CB Prof. Del Gomes Petrocenter - falandodquimica.weebly.comfalandodquimica.weebly.com/uploads/2/4/5/2/2452165/aula_combustive... · Álcoois como metanol e etanol podem ser obtidos

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CB - Combustíveis e Biocombustíveis

Prof. Delmárcio Gomes

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?


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?

http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:Gulf_Offshore_Platform.jpg



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


O que são?

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.

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).


PETRÓLEO





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.


http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.energy.gov.ab.ca/photos/coal/Coal_startPage2.jpg&imgrefurl=http://www.energy.gov.ab.ca/222.asp&h=149&w=215&sz=23&hl=pt-PT&start=107&tbnid=HOX3nXTeD4GTJM:&tbnh=73&tbnw=106&prev=/images?q=gas+natural&start=100&ndsp=20&svnum=10&hl=pt-PT&sa=N

http://images.google.pt/imgres?imgurl=http://www.energy.gov.ab.ca/photos/coal/Coal_startPage2.jpg&imgrefurl=http://www.energy.gov.ab.ca/222.asp&h=149&w=215&sz=23&hl=pt-PT&start=107&tbnid=HOX3nXTeD4GTJM:&tbnh=73&tbnw=106&prev=/images?q=gas+natural&start=100&ndsp=20&svnum=10&hl=pt-PT&sa=N












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?






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.


• 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


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.


Gasolina Premium

• Apresentam elevados índices de octanagem, ou seja, a gasolina apresentará maior resistência àcompressão sem detonação.


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.











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


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


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.


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.


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;


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;


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;


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.


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)


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”).


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.


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


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

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.


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.





















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;


• 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)


A solubilidade dos compostos orgânicos tambémdepende das forças intermoleculares.


PetrocenterCB – Prof. Del GomesComo separar as subst. de uma solução ?Hexano – Tebulição = 69 CHeptano – Tebulição = 98 C


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.


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.

PetrocenterCB – Prof. Del GomesCracking catalítico triplica a quantidade de gasolina

obtida do petróleo

Ex: C16H34 C8H18 + 4 C2H4Óleo diesel gasolina alqueno


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.

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.


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)


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


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)


• 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


• 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


• 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

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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