Ciências
Natureza
Ciênciasda
Humanas
e
esuas
suasTecnologias
Tecnologias
Química
História
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Prof. Régis
Nogueira
Prof.:
Zilfran
nº
nº
Biocombustíveis em FOCO
“
Biocombustíveis são os combustíveis líquidos,
sólidos ou gasosos derivados dabiomassa, quer sejam de
organismos vivos, quer através dos seus processos
metabólicos. A biomassa refere-se ao “material orgânico
proveniente das plantas e animais”. A produção de
biomassa e de biocombustíveis tem de ser sustentável de
modo a equilibrar o ciclo do carbono, a mantê-lo intacto
e assegurar que os impactos ambientais e sociais da sua
produção sejam aceitáveis.
Os biocombustíveis incluem um número
considerável de diferentes produtos e muitas formas
de produção. O biocombustível mais utilizado, o etanol,
é atualmente produzido, em grande parte, a partir da
cana-de-açúcar do Brasil e do milho dos EUA. No entanto,
o maior produtor de biodiesel é a Alemanha.
A produção mundial de biocombustíveis chegou
aos vinte milhões de toneladas de petróleo equivalente
(Mton) em 2005, representando cerca de 1% do consumo
total de combustível para transporte por estrada. O Brasil
e os EUA em conjunto são responsáveis por quase 80%
do fornecimento mundial. A produção de etanol está a
aumentar rapidamente em muitas partes do mundo em
resposta aos preços altos do petróleo, e é apoiada através
de incentivos governamentais e regulamentos para a
mistura de combustíveis. De igual modo, a produção de
biodiesel é também altamente concentrada, com a União
Europeia responsável por 75% do total de produção de
biocombustíveis.
A “primeira geração” de biocombustíveis diz
respeito aos combustíveis derivados de matérias-primas,
pela sua constituição em açúcar, amido e óleo, podendo
estes ser convertidos utilizando tecnologias de hidrólise/
fermentação e de prensagem/esterificação. Nos países
da OCDE, a maior parte do etanol é produzido a partir
de culturas amiláceas, como o milho, trigo e cevada. Nos
países tropicais como o Brasil, o etanol é essencialmente
produzido através da cana-de-açúcar.
A “segunda geração” de biocombustíveis
refere-se aos produzidos através de biomassa
lenho-celulósica de plantas herbáceas e perenes,
através de tecnologias de hidrólise/fermentação,
gaseificação ou pirólise. Não existe produção industrial
de biocombustíveis a partir deste tipo de biomassa, mas
está a ser desenvolvida uma investigação que foca a
produção em larga escala em particular nos Estados
Unidos, Canadá, Alemanha, Suécia, China e Brasil.
O mundo é um
lugar perigoso
de se viver,
não por causa
daqueles que
fazem o mal,
mas sim por
causa daqueles
que observam
e deixam o
mal acontecer.
”
Albert Einsten
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
Tipos de biocombustíveis
São considerados biocombustíveis, no âmbito do decreto-lei nº62/2006, os produtos a seguir indicados, criando o
decreto-lei que transpõe para a Diretiva n.º 2003/30/CE, os mecanismos para promover a colocação no mercado das suas
quotas mínimas.
Biogás
Toda a matéria viva, após a morte é decomposta por bactérias microscópicas. Durante esse processo, as bactérias
retiram da biomassa parte das substâncias de que necessitam para continuarem vivas, e lançam na atmosfera gases e calor.
Este é o chamado biogás, fonte abundante, não poluidora e barata de energia.
O biogás pode ser obtido de resíduos agrícolas,ou mesmo de excrementos de animais e dos homens.Ao contrário do álcool da
cana-de-açúcar e de óleos extraídos de outras culturas, não compete com a produção de alimentos.
O poder calorífico do biogás, que varia de 5 000 a 7 000 Kcal/metro cúbico é devido à porcentagem do metano. Esta variação é decorrente
da maior ou menor pureza (maior ou menor quantidade de metano). O biogás altamente purificado pode alcançar até 12 000 Kcal/metro cúbico.
Um metro cúbico de biogás equivale a:
• 0,613 litro de gasolina
• 0,579 litro de querosene
• 0,553 litro de óleo diesel • 0,454 litro de gás de cozinha
• 1,536 quilo de lenha
• 0,790 litro de álcool hidratado
• 1,428 kW de eletricidade
Bioetanol
Obioetanoléoetanolproduzidoapartirdebiomassae/oudafraçãobiodegradávelderesíduos,parautilizaçãocomobiocombustível.
O etanol é, numa definição simples, um álcool incolor, volátil, inflamável e totalmente solúvel em água, produzido através da
fermentação da sacarose, comercialmente conhecido como álcool etílico, cuja fórmula molecular é C2H5OH ou C2H6O. O etanol
contém ± 35% de oxigênio na sua composição e permite uma combustão limpa, ou seja, da sua queima resulta somente calor
(sem fuligem), uma vez que a emissão de CO2 é muito baixa. Este álcool é hoje um produto com diversas aplicações no mercado,
nomeadamente como combustível na forma hidratada ou misturado à gasolina, em produtos como perfumes, desodorizantes,
medicamentos, produtos de limpeza doméstica e bebidas alcoólicas.
Fotossíntese
National Ethanol Vehicle Coalition
(Coalização Nacional de Veículos a Etanol)
Dióxido de carbono
Plantas
Usina de
etanol
etanol
Combustível
com 85% de
etanol
Véiculo com
flexibilidade
de combustível
O Brasil, que é hoje o maior produtor mundial de etanol, produz mais de 90% da produção total, apresenta uma menor
dependência de petróleo externo, diminuindo substancialmente os gastos com importações. O teor de etanol presente em uma
determinada mistura é expressa em ºGL (“graus Gay-Lussac”), o que traduz a percentagem de etanol existente na solução. Por
exemplo, em uma garrafa de vinho, existem 11% de etanol, ou seja, 11ºGL, o álcool utilizado para limpeza doméstica possui 96ºGL
etc. No caso do uso do etanol hidratado como combustível o mesmo deve estar, por lei, entre 93,2ºGL e 93,8ºGL. O álcool 100ºGL
é chamado de álcool absoluto ou álcool anidro (anidro = totalmente seco).
Fermentação
Saccharomyces
cerevisiae
Matéria-prima
(ex: cana-de-açúcar,
beterraba)
Fotossíntese
Destilação
Mistura
com a
gasolina
Introdução em motores de ciclo Otto
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FB NO ENEM
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Biodiesel
O biodiesel é um combustível biodegradável alternativo ao diesel de petróleo, criado a partir de fontes renováveis de
energia, sem enxofre na sua composição, que pode ser utilizado em motores diesel, caso esteja de acordo com as normas
de qualidade da Agência Nacional do Petróleo ­­­– ANP, sem a necessidade de qualquer tipo de adaptação e sem perda de
desempenho. A sua utilização contribui para o aumento da vida útil do motor, pois é melhor lubrificante que o diesel de
petróleo; por ser originado de matérias-primas renováveis (basicamente álcool e óleo vegetal ou gordura animal) e possuir
queima limpa, gera menos poluentes do que a combustão do diesel de petróleo. Sendo um produto extremamente miscível,
mesmo não contendo petróleo, pode ser misturado ao diesel convencional em qualquer proporção, sem que isso gere
qualquer tipo de prejuízo ou perda de desempenho do motor. Para identificar a proporção da mistura de biodiesel ao diesel
de petróleo definiu-se uma nomenclatura que se baseia nas proporções do biodiesel e diesel, ou seja, por exemplo, quando
se tem uma mistura de 2% de biodiesel e 98% de diesel, esta recebe o nome de B2; uma mistura com 5% de biodiesel e o
resto de diesel de petróleo é chamada de B5 e quando o combustível é apenas biodiesel designa-se por B100. As misturas
entre 2% e 20% são as mais utilizadas no mercado mundial. O nome biodiesel é muitas vezes confundido com a mistura
diesel + biodiesel, disponível em alguns postos de combustível, pelo que a designação correta para a mistura vendida deve
ser precedida pela letra B (do inglês Blend).
Reintrodução do
CO2no ciclo do
carbono
óleos
alimentares
virgens
culturas energéticas
(soja, girassol, colza)
Utilização:
Motores e
outros
equipamentos
a diesel
Frituras
Subsolo:Glicerina
(Utilizada na produção de
sabões)
Produto Final
Biodiesel
óleos
alimentares
usados
(OAU)
Transesterificação
(processo de produção do biodiesel)
Ácidos Gordos
Glicerina
Óleo
Vegetal
Álcool
Álcool
Biodiesel
Glicerina
Biometanol
O biometanol é o metanol produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível.
Bioéster dimetílico
O bioéster dimetílico é o éter dimetílico produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível.
Bio-ETBE (bioéter etil-ter-butílico)
O Bio-ETBE é o ETBE produzido a partir do bioetanol.A percentagem volumétrica de bio-ETBE calculada como biocombustível é de 47%.
Bio-MTBE (bioéter etil-ter-metílico)
O Bio-MTBE é o combustível produzido com base no biometanol. A percentagem volumétrica de bio-MTBE calculada como
biocombustível é de 36%.
Biocombustíveis sintéticos
Os biocombustíveis sintéticos são hidrocarbonetos sintéticos ou misturas de hidrocarbonetos sintéticos produzidos a partir
de biomassa.
FB NO ENEM
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Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
Biohidrogênio
O biohidrogênio é o hidrogênio produzido a partir de biomassa e/ou da fração biodegradável de resíduos, para
utilização como biocombustível. Óleo vegetal puro produzido a partir de plantas oleaginosas. É um óleo produzido por
pressão, extração ou métodos comparáveis, a partir de plantas oleaginosas, em bruto ou refinado, mas quimicamente
inalterado, para que a sua utilização seja compatível com o tipo de motores e os respectivos requisitos relativos a emissões.
Para além dos biocombustíveis mencionados existem também os chamados biocombustíveis de segunda geração que
são produzidos diretamente a partir da fração sólida da biomassa vegetal ou animal, usando processos biológicos ou
através de gaseificação a altas temperaturas e pressão. Pode-se usar qualquer tipo de matéria-prima vegetal ou de resíduo
agrícola para a produção de combustíveis pois, depois de se remover os frutos das plantas, que é normalmente a parte
que interessa para a alimentação, todo o resto pode ser utilizado para a produção de biocombustíveis. Por exemplo, para a
cana-de-açúcar, em vez de se usar somente a sacarose e outros açúcares, é usada toda a planta, o mesmo acontecendo com
a planta do milho, a madeira, a palha, qualquer resto vegetal ou resíduo de fibra vegetal. Isto ainda não é uma realidade,
mas poderá, em breve, ser uma tecnologia que permitirá uma maior diversidade de matérias-primas.
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A chamada “ química verde” utiliza métodos e técnicas próprios para reduzir a utilização e/ou a geração de
substâncias nocivas ao ser humano e ao ambiente. Dela faz parte o desenvolvimento de:
a) produtos não biodegradáveis e compostos orgânicos persistentes no ambiente para combater pragas.
b) técnicas de análise para o monitoramento da poluição ambiental e processos catalíticos a fim de reduzir a toxicidade de poluentes atmosféricos.
c) produtos não biodegradáveis e processos que utilizam derivados do petróleo como matéria-prima.
d) compostos orgânicos, persistentes no ambiente, para combater pragas, e processos que utilizam derivados do petróleo como matéria-prima.
e) técnicas de análise para o monitoramento da poluição ambiental e processos que utilizam derivados do petróleo como matéria-prima.
O debate atual em torno dos biocombustíveis, como o álcool de cana-de-açúcar e o biodiesel, inclui o efeito
estufa. Tal efeito garante temperaturas adequadas à vida da Terra, mas seu aumento indiscriminado é danoso.
Com relação a esse aumento, os biocombustíveis são alternativas preferíveis aos combustíveis fósseis porque:
a) são renováveis e sua queima impede o aquecimento global.
b) retiram da atmosfera o CO2 gerado em outras eras.
c) abrem o mercado para o álcool, cuja produção diminuiu o desmatamento.
d) são combustíveis de maior octanagem e de menores taxas de liberação de carbono.
e) contribuem para a diminuição da liberação de carbono, presente nos combustíveis fósseis.
Um aterro sanitário que recebe diariamente 7 mil toneladas de lixo pode produzir até 12 000m3 de biogás por
hora, caso se instale uma usina de processamento de lixo para a produção de biogás no local. Biodigestores
devem funcionar ininterruptamente, até que todo o lixo tenha sido digerido. Considere que o biogás produzido
nessa usina contenha cerca de 60% (em volume) de gás metano e a produção diária do biogás seja a máxima
permitida. Usado como combustível para motores a explosão, 1 metro cúbico de gás metano equivale a 2 litros
de gasolina, então o volume de gasolina economizado por dia caso todo o biogás produzido em um dia no aterro
fosse usado com esse fim seria de:
a) 288.000m3
b) 14.400L.
e) 24.000L.
c) 576.000L.
d) 345.600L.
Substratos formados por dejetos animais, lixo orgânico e matéria orgânica descartada são colocados em um
biodigestor anaeróbico.
A biodigestão anaeróbica, que se processa na ausência de ar, permite a obtenção de materiais que podem ser
utilizados como combustível de veículos e fertilizantes.
O material produzido pelo processo citado e utilizado para geração de energia é o:
a) metanol, muito utilizado em bebidas alcoólicas.
b) etanol, utlizado como fertilizante.
c) biodiesel, obtido por fermentação na presença de oxigênio.
d) metano (CH4), biocombustível muito utilizado.
e) hidrogênio, que queima na presença de oxigênio formando água oxigenada (H2O2).
Biodiesel é um combustível biodegradável, menos tóxico que nosso sal de cozinha, produzido a partir de materiais
recicláveis e que promete ser uma das grandes alternativas para a substituição de combustíveis fósseis não
renováveis. A mistura do biodiesel à gasolina permite sua utilização em diversos automóveis. Esse combustível
é produzido numa reação denominada transesterificação, em um processo que envolve a transformação de um
éster em outro éster, e com a liberação de glicerina como subproduto. Admita que a equação química pode ser
representada da seguinte forma:
1 mol triglicerídeo + 3 mols etanol → 3 mols éster + 1 mol glicerina
Considerando que o éster produzido possa ser representado pela fórmula C18H32O2, a quantidade de glicerina
produzida com 8,4kg de éster é igual a:
Dados: H = 1; C = 12; O = 16
a) 10 mols
b) 30 mols
e) 150 mols
c) 90 mols
d) 120 mols
GABARITO (V.11)
1
A
2
B
3
C
4
C
5
E
Professor Colaborador: Lobão
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FB NO ENEM
OSG: 32581/10 - A.J/PABLO- REV.:KA