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CB - Combustíveis e Biocombustíveis
Prof. Delmárcio Gomes
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesENERGIAS 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.
O que são?
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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
O que são?
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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
O que são?
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesENERGIAS 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.
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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
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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.
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COMBUSTÃO COMBUSTÍVEL + COMBURENTE
CxHy + (x+y/4)O2 → xCO2 + (y/2)H2O
Ex: Queima do propano
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Outros exemplos....
O que é combustão?
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Gasolina• A gasolina é um combustível constituído basicamente por
hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtosoxigenados;
• Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do queaqueles que compõem o óleo diesel, pois são formadospor moléculas de menor cadeia carbônica (normalmentede 4 a 12 átomos de carbono);
• Também pode conter compostos de enxofre e nitrogênio.
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• Os alcanos mais voláteis faciltam a ignição;
• Geralmente adicionam etanol ou metanol como agentes antidetonantes;
• No Brasil, atualmente encontram-se no comérciovários 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
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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.
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Gasolina Premium
• Apresentam elevados índices de octanagem, ou seja, a gasolina apresentará maior resistência àcompressão sem detonação.
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Gasolina adulterada
• Gasolina adulterada é caracterizada pela adiçãoirregular de qualquer substância, sem recolhimento deimpostos, com vistas à obtenção de lucro;
• Ela recebe elementos que a diferenciam da gasolinacomum, como dioxido de enxofre.
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Combustíveis e seus poderescaloríficos.
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
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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
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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.
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Biomassa Exemplos
Plantas aquáticas eTerrestres
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 papelde celulose, de beneficiamento de grãos.
Resíduos florestais Bagaço de cana, esterco.
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Algumas vantagens da utilização debiocombustível são as seguintes:
é uma energia de fonte renovável;
diminui a dependência do petróleo;
pode ser produzido por um maior número de paísesquando comparado com o número dos produtores depetróleo (cerca de 120 e 15 respectivamente), gerando ummercado mundial para o produto;
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emite menos gases poluentes e material particulado doque o diesel e gasolina;
o CO2 gerado na sua queima é consumido na safraseguinte, diminuindo a presença de gases do efeitoestufa;
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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;
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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.
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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:
O Álcool Combustível (Etanol)
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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”).
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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.
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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 BeterrabaUva (em alguns casos)
Sacarose glicose e frutose etanol
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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).
O Biodiesel
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesA 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.
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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.
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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;• Os tipos de interações intermoleculares;
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• 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!
Temperatura de Ebulição -TE(°C)
![Page 73: CB Prof. Del Gomes Petrocenter - Falando de Química · O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022106/5be5409a09d3f2ea1a8b4eff/html5/thumbnails/73.jpg)
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A solubilidade dos compostos orgânicos tambémdepende das forças intermoleculares.
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesComo separar as subst. de uma solução ?Hexano – Tebulição = 69 CHeptano – Tebulição = 98 C
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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 dedestilação à vácuo (pressão reduzida) saindo óleos lubrificantes e o resíduo finalque é o asfalto.
![Page 77: CB Prof. Del Gomes Petrocenter - Falando de Química · O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022106/5be5409a09d3f2ea1a8b4eff/html5/thumbnails/77.jpg)
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesCracking (quebra) térmico do petróleo ouCraqueamento do petróleo
A destilação fracionada não é suficiente para atender a demanda decombustíveis. Em geral, apenas 15 % do petróleo é convertidodiretamente em gasolina.
A pirólise do petróleo visa a quebrapor aquecimento de moléculasmaiores em moléculas menores,componentes da gasolina, porexemplo.
![Page 79: CB Prof. Del Gomes Petrocenter - Falando de Química · O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022106/5be5409a09d3f2ea1a8b4eff/html5/thumbnails/79.jpg)
PetrocenterCB – Prof. Del GomesCracking catalítico triplica a quantidade de gasolina
obtida do petróleo
Ex: C16H34 C8H18 + 4 C2H4Óleo diesel gasolina alqueno
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A reformação catalítica é um processo de refinação com duas principaisfinalidades:
A) conversão de combustível de baixo IO (índice de octano) em outra de maior IO;B) produção de hidrocarbonetos aromáticos.
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PetrocenterCB – Prof. Del GomesOctanagem é a denominação dada à capacidade que um combustível
tem de resistir à compressão, sem entrar em processo de detonação (queimaespontânea da mistura). Quanto maior a octanagem, maior será a resistência aesse fenômeno, muito prejudicial ao motor.
gasolina de baixa octanagem (nãoresiste à compressão) sofrecombustão prematura, pelasimples compressão.
gasolina de alta octanagem (resisteà compresão) sofre combustãodiante de uma faísca produzida pelavela do motor.
![Page 82: CB Prof. Del Gomes Petrocenter - Falando de Química · O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022106/5be5409a09d3f2ea1a8b4eff/html5/thumbnails/82.jpg)
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O índice de octanagem dagasolina brasileira é 86, ouseja, comporta-se como umamistura contendo 86% deisoctano e 14% de heptano.
Menor resistência á combustão por compressãoheptano (valor 0)
Maior resistência á combustão por compressãoisooctano (valor 100)
![Page 83: CB Prof. Del Gomes Petrocenter - Falando de Química · O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022106/5be5409a09d3f2ea1a8b4eff/html5/thumbnails/83.jpg)
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Desde janeiro de 1992, a gasolina brasileira é isenta dechumbo. O chumbo era utilizado mundialmente para aumentar aoctanagem da gasolina, mas, por questões ambientais, vem sendogradualmente eliminado. O Brasil foi um dos pioneiros na eliminaçãodeste componente da gasolina.
Antidetonante da gasolina abolido a alguns anos.
Tetraetil - chumbo
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OCTANAGEM DA GASOLINA
Escala para medir qualidade:
Índice de Octanagem
,
0% 50% 100%
0% - Isoctano 100% - Isoctano
100% - n-heptano 0% - n-heptano
ANTIDETONANTES (a gasolina aditivada)
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• 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
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• 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
faixa de ebulição: de 175 a 325°C
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• 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)
faixa de ebulição: 300 a 370ºC
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PetrocenterCB – 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
faixa de ebulição: mais de 600°C
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