O PAPEL DOS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS NO DESENVOLVIMENTO MUNDIAL

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1 O PAPEL DOS COMBUSÍEIS FÓSSEIS NO DESENOLIMENO MUNDIAL Os combustíveis fósseis têm um grade relevo a agricultura, a idústria, os trasportes e a sociedade em geral. êm origiado coflitos políticos, ecoómicos e sociais. A crise da eergia é uma questão ão só de escassez de recursos, mas também escassez de ivestimeto em fotes alterativas e tecologias de retabilização dos processos, de modo a dimiuir e a recuperar a eergia degradada. O CARÃO Existem vários tipos de carvão que se caracterizam através do seguite esquema: CARÃO URFA LENHIE HULHA ANRACIE Idade emperatura e aumeto da pressão as mias eor em carboo Poder eergético Aumeta Aumeta Aumeta Aumeta EXRAÇÃO DO CARÃO Diferetes técicas de extração do carvão tiveram de ser desevolvidas e melhoradas, devido a diferetes formações geológicas: Mia primitiva em forma de sio. Mia em céu aberto. Mia em galeria. Mia em profudidade.

2 RANSPORE DO CARÃO O meio mais adequado para o trasporte de carvão foi, desde sempre, o comboio, embora em algumas situações se utilizem os barcos e os camiões. O PERÓLEO E O GÁS NAURAL Para ecotrar gás e petróleo o subsolo ou o fudo mariho, é ecessário que haja uma rocha porosa rica em material orgâico que os produza e uma outra (impermeável) que os coteha. Para as detetar são usados equipametos de odas sooras. A posição da jazida de gás fica sempre por cima da do crude devido à desidade do gás ser meor do que a do crude. EXRAÇÃO DO PERÓLEO E DO GÁS NAURAL Esta extração efetua-se por perfuração e bombagem. RANSPORE DO PERÓLEO E DO GÁS NAURAL O petróleo trasporta-se através de barcos e pipelies (oleodutos). O gás atural trasporta-se através de pipelies (gasodutos) e de barcos, sedo, este último caso, liquefeito.

3 DESILAÇÃO DO PERÓLEO Os combustíveis e outras substâcias obtidas a partir de petróleo extraído de jazidas têm larga aplicação atualmete. Para produzir estas substâcias é ecessário proceder à destilação do petróleo bruto (crude), separado-o os seus compoetes. O crude é aquecido até etrar em ebulição, sedo etão itroduzido a colua de destilação. Nesta colua a temperatura dimiui da base para o topo, pelo que os compoetes mais voláteis (aqueles que etram em ebulição a temperaturas mais baixas) apeas voltam ao estado líquido o topo, sedo aí recolhidos. Os diferetes compoetes, também chamados frações, são recolhidos em zoas diferetes da colua, separados de acordo com a sua volatilidade - os mais voláteis em cima, dimiuido a volatilidade coforme vamos descedo ao logo da colua. Na base são recolhidos os resíduos sólidos, costituídos por compoetes que ão etram em ebulição, uma mistura deomiada asfalto.

4 ÍNDICE DE OCANO OU ÍNDICE DE OCANAS O ídice de octao, vulgarmete cohecido como octaagem, é a medida da resistêcia da gasolia ou de outros combustíveis à autoigição em motores de combustão itera com igição por faísca. O úmero de octaas de um determiado combustível é defiido por referêcia à mistura de,,4-trimetilpetao (habitualmete desigado por iso-octao) e de heptao com uma capacidade de autoigição igual à sua: A percetagem, por volume, do iso-octao essa mistura é o úmero de octaas do combustível em questão. Assim, a título de exemplo, a gasolia com as mesmas características de autoigição de uma mistura de 90% de iso-octao e de 10% de heptao tem uma octaagem de 90. Isto ão sigifica que esta gasolia coteha somete iso-octao e heptao as proporções referidas, mas sim que possui a mesma resistêcia à detoação de uma mistura igual a esta. O facto de determiados combustíveis serem mais resistetes à autoigição que o iso-octao deu origem a que a defiição fosse reformulada de maeira a permitir um úmero de octaas superior a 100. O ídice de octao ão está relacioado com o coteúdo eergético do combustível. É apeas a medida da sua tedêcia para queimar cotroladamete em vez de explodir de uma forma aleatória. Quado se aumeta as octaas de um combustível como a gasolia por meio da adição de etaol, o seu coteúdo eergético por volume dimiui a mesma proporção. É possível um combustível possuir um ídice de octao acima de 100 pelo facto do iso-octao ão ser a substâcia mais resistete à autoigição dispoível o mercado. Os combustíveis de competição, a gasolia de aviação, o GPL (gás de petróleo liquefeito), e combustíveis alcoólicos como o metaol ou o etaol podem ter úmeros de octaas de 110 ou cosideravelmete mais altos. O ídice de octao do etaol é 19. Etre os típicos aditivos de gasolia que aumetam a sua octaagem estão o MBE, o EBE, o iso-octao e o tolueo. O chumbo tetraetilo já foi um aditivo comum a gasolia mas tem vido a ser progressivamete

5 substituído a maior parte das aplicações do mudo idustrializado, estado atualmete limitado à gasolia para aviação. CRACKING (OU CRAQUEAMENO) CAALÍICO O crackig catalítico é uma das mais importates reações a idústria petrolífera e cosiste a quebra de ligações, em moléculas de alcaos de cadeia loga, de modo a obter hidrocarboetos de cadeias mais pequeas, a preseça de catalisadores que aumetam a velocidade da reação. Exemplo: + Os zeólitos desempeham um papel muito importate como catalisadores e como crivos moleculares o crackig catalítico. ZEÓLIOS Os zeólitos são alumiossilicatos hidratados de metais alcalios e alcalioterrosos que cotêm sódio, cálcio, bário, estrôcio ou potássio. ISOMERIZAÇÃO A isomerização é uma reação química que coverte alcaos gasosos lieares em alcaos ramificados com o mesmo úmero de átomos de carboo, usado um catalisador de óxido de platia-alumíio ( Pt/A O3) a C.

6 Os alcaos ramificados têm um ídice de octao superior ao dos alcaos lieares, o que o os tora melhores compoetes para as gasolias. Exemplo: CH 3 CH CH CH CH CH 3 REFORMING Esta reação química coverte cadeias de alcaos lieares em cicloalcaos e hidrocarboetos aromáticos, usado um catalisador de óxido de platiaalumíio Pt/A O ) a C. Exemplo: ( 3 CH 3 CH CH CH CH CH 3 + H + 3 H

7 COMBUSÍEIS GASOSOS Os combustíveis gasosos são combustíveis liquefeitos sob pressão e armazeados em garrafas ou taques. Estes combustíveis podem dividir-se em gás das botijas e o gás de cidade. O gás de cidade é o gás caalizado que é distribuído as casas das cidades. Hoje em dia, o gás de cidade é, em muitos casos, o gás atural. O gás atural é costituído em cerca de 95% por metao, sedo os restates 5% de outros gases como etao, propao, butao e vapor de água. O GPL (gás de petróleo liquefeito) também pode ser usado como gás de cidade. Os gases de botija são liquefeitos através de pressões elevadas e temperaturas baixas. Estes gases são ormalmete o butao ou o propao. GASES IDEAIS O comportameto ideal de qualquer gás ou vapor evolve vários pressupostos: Pode ser ifiitamete comprimido ou arrefecido sem se liquefazer. O volume das moléculas é desprezável em relação ao volume do recipiete que as cotém. As iterações etre moléculas são cosideradas iexistetes. Os choques etre as moléculas são perfeitamete elásticos (a eergia ciética das moléculas matém-se costate). Na realidade ão existem gases ideais mas existem gases reais. Cotudo, um gás real aproximar-se-á tato mais do comportameto de um gás ideal quato: Maior for a temperatura. Meor for a pressão.

8 LEIS DOS GASES IDEAIS Para os gases ideais podem aplicar-se as seguites leis: Lei de Avogadro. 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac. ª Lei de Charles e Gay-Lussac. Lei de Boyle-Mariotte. Da cojugação destas quatro leis resulta a equação dos gases ideais. LEI DE AOGADRO Se fixarmos a temperatura e a pressão de um gás, o volume é diretamete proporcioal à quatidade. Exemplos: 1º) 1 mol de N (g) a PN ocupa o volume de,4 dm 3. º) mol de N (g) a PN ocupa o volume de 44,8 dm 3. 3º) 10 mol de N (g) a PN ocupa o volume de 4 dm 3. Para o primeiro exemplo tem-se:,4 1,4 Para o segudo exemplo tem-se: 44,8,4 Para o terceiro exemplo tem-se: 4 10 Coclusão: cos tate,4 1 1 Lei de Avogadro (P, costates)

9 1ª LEI DE CHARLES E GAY-LUSSAC Se fixarmos a quatidade e a pressão de um gás, o volume desse gás é diretamete proporcioal à temperatura absoluta. P 1 1 P cos ta te 1 1 1ª Lei de Charles e Gay-Lussac (, P costates) ª LEI DE CHARLES E GAY-LUSSAC Se fixarmos a quatidade e o volume de um gás, a pressão desse gás é diretamete proporcioal à temperatura absoluta. 1 P 1 P P cos ta te P1 1 P ª Lei de Charles e Gay-Lussac (, costates)

10 LEI DE BOYLE-MARIOE Se fixarmos a quatidade e a emperatura de um gás, o volume desse gás é iversamete proporcioal à pressão. 1 P 1 P P cos tate P1 1 P Lei de Boyle-Mariotte (, costates) EQUAÇÃO DOS GASES IDEAIS P = R P pressão volume quatidade (mol) temperatura absoluta (K) R costate dos gases ideais No sistema iteracioal a costate dos gases ideais tem o seguite valor: R = 8,3 J mol -1 K -1 Quado se utiliza este valor, a pressão tem como uidade o Pascal (Pa) e o volume o metro cúbico (m 3 ). Normalmete usa-se o seguite valor para a costate dos gases ideais: R = 0,08 atm dm 3 mol -1 K -1 Neste último caso, a pressão tem como uidade a atmosfera (atm) e o volume o decímetro cúbico (dm 3 ).

11 LEI DE DALON Segudo esta lei a pressão total de uma mistura de gases, ou vapores, é igual à soma das pressões parciais dos seus compoetes, isto é, a soma das pressões que cada compoete exerceria se estivesse presete soziho, e se ocupasse o mesmo volume que a mistura de gases. Recipiete cotedo uma mistura de gases A, B, C P = P A + P B + P C + A equação dos gases perfeitos aplicada a cada gás da mistura é: P A = A R P B = B R P C = C R... Para a mistura global, aplica-se a equação: Sedo: P = R P = P A + P B + P C + = A + B + C +