OS COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS LIQUIDOS E GASOSOS

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1 OS COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS LIQUIDOS E GASOSOS Kamal A. R. Ismail Fátima Aparecida de Morais Lino Jose Carlos Charamba Dutra Ana Rosa Mendes Primo Jorge Recarte Henríquez Guerrero Armando Shinohara Carlos K. Suzuki i

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3 OS COMBUSTIVEIS ALTERNATIVOS LIQUIDOS E GASOSOS Kamal A. R. Ismail Fátima Aparecida de Morais Lino Jose Carlos Charamba Dutra Ana Rosa Mendes Primo Jorge Recarte Henríquez Guerrero Armando Shinohara Carlos K. Suzuki iii

4 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA ÁREA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP C733 Os combustíveis alternativos líquidos e gasosos / Kamal Abdel Radi Ismail.... [et al.]. Campinas, SP.: Ed. do Autor, p. ISBN Combustíveis. 2. Energia Fontes alternativas. 3. Biocombustíveis. 4. Proteção ambiental. I. Ismail, Kamal Abdel Radi. II. Título. iv

5 Agradecimentos Os autores desejam expressar seus profundos agradecimentos à CAPES pelo apoio na forma do PROCAD que foi de grande valia para ambas as instituições (UFPE e UNICAMP). Os agradecimentos dos dois primeiros autores se estendem também ao CNPQ pela bolsa de produtividade em pesquisa do primeiro e pela bolsa de doutorado do segundo. Um agradecimento especial à segunda autora pela revisão técnica e correções incorporadas no texto. v

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7 Prefácio Esta obra foi elaborada para atender a equipe PROCAD em suas necessidades de obter rápida consulta de forma prática e objetiva nos assuntos relacionados aos projetos em desenvolvimento sobre energia. Atende também à necessidade dos alunos vinculados ao programa a desenvolver seus projetos. O conteúdo da obra pode, inclusive, ser utilizado para oferecimento de disciplinas em nível de graduação e também para profissionais que se interessam por assuntos relacionados aos temas abordados. vii

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9 CONTEÚDO CAPÍTULO 1 OS COMBUSTÍVEIS E A PROTEÇÃO AMBIENTAL 1.1 Introdução Geral Os parâmetros que afetam o consumo de combustíveis Caminhos para a redução do consumo de combustíveis Comparação entre as variantes de diesel e gasolina Consumo de combustíveis dos veículos comerciais Os vários tipos de veículos Fatores que afetam o consumo de combustível Emissões evaporativas de hidrocarbonetos As perdas evaporativas antes do abastecimento As perdas evaporativas durante o abastecimento As perdas evaporativas dos veículos Emissões do tubo de exaustão O efeito das condições de operação sobre as emissões convencionais Tecnologias para redução das emissões de tubo de escape dos gases Redução das emissões na fonte Tratamento dos gases de exaustão com conversores catalíticos Catalisador de três vias Catalisador oxidador de diesel Filtros de particulados Tecnologias de filtragem Regeneração de filtro de particulados Gasolina e a formação de ozônio Comparação das emissões dos motores a gasolina e diesel As emissões diretas As emissões secundárias Os combustíveis e os gases de efeito estufa A natureza do fenômeno A contribuição relativa das diversas atividades A contribuição de sistemas de transporte Comparação das contribuições da gasolina e diesel 43 CAPÍTULO 2 COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS GASOSOS 2.1 Disponibilidade e mercado Características e especificações Adaptação do veículo Sistemas de combustível Instalação de um sistema de combustível Tanques de combustíveis Balanço de energia e ambiental do GLP Desempenho do veículo Emissões Uma visão promissora por um mercado limitado Experiência atual Possíveis métodos de armazenamento e de distribuição A frota global de NGV As características de NGV Composição química Conteúdo energético Índice de Wobbe ( W ) A combustão do NGV nos motores As tecnologias associadas com o NGV Armazenamento e distribuição do NGV Sistema de distribuição 58 ix

10 2.7.3 Estratégias de combustão Sistemas de fornecimento de combustível Energia e o balanço ambiental do sistema do NGV Custos de energia associados com a implementação do NGV Desempenho do motor Efeito estufa Tendências no uso do CNG 64 CAPÍTULO 3 COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS LÍQUIDOS 3.1 Características específicas do metanol e éteres metílicos A adição de metanol a gasolina Estabilidade na presença de traços de água Aumento da volatilidade Comportamento de materiais O estado atual do uso do metanol A adição do MTBE Uso atual e previsto do MTBE Combustíveis de alto conteúdo de metanol Viabilidade tecnológica Emissões O uso do MTBE puro A história dos biocombustíveis Etanol Óleos vegetais Biocombustíveis na Europa Produção e uso de biocombustíveis Etanol e ETBE Mistura acetona butanol Os óleos e os produtos de transesterificação O futuro dos biocombustíveis As características energéticas Os aspectos ambientais Os aspectos econômicos Os aspectos geopolíticos 85 CAPITULO 4 PRODUÇÃO DE ÁLCOOL NO BRASIL 4.1 Introdução Produção de Etanol Vias de Obtenção Máterias-primas, Composições e Conservação Composição de Matéria-prima Preparação dos Substratos Preparo do Mosto de Caldo de Cana de Açúcar Agente de Fermentação Alcoólica Exigências Nutricionais Temperatura Reação do Meio Anticéptico Antibiótico Correção dos Mostos Preparo do Inoculo Fermentação Prática de Fermentação Alcoólica Verificação Prática da Pureza das Fermentações Fermentação Alcoólica Contínua Produtos Secundários da Fermentação Alcoólica Salas de Fermentação Recipientes de Fermentação Destilação 92 x

11 Destilação Descontínua Destilação Contínua Retificação Prática de Retificação Industrial Desidratação do Etanol Processo de Desidratação com Emprego de Arrastadores Processo de Absorvente Regenerável Subprodutos Utilização do Álcool Etílico em Motores de Combustão Interna Vantagens do Álcool Etílico em Relação à Gasolina Inconvenientes do Álcool Etílico Hidratação do Álcool Etílico Motores de Ciclo Otto Alimentados dom 100% de Álcool Etílico Utilização do Álcool como Combustível nos Motores do Ciclo Otto Desvantagens Técnicas da Utilização do Álcool como Combustível 103 CAPITULO 5 ÓLEOS VEGETAIS NO BRASIL 5.1 Introdução Desempenho como Combustível em motores Diesel Transformação em Produtos Semelhantes aos do Petróleo Utilização como Lubrificantes Aspectos Técnicos Culturas Selecionadas Óleo de Amendoim Óleo de dendê Óleo de Mamona Óleo de Soja Conclusões 112 Bibliografia 119 xi