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13 de out de 2014

Combustíveis: vantagens e desvantagens

Os Combustíveis

Combustível é qualquer substância cuja combinação química com outra seja exotérmica, em geral é qualquer substância que reage com o oxigênio produzindo calor, chamas e gases. Ao nosso redor existem várias substâncias que estão ou podem ser usadas como combustível. Chamamos de queima ou combustão a reação química pela qual os constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar. Esta é a reação que ocorre nas câmaras de combustão dos veículos automobilísticos.

O Álcool Combustível
O álcool corresponde a um líquido transparente, com cheiro forte e sem cor, cuja característica principal é a capacidade de ser queimado, ou seja, é um líquido inflamável. Na composição do álcool encontramos átomos dos seguintes elementos: hidrogênio, carbono e oxigênio. A queima do álcool dá origem aos produtos água, gás carbônico e muita energia. Os álcoois mais conhecidos são o metanol e etanol. O metanol é perigoso por ser tóxico, pode provocar cegueira e até matar. O etanol é mais conhecido por álcool etílico, e é produzido por fermentação a partir da cana de açúcar. O processo consiste em fermentar a cana de açúcar pela ação de bactérias e fungos. A cana-de-açúcar não é a única matéria prima existente para a produção de álcool combustível, em outros países, ele é extraído do milho, da beterraba e até da madeira. 
Vantagens do etanol: 
1- Alto índice de octanas: Chamamos octanagem o poder de resistência à compressão da mistura ar-vapor de combustível dentro do motor. 

2- Libera grande quantidade de energia ao ser queimado: O poder calorífico do álcool combustível é de 6300 cal/g. Num motor de combustão interna, é o vapor de combustível que sofre combustão, por isso, um combustível é bom quanto maior for sua facilidade em passar para o estado gasoso. 

3- O álcool é uma solução brasileira como alternativa ao petróleo, é um combustível ecologicamente correto, o álcool não afeta a camada de ozônio e é obtido de fonte renovável.

Gasolina
A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos obtidos do petróleo bruto, por intermédio de vários processos como, por exemplo, a destilação fracionada.
 Índice de Octano: representa o percentual de isoctano (C8 H18 ) e de heptano (C7 H16 ) contidos nele. O combustível é classificado segundo seu poder antidetonante, em número de octanagem. Quanto maior for o número de octanagem, mais antidetonante será o combustível e, por conseguinte maior será a sua capacidade de suporte às altas compressões sem sofrer a detonação. Em alguns casos, o número de octanagem de um combustível pode ser aumentado, adicionando-se uma pequena quantidade de aditivos de grande poder antidetonante. Esses aditivos geralmente são: chumbo tetraetila Pb (C2H5) 4 e chumbo tetrametila Pb (CH3)4, dentre os dois o mais eficaz é o chumbo tetraetila. 

Gasolina comum e gasolina aditivada

A diferença entre a gasolina comum e a aditivada é que esta última possui detergentes e dispersantes adicionados à sua composição, isto é, são compostos que realizam a limpeza de todo o sistema de alimentação do veículo, incluindo bicos injetores e válvulas de admissão. Já a gasolina comum não possui esses detergentes especiais, por isso, ao longo do tempo, há um acúmulo de detritos no motor e no sistema de combustão. Assim, o uso da gasolina aditivada é importante para realizar essa limpeza e reduzir o desgaste das peças do sistema de alimentação do veículo.

Índice de octanagem

O índice de octanagem de um combustível representa o percentual de isoctano (C8 H18 ) e de heptano (C7 H16 ) contidos nele. A resistência de um combustível a se auto-inflamar é medida através do índice de octano, este se relaciona com a qualidade de combustão do combustível. Quanto mais elevado for o índice, mais resistente é o combustível à detonação. 
Foi estabelecida uma escala para medir a tendência à detonação de uma gasolina. Nessa escala, atribui-se ao isoctano (2,2,4-trimetil-pentano), que detona apenas a compressões elevadas, o índice 100; ao heptano, que detona a compreensão muito baixa, foi atribuído o índice zero. Sendo assim, uma gasolina com índice de octano 80 possui as mesmas características de detonação que uma mistura de 80% de isoctano e 20% de heptano. 


Álcool X Gasolina

Qual o combustível que causa menos danos ao meio ambiente?

Vantagens do álcool combustível: 

Composição do álcool: carbono,  hidrogênio e oxigênio. Também conhecido como etanol ou álcool etílico, C2H­­5OH, este combustível é produzido por fermentação a partir da cana de açúcar. 
Poder calorífico do álcool: 6300 cal/g. Esse número significa que o combustível libera grande quantidade de energia ao ser queimado. 
Preço mais acessível: O álcool foi uma solução brasileira como alternativa ao petróleo, esta questão econômica é justificada pelo fato de que no ano 2000 o petróleo teve uma alta no preço. No ano de 2003 teve início a produção e venda de carros flexfuel (motores que funcionam com álcool e gasolina), a venda do álcool a partir daí teve um considerável aumento. 
Em relação ao ambiente: o álcool é um combustível ecologicamente correto, não afeta a camada de ozônio e é obtido de fonte renovável. A diferença começa na sua queima, ela emite menos gases poluentes na atmosfera, pelo fato do álcool ser derivado da cana-de-açúcar e não do petróleo. 

Desvantagens da  gasolina: 

Composição: combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos (carbono e hidrogênio). 
Produtos da combustão da gasolina: 
Dióxido de carbono (CO2): gás perigoso que contribui para o efeito estufa e o aquecimento global.
Monóxido de carbono (CO): formado pela combustão incompleta. Isso ocorre por que não há oxigênio suficiente disponível para reagir rápida e completamente com todo o carbono disponível na gasolina, gerando assim resíduos poluentes.
Todos estes gases, tanto CO2 e CO, se acumulam em nossa atmosfera causando diversos males à nossa saúde. Resta então optar pelo álcool que é menos agressivo neste aspecto.


Óleo Diesel

Óleo diesel é o combustível mais usado no Brasil, este derivado do petróleo é formado principalmente por hidrocarbonetos (carbono e hidrogênio) e contém ainda enxofre, nitrogênio e oxigênio. O processo que permite obter óleo diesel através do petróleo é conhecido como destilação fracionada, a fração que corresponde ao combustível é retirada a uma temperatura entre 260°C e 340°C. 
O diesel, é o combustível que movimenta máquinas e motores de grande porte, tais como: caminhão, trator, furgões, ônibus, embarcações marítimas, locomotivas, etc. Mas a utilização não para por aí, veja a porcentagem para cada setor: o de transportes, representa mais de 75% do total consumido, o setor agropecuário representa cerca de 16% do consumo e o de transformação (que utiliza o diesel para gerar energia elétrica) corresponde à cerca de 5% do consumo total. 
A maior preocupação quanto ao uso do diesel diz respeito ao setor de transportes (maior índice de utilização). O Enxofre (S) presente na composição do óleo diesel é responsável pelo aumento da poluição atmosférica, ele abastece veículos como os ônibus de transporte urbano.

Gás Liquefeito do Petróleo - GLP

Gás liquefeito de petróleo (GLP), é o gás de cozinha. 
Obtenção de GLP 
Esse gás pode ser obtido de duas formas: nas refinarias de petróleo ou nas Unidades de Processamento de Gás Natural. 
Nas refinarias, o GLP é um dos subprodutos do fracionamento, sendo obtido a uma temperatura de aproximadamente 70 °C. É um dos primeiros hidrocarbonetos retirados da coluna de destilação. A mistura de hidrocarbonetos (propano e butano comercial) dá origem ao gás.
Mas se o GLP é um gás, como está líquido dentro dos botijões?
Como o próprio nome já diz, se trata de um gás liquefeito, ou seja, a enorme pressão dentro do recipiente (3 a 15 kgf/cm2) faz com que adquira a forma líquida. 
Utilização do GLP 
O GLP pode ser utilizado em aplicações industriais, comerciais e agrícolas. Mas em nosso país tem maior aplicação no preparo de alimentos (cocção).


Gás Natural Combustível

O Gás natural é basicamente a mistura de hidrocarbonetos leves que à temperatura ambiente e pressão atmosférica permanecem no estado gasoso. O gás natural é mais leve que o ar, é inodoro, incolor e atóxico. É uma fonte de energia limpa, que pode ser usado nas indústrias, fazendo a substituição de outros combustíveis mais poluentes. As reservas de gás natural são muito grandes e os combustíveis possuem várias aplicações em nosso dia-a-dia, melhorando a qualidade de vida das pessoas. 
Classificação:
Na natureza, o gás natural é encontrado em acumulações de rochas porosas no subsolo (terrestre ou marinho), e em locais arenosos que contêm petróleo nas profundidades do subsolo. Ele pode ser classificado em duas categorias: associado e não associado: 
Gás natural associado: é aquele que, no reservatório, encontra-se em companhia do petróleo, estando dissolvido no óleo ou sob forma de uma capa de gás, isto é, uma parte superior da acumulação rochosa, onde a concentração de gás é superior à concentração de outros fluídos como água e óleo. 
Gás não associado: é aquele que, no reservatório, está livre do óleo ou este se encontra em concentrações muito baixas. Na acumulação rochosa porosa, a concentração de gás é predominante, permitindo a produção basicamente de gás. 

Vantagens do gás natural como combustível: 
§ Além de terem um baixo custo, porque geralmente são gases obtidos como subprodutos, são combustíveis que formam com o ar uma mistura mais homogênea. Essa característica contribui para uma melhor distribuição nos cilindros, aumentando o rendimento do motor; 
§ Causa um baixo impacto ambiental; 
§ Facilidade de manuseio e transporte. 

Desvantagens do Gás Natural:
§  Apresenta riscos de asfixia, incêndio e explosão.  Por ser mais leve que o ar tende a se acumular nas partes mais elevadas quando em ambientes fechados.
§  Por se tratar de um combustível fóssil, ele é uma energia não renovável. 
§  Em caso de fogo em locais com insuficiência de oxigênio, poderá ser gerado monóxido de carbono (altamente tóxico). 

Principais gases naturais:  Metano CH4, Etano C2H6, Dióxido de carbono CO2,  Nitrogênio N2. 


Biodiesel

O Biodiesel aparece como uma alternativa, ele é fabricado a partir de fontes renováveis (sementes de girassol, soja, mamona), é um combustível que emite menos poluentes que o diesel e pode ser usado em carros e qualquer outro veículo com motor diesel. 
O biodiesel é um combustível para ser utilizado nos carros ou caminhões com motores diesel, feito a partir das plantas (óleos vegetais) ou de animais (gordura animal). 
Para produzir biodiesel, o óleo retirado das plantas é misturado com álcool etílico ou metanol e depois estimulado por um catalisador. O catalisador é um produto usado para provocar uma reação química entre o óleo e o álcool (reação de transesterificação). Depois o óleo é separado da glicerina (usada na fabricação de sabonetes e cremes umectantes) e filtrado. Existem muitas espécies vegetais no Brasil que podem ser usadas na produção do biodiesel, como o óleo de girassol, de amendoim, de mamona, de soja, entre outros. Mas atualmente 75% da produção brasileira é feita com óleo de soja, 20% com gordura animal e o restante com diversas outras fontes, como o dendê, o óleo de algodão e a canola.

Combustível Hidrogênio

O hidrogênio é considerado o combustível do futuro por ser uma fonte de energia renovável, inesgotável e não poluente, que trará benefícios para toda a humanidade, e o mais importante: para o meio ambiente.
No estado natural e sob condições normais, o hidrogênio é um gás incolor, inodoro e insípido, quando é queimado com oxigênio puro, os únicos produtos são calor e água. Indústrias Petrolíferas estudam a adoção desse elemento para gerar energia elétrica e como combustível veicular. 
A idéia de utilizar o hidrogênio como uma fonte potencial de combustível é que os motores elétricos substituam os motores à combustão para evitar a poluição atmosférica. No mesmo contexto existe a conscientização de que os combustíveis fósseis são limitados e não-renováveis, as pesquisas em combustíveis e fontes de energia alternativa vêm crescendo em ritmo acelerado e em escala mundial. 
O hidrogênio é um composto com grande capacidade de armazenar energia, sendo um combustível de baixo peso molecular, possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro combustível conhecido e, quando resfriado ao estado líquido, o hidrogênio ocupa um espaço equivalente a 1/700 daquele que ocuparia no estado gasoso. Essa é uma das razões pelas quais o hidrogênio é utilizado como combustível para propulsão de foguetes e cápsulas espaciais, que requerem combustíveis de baixo peso, compactos e com grande capacidade de armazenamento de energia.
Quando produzido de fontes e tecnologias renováveis, como hidráulica, solar ou eólica, o hidrogênio torna-se um combustível renovável. Pode também ser gerado da gaseificação do bagaço da cana-de-açúcar, ou de fontes fósseis, como o gás natural, a nafta e outros hidrocarbonetos. 

Estudos revelam que o hidrogênio será fundamental na produção energética mundial dos próximos anos, devido às emissões de gases do efeito estufa na atmosfera e o aquecimento global, que precisam urgentemente de redução.