o PETRÓLEO                 COMO          COMBUSTÍVEL
                                                          da nucleossíntese do Hélio, chega à Terra e se con-
                                                          verte em outras formas de energia, e estas, por sua
                                                          vez, sofrem novas conversões.
                                                               Falamos muito sobre energia porque não vive-
                                                          mos sem ela. Mas o que é energia? Esse é um con-
                                                          ceito complexo. No século XVIII, os físicos definiram
    Você consegue imaginar como seria a vida sem
                                                          energia como a capacidade de realizar trabalho.
a existência da energia?
                                                          Mais recentemente, considera-se energia aquilo que
     Quem conseguir realmente tem muita imagina-          deve ser fornecido ou retirado de um sistema - par-
ção, pois não é possível vida sem energia. Podería-       te do universo em estudo - para movimentá-Io ou
mos até dizer, sem medo de estarmos sendo místi-          transformá-Io.
cos, que vida é energia. Pois, apesar de o Universo
                                                                A busca da humanidade por fontes de energia
ser constituído por massa e energia, sabemos hoje
                                                          está intimamente ligada ao desenvolvimento da ci-
que massa pode ser convertida em energia e vice-
                                                          vilização. Sem energia, qualquer sociedade pára! Por
 ersa. É o que acontece nas explosões estelares e
                                                          isso, é necessário aperfeiçoar processos de trans-
 os reatores nucleàres.
                                                          formação de energia. Esses processos dependem
    Da formação das estrelas       às profundezas da      da disponibilidade de fontes primárias de energia, de
erra, a energia - que inclusive   foi o ponto de parti-   condições tecnológicas para a produção e, sobre-
a da grande explosão que deu      origem ao universo,     tudo atualmente, dos efeitos ambientais decorrentes
 Big Bang - está presente nos     mais diversos espa-     de sua utilização.
 s e elementos.
     O Sol, fonte primária de energia do planeta Ter-
ra. nos ilumina e fornece energia para todos os pro-
cessos de vida. A energia por ele emitida, advinda
                                                           ~------------------,<
                                                                           DIAGRAMA DE THIRING
                                                                                                                  :li




                                                              o diagrama  de Thiring lista alguns proassos ele
                                                              interconversão de diferentes funnas dr ~
o ouro                       negro                                                                Posteriormente, a iluminação pública começou a
                                                                                            ser feita com lampiões a petróleo, em substituição a
    A exploração do petróleo como fonte energética                                          óleos animais. No entanto, a grande revolução do pe-
mudou drasticamente a história do uso da energia                                            tróleo ocorreu com a invenção dos motores de com-
na sociedade, nos últimos 100 anos.                                                         bustão interna e a produção de automóveis em
     O petróleo passou a ser a principal fonte de                                           grande escala. Esse fato causou uma revi-
energia para diversos setores de atividades econômi-                                        ravolta e a gasolina passou a ser uma das
cas. Como é um recurso esgotável, é preciso                                                 frações mais importantes do petróleo.
desenvolver alternativas que o substituam. Em vista                                               Hoje, estamos mergulhados na civi-
disso, está ocorrendo uma nova revolução tecnológi-                                         lização do petróleo, que além de ser
ca, que já começamos a presenciar no final do sécu-                                         uma onte básica de combustível para
lo passado e e erá se consolidar no presente sécu-                                          os     . cipais meios de transporte, é ~             •..
lo. Conhece um pouco mais sobre essa história é                                                até ia-orírna estratégica para boa _        ~
compree     e   u' os aspectos de nossa sociedade.                                            arte s produtos químicos usados ~-
      O pe - eo 'á era conhecido desde a Idade Anti-                                          . '- e te em diversos materiais.        •              A



ga. o Eg' o. era u ílizado para iluminação, imperrnea-                                               -...  pas e calçados de nái- ;'., <~t.=,?, 11.-:."-
bilização                 trução de pirâmides e emba                                                      s objetos de plástico, di-
sama                    . Era também empregado
remédi
           u:. s -=
                           e cálculos renais, esco:
                               e como tônico para   __
                                                                                            ~::=---~='   e~~ ~~~~~
                                                                                                         ~,                            .•
                                                                                                                                            •.   '-~-i;r
                                                                                                                                             _~.DRA"
                                                                                                                                                           ~


                             e extraí-lo não e
                                 como com




rios. ,....:=-'-
          -             ,"-"~-




                                                                                                                             Previsão de duração
                                                                                                                                  da reserva

                                                                                              90      1017,5      30,0              18,1 anos
                                                                                              9,8      216,7       6,4              37,4 anos
     Europa                                                                                    9,2     759,6      22,4               8,4 anos
     Antiga U                                                                                10,3      184,4       5,4              24,8 anos
     Oriente                                                                            7    31,2      204,2       6,0              83,2 anos
     África                                                                             1    10,2      112,0,      3,3              28,0 anos
     Ásia                                                                           365,4    10,4      894,6      26,4              15,9 anos
     Total                                               1052,9              00,0   3518,9 100,0      3389,0 100,0                  41,0 anos
Fc:tte:   A;if:roa "eocna' ce ~   êeeca,   ::Ieer1!l';l2.~~~~~.2!X2...=-=-




                 Cerca de 2/3 das reservas confirmadas de petróleo estão localizadas no Oriente Médio; no entanto,
          esta região utiliza apenas 6% do consumo mundial. Os Estados Unidos e a Europa, que juntos possuem somente
                              10% das reservas petrolíferas, consomem cerca de 50% do petróleo mundial.
e
                                                    '2f'ao::::.o
                                                             gra       e pe                           a     atriz energé íca
                                                                zem menos                         respo sá e pelo setor de ra s      e
                                             c:C"i"':'25:a<;a"o essa depen-
                                                              d                                   de 10% da energia elétrica consumida.
                                                            3-1974, desen-                             Para o Brasil, a previsão do término do
                                                           ores resolveram                        não é desesperadora como para diversos
                                                        e era feita por gran-                     países. Temos um grande potencial energético.
                                                                                                  variadas fontes disponíveis: gás natural, xisto e Cá -
                                                rvas de                petróleo se                vão mineral, além de enormes potenciais hidráulico.
                                                ~  fontes
                                                      "élS             de energia.                eólico, solar e de biocombustíveis como o álcool e
                      JilIiit::::r::âC«lessa fonte de                 energia gera                o biodiesel (veja assunto nos próximos capítulos).
__ iIIIK.    .1a:1e'rr.a!s, ""'....,..
                                    .•..•
                                      _""..:a·s.Por isso,             o Brasil vem                     Apesar da riqueza energética brasileira, sabe-
                         --~,-:-.y
                                 '"'lento      de fontes renováveis                               mos que a utilização de quaisquer desses poten-
                               joJCO..A.J<:,,,as
                                           centrais hidrelétricas e                               ciais depende de fatores políticos, geográficos, soci-
                                      entar a participação dessas                                 ais e estratégicos. Algumas dessas questões e os
                                   rgética nacional.                                              processos químicos associados às transformações
             ,:;:r.~i'fl'-:JIé
                             m bom exemplo de programa                                            energéticas serão estudados no presente capítulo.
                           o para o uso de
                        -:--
                          ustível. Atualmente,
       ,"",~-...-~=~em programas para
                        s                                                                                                                     8,5 milhões
                 =-- gía eólica, bio-                                                                                          8,1 milhões
             ;:, er.ergla solar. Esta
                  sido muito utiliza-
        ;:,~ comunidades          iso-
            e que não dispõem
           e energética.

                         Produção
                         diária de            825 mil




                                               •
                         barris


                         País               Argentina              Brasil          Canadá            Venezuela      México        EUA        Arábia Saudita

     Pr-odução de petróleo de alguns países em 2001 com destaque para os maiores produtores americanos. O Brasil é o
                                                                            J



               quinto produtor americano e o 15? mundial. Ao mesmo tempo, é o sétimo consumidor mundial.
~:      WYW.petroequimica.com.br/edicoes/ed_240/ed_240b.html,        acessado   em 10/03/2005.




                                                                                                     o Cite duas     importantes aplicações      do pe-
                                                                                                          tróleo para a nossa sociedade.
                                                                                                     fJ   Desde quando o petróleo é conhecido         e
                                                                                                          como ele era utilizado no passado?
                                                                                                     11 Por    que temos hoje a necessidade de
                                                                                                          buscar fontes de energia que substituam
                                                                                                          o petróleo?
                                                                                                     D    Considerando o avanço tecnológico
                                                                                                          nossa sociedade, você acha que o
                                                                                                          no das reservas de petróleo vai g
                                                                                                          caos no mundo inteiro? JU~IJII.IUC
                                                                                                          resposta.
s   embarque, e grandes petroleiros dão seqüência ao
                                    sporte, até que ele chegue aos terminais maríti-
                                     da região de seu destino. Novamente, através
                                     eodutos, é bombeado até as refinarias, onde a
                                separação de seus constituintes será processada.
                                       O número de átomos de carbono presentes nas
                                      - ulas é uma condição fundamental para a sepa-
                                ração dos hidrocarbonetos que constituem o petró-
                                    . À medida que aumenta o número de átomos das
                                    léculas, as características das substâncias, como
                                   estado de agregação, são alteradas. Substâncias
      Da extração do pe -       orgânicas cujas moléculas possuem poucos átomos
hidrocarbonetos, há u           de carbono são gasosas; as que possuem número
extraído do subsolo, da         . ermediário de átomos são líquidas; e as substân-
tróleo é transportado           cias cujas moléculas são maiores são sólidas.
                                     Entretanto, normalmente não se separam subs-
                                tâncias do petróleo e, sim, frações de substâncias
                                com propriedades físicas semelhantes. Assim, o pi-
                                che, por exemplo, é sólido; a gasolina e o óleo diesel
                                são líquidos; e o GLP (gás liquefeito de petróleo ou
                                gás de cozinha) é gasoso. O desafio do refino é jus-
                                tamente separar a complexa mistura de hidrocar-
                                bonetos, que é o petróleo, em frações mais simples,
                                com menor diversidade de componentes: frações
                                do petróleo.


                                                                         TIntas, fibras
                                                                          sintéticas,
                                                                         cosméticos,
                                                                         dissolventes
                                                                           plásticos,
                                                                        detergentes e
                                                                        medicamentos.




                                    Querosene



                                                                   Combustivellndustrial


                                                                          ~


                                                                              ã~
                                                                      Óleos lubrificantes


                                                               "'itJ~
                                                        ""'""---
                                                                     Massas lubrificantes

                                                                           .tJ
                                <~------------------------~
o processo utilizado nas refinarias para separ r .      Os vapores não condensados passam para
essas frações é conhecido como destilação fracio-       dejas superiores, até encontrar bandejas nas
nada. Nela, o fator determinante é a temperatura de     se liquefaçam. Isso ocorre sucessivamente ao I
ebulição de cada substância.                            de toda a coluna, que pode ser equipada com até
     Inicialmente, o petróleo bruto é aquecido em for-  bandejas. Como é difícil separar de uma maneira
nos, sendo parcialmente vaporizado e direcionado        ciente, as frações da primeira destilação fraciona a
para colunas de fracionamento providas de várias        passam por outras colunas.
bandejas. As temperaturas das colunas variam com            O quadro seguinte apresenta algumas frações
a altura, sendo que no topo verificam-se as menores    obtidas pelo refino de petróleo e a sua utilização.
temperaturas.                                               Analisando o quadro, observe que os hidrocar-
     Os hidrocarbonetos cujas moléculas são maio-      bonetos com até quatro átomos de carbono são
res - maiores massas molares -, ainda líquidos,        gases' a temperatura ambiente. Os que possuem de
permanecem no fundo, os mais leves são vaporiza-       cinco a 17 átomos de carbono são líquidos, e os
dos e sobem pela coluna. Quando esses vapores          maiores são sólidos.
atingem bandejas de temperaturas      inferiores às
suas temperaturas de ebulição, condensam-se e
saem da coluna.

               '-




                                 deClaC4

                                 deC5aC6                       20-60
                                 deC6a~                       60-100
                                 de C6 a ~2                   50-200
                                 de Cl0 a C14                 150-275
                                 deC12a~

                                 de~aCas
Gasolina, a -- ._+-                                        o    A indústria petroquímica
     petróleo                                                            o   petróleo, além de sua utilização como com-
                                                                     bustível, tem larga aplicação       industrial, como
           Por ser o cornbustr.e    _--"ccuo.:'
                                                                     matéria-prima para a produção de enorme diversi-
     automóveis, a gas
                                                                     dade de outras substâncias, obtidas pela adição de
     tróleo que geram
                                                                     átomos de outros elementos químicos às suas
     tria petroleira.
                                                                       oléculas, ou pela quebra de moléculas grandes
          Ela correspon e a
                                                                     e moléculas menores.                               .
     netos que apresenta
                                                                           . dústria que utiliza o petróleo como matéria-
     bono em suas rnolé
                                                                           para transformá-Io em outras substâncias é a
     por moléculas menor~.          a- - -        - te::::D~!C.Jra
                                                                     petroquíniica. Os principais produtos dessa indús-
     ebulição relativame e         - -
     vorece sua utilizaçã                                                            bustíveis e os plásticos.

          A reação de                                                                                                ---
     grande quan 'da e
     sui, e consideranoo-se                                              ~      PENSE, DEBATA E ENTENDA
     tro e a boa    anUdalje.
     na um combustfve.
                                                                                                 do processo usado para
                                                                             5eJlar.ar as     erentes frações do petróleo?
                                                                                e as     íncipais frações do petróleo.
                                                                             O que têm em comum as substâncias         de
                                                                             uma mesma fração do petróleo?
                                                                        11 Em que fração do petróleo existe maior
                                                                             variedade de substâncias: no gás liquefeito
                                                                             de petróleo (GLP) ou no querosene? Jus-
                                                                             tifique.
                                                                        li Qual   a importância de aproveitar tecnolo-
                                                                             gicamente todas as frações do petróleo?
                                                                        ~ Debata sobre as possíveis razões pelas
                                                                          quais o Brasil ainda não tem explorado su-
                                                                          ficientemente o gás natural.
                                                                        ~ Com base nas frações de petróleo, expli-
                                                                          que por que o Brasil pode, em determina-
                                                                          das épocas, exportar gasolina e necessi-
                                                                          tar importar óleo diesel ou vice-versa.
                                                                        D Debata      com seus colegas sobre medidas
                                                                             que poderiam ser adotadas para evitar tal
                                                                             situação.




II   •
E ENERGIA
                                                                            Na escolha de um combustível, em função da
                                                                       aplicação a ser feita, consideram-se propriedades fí-
                                                                       sicas e químicas, tais como volatilidade e reativida-
                                                                       de. Além disso, é fundamental determinar seu po-
                                                                       tencial energético, ou seja, a quantidade de energia
           Como estud                                                  produzida por unidade de massa ou de volume (veja
      leo tem diversas a                                               tabela abaixo).
      sua utilização co                                                     A combustão de materiais como álcool, gasoli-
      recurso não-renovãvei.                                           na e óleo diesel é utilizada para fazer funcionar mo-
      dias contados e. orcr.'i?~·~o:-t= ~L~,                       ~   tores. Nela, o combustível é misturado ao ar e le-
      10 o petróleo       ã

                                                                       vado aos cilindros, onde é queimado ao receber
      de combu ' e.                                                    uma faísca.
           Mas po
      como COIIlU'U::>;       .. ~.
                               a
                                                                                  PODER CALORíFICO DE ALGUNS COMBUSTíVEIS
      comb
                                                                                Combustível                                  Calor produzido
      postas a
      indú                                                                 Lenha                                      10550 J/g             2524 cal/g
                                                                           Gás canalizado                             17974 J/g             4300 cal/g
      lor,                                                                 Metanol                                    22200 J/g             5311 cal/g
      pri
                                                                          Álcool combustível                          27200 J/g             6507 cal/g
      ma
      gía,                                                                 Carvão metalúrgico                         28424 J/g              6800 cal/g
      sen    s •..• .."-
                 -""', ,                                                   Etanol                                     29636 J/g              7090 cal/g
      carvão                                                               Gasolinacom
      cia energé "                                                                                                    40546 J/g              9700 cal/g
                                                                           20% de álcool
      das razões                                                           Acetileno                                  40964 J/g              9800 cal/g
      outros
                                                                           Óleo diesel                                44851 J/g            10730 cal/g
           Para
      ciência eneJ:lééi:;::;c                                              Querosene                                  45144 J/g            10800 cal/g
      nômicos e - _              = --   -=;::,-.-.-;=.0-'-'''::'           Gasolina isenta
                                                                                                                      46900 J/g            11 220 cal/g
      combustã                                                             de álcool
i     que é                                                                Gás liquefeito de
                                                                                                                      49030 J/g            11 730 cal/g
II        Com                                                              petróleo (GLP)
       cia ou ma e 'a       o "gê "o                                       Butano                                     49324 J/g            11 800 cal/g
       são de luz e ca o. É considera o        5';:' e
                                                                           Propano                                                         11 950 cal/g
                                                                                                                      49951 J/g
       quer substãncia ou material q e reaía           essas
                                                                              etano                                   53922 J/g            12900 cal/g
       condições. Os combustíveis podem ser sólidos, co-
       mo a lenha; líquidos, como a gasolina; ou gasosos,                  Hidrogênio                             120802 J/g               28900 cal/g
                                                                       Fonte: Gepeq -Interaçães   e Transformações,    São Paulo: Editora da USP, 1993. p.2'K
     , como o gás metano .




      •
üência. aca        lançando
                                                     fera do que se fossem            Sum,JOOIS a:ri:r.::itN_
                                                     que geram mais gases tóxicos            as
                                                     lorífico maior. Por isso, a avaliação am íe
                                                     combustível tem de levar em conta tam -
                                                     rendimento energético.
                                                          a estudo do rendimento energético que
                                                     fazer neste capítulo nos ajudará a entender o    s
                                                     fenômenos, naturais ou não, presentes em no
                                                     mundo. Você compreenderá, por exemplo, por q e
                                                     um tronco de árvore, que levou décadas ou mesmo
                                                     séculos para se formar, pode, em curtíssimo tempo,
                                                     queimar e se transformar em cinzas.
                                                          a ramo da Física que estuda as relações das
                                                     transformações com a transferência de calor é a Ter-
                                                     modinâmica, palavra criada a partir de termo, que
    Como estávamos estudando, um dos fatores         se relaciona a calor, e dinâmica, que se relaciona a
para a escolha de um combustível é o ambienta!.      movimento ou mudanças. A área de estudo da
    Alguns combustíveis geram baixa quantidade de    Termodinâmica ampliou-se, englobando os proces-
gases tóxicos; no entanto, pelo fato de produzirem   sos físicos relacionados à energia.
pouco calor, precisam ser consumidos em quanti-          Nessa área, foram desenvolvidas leis que per-
dades maiores que outros combustíveis. Em conse-     mitem prever se determinados sistemas materiais,
                                                     como, por exemplo, um novo combustível na presen-
                                                     ça de faísca em um motor, poderão ou não mudar.
                                                     a estudo termodinâmico das transformações quími-
                                                     cas é desenvolvido por uma área da Termodinâmica
                                                     conhecida como Termoquímica . ./




                                                         o De acordo   com o texto, por que o petró-
                                                            leo vem sendo mais usado do que os de-
                                                            mais combustíveis?
                                                         f) Ao se procurar uma nova fonte de energia,
                                                            que fatores devem ser analisados?
                                                         11 Analise  a tabela do poder calorífico dos
                                                            combustíveis na p. 358 para responder: se
                                                            precisarmos de certa quantidade de ener-
                                                            gia, a partir da queima da menor massa
                                                            possível, qual seria o combustível mais
                                                            indicado?
                                                         11 Com   base nesta mesma tabela, coloque
                                                            em ordem crescente de rendimento em
                                                            quantidade de energia por grama de com-
                                                            bustível, considerando a mesma massa.
                                                            os seguintes combustíveis: gasolina, G
                                                            álcool e hidrogênio.
                                                         11 Debata   com seus colegas sobre as
                                                            veis razões por que nem sempre os
                                                            bustíveis com maior poder caloritico
                                                            os mais utilizados.
COMBUSTÍVEIS E AMBIENTE




     Como vimos, a combustão é uma das principais
  ntes geradoras de energia. Cerca de 90% dos ga-
                                                            .-
ses liberados na atmosfera, resíduos de atividades
 umanas, originam-se de reações de combustão pro-
 uzidas, em sua grande maioria, por veículos auto-
   tivos e atividades industriais.
     A nossa sociedade consome muita energia e,
   nseqüentemente, produz enorme quantidade de
poluição. A quantidade de fumaça despejada na
atmosfera é tão grande que preocupa a comunidade
 . ntífica que estuda o ambiente.   °
                                  carvão é um bom
exemplo, pois, para cada 1000 toneladas quei-
madas, são lançadas na atmosfera cerca de 9 000
  neladas de gases poluentes e partículas sólidas.
      Além de causar danos à saúde humana, esses
gases provocam a deterioração de diversos mate-
 'ais, como couro, borracha, materiais sintéticos, te-
  'dos, pigmentos, papel, metais, entre outros,
     Essa deterioração exige uma freqüente manuten-
ção dos equipamentos, levando muitas vezes à ne-
cessidade de conserto ou substituição de peças.
Esse e outros fatos mostram que é preciso maior
   ponsabilidade na escolha das fontes de energia.
    °   carvão, a gasolina e o óleo diesel, entre outros,
são combustíveis fósseis originados da decompo-
 , ão de organismos vivos. Por isso, possuem em sua
    stituição pequenas quantidades de substâncias
     contêm átomos de enxofre,
      queima dessas substâncias libera gases que,
    contato com o oxigênio do ar e o vapor de água,
  - origem ao ácido sulfúrico, uma das substâncias
responsáveis pelas chuvas ácidas.
      reação de formação do ácido sulfúrico pode
    oescnta pelas equações:

             S02{g)
                        1
                      + 2 02(g) -----7
                                     S03(g)
                        20(g) -----7 2S04(aq)
                                   H
o crescente            aumento da queima de combus-
tíveis fósseis tem            levado a um aumento da concen-
tração de gases              de dióxido de enxofre na atmos-
fera, agravando o            problema de chuva ácida.
     Outro fator que contribui muito para a poluição do
ar é a falta de regulagem dos motores automotivos.                                                             , .•..
                                                                                                              '
       Um motor mal regulado não fornece misturas
adequadas de ar-combustível e por isso a combus-
                                                                                                              
                                                                                                               
                                                                                                                '
                                                                                                                
                                                                                                                               -
tão não é      peta, gerando o gás tóxico monóxido
                                                                                                                       ,
de carbo o CO) e fuligem (e). Os motores devem                                                                            '..
ser bem reg lados para que produzam menor quan-                       a'
                                                                      w
tidade          entes e consumam menos combus-
tível.          o exemplo da combustão do álcool                                  A combustão incompleta produz gases mais
co                 principal constituinte é o etanol,                           tóxicos e gera menos energia, sendo, portanto,
            =-,.Ja,....,.::~ a seguir representam duas pos-                         desuconselhável em todos os sentidos.
                             combustão           do etanol.
                       - 2 02(g)        --7    2 eO(g)   + 3 H20(l)        -                  -      -   --             ----    -       ~-


                       - 3       :Ag)   --7    2 e02(g) + 3 H20(I)             : : DEBATA E ENTENDA
                                                                               t PENSE,
      Oi'1I<:Pn.r.::-.VI    as equações, é possível constatar
                                  pleta (2~ equação) consome                   o Que     critérios devemos         adotar           na seleção
                                    igênio do que a combustão                       de um combustível?
                           eQuaçãcJ) , para uma mesma quanti-                  f) De que modo os carros com motores des-
                                                                                    regulados afetam o ambiente?
                               reoresenta a variação energética                IJ   Como os químicos podem contribuir para a
                     -.::uUidl.,;ut:~ também nos fornece um bom                     redução dos efeitos ambientais da queima
mo                                      es estejam bem regulados.                   de combustíveis?
                                          eor calorífico de um com-
bU~lun:~. nF»af:.r-",.:::;   ...,..~       conta seu custo ambien-
                                       ,0lTI


ta.                                             s.




•
ENERGIA AlTERNATIVA, UMA OpçÃO ECOLÓGICA
     Quando a humanidade descobriu como produzir                Atualmente, as necessidades energéticas
o fogo para se aquecer e preparar seus alimentos,          um país são diretamente proporcionais ao seu gra
estava dando um grande salto para o desenvolvi-            de industrialização. Assim, sociedades altamente
mento da sociedade que hoje conhecemos.                    industrializadas são grandes consumidoras de ener-
     No entanto, iniciava com isso uma trilha sem          gia. Esse alto consumo exige também a utilização
volta. Parece-nos impossível retroceder e voltar a viver   de variadas fontes, renováveis ou não.
sem a tecnologia que tanto gera e consome energia.              Os combustíveis fósseis representam 95% da
Imaginar uma grande cidade sem energia elétrica e          energia consumida no mundo, sendo o transporte e
sem combustíveis nos evoca a idéia de caos.                a indústria os principais consumidores. Também é
    Nesse contexto, o grande problema que enfren-          considerável, até mesmo em países súbdesenvolvi-
tamos é o fato de a principal fonte de energia em          dos ou em desenvolvimento, o consumo residencial
todo o mundo ser o petróleo, recurso que vem se            desses combustíveis.
esgotando.                                                      A queima de combustíveis também é utilizada
     Será que podemos fazer alguma coisa para              para gerar energia elétrica em usinas termelétricas.
diminuir nossa dependência de energia em relação           No Brasil, graças ao potencial hidrográfico exis-
ao petróleo?                                               tente, a exploração de usinas termelétricas não é
     Para responder a essa questão, devemos con-           muito comum. Todavia, um grande aumento no con-
siderar que qualquer espécie viva interage de forma        sumo de energia elétrica poderá nos levar a fazer
modificadora com o ambiente em que vive. Um                uso mais intenso desse tipo de usina, que já é uti-
                                                           lizado nos três Estados da Região Sul.
grande impacto histórico no modo de intervenção
humana no ambiente aconteceu no período Pós-                    A necessidade de buscar novas fontes de ener-
Revolução Industrial (séculos XVIII e XIX).                gia justifica-se não só pelos problemas ambientais,
                                                           mas pelo risco de colapsos, causados pela falta de
     Nessa época, a densidade demográfica de mui-
                                                           energia, aos quais estamos sujeitos.
tas regiões já era considerável, iniciando uma mu-
dança no modo de vida e de produção. Essa mudan-                 Sabemos que as reservas de petróleo são dis-
ça acentuou-se nos séculos XIX e XX, com o surgi-          tribuídas de forma desigual pelo mundo. Estima-se
mento e o desenvolvimento de motores movidos               que, enquanto a Arábia Saudita possui petróleo por
pela queima de combustíveis fósseis, com a expan-          mais oito décadas, alguns países, como os Estados
são da indústria siderúrgica e com o desenvolvimen-        Unidos, possuem reservas suficientes     para um
to da Química. Tudo isso levou ao crescimento              período bem menor.                   .
                                 exagerado do con-              No Brasil, a estimativa é de que as reservas du-
                                   sumo de energia.        rem menos de duas décadas, um prazo também pre-
                                                           ocupante. No caso do carvão, outra fonte esgotável
                                                           (não-renovável) de energia, a estimativa é de que nos-
                                                                                         sas reservas durem JX)r
                                                                                           mais dois séculos. As
                                                                                             reservas de gás na-
                                                                                              tural em terrttórí
                                                                                            brasileiro ta
                                                                                            têm suas décadas
                                                                                            contadas:    a
                                                                                            madamente
É devido a esse contexto que se ~osta          o
aumento da oferta de energia gerada por fontes re-
nováveis alternativas. Certamente, no final do sécu-
lo XXI não teremos uma única fonte de energia p~e-
dominante, como ocorreu no século XIX com o car-
vão e no século XX com o petróleo. Espera-se, para
                                                                                           COMO DIMinUIR O conSUMO
essa época, a coe is ê ia de variadas fontes de                                           DOMÉSTICO DE EnERGIA ElÉTRIC
energia, renováveis e        poluidoras.
                                                                                            Quanto maior o desperdício de energia, maior é
    O modo co o a                        iedade organizou sua pro-
                                                                                         seu custo ambiental. Ao usar a energia elétrica de
dução industrial e                        a interferiu no modelo de                      maneira racional, você paga menos e ainda ajuda
organização e                               energia. A utilização de                     país a preservar suas reservas ecológicas. Um dos
energia baseia-se                            ilação da economia e                        segredos está no uso de equipamentos elétricos
nem sem e é                                     o pode ser exemplifi-                    mais eficientes e econômicos.
cado co o                               faz do petróleo como fonte
                                                                                           O gráfico abaixo mostra como é o consumo
de energia.
                                                                                         médio de energia elétrica em nossas residências.
     O petrók:lO                <;jnrnPf"l1'p
                                           uma fonte (esgotável)
de energia.                prnrlCilpallmelnte uma importante
                                                                                                               Outros
fonte de ...-n<:""';"';""tv"Ílrn::>        tanto, seu consumo                               Máquina de lavar    4%
como o.,u•••.•.. ••..••• er!XXJra
              ,....;:: t:"--.                     se muita poluição, é                                   5%        ---
bem ma-                                           como matéria-prima
para milhares                                     strializados.                             Iluminação
     Desse                                       ssa sociedade vem                              20%                                          Forno elétrico
                                               ao queimar, de forma                                                                               6%
                                                versátil e esgotável.
                                                 s futuras gerações                                                 Chuveiro elétrico

                                                  cada residência não é
                                                   de água num oceano.
                                                        faz a diferença.
                                                                                          ..                             25%

                                                                                             ----------------------------------
                                                                                                  Consumo médio de energia elétrica
                                                                                                         em residências brasileiras.
                                                                                                                                                             ..     '"
                                                                                                                                                                    >'


                                                                                                                                                                    ~


                                                      colaborem.                                           Fonte: Adaptado   de www.pea.usp.br/enerq/racionamento
                                                                                                                                        acessado em maio de 2004.
                     """"".....o.lIL..••.•••• ' d~>ôc:aCl"lel"Ttle    nosso consu-
                                                                                             Como você pode perceber nesse gráfico,
                                                                   como abrir mão
                                                                                         geladeira, chuveiro elétrico e lâmpadas são os
                                                              recessícade: desen-
                                                                                         maiores consumidores de energia elétrica nas
vo                                                       ::>it:PITT="tTv:::.s energia
                                                                        de
                                                                                         residências.
                                    o;..••.••..••.
                                                 -,r,:::r •.•~~     máquinas.
                                                                                             Muitas vezes, para diminuir o consumo, são
                                                                 alternativas
                                                                                         necessárias revisões nas redes elétricas. Isso
de ene~ajá
                                                                                         acontece principalmente quando essas redes são
                                                       mooOOe        de ma-              antigas ou foram construídas sem planejamento
térias-prímas                                    ap"r::Mlrtac:iaspara pro-               adequado.
dução e      .0. •••••,.,-,.."
                     .
                                                           'fIeI~ai-s {soja,                 Outra forma de diminuir o gasto de energia
arnendoí • g-~>so                           !:".ar:JOC"iâ_ aigCKÍiÊio e m u i-           elétrica é utilizar os aparelhos de forma mais
tos outros                                                  oesoertando o                racional. Veja algumas dicas a seguir.
interesse
       g
óleos vegeta-                                                                           adição de cerca de 30% de óleo vegetal ao óleo die-
em mo                                                                                   sel, visando minimizar os problemas nos motores:
na nos                                                                                  modificação e adaptação de motores; ou ainda mo-
resíd os                                                                           a    dificação de óleos vegetais para que se pareçam
potência dos                                                                            com o óleo diesel.
para limpeza e                   esen   pime     o                                          O biodiesel é um combustível renovável, biode-
     As pesquisas na área já pro overam vanos                                           gradável e correto do ponto de vista ambienta!. C0-
avanços para o favorecimento da utilização do bio-                                      mo o óleo diesel extraído do petróleo (óleo di
diesel, como: utilização de misturas formadas pela                                      mineral) é uma mistura de ésteres e ácidos grax




•
de energia elétrica. O a:vr,..oe~
                                                                                                        mento direto é feito pe o a~aut::;:)!-
                                                                                                        mento de ambientes e de ág •
                                                                                                              Nas regiões Sul e Sudest
                     Geladeira: não abra a porta sem necessidade ou                                     devido às condições climáticas. a
                     por tempo prolongado; coloque e retire os alimen-                                  energia solar é muito utiliza a
                     tos e bebidas de uma só vez; não forre as                                          para aquecimento de água. Já
                     prateleiras da geladeira com plásticos ou vidros;                                  nas regiões Norte e Nordeste, em
                     faça o degelo periodicamente; no inverno, diminua                                  comunidades isoladas, é utiliza-
                     a regulagern da temperatura; mantenha limpa e                                      da para geração de energia elétri-
                     desobstruída a parte traseira do aparelho; man-                                    ca por meio de células foto-
                     tenha as borrachas de vedação das portas em                                        voltaicas.
                     bom estado.
                     Chuveiro elétrico: evite banhos quentes demora-
                     dos; utilize a posição "inverno" somente em dias
                     frios (na posição "verão" o consumo é 40% menor);
                     não reaproveite resistência queimada; a fiação
                     deve ser adequada e bem instalada; não use água
                     quente do chuveiro para lavar o banheiro.
                     Iluminação: evite acender lâmpadas durante o dia
                     - aproveite ao máximo a luz do Sol; use cores
                     claras nas paredes internas de sua residência;
                     prefira lâmpadas fluorescentes,   pois iluminam
                     melhor, consomem menos energia e duram mais;
                     apague sempre as luzes dos ambientes desocu-
                     pados; limpe regularmente luminárias e globos
                     para melhorar a iluminação.
                     Televisor, aparelho de som, computador e outros:
                     mantenha ligado somente o aparelho que você
                     está utilizando, evite dormir ou deixar aparelhos
                     ligados desnecessariamente.
                     Ferro elétrico: acumule boa quantidade de roupa e
                     passe tudo de uma vez, aproveitando melhor o ca-
                     lor; use o aquecimento indicado para cada tipo de
                     tecido e inicie pelas roupas que requerem tempera-
                     turas mais baixas; desligue o ferro quando ele não
                     estiver em uso, mesmo que por intervalos curtos.
                     Condicionador de ar: mantenha as portas e ja-
                     nelas fechadas ao usar o condicionador de ar; ve-
                     de bem o ambiente; mantenha os filtros do apa-
                     relho limpos; desligue o aparelho se for ficar fora
                     do ambiente.
                             Adaptado   de: www.copelconforto.comlinformacoes/uso_eficiente.htm.
                                                                               acessado em 10/3/2005.




      combustão gera gases poluentes inconvenientes                           para o equilíbrio
      iental.
      O biodiesel, associado ao óleo diesel, produz um combustível com
~>.I'ht .•respropriedades. Há uma melhoria nas características dos ga-
         . 'dos na atmosfera, resultantes da combustão, além de apre-
              or teor de enxofre e hidrocarbonetos. Sendo assim, o im-
             iental provocado pela emissão desses gases é minimizado.
                'a ca tada pela radiação solar pode ser utilizada direta-
                         e e ergia térmica, ou indiretamente, para geração
Fontes de energia limpa
     A energia eólica destaca-se, principalmente,
pelo seu reduzido impacto ambiental e baixo custo
para geração de eletricidade, visto que sua
matéria-prima   é o vento. Ge-
ralmente, a avaliação do poten-
cial eólico de uma região
requer uma análise de da s
sobre a rapidez e a constãn-
cia de seus ventos.    energia
cinética contida nas massas
de ar (energia eólica)
captada por uma hnhõTY-l
meio de um conjun o
três pás.
      A operação de sistemas                                                vas de energia sendo estudadas e
ca depende do destino                                                        utilizadas no mundo inteiro. O
energia gerada. Com a ínrtpCrssItN:la:1e                                      aumento do preço do petróleo, ini-
a energia cinética d                                                          ciado em 1973, gerou uma nova
acabam estocando e                                                    consciência mundial a respeito da pro-
interligando-se com o si                                    dução e do consumo de energia, especialmente
vencional, com sistemas                                     quando originadas de fontes renováveis.
baterias de acumuladores
                                                                 Na época de escassez do petróleo, também
médio portes.                                               surgiu uma crise internacional do açúcar, motivando
    Grandes turbinas eoUCC!.S                     a-        o direcionamento do álcool para fins combustíveis.
mente instaladas,                         eEtricas.         Entre erros e acertos, pode-se considerar que o
Pequenas turbinas eõli                 aonJVei1tadas        Programa Nacional do Álcool obteve algum saldo
como cata-ventos e rnr,inl"V'lC: : m!Deanento    de         positivo, pois várias metas foram alcançadas,
água e outras a ícações,                                    demonstrando o potencial da biomassa no Brasil,
     No ano de 2                                            apesar de severas críticas que o programa sofreu.
grama Emerge .                                                   Um ponto negativo do Programa Nacional do
  vo de i      a Pnlr:>l"t1~                                Álcool foi a exagerada invasão da fronteira agrícola
                                                            alimentar pelos superextensivos canaviais, com mão-
                                                            de-obra desprotegida de seus benefícios sociais: os
                                                            bóias-frias. Além disso, verificaram-se vários proble-




    Os biodigestores, além de produzirem energia, ajudam a diminuir um sério problema das sociedades modernas: o
     lixo. Alguns projetos governamentais vêm aproveitando recursos da biomassa para a produção de eletricidade a
                partir da cana-de-açúcar, de resíduos agrícolas, de resíduos da madeira e de óleos vegetais.
mas de poluição ambiental provocados pela mo                   Descobriremos      novas fon es altaor-:::n.,.",.,
cultura, com uso intensivo de agrotóxicos e o lança-       energia e viveremos felizes para se
mento do vinhoto nos rios.                                 Temos de tomar muito cuidado para ã
     A energia advinda da biomassa e demais fontes         mos erros, como fizemos diversas vezes
citadas, tidas como fontes renováveis de energia,          do, investindo em fontes que inicialmente  -
ambientalmente corretas, pode contribuir para a re-        gadas inofensivas e só depois de anos em uso             -
dução da poluição de nosso planeta.                        descobertas suas conseqüências.
       Quando encontrarmos    um modo coerente e                Por isso, o melhor mesmo é economizarmos cada
equilibrado de explorar essas fontes de energia, de        vez mais, aprendendo a viver com cada vez menos
 modo a não causar danos ambientais, estaremos             energia. Assim, poderemos interagir com o meio am-
justificando a inteligência humana.                        biente e seus recursos de um modo mais equilibrado.




    o Aponte     vantagens e desvantagens     de cada fonte alternativa de energia.
    fi    Pesquise sobre outras fontes alternativas   de energia e apresente-as    em forma de cartaz.
    IBJ   Indique medidas que precisam ser adotadas visando a economia de energia e a substituição
          dos atuais combustíveis fósseis pelos seguintes setores: indústria, governo e população.
    li    Debata sobre as possíveis razões pelas quais outras fontes de energia ainda não foram muito
          exploradas, apesar da crise do petróleo do início da década de 1970.
    m Debata      sobre as possíveis medidas que sua comunidade      pode tomar para diminuir o consumo
          de energia.

Combustíveis e energia

  • 1.
    o PETRÓLEO COMO COMBUSTÍVEL da nucleossíntese do Hélio, chega à Terra e se con- verte em outras formas de energia, e estas, por sua vez, sofrem novas conversões. Falamos muito sobre energia porque não vive- mos sem ela. Mas o que é energia? Esse é um con- ceito complexo. No século XVIII, os físicos definiram Você consegue imaginar como seria a vida sem energia como a capacidade de realizar trabalho. a existência da energia? Mais recentemente, considera-se energia aquilo que Quem conseguir realmente tem muita imagina- deve ser fornecido ou retirado de um sistema - par- ção, pois não é possível vida sem energia. Podería- te do universo em estudo - para movimentá-Io ou mos até dizer, sem medo de estarmos sendo místi- transformá-Io. cos, que vida é energia. Pois, apesar de o Universo A busca da humanidade por fontes de energia ser constituído por massa e energia, sabemos hoje está intimamente ligada ao desenvolvimento da ci- que massa pode ser convertida em energia e vice- vilização. Sem energia, qualquer sociedade pára! Por ersa. É o que acontece nas explosões estelares e isso, é necessário aperfeiçoar processos de trans- os reatores nucleàres. formação de energia. Esses processos dependem Da formação das estrelas às profundezas da da disponibilidade de fontes primárias de energia, de erra, a energia - que inclusive foi o ponto de parti- condições tecnológicas para a produção e, sobre- a da grande explosão que deu origem ao universo, tudo atualmente, dos efeitos ambientais decorrentes Big Bang - está presente nos mais diversos espa- de sua utilização. s e elementos. O Sol, fonte primária de energia do planeta Ter- ra. nos ilumina e fornece energia para todos os pro- cessos de vida. A energia por ele emitida, advinda ~------------------,< DIAGRAMA DE THIRING :li o diagrama de Thiring lista alguns proassos ele interconversão de diferentes funnas dr ~
  • 2.
    o ouro negro Posteriormente, a iluminação pública começou a ser feita com lampiões a petróleo, em substituição a A exploração do petróleo como fonte energética óleos animais. No entanto, a grande revolução do pe- mudou drasticamente a história do uso da energia tróleo ocorreu com a invenção dos motores de com- na sociedade, nos últimos 100 anos. bustão interna e a produção de automóveis em O petróleo passou a ser a principal fonte de grande escala. Esse fato causou uma revi- energia para diversos setores de atividades econômi- ravolta e a gasolina passou a ser uma das cas. Como é um recurso esgotável, é preciso frações mais importantes do petróleo. desenvolver alternativas que o substituam. Em vista Hoje, estamos mergulhados na civi- disso, está ocorrendo uma nova revolução tecnológi- lização do petróleo, que além de ser ca, que já começamos a presenciar no final do sécu- uma onte básica de combustível para lo passado e e erá se consolidar no presente sécu- os . cipais meios de transporte, é ~ •.. lo. Conhece um pouco mais sobre essa história é até ia-orírna estratégica para boa _ ~ compree e u' os aspectos de nossa sociedade. arte s produtos químicos usados ~- O pe - eo 'á era conhecido desde a Idade Anti- . '- e te em diversos materiais. • A ga. o Eg' o. era u ílizado para iluminação, imperrnea- -... pas e calçados de nái- ;'., <~t.=,?, 11.-:."- bilização trução de pirâmides e emba s objetos de plástico, di- sama . Era também empregado remédi u:. s -= e cálculos renais, esco: e como tônico para __ ~::=---~=' e~~ ~~~~~ ~, .• •. '-~-i;r _~.DRA" ~ e extraí-lo não e como com rios. ,....:=-'- - ,"-"~- Previsão de duração da reserva 90 1017,5 30,0 18,1 anos 9,8 216,7 6,4 37,4 anos Europa 9,2 759,6 22,4 8,4 anos Antiga U 10,3 184,4 5,4 24,8 anos Oriente 7 31,2 204,2 6,0 83,2 anos África 1 10,2 112,0, 3,3 28,0 anos Ásia 365,4 10,4 894,6 26,4 15,9 anos Total 1052,9 00,0 3518,9 100,0 3389,0 100,0 41,0 anos Fc:tte: A;if:roa "eocna' ce ~ êeeca, ::Ieer1!l';l2.~~~~~.2!X2...=-=- Cerca de 2/3 das reservas confirmadas de petróleo estão localizadas no Oriente Médio; no entanto, esta região utiliza apenas 6% do consumo mundial. Os Estados Unidos e a Europa, que juntos possuem somente 10% das reservas petrolíferas, consomem cerca de 50% do petróleo mundial.
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    e '2f'ao::::.o gra e pe a atriz energé íca zem menos respo sá e pelo setor de ra s e c:C"i"':'25:a<;a"o essa depen- d de 10% da energia elétrica consumida. 3-1974, desen- Para o Brasil, a previsão do término do ores resolveram não é desesperadora como para diversos e era feita por gran- países. Temos um grande potencial energético. variadas fontes disponíveis: gás natural, xisto e Cá - rvas de petróleo se vão mineral, além de enormes potenciais hidráulico. ~ fontes "élS de energia. eólico, solar e de biocombustíveis como o álcool e JilIiit::::r::âC«lessa fonte de energia gera o biodiesel (veja assunto nos próximos capítulos). __ iIIIK. .1a:1e'rr.a!s, ""'....,.. .•..• _""..:a·s.Por isso, o Brasil vem Apesar da riqueza energética brasileira, sabe- --~,-:-.y '"'lento de fontes renováveis mos que a utilização de quaisquer desses poten- joJCO..A.J<:,,,as centrais hidrelétricas e ciais depende de fatores políticos, geográficos, soci- entar a participação dessas ais e estratégicos. Algumas dessas questões e os rgética nacional. processos químicos associados às transformações ,:;:r.~i'fl'-:JIé m bom exemplo de programa energéticas serão estudados no presente capítulo. o para o uso de -:-- ustível. Atualmente, ,"",~-...-~=~em programas para s 8,5 milhões =-- gía eólica, bio- 8,1 milhões ;:, er.ergla solar. Esta sido muito utiliza- ;:,~ comunidades iso- e que não dispõem e energética. Produção diária de 825 mil • barris País Argentina Brasil Canadá Venezuela México EUA Arábia Saudita Pr-odução de petróleo de alguns países em 2001 com destaque para os maiores produtores americanos. O Brasil é o J quinto produtor americano e o 15? mundial. Ao mesmo tempo, é o sétimo consumidor mundial. ~: WYW.petroequimica.com.br/edicoes/ed_240/ed_240b.html, acessado em 10/03/2005. o Cite duas importantes aplicações do pe- tróleo para a nossa sociedade. fJ Desde quando o petróleo é conhecido e como ele era utilizado no passado? 11 Por que temos hoje a necessidade de buscar fontes de energia que substituam o petróleo? D Considerando o avanço tecnológico nossa sociedade, você acha que o no das reservas de petróleo vai g caos no mundo inteiro? JU~IJII.IUC resposta.
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    s embarque, e grandes petroleiros dão seqüência ao sporte, até que ele chegue aos terminais maríti- da região de seu destino. Novamente, através eodutos, é bombeado até as refinarias, onde a separação de seus constituintes será processada. O número de átomos de carbono presentes nas - ulas é uma condição fundamental para a sepa- ração dos hidrocarbonetos que constituem o petró- . À medida que aumenta o número de átomos das léculas, as características das substâncias, como estado de agregação, são alteradas. Substâncias Da extração do pe - orgânicas cujas moléculas possuem poucos átomos hidrocarbonetos, há u de carbono são gasosas; as que possuem número extraído do subsolo, da . ermediário de átomos são líquidas; e as substân- tróleo é transportado cias cujas moléculas são maiores são sólidas. Entretanto, normalmente não se separam subs- tâncias do petróleo e, sim, frações de substâncias com propriedades físicas semelhantes. Assim, o pi- che, por exemplo, é sólido; a gasolina e o óleo diesel são líquidos; e o GLP (gás liquefeito de petróleo ou gás de cozinha) é gasoso. O desafio do refino é jus- tamente separar a complexa mistura de hidrocar- bonetos, que é o petróleo, em frações mais simples, com menor diversidade de componentes: frações do petróleo. TIntas, fibras sintéticas, cosméticos, dissolventes plásticos, detergentes e medicamentos. Querosene Combustivellndustrial ~ ã~ Óleos lubrificantes "'itJ~ ""'""--- Massas lubrificantes .tJ <~------------------------~
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    o processo utilizadonas refinarias para separ r . Os vapores não condensados passam para essas frações é conhecido como destilação fracio- dejas superiores, até encontrar bandejas nas nada. Nela, o fator determinante é a temperatura de se liquefaçam. Isso ocorre sucessivamente ao I ebulição de cada substância. de toda a coluna, que pode ser equipada com até Inicialmente, o petróleo bruto é aquecido em for- bandejas. Como é difícil separar de uma maneira nos, sendo parcialmente vaporizado e direcionado ciente, as frações da primeira destilação fraciona a para colunas de fracionamento providas de várias passam por outras colunas. bandejas. As temperaturas das colunas variam com O quadro seguinte apresenta algumas frações a altura, sendo que no topo verificam-se as menores obtidas pelo refino de petróleo e a sua utilização. temperaturas. Analisando o quadro, observe que os hidrocar- Os hidrocarbonetos cujas moléculas são maio- bonetos com até quatro átomos de carbono são res - maiores massas molares -, ainda líquidos, gases' a temperatura ambiente. Os que possuem de permanecem no fundo, os mais leves são vaporiza- cinco a 17 átomos de carbono são líquidos, e os dos e sobem pela coluna. Quando esses vapores maiores são sólidos. atingem bandejas de temperaturas inferiores às suas temperaturas de ebulição, condensam-se e saem da coluna. '- deClaC4 deC5aC6 20-60 deC6a~ 60-100 de C6 a ~2 50-200 de Cl0 a C14 150-275 deC12a~ de~aCas
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    Gasolina, a --._+- o A indústria petroquímica petróleo o petróleo, além de sua utilização como com- bustível, tem larga aplicação industrial, como Por ser o cornbustr.e _--"ccuo.:' matéria-prima para a produção de enorme diversi- automóveis, a gas dade de outras substâncias, obtidas pela adição de tróleo que geram átomos de outros elementos químicos às suas tria petroleira. oléculas, ou pela quebra de moléculas grandes Ela correspon e a e moléculas menores. . netos que apresenta . dústria que utiliza o petróleo como matéria- bono em suas rnolé para transformá-Io em outras substâncias é a por moléculas menor~. a- - - - te::::D~!C.Jra petroquíniica. Os principais produtos dessa indús- ebulição relativame e - - vorece sua utilizaçã bustíveis e os plásticos. A reação de --- grande quan 'da e sui, e consideranoo-se ~ PENSE, DEBATA E ENTENDA tro e a boa anUdalje. na um combustfve. do processo usado para 5eJlar.ar as erentes frações do petróleo? e as íncipais frações do petróleo. O que têm em comum as substâncias de uma mesma fração do petróleo? 11 Em que fração do petróleo existe maior variedade de substâncias: no gás liquefeito de petróleo (GLP) ou no querosene? Jus- tifique. li Qual a importância de aproveitar tecnolo- gicamente todas as frações do petróleo? ~ Debata sobre as possíveis razões pelas quais o Brasil ainda não tem explorado su- ficientemente o gás natural. ~ Com base nas frações de petróleo, expli- que por que o Brasil pode, em determina- das épocas, exportar gasolina e necessi- tar importar óleo diesel ou vice-versa. D Debata com seus colegas sobre medidas que poderiam ser adotadas para evitar tal situação. II •
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    E ENERGIA Na escolha de um combustível, em função da aplicação a ser feita, consideram-se propriedades fí- sicas e químicas, tais como volatilidade e reativida- de. Além disso, é fundamental determinar seu po- tencial energético, ou seja, a quantidade de energia Como estud produzida por unidade de massa ou de volume (veja leo tem diversas a tabela abaixo). sua utilização co A combustão de materiais como álcool, gasoli- recurso não-renovãvei. na e óleo diesel é utilizada para fazer funcionar mo- dias contados e. orcr.'i?~·~o:-t= ~L~, ~ tores. Nela, o combustível é misturado ao ar e le- 10 o petróleo ã vado aos cilindros, onde é queimado ao receber de combu ' e. uma faísca. Mas po como COIIlU'U::>; .. ~. a PODER CALORíFICO DE ALGUNS COMBUSTíVEIS comb Combustível Calor produzido postas a indú Lenha 10550 J/g 2524 cal/g Gás canalizado 17974 J/g 4300 cal/g lor, Metanol 22200 J/g 5311 cal/g pri Álcool combustível 27200 J/g 6507 cal/g ma gía, Carvão metalúrgico 28424 J/g 6800 cal/g sen s •..• .."- -""', , Etanol 29636 J/g 7090 cal/g carvão Gasolinacom cia energé " 40546 J/g 9700 cal/g 20% de álcool das razões Acetileno 40964 J/g 9800 cal/g outros Óleo diesel 44851 J/g 10730 cal/g Para ciência eneJ:lééi:;::;c Querosene 45144 J/g 10800 cal/g nômicos e - _ = -- -=;::,-.-.-;=.0-'-'''::' Gasolina isenta 46900 J/g 11 220 cal/g combustã de álcool i que é Gás liquefeito de 49030 J/g 11 730 cal/g II Com petróleo (GLP) cia ou ma e 'a o "gê "o Butano 49324 J/g 11 800 cal/g são de luz e ca o. É considera o 5';:' e Propano 11 950 cal/g 49951 J/g quer substãncia ou material q e reaía essas etano 53922 J/g 12900 cal/g condições. Os combustíveis podem ser sólidos, co- mo a lenha; líquidos, como a gasolina; ou gasosos, Hidrogênio 120802 J/g 28900 cal/g Fonte: Gepeq -Interaçães e Transformações, São Paulo: Editora da USP, 1993. p.2'K , como o gás metano . •
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    üência. aca lançando fera do que se fossem Sum,JOOIS a:ri:r.::itN_ que geram mais gases tóxicos as lorífico maior. Por isso, a avaliação am íe combustível tem de levar em conta tam - rendimento energético. a estudo do rendimento energético que fazer neste capítulo nos ajudará a entender o s fenômenos, naturais ou não, presentes em no mundo. Você compreenderá, por exemplo, por q e um tronco de árvore, que levou décadas ou mesmo séculos para se formar, pode, em curtíssimo tempo, queimar e se transformar em cinzas. a ramo da Física que estuda as relações das transformações com a transferência de calor é a Ter- modinâmica, palavra criada a partir de termo, que Como estávamos estudando, um dos fatores se relaciona a calor, e dinâmica, que se relaciona a para a escolha de um combustível é o ambienta!. movimento ou mudanças. A área de estudo da Alguns combustíveis geram baixa quantidade de Termodinâmica ampliou-se, englobando os proces- gases tóxicos; no entanto, pelo fato de produzirem sos físicos relacionados à energia. pouco calor, precisam ser consumidos em quanti- Nessa área, foram desenvolvidas leis que per- dades maiores que outros combustíveis. Em conse- mitem prever se determinados sistemas materiais, como, por exemplo, um novo combustível na presen- ça de faísca em um motor, poderão ou não mudar. a estudo termodinâmico das transformações quími- cas é desenvolvido por uma área da Termodinâmica conhecida como Termoquímica . ./ o De acordo com o texto, por que o petró- leo vem sendo mais usado do que os de- mais combustíveis? f) Ao se procurar uma nova fonte de energia, que fatores devem ser analisados? 11 Analise a tabela do poder calorífico dos combustíveis na p. 358 para responder: se precisarmos de certa quantidade de ener- gia, a partir da queima da menor massa possível, qual seria o combustível mais indicado? 11 Com base nesta mesma tabela, coloque em ordem crescente de rendimento em quantidade de energia por grama de com- bustível, considerando a mesma massa. os seguintes combustíveis: gasolina, G álcool e hidrogênio. 11 Debata com seus colegas sobre as veis razões por que nem sempre os bustíveis com maior poder caloritico os mais utilizados.
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    COMBUSTÍVEIS E AMBIENTE Como vimos, a combustão é uma das principais ntes geradoras de energia. Cerca de 90% dos ga- .- ses liberados na atmosfera, resíduos de atividades umanas, originam-se de reações de combustão pro- uzidas, em sua grande maioria, por veículos auto- tivos e atividades industriais. A nossa sociedade consome muita energia e, nseqüentemente, produz enorme quantidade de poluição. A quantidade de fumaça despejada na atmosfera é tão grande que preocupa a comunidade . ntífica que estuda o ambiente. ° carvão é um bom exemplo, pois, para cada 1000 toneladas quei- madas, são lançadas na atmosfera cerca de 9 000 neladas de gases poluentes e partículas sólidas. Além de causar danos à saúde humana, esses gases provocam a deterioração de diversos mate- 'ais, como couro, borracha, materiais sintéticos, te- 'dos, pigmentos, papel, metais, entre outros, Essa deterioração exige uma freqüente manuten- ção dos equipamentos, levando muitas vezes à ne- cessidade de conserto ou substituição de peças. Esse e outros fatos mostram que é preciso maior ponsabilidade na escolha das fontes de energia. ° carvão, a gasolina e o óleo diesel, entre outros, são combustíveis fósseis originados da decompo- , ão de organismos vivos. Por isso, possuem em sua stituição pequenas quantidades de substâncias contêm átomos de enxofre, queima dessas substâncias libera gases que, contato com o oxigênio do ar e o vapor de água, - origem ao ácido sulfúrico, uma das substâncias responsáveis pelas chuvas ácidas. reação de formação do ácido sulfúrico pode oescnta pelas equações: S02{g) 1 + 2 02(g) -----7 S03(g) 20(g) -----7 2S04(aq) H
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    o crescente aumento da queima de combus- tíveis fósseis tem levado a um aumento da concen- tração de gases de dióxido de enxofre na atmos- fera, agravando o problema de chuva ácida. Outro fator que contribui muito para a poluição do ar é a falta de regulagem dos motores automotivos. , .•.. ' Um motor mal regulado não fornece misturas adequadas de ar-combustível e por isso a combus- ' - tão não é peta, gerando o gás tóxico monóxido , de carbo o CO) e fuligem (e). Os motores devem '.. ser bem reg lados para que produzam menor quan- a' w tidade entes e consumam menos combus- tível. o exemplo da combustão do álcool A combustão incompleta produz gases mais co principal constituinte é o etanol, tóxicos e gera menos energia, sendo, portanto, =-,.Ja,....,.::~ a seguir representam duas pos- desuconselhável em todos os sentidos. combustão do etanol. - 2 02(g) --7 2 eO(g) + 3 H20(l) - - - -- ---- - ~- - 3 :Ag) --7 2 e02(g) + 3 H20(I) : : DEBATA E ENTENDA t PENSE, Oi'1I<:Pn.r.::-.VI as equações, é possível constatar pleta (2~ equação) consome o Que critérios devemos adotar na seleção igênio do que a combustão de um combustível? eQuaçãcJ) , para uma mesma quanti- f) De que modo os carros com motores des- regulados afetam o ambiente? reoresenta a variação energética IJ Como os químicos podem contribuir para a -.::uUidl.,;ut:~ também nos fornece um bom redução dos efeitos ambientais da queima mo es estejam bem regulados. de combustíveis? eor calorífico de um com- bU~lun:~. nF»af:.r-",.:::; ...,..~ conta seu custo ambien- ,0lTI ta. s. •
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    ENERGIA AlTERNATIVA, UMAOpçÃO ECOLÓGICA Quando a humanidade descobriu como produzir Atualmente, as necessidades energéticas o fogo para se aquecer e preparar seus alimentos, um país são diretamente proporcionais ao seu gra estava dando um grande salto para o desenvolvi- de industrialização. Assim, sociedades altamente mento da sociedade que hoje conhecemos. industrializadas são grandes consumidoras de ener- No entanto, iniciava com isso uma trilha sem gia. Esse alto consumo exige também a utilização volta. Parece-nos impossível retroceder e voltar a viver de variadas fontes, renováveis ou não. sem a tecnologia que tanto gera e consome energia. Os combustíveis fósseis representam 95% da Imaginar uma grande cidade sem energia elétrica e energia consumida no mundo, sendo o transporte e sem combustíveis nos evoca a idéia de caos. a indústria os principais consumidores. Também é Nesse contexto, o grande problema que enfren- considerável, até mesmo em países súbdesenvolvi- tamos é o fato de a principal fonte de energia em dos ou em desenvolvimento, o consumo residencial todo o mundo ser o petróleo, recurso que vem se desses combustíveis. esgotando. A queima de combustíveis também é utilizada Será que podemos fazer alguma coisa para para gerar energia elétrica em usinas termelétricas. diminuir nossa dependência de energia em relação No Brasil, graças ao potencial hidrográfico exis- ao petróleo? tente, a exploração de usinas termelétricas não é Para responder a essa questão, devemos con- muito comum. Todavia, um grande aumento no con- siderar que qualquer espécie viva interage de forma sumo de energia elétrica poderá nos levar a fazer modificadora com o ambiente em que vive. Um uso mais intenso desse tipo de usina, que já é uti- lizado nos três Estados da Região Sul. grande impacto histórico no modo de intervenção humana no ambiente aconteceu no período Pós- A necessidade de buscar novas fontes de ener- Revolução Industrial (séculos XVIII e XIX). gia justifica-se não só pelos problemas ambientais, mas pelo risco de colapsos, causados pela falta de Nessa época, a densidade demográfica de mui- energia, aos quais estamos sujeitos. tas regiões já era considerável, iniciando uma mu- dança no modo de vida e de produção. Essa mudan- Sabemos que as reservas de petróleo são dis- ça acentuou-se nos séculos XIX e XX, com o surgi- tribuídas de forma desigual pelo mundo. Estima-se mento e o desenvolvimento de motores movidos que, enquanto a Arábia Saudita possui petróleo por pela queima de combustíveis fósseis, com a expan- mais oito décadas, alguns países, como os Estados são da indústria siderúrgica e com o desenvolvimen- Unidos, possuem reservas suficientes para um to da Química. Tudo isso levou ao crescimento período bem menor. . exagerado do con- No Brasil, a estimativa é de que as reservas du- sumo de energia. rem menos de duas décadas, um prazo também pre- ocupante. No caso do carvão, outra fonte esgotável (não-renovável) de energia, a estimativa é de que nos- sas reservas durem JX)r mais dois séculos. As reservas de gás na- tural em terrttórí brasileiro ta têm suas décadas contadas: a madamente
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    É devido aesse contexto que se ~osta o aumento da oferta de energia gerada por fontes re- nováveis alternativas. Certamente, no final do sécu- lo XXI não teremos uma única fonte de energia p~e- dominante, como ocorreu no século XIX com o car- vão e no século XX com o petróleo. Espera-se, para COMO DIMinUIR O conSUMO essa época, a coe is ê ia de variadas fontes de DOMÉSTICO DE EnERGIA ElÉTRIC energia, renováveis e poluidoras. Quanto maior o desperdício de energia, maior é O modo co o a iedade organizou sua pro- seu custo ambiental. Ao usar a energia elétrica de dução industrial e a interferiu no modelo de maneira racional, você paga menos e ainda ajuda organização e energia. A utilização de país a preservar suas reservas ecológicas. Um dos energia baseia-se ilação da economia e segredos está no uso de equipamentos elétricos nem sem e é o pode ser exemplifi- mais eficientes e econômicos. cado co o faz do petróleo como fonte O gráfico abaixo mostra como é o consumo de energia. médio de energia elétrica em nossas residências. O petrók:lO <;jnrnPf"l1'p uma fonte (esgotável) de energia. prnrlCilpallmelnte uma importante Outros fonte de ...-n<:""';"';""tv"Ílrn::> tanto, seu consumo Máquina de lavar 4% como o.,u•••.•.. ••..••• er!XXJra ,....;:: t:"--. se muita poluição, é 5% --- bem ma- como matéria-prima para milhares strializados. Iluminação Desse ssa sociedade vem 20% Forno elétrico ao queimar, de forma 6% versátil e esgotável. s futuras gerações Chuveiro elétrico cada residência não é de água num oceano. faz a diferença. .. 25% ---------------------------------- Consumo médio de energia elétrica em residências brasileiras. .. '" >' ~ colaborem. Fonte: Adaptado de www.pea.usp.br/enerq/racionamento acessado em maio de 2004. """"".....o.lIL..••.•••• ' d~>ôc:aCl"lel"Ttle nosso consu- Como você pode perceber nesse gráfico, como abrir mão geladeira, chuveiro elétrico e lâmpadas são os recessícade: desen- maiores consumidores de energia elétrica nas vo ::>it:PITT="tTv:::.s energia de residências. o;..••.••..••. -,r,:::r •.•~~ máquinas. Muitas vezes, para diminuir o consumo, são alternativas necessárias revisões nas redes elétricas. Isso de ene~ajá acontece principalmente quando essas redes são mooOOe de ma- antigas ou foram construídas sem planejamento térias-prímas ap"r::Mlrtac:iaspara pro- adequado. dução e .0. •••••,.,-,.." . 'fIeI~ai-s {soja, Outra forma de diminuir o gasto de energia arnendoí • g-~>so !:".ar:JOC"iâ_ aigCKÍiÊio e m u i- elétrica é utilizar os aparelhos de forma mais tos outros oesoertando o racional. Veja algumas dicas a seguir. interesse g óleos vegeta- adição de cerca de 30% de óleo vegetal ao óleo die- em mo sel, visando minimizar os problemas nos motores: na nos modificação e adaptação de motores; ou ainda mo- resíd os a dificação de óleos vegetais para que se pareçam potência dos com o óleo diesel. para limpeza e esen pime o O biodiesel é um combustível renovável, biode- As pesquisas na área já pro overam vanos gradável e correto do ponto de vista ambienta!. C0- avanços para o favorecimento da utilização do bio- mo o óleo diesel extraído do petróleo (óleo di diesel, como: utilização de misturas formadas pela mineral) é uma mistura de ésteres e ácidos grax •
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    de energia elétrica.O a:vr,..oe~ mento direto é feito pe o a~aut::;:)!- mento de ambientes e de ág • Nas regiões Sul e Sudest Geladeira: não abra a porta sem necessidade ou devido às condições climáticas. a por tempo prolongado; coloque e retire os alimen- energia solar é muito utiliza a tos e bebidas de uma só vez; não forre as para aquecimento de água. Já prateleiras da geladeira com plásticos ou vidros; nas regiões Norte e Nordeste, em faça o degelo periodicamente; no inverno, diminua comunidades isoladas, é utiliza- a regulagern da temperatura; mantenha limpa e da para geração de energia elétri- desobstruída a parte traseira do aparelho; man- ca por meio de células foto- tenha as borrachas de vedação das portas em voltaicas. bom estado. Chuveiro elétrico: evite banhos quentes demora- dos; utilize a posição "inverno" somente em dias frios (na posição "verão" o consumo é 40% menor); não reaproveite resistência queimada; a fiação deve ser adequada e bem instalada; não use água quente do chuveiro para lavar o banheiro. Iluminação: evite acender lâmpadas durante o dia - aproveite ao máximo a luz do Sol; use cores claras nas paredes internas de sua residência; prefira lâmpadas fluorescentes, pois iluminam melhor, consomem menos energia e duram mais; apague sempre as luzes dos ambientes desocu- pados; limpe regularmente luminárias e globos para melhorar a iluminação. Televisor, aparelho de som, computador e outros: mantenha ligado somente o aparelho que você está utilizando, evite dormir ou deixar aparelhos ligados desnecessariamente. Ferro elétrico: acumule boa quantidade de roupa e passe tudo de uma vez, aproveitando melhor o ca- lor; use o aquecimento indicado para cada tipo de tecido e inicie pelas roupas que requerem tempera- turas mais baixas; desligue o ferro quando ele não estiver em uso, mesmo que por intervalos curtos. Condicionador de ar: mantenha as portas e ja- nelas fechadas ao usar o condicionador de ar; ve- de bem o ambiente; mantenha os filtros do apa- relho limpos; desligue o aparelho se for ficar fora do ambiente. Adaptado de: www.copelconforto.comlinformacoes/uso_eficiente.htm. acessado em 10/3/2005. combustão gera gases poluentes inconvenientes para o equilíbrio iental. O biodiesel, associado ao óleo diesel, produz um combustível com ~>.I'ht .•respropriedades. Há uma melhoria nas características dos ga- . 'dos na atmosfera, resultantes da combustão, além de apre- or teor de enxofre e hidrocarbonetos. Sendo assim, o im- iental provocado pela emissão desses gases é minimizado. 'a ca tada pela radiação solar pode ser utilizada direta- e e ergia térmica, ou indiretamente, para geração
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    Fontes de energialimpa A energia eólica destaca-se, principalmente, pelo seu reduzido impacto ambiental e baixo custo para geração de eletricidade, visto que sua matéria-prima é o vento. Ge- ralmente, a avaliação do poten- cial eólico de uma região requer uma análise de da s sobre a rapidez e a constãn- cia de seus ventos. energia cinética contida nas massas de ar (energia eólica) captada por uma hnhõTY-l meio de um conjun o três pás. A operação de sistemas vas de energia sendo estudadas e ca depende do destino utilizadas no mundo inteiro. O energia gerada. Com a ínrtpCrssItN:la:1e aumento do preço do petróleo, ini- a energia cinética d ciado em 1973, gerou uma nova acabam estocando e consciência mundial a respeito da pro- interligando-se com o si dução e do consumo de energia, especialmente vencional, com sistemas quando originadas de fontes renováveis. baterias de acumuladores Na época de escassez do petróleo, também médio portes. surgiu uma crise internacional do açúcar, motivando Grandes turbinas eoUCC!.S a- o direcionamento do álcool para fins combustíveis. mente instaladas, eEtricas. Entre erros e acertos, pode-se considerar que o Pequenas turbinas eõli aonJVei1tadas Programa Nacional do Álcool obteve algum saldo como cata-ventos e rnr,inl"V'lC: : m!Deanento de positivo, pois várias metas foram alcançadas, água e outras a ícações, demonstrando o potencial da biomassa no Brasil, No ano de 2 apesar de severas críticas que o programa sofreu. grama Emerge . Um ponto negativo do Programa Nacional do vo de i a Pnlr:>l"t1~ Álcool foi a exagerada invasão da fronteira agrícola alimentar pelos superextensivos canaviais, com mão- de-obra desprotegida de seus benefícios sociais: os bóias-frias. Além disso, verificaram-se vários proble- Os biodigestores, além de produzirem energia, ajudam a diminuir um sério problema das sociedades modernas: o lixo. Alguns projetos governamentais vêm aproveitando recursos da biomassa para a produção de eletricidade a partir da cana-de-açúcar, de resíduos agrícolas, de resíduos da madeira e de óleos vegetais.
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    mas de poluiçãoambiental provocados pela mo Descobriremos novas fon es altaor-:::n.,.",., cultura, com uso intensivo de agrotóxicos e o lança- energia e viveremos felizes para se mento do vinhoto nos rios. Temos de tomar muito cuidado para ã A energia advinda da biomassa e demais fontes mos erros, como fizemos diversas vezes citadas, tidas como fontes renováveis de energia, do, investindo em fontes que inicialmente - ambientalmente corretas, pode contribuir para a re- gadas inofensivas e só depois de anos em uso - dução da poluição de nosso planeta. descobertas suas conseqüências. Quando encontrarmos um modo coerente e Por isso, o melhor mesmo é economizarmos cada equilibrado de explorar essas fontes de energia, de vez mais, aprendendo a viver com cada vez menos modo a não causar danos ambientais, estaremos energia. Assim, poderemos interagir com o meio am- justificando a inteligência humana. biente e seus recursos de um modo mais equilibrado. o Aponte vantagens e desvantagens de cada fonte alternativa de energia. fi Pesquise sobre outras fontes alternativas de energia e apresente-as em forma de cartaz. IBJ Indique medidas que precisam ser adotadas visando a economia de energia e a substituição dos atuais combustíveis fósseis pelos seguintes setores: indústria, governo e população. li Debata sobre as possíveis razões pelas quais outras fontes de energia ainda não foram muito exploradas, apesar da crise do petróleo do início da década de 1970. m Debata sobre as possíveis medidas que sua comunidade pode tomar para diminuir o consumo de energia.