COMBUSTÍVEIS , ENERGIA E AMBIENTE

1. COMBUSTÍVEIS , ENERGIA E AMBIENTE

2. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS • O carvão , o petróleo e o gás natural tiveram a sua origem geológica há cerca de 300 milhões de anos : são o resultado de uma lenta sedimentação de organismos vivos, denominando-se combustíveis fósseis .

3. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS Os combustíveis actualmente utilizados são ainda, fósseis: o que a natureza produziu em 300 milhões de anos, os humanos consomem/consumirão em cerca de 300-350 anos.

4. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • No século XVIII o carvão era a fonte de energia mais utilizada , tendo servido de base à Revolução Industrial. • No final do século XIX , o carvão começou a ser utilizado para a produção de electricidade: aparecem as primeiras centrais térmicas. • Só no século XIX o petróleo e o gás natural se tornaram combustíveis essenciais para o Homem , o que permitiu a realização da Segunda Revolução Industrial.

5. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o carvão? • Há cerca de 300 milhões de anos, a Terra encontrava-se coberta de florestas e de pântanos.

6. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o carvão? • Folhas, raízes, troncos e até árvores caíam nos pântanos, onde a água os protegia, impedindo que reagissem com o oxigénio. Esta matéria transformava-se, ao fim de milhares de anos, em turfa.

7. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o carvão? • Lenta e progressivamente , foi-se formando camadas de materiais vegetais mortos, que iniciou o processo de decomposição e submergiu nas águas ácidas dos pântanos circundantes.

8. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • A escassez de oxigénio impediu a continuação da decomposição por bactérias aeróbicas e , ao longo de milhões de anos, a acção do calor e da pressão provocada pela crescente quantidade de terras e rochas suprajacentes deu início a um processo de transformação daquela material em carvões com teores em carbono crescente.

9. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o carvão? • A turfa , considerada «carvão pedra» inacabado, demora aproximadamente 20 000 anos a formar-se e é constituída por cerca de 56% de carbono. • A cobertura da turfa , por sedimentos , conjugadas com acções de metamorfismo , deu origem ao carvão . Foi o início do processo de formação das jazidas carboníferas . As jazidas de carvão encontram-se a profundidades menores do que as jazidas de petróleo.

10. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS“Poder” energético • Quanto maior o teor em carbono, maior o “poder” energético dos diferentes estádios do carvão.

11. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • No início do século XIX, o carvão extraía-se em pequenas quantidades. Actualmente, as jazidas carboníferas são exploradas em larga escala. • Normalmente as minas de carvão encontram-se a 200 ou 300 metros de profundidade, mas muitas vezes é necessário perfurar poços de 1000 metros ou mais.

12. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • O carvão , rocha combustível que teve origem na decomposição e acumulação de plantas no interior da Terra, é o combustível fóssil mais abundante no nosso planeta. • O principal elemento combustível do carvão é o carbono sólido , mas a maioria dos carvões contém compostos de carbono liquído e gasoso.

13. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • Quanto maior a pressão , maior o teor em carbono. • Quanto mais profunda a jazida, melhor é a qualidade do carvão. • A extracção do carvão é feita em galerias dispostos horizontalmente, que também servem como vias de transporte.

14. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • A extracção do carvão a céu aberto quando as minas se encontram próximas da superfície é menos dispendiosa , embora em termos paisagísticos e ambientais seja mais nociva. • O transporte do carvão é feito, geralmente em vagões, posteriormente é classificado consoante o seu tamanho.

15. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISCarvão • O carvão é um sólido de origem natural , formado por plantas fossilizadas de cor castanho-escura e negra , usada como combustível que apresenta as seguintes vantagens: - preço; - queima relativamente limpa; - disponibilidade imediata.

16. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Na história , regista-se o dealbar do século XX como um marco para o uso do petróleo refinado, até então utilizado predominantemente para iluminação.

17. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Este uso foi rapidamente ultrapassado pelas necessidades emergentes do aparecimento dos automóveis e da aviação, tornando o petróleo um combustível mais relevante do que o carvão, até então o mais largamente utilizado.

18. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Mas a história da utilização do petróleo , outrora conhecido por nomes tão diversos como betume, azeite, asfalto, lama, múmia, óleo de rocha … vem de épocas bem remotas, quando aflorava naturalmente à superfície.

19. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • No Egipto , foi utilizado na iluminação nocturna, na impermeabilização das casas, na construção das pirâmides e até no embalsamento das múmias.

20. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Alexandre, o grande, ficava maravilhado com o fogo que emanava, de forma inextiguível, na região de Kirkut, actual Iraque.

21. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Formações geológicas favoráveis conservaram estes depósitos longe do contacto com a atmosfera, protegendo-os da oxidação.

22. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • Os valores elevados de pressão e temperatura exercidos sobre essa máteria orgânica causaram reacções químicas complexas de que resultou o precioso líquido (ouro negro) que é o petróleo, associado a outros recursos como o gás natural (metano e etano).

23. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o petróleo • Há milhões e milhões de anos, as muitas espécies de peixes e de microrganismos que povoavam os mares, depois de mortos , depositavam-se no fundo, originando um lodo rico em matérias orgânicas. • Se a matéria orgânica, ou biomassa , depositada ficar coberta, encontrando-se num meio pobre em oxigénio (anaeróbico) e bactérias, sedimenta-se e transforma-se numa rocha-mãe.

24. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISComo se formou o petróleo • O petróleo é formado por decomposição anaeróbica (sem oxigénio) de sedimentos orgânicos à base de carbono, em determinadas condições de pressão e temperatura durante milhões anos.

25. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo • O aparecimento de petróleo ocorre em profundidades que variam desde algumas dezenas de metros até centenas ou milhares de metros. • De acordo com a profundidade a que se encontra o petróleo e o gás natural torna-se necessário utilizar alta tecnologia na perfuração dos poços e na bombagem para efectuar a extracção propriamente dita tanto em on-shore (em terra) como em off-shore (no mar).

26. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISPetróleo/gás natural • O gás natural pode ser encontrado em jazidas de petróleo e carvão. • O gás natural encontra-se na parte superior das jazidas de petróleo devido à sua baixa densidade. • O petróleo e o gás natural são misturas de hidrocarbonetos.

27. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISGás natural • O gás natural, terceiro combustível fóssil mais importante, é uma mistura de gases cujo principal constituinte é o metano, CH4 , presente numa percentagem entre 70 a 95 %. • Este combustível está associado a outros alcanos, como o etano , o propano , o butano, etc. , ao azoto N2 , ao dióxido de carbono, CO2, e ao sulfureto de hidrogénio , H2S. O CO2 e o H2S são eliminados no local de extracção.

28. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISAplicações do gás natural • O gás natural tem vantagens sobre os outros combustíveis fósseis , nomeadamente: - maior poder térmico ( é queimado a temperaturas mais elevadas ); - é mais fácil de utilizar; - arde e apaga-se muito rapidamente; - comprime-se com facilidade; - é inodoro.

29. COMBUSTÍVEIS FÓSSEISVias de transporte • Transporte de carvão – comboio meio mais adequado , embora se utilizem camiões e barcos. • Transporte de petróleo – Pipeline( oleduto ) , barco e camião-tanque . • Transporte de gás natural – mais habitual é através de pipelines , contudo existem situações em que é necessário utilizar os barcos .

30. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS • Quer no caso do carvão quer no do petróleo, os processos de extracção começam por ter em conta os dados fornecidos pelos geólogos sobre as áreas onde se julga haver quantidades comercialmente aproveitáveis.

31. A TERRA Sendo a Terra um planeta do Sistema Solar, tem cerca de 5000 milhões de anos, e pensa-se que se terá formado a partir de uma nuvem de gás, gelo e poeiras, que se teriam condensado numa esfera com muita água líquida.

32. O HOMEM Pensa-se que o Homem surgiu na Terra há cerca de dois milhões de anos.

33. O HOMEM O número de estações pré-históricas encontradas em África reforça a crença segundo a qual este continente foi o berço do Homem primitivo.

34. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS • Os combustíveis fósseis diferem no seu aspecto físico, no entanto, têm em comum na sua constituição carbono e hidrogénio. • Uma das caracteristicas de um combustível fóssil é que, uma vez queimado, não é possível voltar a utilizá-lo.

35. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS • Os combustíveis fósseis não estão, naturalmente, distribuidos uniformemente pelos vários países.

36. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS • Portugal não possiu reservas de petróleo e a exploração de minas de carvão cessou em 1994 . • O gás natural instalado recentemente para uso doméstico provém da Argélia , no norte de África, de onde vem através de gasodutos com milhares de quilómetros .

37. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS“Crise de energia” • A maneira como os recursos energéticos estão repartidos na Terra é uma possível origem de problemas.

38. COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS“Crise de energia” • A chamada “crise de energia” não é só uma questão de escassez de recursos , mas também de escassez de investimento em fontes alternativas e de tecnologia de rentabilização dos processos , de modo a diminuir e a recuperar a energia degradada.

39. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS • O petróleo bruto ou crude é uma mistura de muitos compostos moleculares que é preciso fraccionar (é o objectivo da destilação) e transformar quimicamente ( através de operações de cracking térmico e cracking catalítico) para obter os produtos de uso comum.

40. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS • O tratamento do petróleo é feito nas refinarias de petróleo e processa-se em quatro fases: destilação fraccionada, cracking, cracking catalítico e refinação.

41. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISDestilação simples • A destilação é uma técnica experimental tão antiga como a própria Química, persiste até aos nossos dias como uma das principais técnicas de separação , porque é uma técnica simples, face ao interesse dos resultados.

42. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISDestilação simples • A fracção destilada contém uma percentagem maior do constituinte mais volátil que a mistura inicial, ou seja, o destilado está mais «rico» no componente mais volátil, porque este passa primeiro ao estado de vapor.

43. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISDestilação simples • Pegando no destilado e sujeitando-o a nova destilação simples , obtém-se um segundo destilado mais rico que o primeiro no componente mais volátil. Repetindo a operação várias vezes, obtém-se o componente mais volátil, praticamente puro.

44. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISDestilação fraccionada • Este processo é , no entanto , extremamente incómodo. Por isso, os químicos inventaram um dispositivo que permite realizar toda esta operação sem mudanças nem paragens: é a chamada coluna de fraccionamento.

45. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISColuna de fraccionamento ou Condensador de refluxo • Este dispositivo tem no seu interior pratos , aneis ou material inerte que têm como função aumentar a superfície de contacto com a fase vapor , melhorando assim as trocas de calor entre o vapor e o condensado .

46. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉISDestilação fraccionada a- Proveta b- Condensador de Liebig c- Termómetro d- Cabeça de destilação e- Condensador de refluxo

47. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS Destilação fraccionada • O vapor , ao ascender , condensa parcialmente em contacto com a coluna fria. Este líquido, ao descer , encontra vapor quente ascendente, o que provoca uma nova evaporação mais acima e volta a condensar mais uma vez.

48. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS Destilação fraccionada • O ciclo repete-se e obtém-se na parte superior da coluna o vapor do componente mais volátil (que passa para o condensador) e na parte inferior o de ponto de ebulição mais elevado.

49. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS Destilação fraccionada • O vapor que chega ao topo da coluna é o mais volátil e o seu grau de pureza depende do número de condensações e vaporizações que ocorrem.

50. DO CRUDE AO GPL E AOS FUÉIS Destilação fraccionada • O líquido que se obtém em primeiro lugar, e que é recolhido num recipiente graduado, tem o nome de destilado.