CB - Combustíveis e Biocombustíveis

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

CB - Combustíveis e Biocombustíveis

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

As fontes de energia não renováveis são aquelas que se encontram na natureza em quantidades limitadas e se extinguem com a sua utilização.

Uma vez esgotadas, as reservas não podem ser regeneradas. Consideram-se fontes de energia não renováveis os combustíveis fósseis (carvão, petróleo

bruto e gás natural) e o urânio, que é a matéria-prima

necessária para obter a energia resultante dos processos de fissão ou fusão nuclear.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Todas estas fontes de energia têm reservas finitas, uma vez que é necessário muito tempo para as repor, e a sua distribuição geográfica não é homogénea, ao contrário das fontes de energia renováveis, originadas graças ao fluxo contínuo de energia proveniente da natureza.

Geralmente, as fontes de energia não renováveis são denominadas fontes de energia convencionais, uma vez que o sistema energético atual assenta na utilização dos combustíveis fósseis.

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

São também consideradas energias sujas, já que sua utilização é causa direta de importantes danos para o meio ambiente e para a sociedade:

Não se pode esquecer os efeitos indiretos como os acidentes em petrolíferas e minas de carvão ou a contaminação por derramamentos químicos ou de combustível.

 Destruição de ecossistemas  Danos em bosques e aquíferos  Doenças

 Redução da produtividade agrícola  Corrosão de edificações

 Monumentos e infra-estruturas

 Destruição da camada de ozono e chuva ácida

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

CARVÃO

Inicialmente, o carvão era utilizado em todos os processos industriais e, ao nível doméstico, em fornos, fogões, etc. Foi, inclusive o primeiro combustível fóssil a ser utilizado para a produção de energia eléctrica nas centrais térmicas.

O Carvão é uma rocha orgânica com propriedades combustíveis, constituída maioritariamente por carbono. A exploração de jazidas de carvão é feita em mais de 50 países, o que demonstra a sua abundância. Esta situação contribui, em grande parte, para que este combustível seja também o mais barato.

O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação do petróleo bruto (ou crude) consiste na sua separação em diversos componentes e permite obter os mais variados combustíveis e matérias-primas.

As primeiras fracções da refinação (isto é, os primeiros produtos obtidos) são os gases butano e o propano, que são separados e comercializados individualmente. No entanto, podem também ser misturados com o etano constituindo, assim, os gases de petróleo liquefeitos (GLP).

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

PETRÓLEO

Petrocenter

ENERGIAS NÃO RENOVÁVEIS

GÁS NATURAL

O gás natural é um combustível fóssil com origem muito semelhante à do petróleo bruto, ou seja, formou-se durante milhões de anos a partir dos sedimentos de animais e plantas. Tal como o petróleo, encontra-se em jazidas subterrâneas, de onde é extraído. A principal diferença prende-se com a possibilidade de ser usado tal como é extraído na origem, sem necessidade de refinação.

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

COMBUSTÃO COMBUSTÍVEL + COMBURENTE

C

H

+ (x+y/4)O

→ xCO

+ (y/2)H

O

Ex: Queima do propano

C

H

+ 5O

→ 3CO

+ 4H

O

Outros exemplos....

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Gasolina

• A gasolina é um combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados;

• Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica (normalmente de 4 a 12 átomos de carbono);

• Também pode conter compostos de enxofre e nitrogênio.

Petrocenter

• Os alcanos mais voláteis faciltam a ignição;

• Geralmente adicionam etanol ou metanol como agentes

antidetonantes;

• No Brasil, atualmente encontram-se no comércio vários tipos de gasolina que são:

gasolina do tipo A ( 73 octanas - gasolina amarela )

gasolina do tipo B ( 82 octanas - gasolina azul) - Aviação

gasolina do tipo C ( 76 octanas - gasolina + álcool ) - Automóveis gasolina verde – (cujo NO = 110 – 130) - Aeronaves

Petrocenter

Gasolina Aditivada

• Estas gasolinas possuem aditivos que visam melhorar a performance do combustível, nomeadamente:

1. detergente: visa reduzir os depósitos no sistema de injecção e no motor de forma a melhorar a combustão;

2. inibidor de corrosão: agente que visa proteger as zonas de circulação de combustível de forma a reduzir a corrosão provocada;

3. desemulsificante: promove a separação da água no sistema de

distribuição e armazenagem do combustível, de forma a diminuir a corrosão daí resultante;

4. agente veículo (solvente sintético): por ser estável a altas

temperaturas, provoca resíduos diminutos durante a combustão que se realiza na câmara de combustão do motor.

Petrocenter

Gasolina Premium

• Apresentam elevados índices de octanagem, ou

seja, a gasolina apresentará maior resistência à

compressão sem detonação.

Petrocenter

Gasolina adulterada

• Gasolina adulterada é caracterizada pela adição

irregular de qualquer substância, sem recolhimento de

impostos, com vistas à obtenção de lucro;

• Ela recebe elementos que a diferenciam da gasolina

comum, como dioxido de enxofre.

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Combustíveis e seus poderes

caloríficos.

COMBUSTÍVEL ENERGIA (kcal/kg)

Gás natural 4.300 GLP 12.000 Gasolina 11.200 Hidrogênio 29.000 Lenha 2.500 Óleo diesel 10.700 Carvão mineral 6.800 Álcool etílico 6.500

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Biocombustíveis são combustíveis produzidos a partir de material de origem biológica, não fóssil, também conhecido pelo termo biomassa, que se transforma através de reações químicas.

Os biocombustíveis são renováveis, isto é, são provenientes de fontes que podem ser repostas em quantidade e velocidade proporcional a sua utilização, sem o risco de se esgotar.

Combustíveis Renováveis ou

Biocombustíveis

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Combustíveis Renováveis ou

Biocombustíveis

Eles não contribuem para o acúmulo de CO₂, um dos chamados

“gases do efeito estufa”, uma vez que os gases gerados na sua

queima são reabsorvidos na biomassa da safra seguinte, mantendo o equilíbrio entre absorção e emissão.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Biomassa Exemplos

Plantas aquáticas e Terrestres

Cana-de-açúcar, algodão, amendoim, dendê,

girassol, soja, milho.

Óleos vegetais Buriti, Babaçu, Mamona, Dendê etc.

Resíduos urbanos Aterro sanitário, Lodo (esgoto). Resíduos industriais De madeira, de alimentos, de

bebidas, de papel

de celulose, de beneficiamento de grãos.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Algumas

vantagens

da

utilização

de

biocombustível são as seguintes:



é uma energia de fonte renovável;

 diminui a dependência do petróleo;

 pode ser produzido por um maior número de países

quando comparado com o número dos produtores de

petróleo (cerca de 120 e 15 respectivamente), gerando um

mercado mundial para o produto;

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

emite menos gases poluentes e material particulado do

que o diesel e gasolina;

o CO

gerado na sua queima é consumido na safra

seguinte, diminuindo a presença de gases do efeito

estufa;

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Algumas das preocupações e desvantagens associadas à produção de biocombustíveis:

A produção da matéria-prima para a produção de grandes quantidades de biocombustíveis pode levar ao esgotamento do solo, à destruição da fauna e flora regional, aumento do risco de erradicação de espécies animais e vegetais, possível aparecimento de novos parasitas e invasão das áreas de florestas tropicais pelas lavouras;

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

A energia necessária para a irrigação, aplicação de adubos e utilização de máquinas agrícolas, transporte e armazenamento não é levada em conta no balanço de emissão de CO₂.

Cogita-se que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos, ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a produção de biocombustíveis.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Do ponto de vista químico, álcool é o composto orgânico que contém um grupamento OH (hidroxila) ligado a um carbono primário;

No Brasil, o álcool combustível pode ser usado sob duas formas:

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

O álcool anidro, aquele usado como aditivo para a gasolina;

O álcool hidratado, aquele usado diretamente como combustível para os carros a álcool ou bicombustíveis (“flex fuel”).

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Álcoois como metanol e etanol podem ser obtidos tanto de fontes fósseis (gás natural) quanto de fontes renováveis (biomassa), mas o processo mais utilizado para a produção comercial de etanol é o da fermentação.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Local Matéria prima Conversões

Brasil

Cana-de-açúcar Sacarose glicose e frutose etanol America Latina

África (parte) Índia

Ásia (sudeste)

EUA Milho Amido glicose etanol China

Europa Beterraba

Uva (em alguns casos)

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

É um substituto, atóxico, do óleo diesel (de fonte mineral), podendo ser usado tal qual (B100) ou em misturas com diesel em motores de caminhões, tratores, ônibus e outros veículos (motores

à combustão interna de ciclo diesel), além de motores utilizados para geração de energia elétrica (estacionários).

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

A mistura diesel-biodiesel recebe o código de B2, B5, B25 etc., de acordo com o teor de biodiesel adicionado ao diesel: 2%, 5%, 25% e assim sucessivamente. A mistura até B20 pode ser usada em motores diesel sem necessidade de modificação técnica.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

 Algumas matérias-primas usadas são: algodão,

amendoim, babaçu, buriti, canola, dendê, gergelim,

girassol, jojoba, linhaça, mamona, nabo forrageiro,

óleos de fritura, palmiste, pequim, pinhão manso,

soja, tucumã e sebo.

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

QUÍMICA DO

PETRÓLEO...

QUÍMICA DO PETRÓLEO...

Temperatura de Ebulição -TE(°C)

São dois os fatores que influem nas temperaturas de ebulição : • O tamanho das moléculas;

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

• Proporcional ao tamanho da cadeia:

MAIOR CADEIA = MAIOR T.E.

– Área de contato maior, entre as moléculas!

• Para hidrocarbonetos ramificados:

MAIOR NÚMERO DE RAMIFICAÇÕES = MENOR T.E. – Área de contato menor, entre as moléculas!

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

A solubilidade dos compostos orgânicos também

depende das forças intermoleculares.

Petrocenter

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Como separar as subst. de uma solução ? Hexano – T_ebulição = 69 C

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

O petróleo entra por uma fornalha onde é vaporizado; a seguir passa por uma torre de destilação (destilação fracionada) onde é separado em várias frações.

O resíduo da primeira torre é reaquecido e vai para uma segunda torre de destilação à vácuo (pressão reduzida) saindo óleos lubrificantes e o resíduo final que é o asfalto.

Petrocenter

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Cracking (quebra) térmico do petróleo ou

Craqueamento do petróleo

A destilação fracionada não é suficiente para atender a demanda de combustíveis. Em geral, apenas 15 % do petróleo é convertido diretamente em gasolina.

A pirólise do petróleo visa a quebra por aquecimento de moléculas maiores em moléculas menores, componentes da gasolina, por exemplo.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Cracking catalítico triplica a quantidade de gasolina obtida do petróleo

Ex: C

H

C

H

+ 4 C

H

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

A reformação catalítica é um processo de refinação com duas principais finalidades:

A) conversão de combustível de baixo IO (índice de octano) em outra de maior IO; B) produção de hidrocarbonetos aromáticos.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Octanagem é a denominação dada à capacidade que um combustível tem de resistir à compressão, sem entrar em processo de detonação (queima espontânea da mistura). Quanto maior a octanagem, maior será a resistência a esse fenômeno, muito prejudicial ao motor.

gasolina de baixa octanagem (não resiste à compressão) sofre combustão prematura, pela simples compressão.

gasolina de alta octanagem (resiste à compresão) sofre combustão diante de uma faísca produzida pela vela do motor.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

O índice de octanagem da gasolina brasileira é 86, ou seja, comporta-se como uma mistura contendo 86% de isoctano e 14% de heptano.

Menor resistência á combustão por compressão

heptano (valor 0)

Maior resistência á combustão por compressão

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

Desde janeiro de 1992, a gasolina brasileira é isenta de chumbo. O chumbo era utilizado mundialmente para aumentar a octanagem da gasolina, mas, por questões ambientais, vem sendo gradualmente eliminado. O Brasil foi um dos pioneiros na eliminação deste componente da gasolina.

Antidetonante da gasolina abolido a alguns anos.

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

OCTANAGEM DA GASOLINA

Escala para medir qualidade:

Índice de Octanagem

,

0% 50% 100%

0% - Isoctano 100% - Isoctano

100% - n-heptano 0% - n-heptano

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

• Gás de Petróleo

aquecer, cozinhar, fabricar plástico

alcanos com cadeias curtas (1 a 4 átomos de carbono) faixa de ebulição: menos de 40ºC

liquefeitos sob pressão para criar o GLP • Nafta

intermediário da gasolina

mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono faixa de ebulição: de 60 a 100ºC

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

• Gasolina

combustível de motores

mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12 átomos de carbono)

faixa de ebulição: de 40 a 205ºC • Querosene

Combustivel para motores de jatos , material inicial para a fabricação de outros produtos mistura de alcanos (de 10 a 18 carbonos) e aromáticos

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

• Gasóleo ou diesel destilado

usado como diesel e óleo combustível, além de ser um intermediário para outros produtos

alcanos contendo 12 ou mais átomos de carbono faixa de ebulição: de 250 a 350 ºC

• Óleo lubrificante

usado para óleo de motor, graxa e outros lubrificantes

alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeias longas (20 a 50 átomos de carbono)

Petrocenter

CB – Prof. Del Gomes

• Petróleo pesado ou óleo combustível

usado como combustível industrial, também serve como intermediário na fabricação de outros produtos

alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeia longa (de 20 a 70 átomos de carbono)

faixa de ebulição: de 370 a 600°C • Resíduos

coque, asfalto, alcatrão, breu, ceras, material inicial para fabricação de outros produtos

compostos com vários anéis com 70 átomos de carbono ou mais

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter

Petrocenter