COMBUSTÍVEIS , ENERGIA E
AMBIENTE
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS

O carvão , o petróleo e o gás natural tiveram a
sua origem geológica há cerca de 300
milhões de anos : são o resultado de uma
lenta sedimentação de organismos vivos,
denominando-se combustíveis fósseis .
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Os combustíveis actualmente utilizados são
ainda, fósseis: o que a natureza produziu em
300 milhões de anos, os humanos
consomem/consumirão em cerca de 300-350
anos.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão



No século XVIII o carvão era a fonte de energia mais
utilizada , tendo servido de base à Revolução
Industrial.
No final do século XIX , o carvão começou a ser
utilizado para a produção de electricidade:
aparecem as primeiras centrais térmicas.
Só no século XIX o petróleo e o gás natural
tornaram- se combustíveis essenciais para o Homem
, o que permitiu a realização da Segunda Revolução
Industrial.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o carvão?

Há cerca de 300 milhões de anos, a Terra
encontrava-se coberta de florestas e de
pântanos.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o carvão?

Folhas, raízes, troncos e até árvores caíam nos
pântanos, onde a água os protegia, impedindo
que reagissem com o oxigénio. Esta matéria
transformava-se, ao fim de milhares de anos,
em turfa.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o carvão?

Lenta e progressivamente , foi-se formando
camadas de materiais vegetais mortos, que
iniciou o processo de decomposição e
submergiu nas águas ácidas dos pântanos
circundantes.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão

A escassez de oxigénio impediu a
continuação da decomposição por bactérias
aeróbicas e , ao longo de milhões de anos,
a acção do calor e da pressão provocada
pela crescente quantidade de terras e
rochas supra jacentes deu início a um
processo de transformação daquele material
em carvões com teores em carbono
crescente.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o carvão?


A turfa , considerada «carvão pedra» inacabado,
demora aproximadamente 20 000 anos a formarse e é constituída por cerca de 56% de carbono.
A cobertura da turfa , por sedimentos ,
conjugadas com acções de metamorfismo , deu
origem ao carvão . Foi o início do processo de
formação das jazidas carboníferas .
As jazidas de carvão encontram-se a
profundidades menores do que as jazidas de
petróleo.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS

Quanto maior o teor em carbono, maior o “poder”
energético dos diferentes estádios do carvão.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão


O carvão , rocha combustível que teve origem na
decomposição e acumulação de plantas no interior
da Terra, é o combustível fóssil mais abundante no
nosso planeta.
O principal elemento combustível do carvão é o
carbono sólido , mas a maioria dos carvões contém
compostos de carbono líquido e gasoso.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão


No início do século XIX, o carvão extraía-se
em pequenas quantidades. Actualmente, as
jazidas carboníferas são exploradas em larga
escala.
Normalmente as minas de carvão
encontram-se a 200 ou 300 metros de
profundidade, mas muitas vezes é necessário
perfurar poços de 1000 metros ou mais.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão



Quanto maior a pressão , maior o teor
em carbono.
Quanto mais profunda a jazida, melhor
é a qualidade do carvão.
A extracção do carvão é feita em
galerias dispostos horizontalmente, que
também servem como vias de
transporte.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão


A extracção do carvão a céu aberto quando
as minas se encontram próximas da
superfície é menos dispendiosa , embora em
termos paisagísticos e ambientais seja mais
nociva.
O transporte do carvão é feito, geralmente
em vagões, posteriormente é classificado
consoante o seu tamanho.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Carvão

O carvão é um sólido de origem natural , formado
por plantas fossilizadas de cor castanho-escuro e
negra , usada como combustível que apresenta as
seguintes vantagens:
- preço;
- queima relativamente limpa;
- disponibilidade imediata.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Petróleo

Os valores elevados de pressão e temperatura
exercidos sobre essa máteria orgânica causaram
reacções químicas complexas de que resultou o
precioso líquido (ouro negro) que é o petróleo,
associado a outros recursos como o gás natural
(metano e etano).
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o petróleo


Há milhões e milhões de anos, as muitas
espécies de peixes e de microrganismos que
povoavam os mares, depois de mortos ,
depositavam-se no fundo, originando um
lodo rico em matérias orgânicas.
Se a matéria orgânica, ou biomassa ,
depositada ficar coberta, encontrando-se
num meio pobre em oxigénio (anaeróbico) e
bactérias, sedimenta-se e transforma-se
numa rocha-mãe.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Como se formou o petróleo


O petróleo é formado por
decomposição anaeróbica
(sem oxigénio) de sedimentos
orgânicos à base de carbono
em determinadas condições
de pressão e temperatura.
A sua formação dura milhões
anos.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Petróleo


O aparecimento de petróleo ocorre em profundidades
que variam desde algumas dezenas de metros até
centenas ou milhares de metros.
De acordo com a profundidade a que se encontra o
petróleo e o gás natural torna-se necessário utilizar
alta tecnologia na perfuração dos poços e na
bombagem para efectuar a extracção propriamente
dita tanto em on-shore (em terra) como em off-shore
(no mar).
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Petróleo/gás natural



O gás natural pode ser encontrado em jazidas de
petróleo e carvão.
O gás natural encontra-se na parte superior das
jazidas de petróleo devido à sua baixa densidade.
O petróleo e o gás natural são misturas de
hidrocarbonetos.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Gás natural


O gás natural, terceiro combustível fóssil mais
importante, é uma mistura de gases cujo principal
constituinte é o metano, CH4 , presente numa
percentagem entre 70 a 95 %.
Este combustível está associado a outros alcanos,
como o etano , o propano , o butano, etc. , ao
azoto N2 , ao dióxido de carbono, CO2, e ao
sulfureto de hidrogénio , H2S. O CO2 e o H2S são
eliminados no local de extracção.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Aplicações do gás natural

O gás natural tem vantagens sobre os outros
combustíveis fósseis , nomeadamente:
- maior poder térmico
- é mais fácil de utilizar;
- arde e apaga-se muito rapidamente;
- comprime-se com facilidade;
- é inodoro.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
Vias de transporte



Transporte de carvão – comboio meio mais
adequado , embora se utilizem camiões e
barcos.
Transporte de petróleo – Pipeline( oleduto )
, barco e camião-tanque .
Transporte de gás natural – mais habitual é
através de pipelines , contudo existem
situações em que é necessário utilizar os
barcos .
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS

Quer no caso do carvão quer no do petróleo,
os processos de extracção começam por ter
em conta os dados fornecidos pelos geólogos
sobre as áreas onde se julga haver
quantidades comercialmente aproveitáveis.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS


Os combustíveis fósseis diferem no seu
aspecto físico, no entanto, têm em comum
na sua constituição carbono e hidrogénio.
Uma das características de um combustível
fóssil é que, uma vez queimado, não é
possível voltar a utilizá-lo.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS



Os combustíveis fósseis não estão, naturalmente,
distribuídos uniformemente pelos vários países.
Portugal não possui reservas de petróleo e a exploração
de minas de carvão cessou em 1994 .
O gás natural instalado recentemente para uso doméstico
provém da Argélia , no norte de África, de onde vem
através de gasodutos com milhares de quilómetros .
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
“Crise de energia”

A maneira como os recursos energéticos
estão repartidos na Terra é uma possível
origem de problemas.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
“Crise de energia”

A chamada “crise de energia” não é só uma
questão de escassez de recursos , mas também
de escassez de investimento em fontes
alternativas e de tecnologia de rentabilização
dos processos , de modo a diminuir e a
recuperar a energia degradada.
DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS

O petróleo bruto ou crude é uma mistura de
muitos compostos moleculares que é preciso
fraccionar (é o objectivo da destilação) e
transformar quimicamente ( através de operações
de cracking térmico e cracking catalítico)
para obter os produtos de uso comum.
DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS





O tratamento do petróleo é
feito nas refinarias de
petróleo e processa-se em
quatro fases:
destilação fraccionada,
cracking,
cracking catalítico
refinação.
DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS

Nem todos os produtos que se obtêm pela
destilação fraccionada do petróleo são
directamente utilizáveis. Para satisfazer as
necessidades em combustíveis e em matériasprimas para o fabrico de plásticos, recorre-se a
tratamentos complementares, como o cracking e
o cracking catalítico.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO (cracking)


As reacções de cracking são reacções onde as
moléculas dos hidrocarbonetos de cadeia longa
se «quebram», originando moléculas de cadeia
mais curta.
A ruptura das moléculas faz-se em
determinadas condições de temperatura e
pressão e na presença de catalisadores.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO

Cracking por desidrogenação:
CH3 – (CH2)6 – CH3  H2 + CH3 – (CH2)5= CH2
Octano
Oct - 1 - eno
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO (cracking catalítico)


O cracking catalítico utiliza-se quando se pretende
obter gasolina normal e super a partir de óleos
pesados.
A operação efectua-se a cerca de 500ºC, a uma
pressão próxima da pressão atmosférica e na
presença de um catalisador muito ácido.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO (cracking catalítico)


Estas reacções dão 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 ácido sulfúrico e o
ácido fosfórico; mais tarde usaram-se argilas e géis
mistos de SiO2.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO (cracking catalítico)


Hoje empregam-se quase exclusivamente zeólitos
( aluminosilicatos ) sintéticos.
Os zeólitos naturais são minerais comuns de
composição semelhante à argila ( Si-O-Al) . Podem
ser muitos ácidos . O seu carácter ácido é tanto
maior quanto maior for a proporção Al/Si.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO ( cracking catalítico )

Os zeólitos sintéticos imitam a estrutura em
canais dos zeólitos naturais.
CRACKING E REFINAÇÃO DE
PETRÓLEO ( cracking catalítico )

A sua importância deve-se à sua estrutura. Os
zeólitos naturais são constituídos por uma rede de
canais, o que faz com que sejam catalisadores
muito selectivos.
Gasolinas de Inverno
e de Verão



A gasolina não tem sempre a mesma composição, sendo
adaptada às temperaturas ambientes.
No Inverno , as gasolinas têm maior concentração de
componentes voláteis para garantirem boas condições
de detonação.
No Verão , diminui-se a concentração dos
componentes mais voláteis , evitando a perda de
combustível, o mau funcionamento dos motores.
Os aditivos da gasolina


A gasolina é uma das fracções obtidas na destilação
do petróleo bruto que mais impacto tem na
sociedade actual.
Na sua constituição existem hidrocarbonetos de
cadeia curta, cujo número mínimo de carbonos é
quatro e o número máximo de átomos de carbono
é doze. Para cumprir todos os requisitos
legislados, é necessário a adição de outros
componentes (aditivos).
Os aditivos da gasolina


Os aditivos têm como objectivo aumentar o
índice de octanas e diminuir a poluição
atmosférica.
Os aditivos oxigenados , cujo efeito é
aumentar o índice de octanas, são:
Metanol
Etanol
MTBE  2-metoxi-2-metilpropano
Índice de octano
na gasolina
O índice de octano relaciona a quantidade de
iso-octano (2,2,4 –trimetilpentano) com a
quantidade de n-heptano presente na
gasolina, dando informação relativa quanto à
capacidade do combustível ficar sujeito à autoignição.
Temperatura de ignição
Flashpoint


Temperatura de ignição – Temperatura à qual os
vapores desprendidos entram em combustão
espontânea, independentemente de qualquer
chama.
Flashpoint – Temperatura mínima à qual os
vapores desprendidos se inflamam na presença de
uma chama, apagando-se em seguida (quantidade
de vapores insuficiente para estimular a
combustão).
Índice de octano
na gasolina

Os valores limite do índice de octano são:
100 – associado ao iso-octano – baixa tendência
para a auto-ignição – maior rendimento da
combustão interna.
0 – associado ao n-heptano , tem tendência para a
auto-ignição – baixo rendimento da combustão
interna.
Substâncias indesejáveis
na gasolina

Com o objectivo de aumentar o rendimento
da gasolina, esta contém outros
componentes para além dos hidrocarbonetos
de cadeia linear , que são indesejáveis para
o ambiente. Esses componentes são o
enxofre, o chumbo, o benzeno entre outros
hidrocarbonetos aromáticos.
Substâncias indesejáveis
na gasolina

O enxofre , durante a combustão , origina óxidos de
enxofre provocando o aumento da poluição
atmosférica e , consequentemente , o aumento da
acidez das chuvas.

O chumbo, como é um metal pesado, é muito
poluente e foi eliminado da composição da gasolina
sendo substituído por aditivos oxigenados.
Os combustíveis gasosos,
sólidos e liquidos - GPL

Os combustíveis gasosos, são
combustíveis liquefeitos devido à
elevação da pressão e armazenamse em garrafas ou tanques.

O butano , o propano e o gás de
cidade , cujo componente maioritário
é o metano , são combustíveis
gasosos.
Impacte ambiental da
Industria Petroquímica

Poluição das águas do mar – derrames de
crude que têm origem em acidentes com
petroleiros , fugas de crude ou combustível ,
lavagens ilegais de tanques , provocam as marés
negras que afectam diferentes ecossistemas
marítimos.
Impacte ambiental da
Industria Petroquímica

Poluição atmosférica – emissão de gases , como
o dióxido de carbono ou óxido de enxofre e azoto,
devido á queima dos diferentes combustíveis,
provenientes do crude, do carvão ou do gás natural.
Este tipo de poluição provoca acidificação das
chuvas e o aquecimento global do planeta.
Impacte ambiental da
Industria Petroquímica

O limite dos recursos naturais , que permitem a extracção
de petróleo e outros combustíveis, está a suscitar
preocupação a nível mundial, devido:
- à diminuição drástica das reservas conhecidas;
- à instabilidade política em diversas regiões produtoras de
petróleo.
- à elevada dependência relativamente aos combustíveis fósseis,
em particular ao petróleo;
- ao aumento das necessidades energéticas;
Combustíveis alternativos e
alternativa aos combustíveis

Os combustíveis fósseis são recursos limitados e
prevê-se que ainda durante o século XXI se
esgotem as principais reservas de petróleo. Tornase , imprescindível encontrar alternativas que
simultaneamente reduzam o impacto ambiental da
utilização dos combustíveis e preservem as
reservas de combustíveis fósseis.
Combustíveis alternativos e
alternativa aos combustíveis

Actualmente são utilizados como combustíveis
alternativos:
Hidrogénio – obtido da água e utilizado
como combustível de motores .
Metano - obtido através da decomposição
da matéria orgânica vegetal e animal.
Biodiesel – são ésteres produzidos a partir
dos triglicídeos contidos nos óleos vegetais ou
animais e do etanol ou metanol.
Combustíveis alternativos e
alternativa aos combustíveis
Biogás – é constituído por metano e
dióxido de carbono , em percentagens
variáveis , obtido a partir de excrementos e
resíduos agrícolas.
Etanol – obtido a partir da fermentação de
hidratos de carbono contido nos vegetais.
Metanol - obtido a partir de reacções
anaeróbicas de matéria orgânica.
Combustíveis alternativos e
alternativa aos combustíveis
Estes combustíveis podem ser utilizados
directamente ou adicionados à gasolina e
gasóleos, como é o caso dos álcoois e do
biodiesel, diminuindo o consumo de
combustíveis fósseis.
As principais vantagens destes combustíveis
alternativos são:
- serem renováveis ( biogás, biodiesel,
álcoois);
- serem menos poluentes ( na sua
combustão não emitem óxidos de enxofre ou
azoto)
Combustíveis alternativos e
alternativa aos combustíveis
As principais desvantagens destes
combustíveis alternativos são:
- baixa rentabilidade de produção
(biogás, biodiesel , álcoois );
- elevado custo para equipamento –
hidrogénio.