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Processo de
  Produção
   Química
1º. Sem./2011
 Engenharias
Tópicos



Combustíveis


Combustão


Combustíveis Renováveis

                          2
Combustíveis

                  Tópicos

O que é “combustível” ?

Requisitos técnicos

O processo de combustão

Quais os tipos de combustíveis ?

Origem e composição dos principias
Combustíveis

       O que é ?


   O que é
 combustível ?
Qualquer substância
que produz energia
 utilizável, seja por
 queima (ex.: gás,
madeira, ...) seja por
  reação nuclear
   (fissão, fusão)
Combustíveis

       O que é ?


combustível fóssil ?

     Depósito de
  material orgânico
     fóssil que é
   suficientemente
  combustível. Ex.:
  Carvão, petróleo,
    gás natural, ...
Combustíveis

   O que é ?




  A queima
      dos
combustíveis
    libera
   energia




               6
Combustíveis

                     Fósseis

 Qualquer substância que reage quimicamente
  com desprendimento de calor
 Na Prática:
 São os materiais carbonáceos, abundantes e
  de fácil queima com o ar, gerando grande
  desprendimento de calor ....
 .... controlável



                                               7
Combustíveis

              Reação de Combustão

 Tudo depende da velocidade da reação:
 Reação lenta: corrosão = oxidação de metais
 Reação rápidas: combustão (processo
  controlável)
 Reações muito rápidas: explosão (processo
  não controlável)




                                                8
Combustíveis

                Requisitos Técnicos


 Fácil uso
 De fácil obtenção
 Baixo custo de produção
 Não formar substâncias tóxicas ou corrosivas
  (combustão)
 Segurança no armazenamento e no transporte



                                                 9
Combustíveis

                       Os tipos



                         Primários
          • Carvões minerais (turfa, linhito, hulha,
Sólidos




          antrácito)
          • Lenha
                          Secundários
          • Coque, carvão vegetal, coque de
          petróleo, resíduos industriais,
          combustíveis de foguetes (tiocol,
          hidrazina e TNT)
Combustíveis

   Os tipos
Combustíveis

   Os tipos
Combustíveis

                       Os tipos



                         Primários
             • Petróleo cru
Líquidos




             • Gasolina natural

                          Secundários
           • Gasolina, Querosene, Óleo diesel
           • Hidrocarbonetos, Álcoois
Combustíveis

                    Os tipos



                     Primários
            • Gás Natural
Gasosos




                    Secundários
          • Gás de hulha, gás de alto-forno
          • Gases do refino do petróleo
Combustíveis

                     Os tipos



          Renováveis       Não-
                        renováveis


 Não se esgotam                 Se esgotam
• Bioetanol                 • Gasolina
• Biodiesel                 • Diesel
• Hidrogênio                • GNV
Combustíveis

                      Líquidos

 Os mais importantes
 Motores combustão interna
 Uso em larga escala na indústria
 Na produção de energia elétrica (termo
  elétricas)
 Aquecimento doméstico
 Custo competitivo



                                           16
Combustíveis

                   Líquidos - Tipos

 Petróleo e seus derivados
 Derivados do alcatrão de hulha ou linhito
 Destilados dos xistos betuminosos
 Hidrocarboneto sintéticos
 Álcool etílico
 Biocombustíveis (biodiesel, bioetanol, biogás,
  biocombustíveis 2ª geração)


                                                   17
Combustíveis

                          Petróleo e Derivados
            Fração                        Composição
Gás natural                  metano e etano
Gás liquefeito (GLP)         propano e butano (gás de cozinha).
Solventes                    C5H12 a C7H16
Gasolina                     C6H14 a C10H22 (*)
Querosene                    C10H22 a C15H32 (*)
Óleo diesel                  C15H32 a C25H52 (*)
Óleo combustível             C15H32 ..... (a cadeia vai aumentando
Óleo lubrificante            de tamanho e vai crescendo a massa
                             molecular. Passando da fase gasosa
Parafina
                             para a sólida.)
Asfalto (resíduo final)      (*) varia de acordo com a refinaria.
                                                                     18
Combustíveis

                          Gasolina

Obtenção: Pela destilação fracionada do petróleo e pelo
processo de reforma catalítica (Craking)

Principal uso: combustível automotivo




              C6 – C10
Combustíveis

                         Querosene

Obtenção: Por destilação fracionada do petróleo

Principal uso: combustível aviação (turbinas de avião a jato)
e em motores a combustão interna de tratores




           C10 – C15
Combustíveis

                           Diesel

Obtenção: Por destilação fracionada do petróleo

Uso Principal: Frotas de caminhões, ônibus, navios,
submarinos, tratores, geradores de eletricidade



            C15 – C25
                     Pouco volátil
                   Pouco inflamável
Combustíveis

            Gasolina
Perfil cromatográfico da gasolina A



                 C6 – C10
Combustíveis

      Gasolina no Brasil
Parâmetros Analíticos da gasolina A
Combustíveis

                      Gasolina no Brasil

No Brasil, é utilizada uma gasolina única no mundo, pois trata-
se de uma mistura de 75% de gasolina e 25% de álcool etílico
  (anidro). O teor de álcool na gasolina é especificado pela
Agência Nacional do Petróleo - ANP, e é objeto de lei federal.


   Atualmente, estão à disposição dos consumidores
           brasileiros três tipos de gasolina:
       comum, comum aditivada (BR Supra) e alta
   octanagem (premium – IAD=91e podium – IAD=95).
Combustíveis

                  Diesel no Brasil

     Tipos de Óleo Diesel usados no Brasil



  Interior      • Teor máx. de
   S 2000         enxofre de 0,2%

Metropolitano   • Teor máx. de
    S 500         enxofre de 0,05%


   Até 2013 esses valores vão baixar !!!
Combustíveis

     Óleo Combustível
Resíduo asfáltico + Óleo Diesel




                                  26
Combustíveis

                           Óleo Combustível




http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/liquidos/oleocomb/oleos.htm   27
Combustíveis

       Gás Natural


          Gás Natural
• encontrado em reservatórios
subterrâneos misturado ou não com o
petróleo
• É uma fonte de energia mais limpa,
que pode ser usada nas indústrias,
substituindo outros combustíveis mais
poluentes, como óleos combustíveis,
lenha e carvão
Combustíveis

  Gás Natural
Combustíveis

                    Gás Natural

 Excelente combustível, baixo teor de S, baixa
  A/C, com queima apresentando baixas
  emissões de NOx e particulados;
 PCS ~ 10.000 kcal/m³, e máximo de H2S de 20
  mg/m³
 Odorização é feita nas UPGNs com o Butil-
  Mercaptan (+/- 8 a 16 mg/m³)
 Também pode ser produzido por digestão
  anaeróbia de resíduos (biogás)
                                                  30
Combustíveis

              Gás Natural




Doméstica    Industrial     Transporte

            Aplicações
Combustíveis

                            GLP
 Gás Liquefeito de Petróleo (GLP): é processado nas
    refinarias, sendo basicamente propano (40%) e
    butano (60%) (C3-C4).
   Ocorre naturalmente no petróleo, em frações de +/-
    2%;
   PCS ~ 24.500 kcal/m³ (propano), e ~ 30.000 kcal/m³
    (butano)
   Odorização é feita nas refinarias também com o
    Butil-Mercaptan
   É liquefeito a temperatura ambiente e relativamente
    baixas pressões de trabalho (6 a 12 bar);
                                                          32
Combustíveis Renováveis

             Tópicos


Matriz Energética

Combustíveis alternativos

Escolha do combustível
Combustíveis Renováveis

                              Matriz Energética
                   Baixo
                  impacto
                                 Fonte
                                Primária


    Energia
                            Renováveis        Não-
     Limpa
                                           renováveis

      Não se esgotam                                     Se esgotam
• solar                                            • petróleo
• eólica                                           • carvão mineral
• marés ...
                                                   • urânio
Combustíveis Renováveis

                Alternativas


             Etanol




Bicombus
           Alternativos   Biogás
   tível




            Biodiesel
Combustíveis Renováveis

                 Alternativas

      Álcool (Bioetanol)
   Situação
                    Vantagens       Desvantagens
     Atual
                     Pode custar      Tem maior
    No Brasil       menos que a     poder corrosivo
      Álcool                        que a gasolina,
                      gasolina,      menor poder
    hidratado       suporta taxas   calorífico que a
  (combustíve      de compressão    gasolina (maior
   l) e anidro        elevadas,       consumo),
  (adicionado      menor emissão      emissão de
                      de gases          aldeído,
   a gasolina)                       aumento área
                      poluentes
                                        plantio
Combustíveis Renováveis

          Bioetanol




                          37
Combustíveis Renováveis

   Bioetanol x Alimentos




                           38
Combustíveis Renováveis

                     Alternativas



300                                               Carro a etanol


                 Litros de água
100               usados para                   Carro a hidrogênio
                 viajar 100 km

                                                  Carro híbrido
60
         Fonte:
         Revista Scientific American – Brasil
         Edição Especial 2009
         (com adaptações)                        Carro a gasolina
20
Combustíveis Renováveis

                  Alternativas

                            Biogás

  Situação Atual         Vantagens           Desvantagens
    Excrementos de
        animais e            Substitui         O gás é difícel
                           combustível             de ser
        resíduos
      orgânicos são         fóssil, gera      armazenado, e
                         fertilizante, fim    a emissão para
   fermentados por
       bactérias e       ecologico para         a atmosfera
     transformados        lixo orgânico,       contribui para
                            tecnologia        o agravamento
       em mistura
   gasosa (queima)            barata          do efeito estufa



                      Preço: sem informação
Combustíveis Renováveis

                     Alternativas

                     Biocombustível
  Situação Atual         Vantagens       Desvantagens
                             Além de       A matéria-prima
      A partir de
                            substituir   para produzir esses
       produtos
                         diretamente o       combustíveis
   agrícolas, como
                          petróleo, as         reduzirá os
     sementes é
                             plantas       espaços de terra
    possível gerar
                           absorvem          destinados à
       etanol e
                          absorvem o         produção de
    biodiesel para
                              CO2 da        alimentos. Alto
       veículos.
                           atmosfera      consumo de água


     Preço: variável (depende do preço do petróleo)
Combustíveis Renováveis

        Biodiesel




                          42
Combustíveis Renováveis

        Biodiesel




                          43
Combustíveis Renováveis

                 Desafios do Biodiesel

 Processos de produção de biodiesel por
    esterificação consolidados e otimizado
   Desenvolvimento de uma gliceroquímica ou
    aproveitamento total da glicerina na produção de
    biodiesel
   Estabilidade química e sistemas de injeção de
    óleo in natura resolvidos
   Desenvolvimento de motores e minimização da
    emissões resolvida
   Questões sócio-ambientais no campo
                                                       44
Combustíveis Renováveis

                         Biodiesel - Processo

   “Trans-esterificacão catalítica de triglicerídios”
  A substituição - trans(ferência) - de uma base, o álcool glicerol
  (glicerina), por outra base, o álcool metanol, na presença de um
  catalisador (soda cáustica - NaOH) Transformando uma molécula de
  triglicerídio em três moléculas de éster metílico ou metiléster


CH2 O CO C17 H33      CH3OH              CH2OH      CH3 O CO C17 H33
CH Triglicerídio33 Metanol NaOH CH OH
    O CO C17 H     +  CH3OH                   +
                                       Glicerina CHMetiléster 17 H33
                                                      3 O CO C
   (1 molécula)               catalisador molécula)
                   (3 moléculas)       (1             (3 moléculas)
CH2 O CO C17 H33      CH3OH              CH2OH      CH3 O CO C17 H33

  Triglicerídio      Metanol        Glicerina        Metiléster
   (1 molécula)     (3 moléculas)   (1 molécula)    (3 moléculas)
Combustíveis Renováveis

                 Biocombustíveis 2ª. geração




  Gramíneas              Algas         Microrganismos
   - 0,4 ha de      - biomassa para    - Oleaginosos >
grama  50 mil          produzir          20% lipídio
  litros etanol      bicombustível       - microalgas,
 - Reduz 94%          - Organismos         bactérias,
CO2 (gasolina)       fotossintéticos   leveduras, bolor
Combustíveis Renováveis
                 Alternativas

               Hidrogênio
    Situação         Vantagens      Desvantagens
      Atual
                                            Difícel
                                         Obtenção:
                       Elevado              ÁGUA
   Considerado           poder          (hidrólise 
    o melhor          calorífico,      alto consumo
   combustível       emissão zero         energia) :
                       de CO2           PETRÓLEO
                        (água)        (emissão CO2)
                                            – mais
                                       utilizado atual



   Preço: variável (depende do preço do petróleo)
Combustíveis

Como escolher ?


    Como escolher
      o melhor
    combustível ?
Combustíveis

             Como escolher ?


O que é “poder calorífico” ?

O que é “poder antidetonante” ?

Saúde, Segurança e Meio Ambiente
Combustíveis

                        Poder calorífico
                               Combustível        PC superior
                                                   (Kcal/kg)
                        Hidrogênio – H2              34.000
O Poder Calorífico é    GLP                          12.000
a quantidade de calor
    produzida na        Gasolina                     11.200
 combustão de uma       Querosene                    11.100
unidade de massa ou     Óleo Diesel                  10.880
     volume de          Óleo Combustível Pesado      10.410
    combustível
                        Carvão mineral               6.800
                        Álcool etílico               6.500
                        Lenha (20% umidade)       2.500 – 3.000
                        Gás natural                  4.300
Combustíveis

            Poder calorífico

Poder Calorífico Superior : É a quantidade de calor
produzida por 1 kg de combustível, quando este entra
em combustão, em excesso de ar, e os gases da
descarga são resfriados de modo que o vapor de água
neles seja condensado.



      Poder Calorífico Inferior : Idem ..., e gases de
      descarga são resfriados até o ponto de ebulição
      da água, evitando assim que a água contida na
      combustão seja condensada.
Combustíveis

                    Poder antidetonante

    Na termodinâmica demonstra que o rendimento térmico e a
eficiência mecânica de um motor são diretamente proporcionais à
                  sua relação de compressão


                triptano
                                              Relação de
                                           compressão: é a
                                            relação entre os
                           1960         volumes máximos e
                                         mínimos que o gás
                     1948
                                        carburado ocupa no
                 1928                  cilindro do motor (C/R)
Combustíveis

                    Gasolina - Octanagem

   Octanagem é a denominação dada à capacidade que um
combustível tem de resistir à compressão, sem entrar em processo
         de detonação (queima espontânea da mistura).




gasolina de baixa octanagem           gasolina de alta octanagem
 (não resiste à compressão)          (resiste à compressão) sofre
sofre combustão prematura,         combustão diante de uma faísca
  pela simples compressão.          produzida pela vela do motor.
Combustíveis

          Gasolina - Octanagem




 heptano (valor 0)    isoctano (valor 100)
Menor resistência á    Maior resistência á
  combustão por          combustão por
   compressão             compressão

           índice de octanagem
Combustíveis

                  Gasolina - Octanagem
  O índice de octanagem da gasolina brasileira é 86, ou seja,
comporta-se como uma mistura contendo 86% de isoctano e 14%
                       de heptano.




                                                 Isoctano:
                                          2,2,4-trimetilpentano:
                                                   C8H18
Combustíveis

           Diesel – no de cetano



                              C16H36
                             Cetano ou n-
  Alfa metilnaftaleno
                         hexadecano (valor 100)
       (valor 0)
                          máxima qualidade da
combustão muito rápida
                              combustão

               Número de cetano
Combustíveis

          Diesel – no de cetano

 Valor desejável: NC  40 a 60

          • Perda de potência
NC < 40
          • Gera fuligem


NC > 60
          • Perda de
            desempenho
Combustíveis

                Diesel - Aditivos

   Aumentando o número de cetano - NC


  tionitrito de amila, tionitrito de butila,
   tiontrito de etila
  nitrito de amila
  peróxido de acetila
  nitrato de amila, nitrato de etila


Dependendo da constituição do óleo combustível,
     pode-se elevar até 13 pontos o “NC”.
Combustíveis

          Diesel - Motor

Como funciona o motor Diesel ?
Combustíveis

  Segurança
Combustíveis

  Segurança




                Ponto de Combustão (Fire
                 Ponto de Ignição (Ignition
               Ponto dea temperatura
                Point): É Fulgor (Flash
                 Point): É a temperatura
               Point): Éemtemperatura
                mínima a que uma
               mínima em libertauma
                 mínima em que
                substância que uma vapores
                 substância liberta vapores
               substância liberta quantidade
                combustíveis em vapores
                 combustíveis que, em
               combustíveis em quantidade
                e rapidez suficiente para
               suficientecom arar, e sem ao
                 mistura parao
                formar com o formar com
                                 e, na
                 presença de uma fonte de
               ar e, na presença de uma
                presença de uma fonte de
               fonte de umainflamam.mistura
                 ignição, se
                ignição, ignição, uma
                              mistura
               inflamável, que se extingue
                inflamável, continuando a
               logo combustão mesmo
                sua que esta seja retirada,
               por insuficiência deavapores.
                depois de retirada fonte de
                ignição
Combustíveis

                 Segurança


Combustível Pt Fulgor        Pt      Pt
                        Combustão Ignição
Gasolina      - 40º C     - 20º C  277º C
Óleo Diesel    66º C       93º C   230º C
Gás óleo       90º C      104º C   330º C
Álcool         13º C        ----   370º C
Madeira       204º C        ----   232º C
Combustíveis

Meio Ambiente
Onde Estudar a Aula de Hoje

Livro
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Apostila – UFSC
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  • 1. Processo de Produção Química 1º. Sem./2011 Engenharias
  • 3. Combustíveis Tópicos O que é “combustível” ? Requisitos técnicos O processo de combustão Quais os tipos de combustíveis ? Origem e composição dos principias
  • 4. Combustíveis O que é ? O que é combustível ? Qualquer substância que produz energia utilizável, seja por queima (ex.: gás, madeira, ...) seja por reação nuclear (fissão, fusão)
  • 5. Combustíveis O que é ? combustível fóssil ? Depósito de material orgânico fóssil que é suficientemente combustível. Ex.: Carvão, petróleo, gás natural, ...
  • 6. Combustíveis O que é ? A queima dos combustíveis libera energia 6
  • 7. Combustíveis Fósseis  Qualquer substância que reage quimicamente com desprendimento de calor  Na Prática:  São os materiais carbonáceos, abundantes e de fácil queima com o ar, gerando grande desprendimento de calor ....  .... controlável 7
  • 8. Combustíveis Reação de Combustão  Tudo depende da velocidade da reação:  Reação lenta: corrosão = oxidação de metais  Reação rápidas: combustão (processo controlável)  Reações muito rápidas: explosão (processo não controlável) 8
  • 9. Combustíveis Requisitos Técnicos  Fácil uso  De fácil obtenção  Baixo custo de produção  Não formar substâncias tóxicas ou corrosivas (combustão)  Segurança no armazenamento e no transporte 9
  • 10. Combustíveis Os tipos Primários • Carvões minerais (turfa, linhito, hulha, Sólidos antrácito) • Lenha Secundários • Coque, carvão vegetal, coque de petróleo, resíduos industriais, combustíveis de foguetes (tiocol, hidrazina e TNT)
  • 11. Combustíveis Os tipos
  • 12. Combustíveis Os tipos
  • 13. Combustíveis Os tipos Primários • Petróleo cru Líquidos • Gasolina natural Secundários • Gasolina, Querosene, Óleo diesel • Hidrocarbonetos, Álcoois
  • 14. Combustíveis Os tipos Primários • Gás Natural Gasosos Secundários • Gás de hulha, gás de alto-forno • Gases do refino do petróleo
  • 15. Combustíveis Os tipos Renováveis Não- renováveis Não se esgotam Se esgotam • Bioetanol • Gasolina • Biodiesel • Diesel • Hidrogênio • GNV
  • 16. Combustíveis Líquidos  Os mais importantes  Motores combustão interna  Uso em larga escala na indústria  Na produção de energia elétrica (termo elétricas)  Aquecimento doméstico  Custo competitivo 16
  • 17. Combustíveis Líquidos - Tipos  Petróleo e seus derivados  Derivados do alcatrão de hulha ou linhito  Destilados dos xistos betuminosos  Hidrocarboneto sintéticos  Álcool etílico  Biocombustíveis (biodiesel, bioetanol, biogás, biocombustíveis 2ª geração) 17
  • 18. Combustíveis Petróleo e Derivados Fração Composição Gás natural metano e etano Gás liquefeito (GLP) propano e butano (gás de cozinha). Solventes C5H12 a C7H16 Gasolina C6H14 a C10H22 (*) Querosene C10H22 a C15H32 (*) Óleo diesel C15H32 a C25H52 (*) Óleo combustível C15H32 ..... (a cadeia vai aumentando Óleo lubrificante de tamanho e vai crescendo a massa molecular. Passando da fase gasosa Parafina para a sólida.) Asfalto (resíduo final) (*) varia de acordo com a refinaria. 18
  • 19. Combustíveis Gasolina Obtenção: Pela destilação fracionada do petróleo e pelo processo de reforma catalítica (Craking) Principal uso: combustível automotivo C6 – C10
  • 20. Combustíveis Querosene Obtenção: Por destilação fracionada do petróleo Principal uso: combustível aviação (turbinas de avião a jato) e em motores a combustão interna de tratores C10 – C15
  • 21. Combustíveis Diesel Obtenção: Por destilação fracionada do petróleo Uso Principal: Frotas de caminhões, ônibus, navios, submarinos, tratores, geradores de eletricidade C15 – C25 Pouco volátil Pouco inflamável
  • 22. Combustíveis Gasolina Perfil cromatográfico da gasolina A C6 – C10
  • 23. Combustíveis Gasolina no Brasil Parâmetros Analíticos da gasolina A
  • 24. Combustíveis Gasolina no Brasil No Brasil, é utilizada uma gasolina única no mundo, pois trata- se de uma mistura de 75% de gasolina e 25% de álcool etílico (anidro). O teor de álcool na gasolina é especificado pela Agência Nacional do Petróleo - ANP, e é objeto de lei federal. Atualmente, estão à disposição dos consumidores brasileiros três tipos de gasolina: comum, comum aditivada (BR Supra) e alta octanagem (premium – IAD=91e podium – IAD=95).
  • 25. Combustíveis Diesel no Brasil Tipos de Óleo Diesel usados no Brasil Interior • Teor máx. de S 2000 enxofre de 0,2% Metropolitano • Teor máx. de S 500 enxofre de 0,05% Até 2013 esses valores vão baixar !!!
  • 26. Combustíveis Óleo Combustível Resíduo asfáltico + Óleo Diesel 26
  • 27. Combustíveis Óleo Combustível http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/liquidos/oleocomb/oleos.htm 27
  • 28. Combustíveis Gás Natural Gás Natural • encontrado em reservatórios subterrâneos misturado ou não com o petróleo • É uma fonte de energia mais limpa, que pode ser usada nas indústrias, substituindo outros combustíveis mais poluentes, como óleos combustíveis, lenha e carvão
  • 30. Combustíveis Gás Natural  Excelente combustível, baixo teor de S, baixa A/C, com queima apresentando baixas emissões de NOx e particulados;  PCS ~ 10.000 kcal/m³, e máximo de H2S de 20 mg/m³  Odorização é feita nas UPGNs com o Butil- Mercaptan (+/- 8 a 16 mg/m³)  Também pode ser produzido por digestão anaeróbia de resíduos (biogás) 30
  • 31. Combustíveis Gás Natural Doméstica Industrial Transporte Aplicações
  • 32. Combustíveis GLP  Gás Liquefeito de Petróleo (GLP): é processado nas refinarias, sendo basicamente propano (40%) e butano (60%) (C3-C4).  Ocorre naturalmente no petróleo, em frações de +/- 2%;  PCS ~ 24.500 kcal/m³ (propano), e ~ 30.000 kcal/m³ (butano)  Odorização é feita nas refinarias também com o Butil-Mercaptan  É liquefeito a temperatura ambiente e relativamente baixas pressões de trabalho (6 a 12 bar); 32
  • 33. Combustíveis Renováveis Tópicos Matriz Energética Combustíveis alternativos Escolha do combustível
  • 34. Combustíveis Renováveis Matriz Energética Baixo impacto Fonte Primária Energia Renováveis Não- Limpa renováveis Não se esgotam Se esgotam • solar • petróleo • eólica • carvão mineral • marés ... • urânio
  • 35. Combustíveis Renováveis Alternativas Etanol Bicombus Alternativos Biogás tível Biodiesel
  • 36. Combustíveis Renováveis Alternativas Álcool (Bioetanol) Situação Vantagens Desvantagens Atual Pode custar Tem maior No Brasil menos que a poder corrosivo Álcool que a gasolina, gasolina, menor poder hidratado suporta taxas calorífico que a (combustíve de compressão gasolina (maior l) e anidro elevadas, consumo), (adicionado menor emissão emissão de de gases aldeído, a gasolina) aumento área poluentes plantio
  • 38. Combustíveis Renováveis Bioetanol x Alimentos 38
  • 39. Combustíveis Renováveis Alternativas 300 Carro a etanol Litros de água 100 usados para Carro a hidrogênio viajar 100 km Carro híbrido 60 Fonte: Revista Scientific American – Brasil Edição Especial 2009 (com adaptações) Carro a gasolina 20
  • 40. Combustíveis Renováveis Alternativas Biogás Situação Atual Vantagens Desvantagens Excrementos de animais e Substitui O gás é difícel combustível de ser resíduos orgânicos são fóssil, gera armazenado, e fertilizante, fim a emissão para fermentados por bactérias e ecologico para a atmosfera transformados lixo orgânico, contribui para tecnologia o agravamento em mistura gasosa (queima) barata do efeito estufa Preço: sem informação
  • 41. Combustíveis Renováveis Alternativas Biocombustível Situação Atual Vantagens Desvantagens Além de A matéria-prima A partir de substituir para produzir esses produtos diretamente o combustíveis agrícolas, como petróleo, as reduzirá os sementes é plantas espaços de terra possível gerar absorvem destinados à etanol e absorvem o produção de biodiesel para CO2 da alimentos. Alto veículos. atmosfera consumo de água Preço: variável (depende do preço do petróleo)
  • 44. Combustíveis Renováveis Desafios do Biodiesel  Processos de produção de biodiesel por esterificação consolidados e otimizado  Desenvolvimento de uma gliceroquímica ou aproveitamento total da glicerina na produção de biodiesel  Estabilidade química e sistemas de injeção de óleo in natura resolvidos  Desenvolvimento de motores e minimização da emissões resolvida  Questões sócio-ambientais no campo 44
  • 45. Combustíveis Renováveis Biodiesel - Processo “Trans-esterificacão catalítica de triglicerídios” A substituição - trans(ferência) - de uma base, o álcool glicerol (glicerina), por outra base, o álcool metanol, na presença de um catalisador (soda cáustica - NaOH) Transformando uma molécula de triglicerídio em três moléculas de éster metílico ou metiléster CH2 O CO C17 H33 CH3OH CH2OH CH3 O CO C17 H33 CH Triglicerídio33 Metanol NaOH CH OH O CO C17 H + CH3OH + Glicerina CHMetiléster 17 H33 3 O CO C (1 molécula) catalisador molécula) (3 moléculas) (1 (3 moléculas) CH2 O CO C17 H33 CH3OH CH2OH CH3 O CO C17 H33 Triglicerídio Metanol Glicerina Metiléster (1 molécula) (3 moléculas) (1 molécula) (3 moléculas)
  • 46. Combustíveis Renováveis Biocombustíveis 2ª. geração Gramíneas Algas Microrganismos - 0,4 ha de - biomassa para - Oleaginosos > grama  50 mil produzir 20% lipídio litros etanol bicombustível - microalgas, - Reduz 94% - Organismos bactérias, CO2 (gasolina) fotossintéticos leveduras, bolor
  • 47. Combustíveis Renováveis Alternativas Hidrogênio Situação Vantagens Desvantagens Atual Difícel Obtenção: Elevado ÁGUA Considerado poder (hidrólise  o melhor calorífico, alto consumo combustível emissão zero energia) : de CO2 PETRÓLEO (água) (emissão CO2) – mais utilizado atual Preço: variável (depende do preço do petróleo)
  • 48. Combustíveis Como escolher ? Como escolher o melhor combustível ?
  • 49. Combustíveis Como escolher ? O que é “poder calorífico” ? O que é “poder antidetonante” ? Saúde, Segurança e Meio Ambiente
  • 50. Combustíveis Poder calorífico Combustível PC superior (Kcal/kg) Hidrogênio – H2 34.000 O Poder Calorífico é GLP 12.000 a quantidade de calor produzida na Gasolina 11.200 combustão de uma Querosene 11.100 unidade de massa ou Óleo Diesel 10.880 volume de Óleo Combustível Pesado 10.410 combustível Carvão mineral 6.800 Álcool etílico 6.500 Lenha (20% umidade) 2.500 – 3.000 Gás natural 4.300
  • 51. Combustíveis Poder calorífico Poder Calorífico Superior : É a quantidade de calor produzida por 1 kg de combustível, quando este entra em combustão, em excesso de ar, e os gases da descarga são resfriados de modo que o vapor de água neles seja condensado. Poder Calorífico Inferior : Idem ..., e gases de descarga são resfriados até o ponto de ebulição da água, evitando assim que a água contida na combustão seja condensada.
  • 52. Combustíveis Poder antidetonante Na termodinâmica demonstra que o rendimento térmico e a eficiência mecânica de um motor são diretamente proporcionais à sua relação de compressão triptano Relação de compressão: é a relação entre os 1960 volumes máximos e mínimos que o gás 1948 carburado ocupa no 1928 cilindro do motor (C/R)
  • 53. Combustíveis Gasolina - Octanagem Octanagem é a denominação dada à capacidade que um combustível tem de resistir à compressão, sem entrar em processo de detonação (queima espontânea da mistura). gasolina de baixa octanagem gasolina de alta octanagem (não resiste à compressão) (resiste à compressão) sofre sofre combustão prematura, combustão diante de uma faísca pela simples compressão. produzida pela vela do motor.
  • 54. Combustíveis Gasolina - Octanagem heptano (valor 0) isoctano (valor 100) Menor resistência á Maior resistência á combustão por combustão por compressão compressão índice de octanagem
  • 55. Combustíveis Gasolina - Octanagem O índice de octanagem da gasolina brasileira é 86, ou seja, comporta-se como uma mistura contendo 86% de isoctano e 14% de heptano. Isoctano: 2,2,4-trimetilpentano: C8H18
  • 56. Combustíveis Diesel – no de cetano C16H36 Cetano ou n- Alfa metilnaftaleno hexadecano (valor 100) (valor 0) máxima qualidade da combustão muito rápida combustão Número de cetano
  • 57. Combustíveis Diesel – no de cetano Valor desejável: NC  40 a 60 • Perda de potência NC < 40 • Gera fuligem NC > 60 • Perda de desempenho
  • 58. Combustíveis Diesel - Aditivos Aumentando o número de cetano - NC  tionitrito de amila, tionitrito de butila, tiontrito de etila  nitrito de amila  peróxido de acetila  nitrato de amila, nitrato de etila Dependendo da constituição do óleo combustível, pode-se elevar até 13 pontos o “NC”.
  • 59. Combustíveis Diesel - Motor Como funciona o motor Diesel ?
  • 61. Combustíveis Segurança Ponto de Combustão (Fire Ponto de Ignição (Ignition Ponto dea temperatura Point): É Fulgor (Flash Point): É a temperatura Point): Éemtemperatura mínima a que uma mínima em libertauma mínima em que substância que uma vapores substância liberta vapores substância liberta quantidade combustíveis em vapores combustíveis que, em combustíveis em quantidade e rapidez suficiente para suficientecom arar, e sem ao mistura parao formar com o formar com e, na presença de uma fonte de ar e, na presença de uma presença de uma fonte de fonte de umainflamam.mistura ignição, se ignição, ignição, uma mistura inflamável, que se extingue inflamável, continuando a logo combustão mesmo sua que esta seja retirada, por insuficiência deavapores. depois de retirada fonte de ignição
  • 62. Combustíveis Segurança Combustível Pt Fulgor Pt Pt Combustão Ignição Gasolina - 40º C - 20º C 277º C Óleo Diesel 66º C 93º C 230º C Gás óleo 90º C 104º C 330º C Álcool 13º C ---- 370º C Madeira 204º C ---- 232º C
  • 64. Onde Estudar a Aula de Hoje Livro • Química Tecnológica – Cengage Learning Apostila – UFSC • Combustão e Combustíveis 64
  • 65. Contato 65