Carvão como sucedâneo do petróleo.docx

483 views

Published on

petróleo é a principal fonte de energia mundial, a sua escassez torna-se cada vez mais uma realidade. Ao longo dos tempos os países desenvolvidos de uma forma muito morosa procuraram novas formas de produção de energia, não só pelo facto de o petróleo estar a acabar, mas também devido a problemas geopolíticos e ambientais. Tentando deste modo, manter a capacidade produtiva dos países e gastar menos energia

Published in: Education, Business, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
483
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Carvão como sucedâneo do petróleo.docx

  1. 1. BIOLOGIA E GEOLOGIA 2011/2012 1ºSEMESTRE, 3º ANO RECURSOS MINERAIS E ENERGÉTICOS O CARVÃO COMO SUCEDÂNEO DO PETRÓLEO Docente: Leal Gomes Discentes: Ana Rita Pacheco nº 33715 Cristiana Valente nº 33708 Jessica Silva nº 33705 Filipe Marinha nº 33706 Pedro Veiga nº 33698 Tiago Silva nº 33696
  2. 2. Índice O CARVÃO COMO SUCEDÂNEO DO PETRÓLEO ............................................................................ 2 Liquefacção de carvão ................................................................................................................... 6 Processo químico ...................................................................................................................... 7 Condições do processo.............................................................................................................. 8 Conclusão ...................................................................................................................................... 9 Referências Bibliográficas ............................................................................................................. 9 O CARVÃO COMO SUCEDÂNEO DO PETRÓLEO Figura 1 – Gráfico com as 20 maiores reservas de petróleo do mundo. O petróleo é a principal fonte de energia mundial, a sua escassez torna-se cada vez mais uma realidade (Figura 1). Ao longo dos tempos os países desenvolvidos de uma forma muito morosa procuraram novas formas de produção de energia, não só pelo facto de o petróleo estar a acabar, mas também devido a problemas geopolíticos e ambientais. Tentando deste modo, manter a capacidade produtiva dos países e gastar menos energia. (1) 2
  3. 3. Existem projecções que mostram que até 2020 o petróleo continuará a ser a principal fonte de energia, sendo lentamente substituído por outras fontes alternativas, como o gás natural, o carvão mineral e ainda, mas em menor escala a energia nuclear. (1) A médio prazo, o uso do carvão mineral intensificar-se-á, uma vez que, é a alternativa economicamente mais viável, sendo a exploração e o transporte factores que apoiam esta situação, pois os gastos não são muito elevados quando comparados com as restantes alternativas (Figura 2). O gás natural é muito menos poluente que o carvão, no entanto, há problemas logísticos por resolver, tais como o seu transporte desde as áreas de extracção até aos mercados consumidores, que exige gastos elevados. No futuro, estes problemas serão certamente resolvidos, mas num futuro mais próximo, o carvão mineral é apontado como o principal substituto do petróleo. (1) Figura 2- Gráfico com projecção do consumo mundial de energia por tipo de combustível O carvão mineral é formado a partir do soterramento e decomposição de restos de materiais de origem vegetal, que, nestas condições, enriquecem o seu teor em carbono. 3
  4. 4. A pressão, a temperatura, as influências tectónicas e o tempo de exposição a estas condições vão determinar o grau de carbonização destes combustíveis. Ao longo desse tempo, verifica-se perda de oxigénio e água, associada ao enriquecimento de carbono. O consumo mundial de carvão esteve em declínio desde os anos 90 do século XX, mas a partir de 1994 registou-se um aumento da procura no mercado internacional, devido, em parte, ao florescimento de algumas economias (Figura 3). Figura 3- Gráfico com a produção global de carvão perspectiva com base num modelo logístico. Vários especialistas consideram que o carvão mineral é um elemento fundamental para o desenvolvimento da economia mundial. Por outro lado, a sua importância em determinados mercados expande-se, tanto em países desenvolvidos, como nos países em vias de desenvolvimento. Existem alguns factores que contribuem para a importância desta fonte energética, como a facilidade de acesso às jazidas, os volumes das reservas existentes, os níveis de produção, a tecnologia utilizada, entre outros. Estes factores levam a crer que, nos próximos tempos, uma grande parte da energia eléctrica produzida no mundo use como combustível o carvão mineral. Embora se registem as oscilações normais do mercado, o sector do carvão está em franco crescimento, prevendo-se que esta expansão leve a que o carvão mineral, e os 4
  5. 5. seus derivados, venha a superar o petróleo como primeira e grande fonte de energia primária do mundo. (4) A procura de carvão natural como fonte energética justifica-se com a necessidade de utilizar fontes energeticamente muito rentáveis, mas com baixos níveis de emissão de gases para a atmosfera, factor actualmente determinante na avaliação das matérias-primas usadas pelo homem. No caso da indústria extractiva de carvão, os gases responsáveis pelo maior impacte ambiental são o dióxido de carbono (CO 2) e o metano (CH4). (4) Das reservas mundiais de carvão, cerca de 56% estão na Rússia e 20% nos Estados Unidos. (2) O carvão representa 24% da energia total a nível global. (3) No caso dos Estados Unidos, 20% de reservas pode parecer-nos pouco. No entanto, se a taxa de consumo se mantiver idêntica à actual, os americanos poderão obter energia a partir do carvão por 1.500 anos. Se triplicarem o consumo, ainda assim, as reservas durarão 500 anos (Figura 4). Figura 4- Mapa do mundo com as reservas mundiais de carvão e a sua distribuição em biliões de toneladas 5
  6. 6. No que diz respeito à electricidade, os Estados Unidos geram cerca de 50% do seu consumo a partir do carvão. Ainda assim, este valor poderia ser superior, uma vez que na Polónia o consumo chega a ser de 96%; na África do Sul, 88%; na China, 78%; e, na Austrália, 77%. A electricidade gerada a partir do carvão poderia ser combinada com outros combustíveis para ser utilizada em automóveis e utilitários de pequeno porte, o que reduziria enormemente a dependência do petróleo. O grande problema do carvão é a poluição que causa, pela emissão de gases/elementos poluentes. Contudo, os investimentos na ciência e tecnologia têm revelado resultados animadores. Com novas técnicas, as centrais termoeléctricas que usam carvão conseguem controlar a emissão de gases prejudiciais à saúde. (1) Liquefacção de carvão A liquefacção de carvão é feita por um processo denominado de Fischer-Tropsch, processo este desenvolvido por Franz Fischer e Hans Tropsch, em 1923. Esse processo foi amplamente utilizado pela Alemanha e pelo Japão, na Segunda Guerra Mundial para produzir combustível. A grande novidade é transformar o carvão em uma fonte limpa e de baixa emissão de carbono. A primeira etapa é a produção de gás de síntese, em seguida esse gás é convertido em hidrocarbonetos pelo processo Fischer-Tropsch e por final os hidrocarbonetos são refinados para obter os produtos finais desejados (Figura 5). 6
  7. 7. Figura 5- Esquemática do processo de Fischer-Tropsch O principal objectivo do processo Fischer-Tropsch é o fabrico de substitutos sintéticos do petróleo, sendo isto feito habitualmente a partir de matérias-primas como o carvão, mas também pode-se utilizar o gás natural ou biomassa. O resultado deste processo são combustíveis que podem ser depois utilizados em motores de automóveis ligeiros e pesados, assim como nos de algumas aeronaves. Processo químico A síntese FT recorre a uma variedade de reacções químicas concorrentes, que conduzem por sua vez a um conjunto de produtos desejáveis e de subprodutos indesejáveis. Entre as reacções mais importantes estão aquelas que resultam da formação dos alcanos: (2n+1) H2 + nCO = CnH (2n+2) + nH2O Nesta fórmula a letra n corresponde a um número natural, sendo que o mais simples (n=1) resulta na formação de metano, as condições do processo e a composição dos vários catalisadores são em regra escolhidas de forma a favorecer reacções de ordem elevada (n> 1). Para além da formação de alcanos, as reacções concorrentes dão também origem a alcenos, bem como a álcoois e a outros hidrocarbonetos oxigenados. Outra reacção importante é a reacção de mudança de vapor de água: H2O + CO = H2 + CO2 Apesar de nesta reacção resultar a formação de CO2 indesejado pode ser utilizada para alterar o rácio entre o H2 e o CO do gás de síntese a ser usado. De acordo com os dados publicados sobre actuais infra-estruturas comerciais que utilizam o processo Fischer-Tropsch, este género de unidades pode emitir até 7 toneladas de CO2 por tonelada de hidrocarboneto líquido produzido. Isto deve-se 7
  8. 8. sobretudo à grande quantidade de energia necessária pelo processo de gasificação, mas também ao próprio desenho do processo (Figura 6). Figura 6- Esquema com as reacções e temperaturas associadas do processo de Fischer-Tropsch. Condições do processo O processo Fischer-Tropsch é habitualmente desenvolvido a temperaturas entre o 150º e os 300ºC. Valores mais altos conduzem a reacções mais rápidas e a taxas de conversão mais elevadas mas tendem também a favorecer a formação do já referido gás metano. Por esta razão as temperaturas são mantidas sempre que possível na metade inferior da margem de erro definida. O aumento da pressão conduz igualmente a taxas de conversão mais altas e favorece a formação de longas cadeias de alcanos, ambos desejáveis. As pressões de uso neste processo vão de uma a várias dezenas de atmosferas. Quimicamente pressões ainda mais altas poderiam ser favoráveis, mas os seus benefícios podem não justificar os custos adicionais de instalar e manter equipamento de alta pressão (Figura 7). Pode ser usada uma grande variedade de composições de gás de síntese. Em catalisadores baseados em cobalto o rácio ideal de H2 e CO é de 1,8-2,1. 8
  9. 9. Figura 7- Processo de formação de Fischer-Tropsch. Conclusão Ao longo deste trabalho apresentámos factos de que o carvão realmente o sucedâneo do petróleo, pois nenhuma das outras soluções, actualmente possui argumentos para combater a “sede” energética mundial. Espera-se que o futuro próximo nos traga novos desenvolvimentos e avanços nestas áreas que possibilitem o aparecimento de novas soluções, pois apesar de o carvão ser uma “boa” solução se for explorado ao ritmo que está a ser explorado o petróleo actualmente também não vai ser opção por muito tempo. Referências Bibliográficas (1) (2) (3) (4) http://www.comciencia.br/reportagens/2004/12/03.shtml http://www.antonioermirio.com.br/artigos/energia/03fol536.htm http://www.biodieselbr.com/destaques/2005/crise-petroleo-peak-oil.htm http://www.alentejolitoral.pt/PortalIndustria/Energia/Energiastradicionais/Car vao/Paginas/Carvao.aspx (5) http://www.wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Processo_Fischer-Tropsch (6) http://www.eumed.net/libros/2009d/610/Liquefacao%20do%20Carvao.htm 9
  10. 10. Figura 1- http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Reservaspetr%C3%B3leo.gif Figura 2- http://energianuclearbr.blogspot.com/2010_10_01_archive.html Figura 3- http://engenheiro.blogspot.com/2010/12/o-peak-oil-e-o-peak-coalchegam-antes.html Figura 4http://www.pickupau.org.br/mundo/carvao_energia/carvao_energia.htm Figura5- http://blog.cafefoundation.org/?attachment_id=2576 Figura 6https://www.biofuelsdatabase.org/wiki/index.php5/Fischer-Tropsch_Pathway Figura 7http://www.syngas.com.au/staging/index.php?option=com_content&task=vie w&id=1113&Itemid=1121 10

×