COMBUSTVEIS , ENERGIA E AMBIENTE

COMBUSTVEIS FSSEISO carvo , o petrleo e o gs natural tiveram a sua origem geolgica h cerca de 300 milhes de anos : so o resultado de uma lenta sedimentao de organismos vivos, denominando-se combustveis fsseis .

COMBUSTVEIS FSSEISOs combustveis actualmente utilizados so ainda, fsseis: o que a natureza produziu em 300 milhes de anos, os humanos consomem/consumiro em cerca de 300-350 anos.

COMBUSTVEIS FSSEISCarvoNo sculo XVIII o carvo era a fonte de energia mais utilizada , tendo servido de base Revoluo Industrial.

No final do sculo XIX , o carvo comeou a ser utilizado para a produo de electricidade: aparecem as primeiras centrais trmicas.

S no sculo XIX o petrleo e o gs natural tornaram- se combustveis essenciais para o Homem , o que permitiu a realizao da Segunda Revoluo Industrial.

COMBUSTVEIS FSSEISComo se formou o carvo?H cerca de 300 milhes de anos, a Terra encontrava-se coberta de florestas e de pntanos.

COMBUSTVEIS FSSEISComo se formou o carvo?Folhas, razes, troncos e at rvores caam nos pntanos, onde a gua os protegia, impedindo que reagissem com o oxignio. Esta matria transformava-se, ao fim de milhares de anos, em turfa.

COMBUSTVEIS FSSEIS Como se formou o carvo?Lenta e progressivamente , foi-se formando camadas de materiais vegetais mortos, que iniciou o processo de decomposio e submergiu nas guas cidas dos pntanos circundantes.

COMBUSTVEIS FSSEIS CarvoA escassez de oxignio impediu a continuao da decomposio por bactrias aerbicas e , ao longo de milhes de anos, a aco do calor e da presso provocada pela crescente quantidade de terras e rochas supra jacentes deu incio a um processo de transformao daquele material em carves com teores em carbono crescente.

COMBUSTVEIS FSSEISComo se formou o carvo?A turfa , considerada carvo pedra inacabado, demora aproximadamente 20 000 anos a formar-se e constituda por cerca de 56% de carbono.

A cobertura da turfa , por sedimentos , conjugadas com aces de metamorfismo , deu origem ao carvo . Foi o incio do processo de formao das jazidas carbonferas .As jazidas de carvo encontram-se a profundidades menores do que as jazidas de petrleo.

COMBUSTVEIS FSSEIS

Quanto maior o teor em carbono, maior o poder energtico dos diferentes estdios do carvo.

COMBUSTVEIS FSSEISCarvoO carvo , rocha combustvel que teve origem na decomposio e acumulao de plantas no interior da Terra, o combustvel fssil mais abundante no nosso planeta.

O principal elemento combustvel do carvo o carbono slido , mas a maioria dos carves contm compostos de carbono lquido e gasoso.

No incio do sculo XIX, o carvo extraa-se em pequenas quantidades. Actualmente, as jazidas carbonferas so exploradas em larga escala.

Normalmente as minas de carvo encontram-se a 200 ou 300 metros de profundidade, mas muitas vezes necessrio perfurar poos de 1000 metros ou mais.COMBUSTVEIS FSSEISCarvo

COMBUSTVEIS FSSEISCarvoQuanto maior a presso , maior o teor em carbono.

Quanto mais profunda a jazida, melhor a qualidade do carvo.

A extraco do carvo feita em galerias dispostos horizontalmente, que tambm servem como vias de transporte.

COMBUSTVEIS FSSEISCarvoA extraco do carvo a cu aberto quando as minas se encontram prximas da superfcie menos dispendiosa , embora em termos paisagsticos e ambientais seja mais nociva.

O transporte do carvo feito, geralmente em vages, posteriormente classificado consoante o seu tamanho.

COMBUSTVEIS FSSEISCarvoO carvo um slido de origem natural , formado por plantas fossilizadas de cor castanho-escuro e negra , usada como combustvel que apresenta as seguintes vantagens:- preo;- queima relativamente limpa;- disponibilidade imediata.

Os valores elevados de presso e temperatura exercidos sobre essa mteria orgnica causaram reaces qumicas complexas de que resultou o precioso lquido (ouro negro) que o petrleo, associado a outros recursos como o gs natural (metano e etano).COMBUSTVEIS FSSEISPetrleo

COMBUSTVEIS FSSEISComo se formou o petrleoH milhes e milhes de anos, as muitas espcies de peixes e de microrganismos que povoavam os mares, depois de mortos , depositavam-se no fundo, originando um lodo rico em matrias orgnicas.

Se a matria orgnica, ou biomassa , depositada ficar coberta, encontrando-se num meio pobre em oxignio (anaerbico) e bactrias, sedimenta-se e transforma-se numa rocha-me.

COMBUSTVEIS FSSEISComo se formou o petrleoO petrleo formado por decomposio anaerbica (sem oxignio) de sedimentos orgnicos base de carbono em determinadas condies de presso e temperatura.A sua formao dura milhes anos.

COMBUSTVEIS FSSEISPetrleoO aparecimento de petrleo ocorre em profundidades que variam desde algumas dezenas de metros at centenas ou milhares de metros.

De acordo com a profundidade a que se encontra o petrleo e o gs natural torna-se necessrio utilizar alta tecnologia na perfurao dos poos e na bombagem para efectuar a extraco propriamente dita tanto em on-shore (em terra) como em off-shore (no mar).

COMBUSTVEIS FSSEISPetrleo/gs naturalO gs natural pode ser encontrado em jazidas de petrleo e carvo.

O gs natural encontra-se na parte superior das jazidas de petrleo devido sua baixa densidade.

O petrleo e o gs natural so misturas de hidrocarbonetos.

COMBUSTVEIS FSSEISGs naturalO gs natural, terceiro combustvel fssil mais importante, uma mistura de gases cujo principal constituinte o metano, CH4 , presente numa percentagem entre 70 a 95 %.

Este combustvel est associado a outros alcanos, como o etano , o propano , o butano, etc. , ao azoto N2 , ao dixido de carbono, CO2, e ao sulfureto de hidrognio , H2S. O CO2 e o H2S so eliminados no local de extraco.

COMBUSTVEIS FSSEISAplicaes do gs naturalO gs natural tem vantagens sobre os outros combustveis fsseis , nomeadamente:

- maior poder trmico - mais fcil de utilizar;

- arde e apaga-se muito rapidamente;

- comprime-se com facilidade;

- inodoro.

COMBUSTVEIS FSSEISVias de transporteTransporte de carvo comboio meio mais adequado , embora se utilizem camies e barcos.

Transporte de petrleo Pipeline( oleduto ) , barco e camio-tanque .

Transporte de gs natural mais habitual atravs de pipelines , contudo existem situaes em que necessrio utilizar os barcos .

COMBUSTVEIS FSSEISQuer no caso do carvo quer no do petrleo, os processos de extraco comeam por ter em conta os dados fornecidos pelos gelogos sobre as reas onde se julga haver quantidades comercialmente aproveitveis.

COMBUSTVEIS FSSEIS

Os combustveis fsseis diferem no seu aspecto fsico, no entanto, tm em comum na sua constituio carbono e hidrognio.

Uma das caractersticas de um combustvel fssil que, uma vez queimado, no possvel voltar a utiliz-lo.

COMBUSTVEIS FSSEISPortugal no possui reservas de petrleo e a explorao de minas de carvo cessou em 1994 .O gs natural instalado recentemente para uso domstico provm da Arglia , no norte de frica, de onde vem atravs de gasodutos com milhares de quilmetros . Os combustveis fsseis no esto, naturalmente, distribudos uniformemente pelos vrios pases.

COMBUSTVEIS FSSEISCrise de energiaA maneira como os recursos energticos esto repartidos na Terra uma possvel origem de problemas.

COMBUSTVEIS FSSEISCrise de energiaA chamada crise de energia no s uma questo de escassez de recursos , mas tambm de escassez de investimento em fontes alternativas e de tecnologia de rentabilizao dos processos , de modo a diminuir e a recuperar a energia degradada.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS

O petrleo bruto ou crude uma mistura de muitos compostos moleculares que preciso fraccionar ( o objectivo da destilao) e transformar quimicamente ( atravs de operaes de cracking trmico e cracking cataltico) para obter os produtos de uso comum.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUISO tratamento do petrleo feito nas refinarias de petrleo e processa-se em quatro fases:

destilao fraccionada, cracking,cracking cataltico refinao.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUISDestilao fraccionadaa- Proveta

b- Condensador de Liebig

c- Termmetro

d- Cabea de destilao

e- Condensador de refluxo

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionadaO vapor , ao ascender , condensa parcialmente em contacto com a coluna fria. Este lquido, ao descer , encontra vapor quente ascendente, o que provoca uma nova evaporao mais acima e volta a condensar mais uma vez.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionadaO ciclo repete-se e obtm-se na parte superior da coluna o vapor do componente mais voltil (que passa para o condensador) e na parte inferior o de ponto de ebulio mais elevado.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionadaO vapor que chega ao topo da coluna o mais voltil e o seu grau de pureza depende do nmero de condensaes e vaporizaes que ocorrem.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionada necessrio adicionar reguladores de ebulio (pedaos de porcelana ou esferas de vidro) para evitar uma ebulio tumultuosa ou o sobreaquecimento da mistura.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionadaA velocidade de aquecimento deve ser lenta, pois o estabelecimento de um bom equilbrio lquido-vapor s se consegue aps um contacto prolongado entre as duas fases.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUIS Destilao fraccionadaDestilao fraccionadaDestilao simples

DESTILAO FRACCIONADAAzetropoUm azetropo uma mistura de dois ou mais lquidos que, durante a ebulio, se comporta de forma semelhante a uma substncia pura, ou seja, apresenta um ponto de ebulio constante a uma dada presso.O lcool etlico comercial, uma mistura com 96% de etanol e 4% de gua, um exemplo de um azetropo.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUISIndustrialmente, os constituintes do petrleo so separados por destilao fracionada. Este processo realiza-se numa torre, chamada de destilao, que pode ter uma largura entre 8 e 10 metros, uma altura de 60 metros e trata cerca de 30000 toneladas de petrleo por dia.

DO CRUDE AO GPL E AOS FUISNem todos os produtos que se obtm pela destilao fraccionada do petrleo so directamente utilizveis. Para satisfazer as necessidades em combustveis e em matrias-primas para o fabrico de plsticos, recorre-se a tratamentos complementares, como o cracking e o cracking cataltico.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO (cracking)As reaces de cracking so reaces onde as molculas dos hidrocarbonetos de cadeia longa se quebram, originando molculas de cadeia mais curta.

A ruptura das molculas faz-se em determinadas condies de temperatura e presso e na presena de catalisadores.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO Cracking por desidrogenao:

CH3 (CH2)6 CH3 H2 + CH3 (CH2)5= CH2

Octano Oct - 1 - eno

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO (cracking cataltico)O cracking cataltico utiliza-se quando se pretende obter gasolina normal e super a partir de leos pesados.

A operao efectua-se a cerca de 500C, a uma presso prxima da presso atmosfrica e na presena de um catalisador muito cido.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO (cracking cataltico)Estas reaces do origem, principalmente, a alcanos mais leves (com cadeia carbonada menor), lineares ou ramificados , assim como a alcenos numa percentagem de 5 a 8%.

Antigamente utilizavam-se o cido sulfrico e o cido fosfrico; mais tarde usaram-se argilas e gis mistos de SiO2.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO (cracking cataltico)Hoje empregam-se quase exclusivamente zelitos ( aluminosilicatos ) sintticos.

Os zelitos naturais so minerais comuns de composio semelhante argila ( Si-O-Al) . Podem ser muitos cidos . O seu carcter cido tanto maior quanto maior for a proporo Al/Si.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO ( cracking cataltico )Os zelitos sintticos imitam a estrutura em canais dos zelitos naturais.

CRACKING E REFINAO DE PETRLEO ( cracking cataltico )A sua importncia deve-se sua estrutura. Os zelitos naturais so constitudos por uma rede de canais, o que faz com que sejam catalisadores muito selectivos.

Gasolinas de Inverno e de Vero A gasolina no tem sempre a mesma composio, sendo adaptada s temperaturas ambientes.

No Inverno , as gasolinas tm maior concentrao de componentes volteis para garantirem boas condies de detonao.

No Vero , diminui-se a concentrao dos componentes mais volteis , evitando a perda de combustvel, o mau funcionamento dos motores.

Os aditivos da gasolina A gasolina uma das fraces obtidas na destilao do petrleo bruto que mais impacto tem na sociedade actual.

Na sua constituio existem hidrocarbonetos de cadeia curta, cujo nmero mnimo de carbonos quatro e o nmero mximo de tomos de carbono doze. Para cumprir todos os requisitos legislados, necessrio a adio de outros componentes (aditivos).

Os aditivos da gasolina

Os aditivos tm como objectivo aumentar o ndice de octanas e diminuir a poluio atmosfrica.

Os aditivos oxigenados , cujo efeito aumentar o ndice de octanas, so:

Metanol EtanolMTBE 2-metoxi-2-metilpropano

ndice de octano na gasolina O ndice de octano relaciona a quantidade de iso-octano (2,2,4 trimetilpentano) com a quantidade de n-heptano presente na gasolina, dando informao relativa quanto capacidade do combustvel ficar sujeito auto-ignio.

Temperatura de ignioFlashpoint

Temperatura de ignio Temperatura qual os vapores desprendidos entram em combusto espontnea, independentemente de qualquer chama.

Flashpoint Temperatura mnima qual os vapores desprendidos se inflamam na presena de uma chama, apagando-se em seguida (quantidade de vapores insuficiente para estimular a combusto).

ndice de octano na gasolina Os valores limite do ndice de octano so:

100 associado ao iso-octano baixa tendncia para a auto-ignio maior rendimento da combusto interna.

0 associado ao n-heptano , tem tendncia para a auto-ignio baixo rendimento da combusto interna.

Substncias indesejveis na gasolina Com o objectivo de aumentar o rendimento da gasolina, esta contm outros componentes para alm dos hidrocarbonetos de cadeia linear , que so indesejveis para o ambiente. Esses componentes so o enxofre, o chumbo, o benzeno entre outros hidrocarbonetos aromticos.

Substncias indesejveis na gasolina O enxofre , durante a combusto , origina xidos de enxofre provocando o aumento da poluio atmosfrica e , consequentemente , o aumento da acidez das chuvas.

O chumbo, como um metal pesado, muito poluente e foi eliminado da composio da gasolina sendo substitudo por aditivos oxigenados.

Os combustveis gasosos,slidos e liquidos - GPL Os combustveis gasosos, so combustveis liquefeitos devido elevao da presso e armazenam-se em garrafas ou tanques.

O butano , o propano e o gs de cidade , cujo componente maioritrio o metano , so combustveis gasosos.

Impacte ambiental da Industria Petroqumica Poluio das guas do mar derrames de crude que tm origem em acidentes com petroleiros , fugas de crude ou combustvel , lavagens ilegais de tanques , provocam as mars negras que afectam diferentes ecossistemas martimos.

Impacte ambiental da Industria Petroqumica Poluio atmosfrica emisso de gases , como o dixido de carbono ou xido de enxofre e azoto, devido queima dos diferentes combustveis, provenientes do crude, do carvo ou do gs natural. Este tipo de poluio provoca acidificao das chuvas e o aquecimento global do planeta.

Impacte ambiental da Industria Petroqumica O limite dos recursos naturais , que permitem a extraco de petrleo e outros combustveis, est a suscitar preocupao a nvel mundial, devido:

- diminuio drstica das reservas conhecidas;- instabilidade poltica em diversas regies produtoras de petrleo.

- elevada dependncia relativamente aos combustveis fsseis, em particular ao petrleo;

- ao aumento das necessidades energticas;

Combustveis alternativos e alternativa aos combustveis Os combustveis fsseis so recursos limitados e prev-se que ainda durante o sculo XXI se esgotem as principais reservas de petrleo. Torna-se , imprescindvel encontrar alternativas que simultaneamente reduzam o impacto ambiental da utilizao dos combustveis e preservem as reservas de combustveis fsseis.

Combustveis alternativos e alternativa aos combustveis Actualmente so utilizados como combustveis alternativos:

Hidrognio obtido da gua e utilizado como combustvel de motores .

Metano - obtido atravs da decomposio da matria orgnica vegetal e animal.

Biodiesel so steres produzidos a partir dos triglicdeos contidos nos leos vegetais ou animais e do etanol ou metanol.

Combustveis alternativos e alternativa aos combustveis Biogs constitudo por metano e dixido de carbono , em percentagens variveis , obtido a partir de excrementos e resduos agrcolas.

Etanol obtido a partir da fermentao de hidratos de carbono contido nos vegetais.

Metanol - obtido a partir de reaces anaerbicas de matria orgnica.

Combustveis alternativos e alternativa aos combustveis Estes combustveis podem ser utilizados directamente ou adicionados gasolina e gasleos, como o caso dos lcoois e do biodiesel, diminuindo o consumo de combustveis fsseis.

As principais vantagens destes combustveis alternativos so:

- serem renovveis ( biogs, biodiesel, lcoois);

- serem menos poluentes ( na sua combusto no emitem xidos de enxofre ou azoto)

Combustveis alternativos e alternativa aos combustveis As principais desvantagens destes combustveis alternativos so:- baixa rentabilidade de produo (biogs, biodiesel , lcoois );

- elevado custo para equipamento hidrognio.