do octano.

Exercício 2Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do etanol

Exercício 3Escrever a equação química para a reacção de combustão completa do biodiesel (RCOOCH3).

Podemos considerar duas formas de definir o poder calorífico: Poder Calorífico Superior (P.C.S) e Poder Calorífico Inferior (P.C.I).

Poder Calorífico Superior (P.C.S): O P.C.S é dado pela soma da energia libertada na forma de calor e a energia gasta na vaporização da água que se forma numa reacção de combustão.

Poder Calorífico Inferior (P.C.I): O P.C.I é apenas a energia libertada na forma de calor.Para combustíveis que não contenham hidrogénio na sua composição, o valor de P.C.S é igual ao do P.C.I, porque não há a formação de água e não se gasta energia na sua vaporização.

O valor de aquecimento ou poder calorífico de uma substância, geralmente um combustível ou alimentos, é a quantidade de calor libertado durante a combustão de um determinado montante do mesmo. O valor calórico é uma característica para cada substância. É medido em unidades de energia por unidade de substância, geralmente massa ou volume, tais como: kcal/kg, kJ/g, kJ/mol ou Btu/m³.

Poder calorífico

Poder calorífico de diferentes combustíveis

Combustível Poder CaloríficoSuperior (a 25ºC e 1 atm)

Poder CaloríficoInferior (a 25ºC e 1 atm)

Hidrogénio 141,86 kJ/g 119,93 kJ/g

Metano 55,53 kJ/g 50,02 kJ/g

Propano 50,36 kJ/g 45,6 kJ/g

Gasolina 47,5 kJ/g 44,5 kJ/g

Gasóleo 44,8 kJ/g 42,5 kJ/g

Metanol 19,96 kJ/g 18,05 kJ/g

O poder calorífico é também uma propriedade físico-química muito importante para os biocombustíveis. O valor calorífico do diesel é 46 MJ/kg, do biodiesel é 33–40 MJ/kg e de óleo vegetal (de colza) é 36.9 MJ/kg.

Biocombustíveis

Exercício 4Sabendo que o Hcomb (CH4) = - 890 kJ.mol-1, calcular o P.C.S e o P.C.I do metano.

Exercício 5Sabendo que o Hcomb (etanol) = - 458 kcal.mol-1, calcular o P.C.S e o P.C.I do etanol.

Exercício 6Qual o volume de etano (C2H6) medido a 23 °C e 752 mmHg que é necessário para aquecer 8.55 kg de água de 25 °C a 98 °C?

Exercício 7O gás natural é essencialmente constituído por metano. Qual o volume de gás natural, fornecido a uma pressão de 20 mbar, necessário para aquecer um volume de 3 m3 de água desde a temperatura ambiente de 25 °C até cerca de 37 °C?