ESCOLA SECUNDARIA DE ARGANIL
COMBUSTIVEIS
ALTERNATIVOS
E
ALTERNATIVAS AOS
COMBUSTIVEIS
Andreia Silva
Fernando Gaspar
Nº28
Nº10
12ªA
A exploração de combustíveis fósseis, como
o óleo e o carvão, é importante porque eles
funcionam como fontes de energia. No
entanto, a exploração contínua provoca o
esgotamento desses recursos e poluição do
meio ambiente, sendo necessárias, dessa
forma, fontes alternativas de combustíveis. “
“
Michael Clennell, da Universidade Federal da Bahia,
Índice
COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS



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




Quais são?
Qual a sua origem? .hidrogénio
.biomassa
.biomassa sólida
.biomassa liquida
.biomassa gasosa
ALTERNATIVAS AOS COMBUSTIVEIS
Fontes de energia alternativas
ENERGIA NUCLEAR
O que é a energia nuclear?
Energia de Fissão
Energia de Fussão
Radioactividade
Aplicações da energia nuclear
Vantagens e desvantagens da energia nuclear
Bibliografia
COMBUSTIVEIS
ALTERNATIVOS
COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS
Quais são?
Conhecem-se como combustíveis
alternativos:
 Biodisel
 Bioetano
 Biometano
 Hidrogénio
 Entre muitos outros…
COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS
Qual a sua origem?
HIDROGÉNIO






O hidrogénio é o elemento químico mais abundante no Universo, o mais leve e o que contém o maior valor
energético
Este elemento químico além de abundante, permite através de pilhas de combustível produzir
electricidade e retornar vapor de água, eliminado a emissão de gases de efeito de estufa na produção de
electricidade. A nível dos transportes permite através de motores diferentes suplantar os motores de
combustão em eficiência e consumo
O maior problema é o facto de nunca se encontrar isoladamente na natureza, pois encontra-se sempre
combinado com outros elementos: oxigénio, carbono, etc. Exemplo disso é a água, o metanol, a gasolina, o
gás natural, basicamente todos os compostos que envolvam Hidrogénio na sua constituição. É devido a
este facto que a utilização do hidrogénio se torna um pouco mais complicada.
O hidrogénio só se transforma em liquido a temperaturas da ordem dos -250ºC, o que obviamente
levanta um complicado problema de abastecimento.
O constituinte mais abundante no universo pode vir-se a tornar no combustível do futuro. Para se
utilizar o hidrogénio empregam-se as células ou pilhas de combustível (Fuel Cells); mais eficientes que as
tecnologias convencionais, operam sem ruído e têm uma construção modular, sendo por isso fáceis de
projectar e instalar.
As pilhas de combustível são sistemas electroquímicos que convertem a energia de uma reacção química
directamente em energia eléctrica, libertando calor. Funcionam como as baterias primárias, mas tanto o
combustível como o oxidante são armazenados externamente, permitindo que a pilha continue a operar
desde que o combustível e o oxidante (oxigénio ou ar) sejam fornecidos. Cada pilha consiste num
electrólito entre dois eléctrodos (o ânodo e o cátodo)
Ao contrário do que se possa pensar os veículos movidos a hidrogénio não são
nenhumas
“aberrações”, antes pelo contrário têm o aspecto de veículos comerciais actuais,
pois foram desenvolvidos sobre eles mesmo.
Para abastecer os autocarros, é necessário uma estação de alta pressão, operando a
450 bar, capaz de reabastecer o autocarro em cerca de 10 minutos. O hidrogénio é
produzido na própria estação ou transportado para esta na forma líquida. A
produção do hidrogénio tal como referido anteriormente é uma questão vital para
que o impacte ambiental seja minimizado.



BIOMASSA
Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol
e transformam-na em energia química. Esta energia pode ser
convertida em várias formas de energia: electricidade,
combustível ou calor. As fontes orgânicas que são usadas
para produzir energias usando este processo são chamadas
de biomassa.
Incluí-se também nesta classificação os efluentes agropecuários, agro-industriais e urbanos. Os recursos
renováveis representam actualmente cerca de 20% do
fornecimento total de energia no mundo, com cerca de 14%
proveniente de biomassa.
Podemos considerar várias fontes energéticas de origem
natural:
- biomassa sólida;
- biocombustíveis gasosos;
- biocombustíveis líquidos.
BIOMASSA SÓLIDA

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
Tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo
substâncias vegetais e animais), os resíduos da floresta e das indústrias
conexas e a fracção biodegradável dos resíduos industriais e urbanos
o processo de conversão ou aproveitamento de energia, passa primeiro
pela recolha dos vários resíduos de que é composta, seguido do
transporte para os locais de consumo, onde se faz o aproveitamento
energético por combustão directa.
Vantagens:
- Baixo custo de aquisição;
- Não emite dióxido de enxofre;
- As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes
de combustíveis fósseis;
- Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos);
- Menor risco ambiental;
- Recurso renovável;
Desvantagens:
- Menor poder calorífico;
- Maior possibilidade de emissões de partículas para a atmosfera. Isto
significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos
de redução de emissões de partículas (filtros, etc.)
- Dificuldades no stock e armazenamento.
BIOMASSA LIQUIDA

Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, todos com origem
em "culturas energéticas":
- biodiesel (éter metílico): obtido principalmente a partir de óleos de colza ou girassol, por
um processo químico chamado transesterificação.
- etanol: é o mais comum dos álcoois e caracteriza-se por ser um composto orgânico,
incolor, volátil, inflamável, solúvel em água, com cheiro e sabor característicos. Produzido a
partir da fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose), com origem em
culturas coma a cana de açúcar ou por processos sintéticos.

- metanol: os processos de produção mais comuns são de síntese a partir do gás natural, ou
ainda a partir da madeira através de um processo de gaseificação.
Os biocombustíveis (biodiesel, etanol, metanol) podem ser utilizados na substituição total
ou parcial como combustíveis para veículos motorizados.
No caso do biodiesel a sua utilização, com uma percentagem até 30%, é possível em
motores de Diesel convencionais, sem alterações ao motor. Podendo ser utilizados com
concentrações até 100% em motores especialmente preparados para o efeito.
O etanol ocupa um lugar de destaque no Brasil, com cerca de 43% dos veículos movidos a
etanol. No entanto existem algumas desvantagens ainda não ultrapassadas na produção
deste tipo de biocombustível:
- a queima da palha do canavial, que visa o aumento da produtividade, redução de custos de
transporte tem consequências para o ambiente, ao libertar gás CO2, ozono, gases de
nitrogénio e de enxofre (responsáveis pelas chuvas ácidas);
- a produção de efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar, os quais devem ser
tratados e se possível reaproveitados na forma de fertilizantes.
BIOMASSA LIQUIDA
Tecnologias utilizadas para a sua obtenção
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

biodiesel
transesterificação: é um processo químico que consiste na separação da glicerina dos óleos vegetais para a obtenção do
biodiesel (éster metílico). O processo inicia-se juntando o óleo vegetal (éster de glicerina) com álcool metílico (ou
metanol) e ainda um catalisador (Sódio ou Hidróxido de Potássio) para acelerar o processo. Após a reacção obtém-se a
glicerina (sub-produto muito utilizado na industria farmacêutica, cosmética e alimentar) e o éster metílico ou Biodiesel
etanol
fermentação: Conversão anaeróbia de compostos orgânicos pela acção de microorganismos, em grande parte dos casos, da
levedura Saccharonyos cereviscae. No caso da fermentação alcoólica o substrato orgânico é a sacarose e os produtos são
fundamentalmente o etanol e o gás carbónico.
metanol
gaseificação: Aquecimento da biomassa em presença de oxidante (ar ou O2) em quantidades menores do que a
estequiométrica, obtendo-se um gás combustível composto de CO, H2 ,CH4 e outros. Deste gás, utilizando-se
catalisadores, pode-se obter o metanol.
Nos biocombustíveis líquidos as tecnologias para conversão em energia final são essencialmente as convencionais da
industria automóveis: motores de ciclo de Otto ou diesel onde é queimado directamente o biocombustível.
Esta fraca produção e utilização deve-se a uma série de constrangimentos de caris não tecnológico:
- Escassez de terra disponível para a produção das culturas fonte, criando uma falta de matéria-prima, apesar de por
vezes as culturas estarem condenadas a ficar na terra ou a irem para o lixo por falta de qualidade, quando o potencial
energético poderia significar um lucro considerável.
- A baixa produtividade agrícola Portuguesa.
- Custo elevado da matéria-prima e do processamento industrial devido a baixa produtividade.
- Custo elevado na recolha e transporte da matéria-prima nos casos do aproveitamento dos resíduos florestais para a
produção de etanol.
- Instabilidade dos preços.
- Acordos internacionais e europeus que limitam a produção e utilização dos subprodutos da cadeia de produção dos
biocombustíveis.
BIOMASSA GASOSA
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A sua obtenção faz-se a partir da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica contida nos
resíduos como efluentes agro-pecuários, da agro-indústria e urbanos, obtendo-se uma mistura gasosa de
metano e dióxido de carbono (biogás), aproveitando o seu potencial energético através da queima para
obtenção de energia térmica ou eléctrica.
Para o aproveitamento do biogás, dependendo da sua fonte (suiniculturas, RSU, lamas) são aplicadas
diversas tecnologias de aproveitamento deste potencial energético, finalizando quase todos na queima
do biogás para obtenção de calor ou para transformação em energia eléctrica.
Actualmente existe em Portugal cerca de uma centena de sistemas de produção de biogás, na sua maior
parte proveniente do tratamento de efluentes agro-pecuários (cerca de 85%) e destas cerca de 85%
são suiniculturas.
Este aproveitamento que, para além de resolver os problemas de poluição dos efluentes, pode tornar
uma exploração agro-pecuária auto-suficiente em termos energéticos. Os efluentes sólidos resultantes
podem ser ainda aproveitados como adubo.O biogás representa actualmente cerca de 3% do consumo
energético nacional.
Existem porém alguns constrangimentos que passam essencialmente por:
- Uma fraca aceitação do processo de digestão anaeróbia, com excepção do tratamento das lamas das
ETAR's.
- Pouca relevância dada à valia energética dos projectos ambientais, avaliados essencialmente pela
capacidade de tratamento.
- Baixa retribuição da energia eléctrica produzida a partir da digestão anaeróbia, prejudicando assim a
amortização dos investimentos.
Alterações recentes ao tarifários poderão levar a uma maior implementação de projectos de
aproveitamento de biogás
ALTERNATIVAS
AOS
COMBUSTIVEIS
Fontes de energia alternativas
Fonte
Nuclear
Vantagens
Desvantagens
•
•
O combustível é barato.
É a fonte mais concentrada de
geração de energia.
O resíduo é o mais compacto de
toda as fontes.
Base científica extensiva para todo
o ciclo.
Fácil de transportar como novo
combustível.
Nenhum efeito estufa ou chuva
ácida.
•
•
•
É a fonte de maior custo por causa dos sistemas de emergência, de contenção,
de resíduo radioativo e de estocagem.
Requer uma solução a longo prazo para os resíduos armazenados em alto nível
na maioria dos países.
Proliferação nuclear potencial.
Produção de plutônio.
Muito barato após a represa ser
construída.
Investimentos promovidos por
governos na maioria das vezes.




Fonte muito limitada pois depende da elevação da água.
O colapso da represa conduz geralmente à perda de vidas.
As represas afetam a desova e a migração dos peixes.
Danos ambientais para as áreas inundadas (acima da represa) e rio abaixo.
Uma vez construída a barragem a
força das marés é gratuita.
Não produz gases do efeito estufa
ou outros poluentes.
Manutenção barata.
Marés são previsíveis e energia
elétrica é confiável.


Construção cara.
Afeta uma extensa área a montante e jusante, interferindo no ciclo de
alimentação de pássaros marinhos.
Energia é gerada por aproximadamente 10 horas, quando há movimento de
marés.
Não há muitos locais apropriados para uma estação desta natureza.
•
•
•
•
Hidrelétrica


Marés
•
•
•
•
•


Fonte
Gás/Óleo
Vento
Vantagens
Desvantagens
•
Bom sistema de distribuição para
os níveis de uso atuais.
Fácil de obter.
Melhor fonte de energia para o
aquecimento de espaços.
•
O vento é grátis, se disponível.
Boa fonte para suprir a demanda
de bombeamento periódico de
água nas fazendas, como já visto
em vários países no início do
século.





•
•
•
•
•
•
•
•

Sol
•
A luz solar é grátis, quando
disponível.



Biomassa
Fusão
Disponibilidade muito limitada como mostrado por faltas durante o inverno nos
países frios.
Poderia ser o contribuinte principal do aquecimento global.
Caro para geração de energia.
A grande oscilação dos preços conforme a oferta e a demanda.
Reservas concentradas geograficamente em área de turbulência política.
Necessita de 3 vezes a quantidade de geração instalada para atingir à demanda.
Limitado a poucas áreas.
O equipamento é caro de se manter.
Necessita de armazenamento de energia de alto custo (baterias).
Altamente dependente do clima - o vento pode danificá-lo durante fortes
ventanias ou não girar durante dias, conforme a estação do ano.
Pode afetar pássaros e colocá-los em perigo.
Limitado às áreas ensolaradas do mundo (muita demanda quando está pouco
disponível, por exemplo no aquecimento solar).
Requer materiais especiais para espelhos/painéis que pode afetar o meio
ambiente.
A tecnologia atual requer quantidades grandes de terra para quantidades
pequenas de geração da energia.


A indústria está em sua infância.
Poderia criar empregos pois
plantas menores poderiam ser
usadas.


Ineficiente se forem usadas plantas pequenas.
Poderia ser um contribuinte significativo para o aquecimento global pois o
combustível tem baixo índice de contenção de calor.

O hidrogênio e o trítio poderiam ser
usados como fonte de
combustível.
Geração mais elevada de energia
por unidade de massa do que na
fissão.
Níveis mais baixos de radiação
associados ao processo do que em
•
O ponto rentabilidade ainda não foi alcançado após aproximadamente 40 anos
de pesquisa de alto custo e as plantas comercialmente viáveis são esperadas
para daqui a 35 anos.


O que é a energia nuclear?



É a energia proveniente da divisão do átomo tendo por
matéria-prima minerais altamente radioactivos, como o
urânio.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a
capacidade de, através de reacções nucleares, emitirem
energia durante o processo. Baseia-se no princípio
(demonstrado por Albert Einstein) que nas reacções
nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A
reacção nuclear é a modificação da composição do núcleo
atómico de um elemento podendo transformar-se em outro
ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente
em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação
mediante técnicas de bombardeamento de neutrões ou
outras.
Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para
convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atómico
se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na
qual ao menos dois núcleos atómicos se unem para produzir
Energia de Fissão




A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada
em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países
como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Espanha, China, Rússia,
Coreia do Norte, Paquistão e Índia, entre outros.
A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de
combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo
responsável pelo aumento do efeito estufa.
Os fatos históricos demonstram que as centrais nucleares foram projectadas
para uso duplo: civil e militar. A primazia na produção de plutónio nestas centrais
propiciou o surgimento de grandes quantidades de resíduos radioactivos de longa
vida que devem ser enterrados convenientemente, sob fortes medidas de
segurança, para evitar a contaminação radioactiva do meio ambiente.
Actualmente os movimentos ecológicos têm pressionado as entidades
governamentais para a erradicação das usinas termonucleares, por entenderem
que são uma fonte perigosa de contaminação do meio ambiente.
As novas gerações de centrais nucleares utilizam o tório como fonte de
combustível adicional para a produção de energia ou decompõem os resíduos
nucleares em um novo ciclo denominado fissão assistida. Os defensores da
utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes
processos são, actualmente, as únicas alternativas viáveis para suprir a
crescente demanda mundial por energia ante a futura escassez dos combustíveis
fósseis. Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das
existentes actualmente.
Energia de Fusão




O emprego pacífico ou civil da energia de fusão está em fase
experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e
económica.
O processo se baseia em aquecer suficientemente núcleos de deutério
até obter-se o estado plasmático. Neste estado, os átomos de
hidrogénio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre
eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética
entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de
energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande
quantidade de energia útil.
A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do
material no estado plasmático já que não existem reservatórios
capazes de suportar a elevada temperatura. Um meio é a utilização do
confinamento magnético.
Os cientistas do projecto Iter, do qual participam o Japão e a União
Europeia, pretendem construir uma central experimental de fusão para
comprovar a viabilidade económica do processo como meio de obtenção
de energia
Radioactividade

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


A radioactividade é um fenómeno natural ou artificial, pelo qual
algumas substâncias ou elementos químicos chamados radioactivos,
são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de
impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir
fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As
radiações emitidas pelas substâncias radioactivas são principalmente
partículas alfa, partículas beta e raios gama. A radioactividade é uma
forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e
consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório
serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e
gama (raios X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótões, porém
através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até
terminar em chumbo, com 82 protões estáveis.
A radioactividade pode ser:
Radioactividade natural: É a que se manifesta nos elementos
radioactivos e nos isótopos que se encontram na natureza.
Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada
por transformações nucleares artificiais.
Aplicações da energia nuclear

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
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Datação do Carbono - 14
Raios - X
Irradiação de alimentos
Meio ambiente
Radioisótopos na medicina
Medicina Nuclear
Radioterapia
Braquiterapia
Gamagrafia e Medidores de Níveis

Esterilização

Traçadores Radioactivos
Vantagens e desvantagens
da
energia nuclear
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


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



Vantagens
O combustível é barato
É a fonte a mais concentrada de geração de energia
O resíduo é mais o compacto de toda as fontes
Base científica extensiva para todo o ciclo
Fácil de transportar como novo combustível
Nenhum efeito estufa ou chuva ácida
Desvantagens
É a fonte de maior custo por causa dos sistemas de
emergência, de contenção, de resíduo radioactivo e de
armazenamento
Requer uma solução a longo prazo para os resíduos
armazenados em alto nível na maioria dos países
Proliferação nuclear potencial
Bibliografia
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http://www.abcdaenergia.com/enervivas/cap05.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%
C3%B3ssil
www.comciencia.br/reportagens/clima/clima12.htm
www.energiasrenovaveis.com
www.aondevamos.eng.br
www.aream.pt/renovaveis.htm
www.energiatomica.hpg.ig.com.br
www.comciencia.br/reportagens/nuclear/nuclear16.ht
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