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Combustíveis Luís Carlos Resnauer 2011.1 Luis Carlos Resnauer 2011.1.

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1 Combustíveis Luís Carlos Resnauer Luis Carlos Resnauer

2 Classificação dos combustíveis
Fósseis - Petróleo - Carvão Mineral - Gás Natural Renováveis - Álcool - Biodiesel - Biogás Alternativos - Energia Solar - Energia Eólica - Célula combustível a hidrogênio - Energia Nuclear Luís Carlos Resnauer

3 Formação dos Combustíveis - Ciclo do Carbono
Luís Carlos Resnauer

4 Formação dos combustíveis
Vegetais absorvem água e CO2 Insolação Processos bioquímicos (fotossíntese) Formação de carboidratos, lipídios, proteínas Luís Carlos Resnauer

5 Combustíveis Fósseis Formados a milhões de anos
Origem: organismos vivos (animais e plantas) Processos: microbiológicos termofísicos  compressão  aquecimento  ausência O2 Composição: moléculas de hidrocarbonetos Luís Carlos Resnauer

6 Petróleo Mistura de diversos hidrocarbonetos com massa molar (MM) diferentes. Destilação fracionada Frações leves ( Tebul) - GLP Frações médias – nafta, gasolina, querosene Frações pesadas – óleos Frações muito pesadas - asfaltos Luís Carlos Resnauer

7 Destilação Luís Carlos Resnauer

8 Vantagens e Desvantagens
Maior facilidade de transporte ser líquido; As indústrias estão adaptadas para este tipo de combustível; Obtenção de inúmeros produtos derivados; Domínio da tecnologia para exploração e refino. Desvantagens: É um recurso esgotável; Libera dióxido de carbono na atmosfera, poluindo o ambiente e colaborando para o aumento da temperatura da Terra. Luís Carlos Resnauer

9 Carvão Mineral Originado a partir do soterramento e da decomposição de material vegetal. Apresenta teores variados de enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. 4 tipos: turfa, linhito, hulha e antracito (teor crescente de carbono) Subprodutos: coque e alcatrão de hulha Luís Carlos Resnauer

10 Formação do Carvão mineral
Luís Carlos Resnauer

11 Vantagens e Desvantagens
Domínio da tecnologia de aproveitamento; Facilidade de transporte e distribuição. Desvantagens: Influencia na formação da chuva ácida devido à liberação de poluentes como dióxido de carbono (CO2) e enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio durante a combustão. Luís Carlos Resnauer

12 Gás Natural Composição: hidrocarbonetos leves (70% CH4)
Densidade menor que 1 (mais leve que o ar) Usos: doméstico, industrial (termoelétricas) e transporte (GNV) Combustão: produz 30% menos CO2 que petróleo e 45% menos CO2 que carvão Luís Carlos Resnauer

13 Vantagens e Desvantagens
Baixo impacto ambiental; Facilidade de transporte e manuseio; Segurança Pode ser fonte de hidrogênio para células combustíveis. Desvantagens: É uma fonte de energia não renovável; Difícil de ser liquidificado Algumas jazidas estão associadas a mercúrio. Luís Carlos Resnauer

14 Combustíveis renováveis
Formado a partir de biomassa Álcool – fermentação de açúcares Fontes: cana-de-açúcar, beterraba, milho Biodiesel – reação química entre óleo e álcool Fontes: plantas oleaginosas (soja, mamona, pinhão manso, sebo animal, etc.) Luís Carlos Resnauer

15 Álcool combustível (etanol)
1ª Geração: fermentação de solução de açúcares Menor poder calorífico que gasolina devido à presença de um átomo de oxigênio na molécula. Anidro (99,3º) – misturado na gasolina Hidratado (92,6º) – álcool combustível Luís Carlos Resnauer

16 Álcool combustível (etanol)
2ª Geração: obtido a partir da celulose Aproveitamento de resíduos agrícolas Hidrólise (ácida ou enzimática) da celulose, liberando açúcares. Processo fermentativo: idêntico ao etanol de 1ª geração Luís Carlos Resnauer

17 Vantagens e Desvantagens
Originário de fontes renováveis A biomassa fixa o CO2 Reduz a emissão de poluentes Desvantagens Produção depende de condições ambientais Queima parcial produz aldeídos Produção de álcool gera subprodutos tóxicos (vinhoto) Luís Carlos Resnauer

18 Biodiesel Ésteres de ácido graxos
Obtenção: reação química entre lipídios com um álcool na presença de um catalisador. Pode ser utilizado puro (B100) ou em misturas com o diesel de petróleo (BXX) Luís Carlos Resnauer

19 Produção de Biodiesel Reação de transesterificação
FAME – fatty acid methyl ester (éster metílico de ácido graxo) Catalisador: ácido ou básico Luís Carlos Resnauer

20 Vantagens e Desvantagens
Fonte renovável Alto ponto de fulgor: segurança no manuseio Diminuição na emissão de poluentes A biomassa fixa CO2 Desvantagens Subproduto: glicerina (excesso) Depende de condições ambientais Competição com alimentos Luís Carlos Resnauer

21 Energia Solar Captação de energia luminosa e transformação em energia utilizável. Aquecimento de água – aquecedores solares Produção de eletricidade – células eletrovoltaicas Luís Carlos Resnauer

22 Vantagens e Desvantagens
Pouco poluente Fonte adequada para locais isolados Baixa manutenção Desvantagens Custo de fabricação dos painéis Custo de produção de energia elétrica Variação na produção de energia devido a fatores ambientais Luís Carlos Resnauer

23 Energia Eólica Energia que provém do vento
Utilização de turbinas de vento (aerogeradores) Parques eólicos: regiões com alta incidência de ventos. Aerogerador: 100 m de altura Capacidade de geração: 5 MW 45 parques eólicos no Brasil (~ 800 MW) Luís Carlos Resnauer

24 Vantagens e Desvantagens
Fonte de energia grátis Não poluente (poluição visual) Baixo custo de manutenção Desvantagens: Custo de produção elevado Poluição sonora e visual nas proximidades Necessidade de ventos constantes com velocidade média Luís Carlos Resnauer

25 Energia Nuclear Energia liberada quando da fissão de um átomo
Einstein: massa se transforma em energia E = m.c2 Liberação controlada de energia aquece água em sistema fechado e essa água aquece sistema de produção de vapor Luís Carlos Resnauer

26 Energia Nuclear Fissão do átomo de urânio pelo bombardeamento de nêutrons. 1000 reações possíveis Luís Carlos Resnauer

27 Vantagens e Desvantagens
Não empregar combustíveis fósseis Menor área, quando comparado a hidrelétricas Não depende de variações climáticas Desvantagens Produção de resíduos radioativos, que demoram muito tempo para se neutralizarem. Acidentes provocam contaminações em grandes áreas Luís Carlos Resnauer

28 Célula Combustível Célula eletroquímica que converte energia química em elétrica. Reagentes são hidrogênio (anodo) e oxigênio (catodo) Produto: H2O Conversão: > 90% Luís Carlos Resnauer

29 Célula Combustível Células PEM (proton exchange membrane) – baixa temperatura (< 250 ºC) Membrana polimérica que transporta prótons Luís Carlos Resnauer

30 Vantagens e Desvantagens
Conversão > 90% da energia do combustível Produção pode ser feita junto ao consumidor Produção de vapor quente (co-geração) Baixa emissão, silencioso Desvantagens Hidrogênio não é fonte primária de energia Alto consumo de energia para produção de H2 Alto custo de catalisadores Elevada pureza da fonte de hidrogênio Luís Carlos Resnauer


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