Combustíveis

alternativos e

alternativas aos

combustíveis

O hidrogénio é o elemento mais abundante no universo (com cerca de 75% em abundância mássica) e o terceiro elemento mais abundante na terra. É incolor e inodoro.

Este elemento tem magníficas propriedades como combustível

Hidrogénio

Um quilo de hidrogénio possui aproximadamente a mesma energia que 2,8 quilos de gasolina, ou que 2,1 quilos de gás natural.

Sendo assim, o hidrogénio tem um potencial ambiental e energético colossal, fazendo parte de um ciclo de vida limpo, tornando-se uma alternativa a substituir a economia atual, sustentada pelos combustíveis fósseis, em maioria.

Vantagens do Hidrogénio

Os veículos movidos a hidrogénio não terão motor a combustão; serão elétricos.

O hidrogénio pode ser produzido a partir de várias de várias fontes. O processo de geração de energia é descentralizado. Não será necessário construir grandes centrais hidroelétricas.

Fonte renovável, inesgotável e não poluente. A sua produção não gera poluição.

Armazenamento de Hidrogénio

•Reservatórios de gás comprimido •Reservatórios de hidrogénio líquido •Hidretos metálicos (alta e baixa temperatura)•Absorção de gás em sólidos•Micro-esferas•Transporte e distribuição

O biogás é um gás incolor e insolúvel em água, mas que devido à impureza que contém é muito corrosivo. O elemento mais corrosivo desta mistura é o Sulfureto de Hidrogénio (H2S) e que confere um odor agressivo característico ao biogás “a ovos podres”. O biogás é gerado pela decomposição anaeróbia (sob ausência de oxigénio) da matéria orgânica por ação de bactérias.

Biogás

Esquema de processo de

produção de biogás

- Composição média: é principalmente constituído por metano (CH4) (50-60%) e dióxido de carbono (CO2) (30-40%); é ainda constituído por aproximadamente 5% de outros gases, nomeadamente hidrogénio, azoto, sulfureto de hidrogénio, monóxido de carbono, oxigénio, entre outros.- Ponto de orvalho: -34 º C- Densidades médias:

Relativa = 0,617Absoluta = 0,80 kg/m3 (CNTP)

Propriedades do biogás

O aproveitamento do potencial energético contido no biogás tem como objetivos:

- Reduzir a emissão de gases com efeito de estufa; - Promover a aplicação da Diretiva Europeia sobre a produção de eletricidade de origem renovável, de acordo com a qual Portugal tem como objetivo, para 2010, satisfazer 45% das suas necessidades de eletricidade através de fontes renováveis;- Melhorar os índices de sustentabilidade económicos e ambientais dos sistemas multimunicipais de tratamento e valorização de RU.

Centrais de biogás

v

Centrais de Valorização Energética do Biogás de Aterro em Portugal

Atualmente, existem 4 centrais de valorização energética do biogás em Portugal com uma potência total instalada de 4,9 MW.

- A produção de biogás é importante visto que pode ser a solução para alguns dos nossos problemas da disponibilidade de combustível no meio rural.- Reduz os custos provocados pelo transporte do gás em causa.- Proporciona uma melhor qualidade de vida e pode evitar a desertificação nas aldeias.- Estimula o produtor, possibilitando uma nova fonte de rendimento.

O biogás tem inúmeras vantagens como por exemplo:

No entanto, tem também algumas desvantagens:- Ocorre a formação de um gás tóxico (sulfídrico).- É necessária a escolha adequada do material utilizado na construção de um biodigestor, pois a formação de gases corrosivos implica, a longo prazo, um mais elevado custo de manutenção.

No entanto, tem também algumas desvantagens:

É um álcool extraído da natureza, do reino vegetal. Algumas pessoas preferem chama-lo de bioetanol visto que a sua origem é natural e não de origem numa fonte fóssil.

Álcool e/ou bioálcool

O etanol (ou álcool etílico) é um líquido incolor (o ponto de ebulição é 78ºC), com cheiro característico, volátil, inflamável e solúvel em água. É utilizado como solvente no fabrico de tintas, lacas, vernizes e perfumes, como combustível e na preparação de produtos farmacêuticos.

Tal como todos os álcoois, o etanol não existe livre na Natureza. O processo mais fácil de o obter é por fermentação alcoólica da glucose, havendo ainda processos de síntese a partir do etileno.

 

Presença do etanol no nosso mundo – circo, bebidas, transportes, culinária, cosmética, sínteses orgânicas, medicina. 

Já em 1908 o etanol foi o combustível de eleição de Henry Ford, no emblemático carro Ford T. Nas décadas subsequentes, a descoberta de poços de petróleo nos E.U.A. condicionou o desenvolvimento dos primeiros motores automóveis para o uso da gasolina, e mais tarde do diesel.

Hoje conhecem-se os problemas ambientais associados a estas opções, a nível das emissões gasosas.

Desde os anos 80 até agora, tem-se difundido o uso de gasolina misturada com etanol um pouco por todo o mundo. Isto porque esta mistura pode ser usada em qualquer automóvel posterior a 1970, sem qualquer alteração no motor.

Existem misturas pobres em etanol (E10 – 10% etanol e 90% gasolina) e misturas ricas (E85 – 85% etanol e 15% gasolina)

 - Proveniência de fontes renováveis (o processo de fabrico mais frequente é a fermentação).- Menores emissões de gases de estufa como o monóxido de carbono (redução de 4% para o E10 e 37% para o E85). Isto é particularmente importante porque 50% dos gases de estufa na terra provêm da utilização automóvel.- Menor contributo para o smog, porque os gases de escape são menos reactivos e a formação de ozono de baixa altitude é menor (este ozono é prejudicial, ao contrário do ozono estratosférico, e responsável por problemas respiratórios humanos e das plantas). 

Algumas vantagens do etanol são:

- Motores de combustão mais ecológicos, com menos depósitos.- Melhor performance do veículo, aumenta o nível de octanas (o E10 tem 94 octanas) e oxigénio, e a combustão dá-se a temperaturas menores (aliás, os veículos de alta competição usam etanol puro).- Menor dependência de reservas petrolíferas.- Desenvolvimento económico rural.- Substitui compostos perigosos da gasolina, ex: benzeno, tornando-a mais segura ambientalmente: se a gasolina contaminar o solo ou água, o etanol é naturalmente biodegradável.

Por cá, na Europa, a Comunidade Europeia tem advogado e promovido os biocombustíveis. Os Estados-Membros devem:

 1) Assegurar a promoção de uma quota de mercado de 7% para os biocombustíveis em 2010;2) Encorajar a redução do diferencial de preços entre os biocombustíveis e os combustíveis tradicionais;3) Incrementar a promoção voluntária da distribuição dos biocombustíveis em larga escala pelas companhias petrolíferas;4) Intensificar os esforços de pesquisa neste sector. 

De entre os biocombustíveis disponíveis contam-se: etanol e metanol, os seus derivados (ETBE – éter etil-tert-butílico e MTBE) e os ésteres metílicos de óleos vegetais (girassol, colza, etc.), sendo os primeiros utilizados em motores Otto de combustão e os segundos em motores Diesel.

O etanol é o mais comum dos álcoois. Os álcoois são compostos que têm grupos hidroxilo ligados a átomos de carbono sp3. Podem ser vistos como derivados orgânicos da água em que um dos hidrogênios foi substituído por um grupo orgânico.

Biodiesel

É um combustível renovável e biodegradável. Pode ser obtido a partir da reação química de lipídios, óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação), mas pode também ser obtido por processos de craqueamento e esterificação.

Por exemplo, a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até ao biodiesel puro, denominado B100.

Misturas do biodiesel

Assim, quanto maior for a percentagem de biodiesel, mais ecológico é o combustível

Vantagens e desvantagens da utilização do biodiesel

•É um ótimo lubrificante e pode aumentar a vida útil do motor.•Tem fácil transporte e fácil armazenamento, devido ao seu baixo risco de explosão.•Colabora para a diminuição da poluição e do efeito estufa.

Vantagens

•Para a utilização do biocombustível, não precisa de nenhuma adaptação em caminhões, tratores ou máquinas.

•No caso do biodiesel Eco Óleo o produtor não compra o biodiesel, a comercialização será por meio de permuta, ou seja: troca de mercadorias como, por exemplo, o produtor entrega o girassol e recebe o Eco Óleo.

Desvantagens

•Cristalização em baixas temperaturas: em regiões de clima muito frio, a viscosidade do biodiesel aumenta bastante. Assim como o diesel, podem ocorrer formações de pequenos cristais, que se unem e impedem o bom funcionamento do motor.

•Emissões de NOx: de todas as partículas prejudiciais esta é a única que com biodiesel apresenta ligeiro aumento. O NOx é um grande responsável pela baixa qualidade do ar em algumas zonas do planeta.

•Limpeza dos bicos injetores: nos motores que sempre usaram diesel, pode ocorrer, nos primeiros abastecimentos com biodiesel, a libertação de resíduos acumulados no tanque.

•Troca de peças: nos motores de ciclo diesel fabricados até 2002/2003 poderá ser necessário a troca de alguns retentores da bomba injetora, pois o biodiesel é bastante agressivo sobre essas borrachas. A mudança no motor é simples e barata.

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

Propriedades do biodiesel• O poder calorífico do biodiesel é de cerca de 37,27 MJ/L. •O biodiesel é um líquido que varia de cor, dependendo da matéria-prima

de produção. •Tem um ponto alto de ebulição e baixa pressão de vapor.•O ponto de inflamação de biodiesel (> 130 °C,> 266 °F) é

significativamente mais alto que o do diesel de petróleo (64 °C, 147 °F) ou gasolina (-45 °C, -52 °F).

• O biodiesel tem uma densidade de ~0,88 g/cm³, menor do que a da água.

Biodiesel no Mundo Produção mundial de biodiesel:

Produção de biodiesel na união europeia:

Processos de produção de biodieselReação de transesterificação.

Processo de produção de biodiesel

O processo de produção de biodiesel compreende três fases principais:

- O pré-tratamento do OAU;- A reação de transesterificação;- A purificação da mistura resultante de ésteres metílicos (biodiesel).

Na produção do biodiesel existem vários métodos diferentes, desde as mais usuais (via química alcalina e/ou ácida), até às mais recentes (catalisadores enzimáticos):

- Transesterificação por catálise ácida

- Transesterificação por catálise básica

-Transesterificação enzimática:

Produção de biodiesel a partir de óleos alimentares

usados

Esquema da produção de biodiesel

a partir de óleos alimentares usados

-Em 2007, a McDonalds do Reino Unido anunciou que iria começar a produzir biodiesel a partir do óleo residual de frituras, subproduto dos seus restaurantes. Este combustível seria usado para abastecer sua frota.

-A companhia Train Operating Company Virgin Trains britânica alegou ter sido o primeiro funcionamento de comboios do mundo a biodiesel, que foi convertido para rodar com 80% petrodiesel e apenas 20% de biodiesel, e afirmou-se que economizaram 14% em emissões diretas.

Curiosidades relacionadas com o biodiesel:

- Também em 2007 a Disneyland começou a fazer andar os comboios do parque em misturas de biodiesel B98 (98% biodiesel). Apesar do programa ter sido interrompido em 2008 devido a problemas de armazenamento, em janeiro de 2009 voltou a ser anunciado que o parque teria, então, todos os comboios a andar com biodiesel fabricado a partir dos seus próprios óleos alimentares usados.

- O Royal Train fez em 15 de setembro de 2007 a sua primeira viagem funcionando com 100% de biodiesel fornecido pela Green Fuels Ltd. A Alteza Real, o Príncipe de Gales, e o diretor da Green Fuels, James Hygate, foram os primeiros passageiros num comboio alimentado inteiramente com combustível biodiesel

- A transesterificação de um óleo vegetal foi realizado por dois cientistas em 1853, muitos anos antes do primeiro motor diesel tornar-se funcional. O primeiro modelo foi um cilindro de ferro de 3 metros com um volante na base, funcionou pela primeira vez em 10 de Agosto de 1893, e foi abastecido unicamente com óleo de amnedoim. Por causa deste evento, o dia 10 de Agosto, ficou marcado como o “Dia Internacional d Biosiesel”

- Em alguns países, o biodiesel é mais barato que o diesel convencional

Disciplina: QuímicaProfessora: Luísa Esperança

Ano Letivo: 2011/2012Ano/Turma: 12º C

 

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