Combustíveis Alternativos

Apresentação em tema: "Combustíveis Alternativos"— Transcrição da apresentação:

1 Combustíveis Alternativos

2 “A exploração de combustíveis fósseis, como o óleo e o carvão, é importante porque eles funcionam como fontes de energia. No entanto, a exploração contínua provoca o esgotamento desses recursos e poluição do meio ambiente, sendo necessárias, dessa forma, fontes alternativas de combustíveis. “ Michael Clennell, da Universidade Federal da Bahia,

3 COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS
Quais são? Qual a sua origem? .hidrogênio .biomassa .biomassa sólida .biomassa liquida .biomassa gasosa ENERGIA NUCLEAR O que é a energia nuclear? Energia de Fissão Energia de Fusão Aplicações da energia nuclear Vantagens e desvantagens da energia nuclear

4 COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS Quais são?
Se conhece como combustíveis alternativos: Biodiesel Bioetanol Biometano Biohidrogênio Entre muitos outros…

5 HIDROGÊNIO O hidrogênio é o elemento químico mais abundante no Universo, o mais leve e o que contém o maior valor energético. Este elemento químico além de abundante, permite através de pilhas de combustível produzir eletricidade e retornar vapor de água, eliminado a emissão de gases de efeito de estufa na produção de eletricidade.

6 HIDROGÊNIO O maior problema é o fato de nunca se encontrar isoladamente na natureza, pois encontra-se sempre combinado com outros elementos: oxigênio, carbono, etc. Exemplo disso é a água, o metanol, a gasolina, o gás natural, basicamente todos os compostos que envolvam Hidrogênio na sua constituição. É devido a este fato que a utilização do hidrogênio se torna um pouco mais complicada.

7 HIDROGÊNIO O hidrogênio só se transforma em liquido a temperaturas da ordem dos -250ºC, o que obviamente levanta um complicado problema de abastecimento. O constituinte mais abundante no universo pode vir-se a tornar no combustível do futuro. Para se utilizar o hidrogênio empregam-se as células ou pilhas de combustível (Fuel Cells); mais eficientes que as tecnologias convencionais, operam sem ruído e têm uma construção modular, sendo por isso fáceis de projetar e instalar.

8 Pilha de Hidrogênio As pilhas de combustível são sistemas eletroquímico que convertem a energia de uma reação química diretamente em energia elétrica, libertando calor. Funcionam como as baterias primárias, mas tanto o combustível como o oxidante são armazenados externamente, permitindo que a pilha continue a operar desde que o combustível e o oxidante (oxigênio ou ar) sejam fornecidos. Cada pilha consiste num eletrólito entre dois eletrodos (o ânodo e o cátodo)

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12 Para abastecer os veículos, é necessário uma estação de alta pressão, operando a 450 bar, capaz de reabastecer o veículo em cerca de 10 minutos. O hidrogênio é produzido na própria estação ou transportado para esta na forma líquida. A produção do hidrogênio tal como referido anteriormente é uma questão vital para que o impacto ambiental seja minimizado.

13 BIOMASSA Os recursos renováveis representam atualmente cerca de 20% do fornecimento total de energia no mundo, com cerca de 14% proveniente de biomassa. Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam-na em energia química. Esta energia pode ser convertida em várias formas de energia: eletricidade, combustível ou calor. As fontes orgânicas que são usadas para produzir energias usando este processo são chamadas de biomassa. Incluí-se também nesta classificação os efluentes agro-pecuários, agro-industriais e urbanos.

14 Podemos considerar várias fontes energéticas
de origem natural: -biomassa sólida; - biocombustíveis gasosos; - biocombustíveis líquidos.

15 BIOMASSA SÓLIDA Tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), Os resíduos da floresta e das indústrias conexas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos. O processo de conversão ou aproveitamento de energia, passa primeiro pela recolha dos vários resíduos de que é composta, seguido do transporte para os locais de consumo, onde se faz o aproveitamento energético por combustão direta.

16 Vantagens: - Baixo custo de aquisição; - Não emite dióxido de enxofre; - As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis; - Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos); - Menor risco ambiental; - RECURSO RENOVÁVEL;

17 Desvantagens: - Menor poder calorífico; - Maior possibilidade de emissões de partículas para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos de redução de emissões de partículas (filtros, etc.) - Dificuldades no estoque e armazenamento.

18 Biocombustíveis gasosos
Produção de Metano

19 BIOMASSA LIQUIDA Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, todos com origem em "culturas energéticas": Os biocombustíveis (biodiesel, etanol, metanol) podem ser utilizados na substituição total ou parcial como combustíveis para veículos motorizados.

20 Biodiesel (éter metílico): O Biodiesel é:
um éster de ácido graxo, renovável e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador. reação de transesterificação

21 Fontes alternativas de óleos e gorduras
O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer fonte de ácidos graxos. Os resíduos graxos também aparecem como matéria-prima para a produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser citados os óleos de frituras, as borras de refinação, a matéria graxa dos esgotos, óleos ou gorduras vegetais ou animais fora de especificação, ácidos graxos, etc. Algas também são uma possível fonte alternativa de óleos.

22 A reação de transesterificação
No caso específico para a reação abaixo, os triacilgliceróis de origem animal/vegetal, reagem com o metanol, na presença de um catalisador, produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel). Metanol versus etanol No Brasil, atualmente, a vantagem na utilização do etanol para a produção do biodiesel está na grande oferta deste álcool em seu território. Sob o ponto de vista ambiental, o uso do etanol (obtido a partir de fontes renováveis) leva vantagem sobre o metanol (geralmente obtido a partir do petróleo), no entanto é importante considerar que o metanol também pode ser obtido a partir da biomassa.

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25 As vantagens do biodiesel
É energia renovável. As terras cultiváveis podem produzir uma enorme variedade de oleaginosas como fonte de matéria-prima para o biodiesel. É constituído por carbono neutro, ou seja, o combustível tem origem renovável ao invés da fóssil. Desta forma, sua obtenção e queima não contribuem para o aumento das emissões de CO2 na atmosfera, zerando assim o balanço de massa entre emissão de gases dos veículos e absorção dos mesmos pelas plantas. Com a incidência de petróleo em poços cada vez mais profundos, muito dinheiro esta sendo gasto na sua prospecção, o que torna cada vez mais onerosa a exploração e refino das riquezas naturais do subsolo, havendo então a necessidade de se explorar os recursos da superfície, abrindo assim um novo nicho de mercado, e uma nova oportunidade de uma aposta estratégica no sector primário. Nenhuma modificação nos atuais motores do tipo ciclo diesel faz-se necessária para misturas de biodiesel com diesel de até 20%, sendo que percentuais acima de 20% requerem avaliações mais elaboradas do desempenho do motor.

26 Desvantagens na utilização do biodiesel
Não se sabe ao certo como o mercado irá assimilar a grande quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção do biodiesel (entre 5 e 10% do produto bruto). A queima parcial da glicerina gera acroleína, produto suspeito de ser cancerígeno. No Brasil e na Ásia, lavouras de soja e dendê, cujos óleos são fontes potencialmente importantes de biodiesel, estão invadindo florestas tropicais que são importantes bolsões de biodiversidade. Muitas espécies poderão deixar de existir em consequência do avanço das áreas agrícolas, entre as espécies, podemos citar o orangotango ou o rinoceronte de Sumatra. Embora no Brasil, muitas lavouras não serem ainda utilizadas para a produção de biodiesel, essa preocupação deve ser considerada. A produção intensiva da matéria-prima de origem vegetal leva a um esgotamento das capacidades do solo, o que pode ocasionar a destruição da fauna e flora, aumentando portanto o risco de erradicação de espécies e o possível aparecimento de novos parasitas, como o parasita causador da Malária. O balanço de CO2 do biodiesel não é neutro se for levado em conta a energia necessária à sua produção, mesmo que as plantas busquem o carbono à atmosfera: é preciso ter em conta a energia necessária para a produção de adubos, para a locomoção das máquinas agrícolas, para a irrigação, para o armazenamento e transporte dos produtos. Cogita-se a que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos, ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a produção de biodiesel. O uso de algas como fonte de matéria-prima para a produção do biodiesel poderia poupar as terras férteis e a água doce destinadas à produção de alimentos.

27 O nome biodiesel muitas vezes é confundido com a mistura diesel+biodiesel, disponível em alguns postos de combustível. A designação correta para a mistura vendida nestes postos deve ser precedida pela letra B (do inglês Blend). Neste caso, a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado B100.

28 Etanol Álcool é o nome genérico de substâncias que tem grupos hidroxila (-OH) ligados a um átomo de carbono. Para os cientistas e ambientalistas é o chamado combustível verde. O Álcool que produzimos é o Etanol, vindo principalmente da cana de açúcar, mas outros alcoóis, gerados a partir de outras matérias primas, também são alternativas interessantes.

29 O etanol ocupa um lugar de destaque no Brasil, com cerca de 43% dos veículos movidos a etanol. No entanto existem algumas desvantagens ainda não ultrapassadas na produção deste tipo de biocombustível: - a queima da palha do canavial, que visa o aumento da produtividade, ao libertar gás CO2, ozônio, gases de nitrogênio e de enxofre (responsáveis pelas chuvas ácidas); a produção de efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar, os quais devem ser tratados e se possível reaproveitados na forma de fertilizantes.

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32 ALTERNATIVAS AOS COMBUSTIVEIS

33 Fontes de energia alternativas
Vantagens  Desvantagens  Nuclear O combustível é barato. É a fonte mais concentrada de geração de energia. O resíduo é o mais compacto de toda as fontes. Base científica extensiva para todo o ciclo. Fácil de transportar como novo combustível. Nenhum efeito estufa ou chuva ácida. É a fonte de maior custo por causa dos sistemas de emergência, de contenção, de resíduo radioativo e de estocagem. Requer uma solução a longo prazo para os resíduos armazenados em alto nível na maioria dos países. Proliferação nuclear potencial. Produção de plutônio. Hidrelétrica Muito barato após a represa ser construída. Investimentos promovidos por governos na maioria das vezes. Fonte muito limitada pois depende da elevação da água. O colapso da represa conduz geralmente à perda de vidas. As represas afetam a desova e a migração dos peixes. Danos ambientais para as áreas inundadas (acima da represa) e rio abaixo. Marés Uma vez construída a barragem a força das marés é gratuita. Não produz gases do efeito estufa ou outros poluentes. Manutenção barata. Marés são previsíveis e energia elétrica é confiável. Construção cara. Afeta uma extensa área a montante e jusante, interferindo no ciclo de alimentação de pássaros marinhos. Energia é gerada por aproximadamente 10 horas, quando há movimento de marés. Não há muitos locais apropriados para uma estação desta natureza.

34 Fonte Vantagens Desvantagens Gás/Óleo Vento Sol Biomassa Fusão
Bom sistema de distribuição para os níveis de uso atuais. Fácil de obter. Melhor  fonte de energia para o aquecimento de espaços. Disponibilidade muito limitada como mostrado por faltas durante o inverno nos países frios. Poderia ser o contribuinte principal do aquecimento global. Caro para geração de energia. A grande oscilação dos preços conforme a oferta e a demanda. Reservas concentradas geograficamente em área de turbulência política. Vento O vento é grátis, se disponível. Boa fonte para suprir a demanda de bombeamento periódico de água  nas fazendas, como já visto em vários países no início do século. Necessita de 3 vezes a quantidade de geração instalada para atingir à demanda. Limitado a poucas áreas. O equipamento é caro de se  manter. Necessita de armazenamento de energia de alto custo (baterias). Altamente dependente do clima - o vento pode danificá-lo durante fortes ventanias ou não girar durante dias, conforme a estação do ano. Pode afetar pássaros e colocá-los em perigo. Sol A luz solar é grátis, quando disponível. Limitado às áreas ensolaradas do mundo (muita demanda quando está pouco disponível, por exemplo no aquecimento solar). Requer materiais especiais para espelhos/painéis que pode afetar o meio ambiente. A tecnologia atual requer quantidades grandes de terra para quantidades pequenas de geração da energia. Biomassa A indústria está em sua infância. Poderia criar empregos pois plantas menores poderiam ser usadas. Ineficiente se forem usadas plantas pequenas. Poderia ser um contribuinte significativo para o aquecimento global pois o combustível tem baixo índice de contenção de calor. Fusão O hidrogênio e o trítio poderiam ser usados como  fonte de combustível. Geração mais elevada de energia por unidade de massa do que na fissão. Níveis mais baixos de radiação associados ao processo do que em reatores baseados em fissão. O ponto rentabilidade ainda  não foi alcançado após aproximadamente 40 anos de pesquisa de alto custo e as plantas comercialmente viáveis são esperadas para daqui a 35 anos.

35 Energia Nuclear

36 O que é a energia nuclear?
É a energia proveniente da divisão do átomo tendo por matéria-prima minerais altamente radioativo, como o urânio. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio (demonstrado por Albert Einstein) que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras. Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: A fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em duas ou mais partículas, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo.

37 Fissão Nuclear

38 Energia de Fissão A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, entre outros. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa. Os fatos históricos demonstram que as centrais nucleares foram projetada para uso duplo: civil e militar. A primazia na produção de plutônio nestas centrais propiciou o surgimento de grandes quantidades de resíduos radioativos de longa vida que devem ser enterrados convenientemente, sob fortes medidas de segurança, para evitar a contaminação radioativa do meio ambiente. Atualmente os movimentos ecológicos têm pressionado as entidades governamentais para a erradicação das usinas termonucleares, por entenderem que são uma fonte perigosa de contaminação do meio ambiente. As novas gerações de centrais nucleares utilizam o tório como fonte de combustível adicional para a produção de energia ou decompõem os resíduos nucleares em um novo ciclo denominado fissão assistida. Os defensores da utilização da energia nuclear como fonte energética consideram que estes processos são, atualmente, as únicas alternativas viáveis para suprir a crescente demanda mundial por energia ante a futura escassez dos combustíveis fósseis. Consideram a utilização da energia nuclear como a mais limpa das existentes atualmente.

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40 Energia por Fusão O processo se baseia em aquecer suficientemente núcleos de deutério até obter-se o estado plasmático. Neste estado, os átomos de hidrogênio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil.

41 Energia de Fusão O emprego pacífico ou civil da energia de fusão está em fase experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e econômica. A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar a elevada temperatura. Um meio é a utilização do confinamento magnético.

42 FIM