Combustíveis
alternativos e
alternativas aos
combustíveis
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
Biogás
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.
Esquema de
processo de
produção de biogás
Propriedades do biogás
- Composição média: é principalmente constituído por metano (CH4) (5060%) 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 = 0,617
Absoluta = 0,80 kg/m3 (CNTP)
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
Centrais de
Valorização Energética
do Biogás de Aterro em
Portugal
Atualmente, existem
4 centrais de
valorização
energética do biogás
v
em Portugal com
uma potência total
instalada de 4,9
MW.
O biogás tem inúmeras vantagens
como por exemplo:
- 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.
No entanto, tem também algumas
desvantagens:
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.
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)
Algumas vantagens do etanol são:
- 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).
- 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
biocombustíveis em larga escala pelas companhias petrolíferas;
4) Intensificar os esforços de pesquisa neste sector.
dos
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.
Misturas do biodiesel
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.
Assim, quanto maior for a percentagem de
biodiesel, mais ecológico é o combustível
Vantagens e desvantagens da
utilização do biodiesel
Vantagens
•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.
•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 biodiesel
Reação de transesterificação.
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).
Processo de produção de 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
Curiosidades relacionadas com o
biodiesel:
-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.
- 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
- 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.
- Em alguns países, o biodiesel é mais barato que o diesel convencional
- A transesterificação de um óleo vegetal foi realizado por dois
cientistas em 1853, muitos anos antes do primeiro motor diesel tornarse 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”
“Combustíveis
alternativos
Disciplina: Química
Professora: Luísa Esperança
e
Ano Letivo: 2011/2012
Ano/Turma: 12º C
alternativas aos
combustíveis”