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Tópico: Álcool Combustível - Carolina e Eduarda

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Álcool Combustível - Carolina e Eduarda

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1.    INTRODUÇÃO

 

Energia renovável é aquela originária de fontes naturais que possuem a capacidade de regeneração (renovação), ou seja, não se esgotam. Como exemplos de energia renovável, podemos citar: energia solar, energia eólica (dos ventos), energia hidráulica (dos rios), biomassa (matéria orgânica), heliotérmica (transforma a irradiação solar em energia térmica e depois em energia elétrica), geotérmica (calor interno da Terra), mareomotriz (das ondas de mares e oceanos) e álcool combustível.

O álcool, também conhecido como etanol ou álcool etílico é um biocombustível de origem vegetal e fonte renovável de energia. No Brasil, grande parte do etanol produzido nas usinas é produzido, geralmente, a partir da cana de açúcar, mandioca, batata, milho e beterraba. 

O álcool corresponde a um líquido transparente, com cheiro forte e sem cor, cuja característica principal é a capacidade de ser queimado, ou seja, é um líquido inflamável.

Na composição do álcool encontramos átomos dos seguintes elementos: hidrogênio, carbono e oxigênio. A queima do álcool dá origem aos produtos água, gás carbônico e muita energia. Os álcoois mais conhecidos são o metanol e etanol.

O Brasil é pioneiro na tecnologia de produção e uso de etanol como combustível, este uso foi impulsionado no Brasil nas décadas de 70 e 80, após a crise do petróleo que ocorreu na década de 70, com a criação do programa “Proálcool”.

No Brasil, o etanol é produzido somente pela fermentação da cana-de-açúcar, em que cerca de 1 tonelada de cana produz 70 litros de etanol.

Em nosso país, a produção de cana-de-açúcar e a maioria das usinas produtoras de etanol combustível se concentram nas regiões Centro-Sul e Nordeste. Já nos Estados Unidos, usa-se o milho no lugar da cana-de-açúcar para se produzir o etanol.

 

2.    desenvolvimento

 

2.1 Histórico

 

No Brasil, o álcool combustível veio à tona na Década de 70, com a criação do programa Proálcool. Ele foi criado como uma iniciativa do governo do Brasil para enfrentar a crise mundial do Petróleo e incentivar a produção de álcool combustível.

Proálcool (Programa Nacional do Álcool) teve como fator determinante a crise mundial do petróleo, durante a década de 1970, pois o preço do produto estava muito elevado e passou a ter grande peso nas importações do país.

Deste modo, em 1975, foi criado o Proálcool, sendo oferecidos vários incentivos fiscais e empréstimos bancários com juros abaixo da taxa de mercado para os produtores de cana-de-açúcar e para as indústrias automobilísticas que desenvolvessem carros movidos a álcool.

Na primeira década do Proálcool, os resultados foram positivos, visto que os consumidores priorizavam os automóveis movidos a álcool e, em 1983, as vendas desses veículos dominaram o mercado brasileiro. Em 1991, aproximadamente 60% dos carros do país eram movidos por essa fonte energética.

Porém, apesar de substituir parcialmente o petróleo, o Programa Nacional do Álcool promoveu uma série de problemas: elevação da dívida pública em consequência dos benefícios concedidos; aumento dos latifúndios monocultores de cana-de-açúcar; elevação dos preços de alguns gêneros alimentícios entre outros.

Para agravar ainda mais, durante a década de 1990, houve a redução do preço do barril de petróleo. Esse fato fez com que a diferença entre a gasolina e o álcool diminuísse. Todos esses aspectos contribuíram para que os consumidores e fabricantes de veículos voltassem a priorizar automóveis movidos à gasolina.

Contudo, em 2003, uma nova crise do petróleo impulsionou a fabricação de novos carros movidos a álcool. Dessa vez, as indústrias automobilísticas inovaram e desenvolveram motores flex, que tem a capacidade de ser reabastecido e funcionar com mais de um tipo de combustível, ou seja, que permitem aos consumidores a opção de uso tanto do álcool quanto da gasolina.

Em julho de 1979, a Fiat lançou no mercado nacional o primeiro carro movido a álcool combustível. Como mostra na Figura 1 o compacto Fiat 147 chegou às concessionárias quatro meses depois que os 16 primeiros postos de combustível começaram a receber o álcool combustível.

 

 

Figura 1. Fiat 147 100% movido a álcool.

 

2.2  fabricação

 

Para produzir o álcool combustível, é necessário extrair o álcool de outras substâncias. A forma mais simples e comum de obtê-lo é através das moléculas de açúcar, encontradas em vegetais como cana-de açúcar, milho, beterraba, batata, trigo e mandioca. O processo que utiliza essas matérias-primas é chamado de fermentação, porém há mais duas maneiras de fazer álcool, hidratação do etileno ou pelo processo de redução de acetaldeído,

Dentre todas as matérias-primas do etanol presentes na natureza, a cana-de-açúcar é a mais simples e produtiva, o que dá ao Brasil uma grande vantagem, visto ser esse o principal produto de extração de etanol no país. Na Figura 2 está ilustrado uma fábrica de produção de etanol.

 

Figura 2. Fábrica de açúcar e álcool no Brasil.

2.2.1 Fermentação

 

A forma mais simples e antiga é a fermentação. Através dela, é produzido o álcool utilizado para todos os fins, inclusive como combustível. Essa técnica consiste em, basicamente, adicionar ao caldo da cana-de-açúcar micro-organismos que quebram moléculas de açúcar, transformando elas em duas moléculas de etanol mais duas moléculas de gás carbônico.

2.2.1.1       Processos da fermentação

 

Tendo como exemplo a cana-de-açúcar. A primeira etapa é a lavagem, onde a cana de açúcar, chegando às usinas em sua forma pura, é colocada em uma esteira rolante. Lá, ela é submetida a uma lavagem que retira sua poeira, areia, terra e outros tipos de impurezas. Na sequência, a cana é picada e passa por um eletroímã, que retira materiais metálicos do produto.

Após a lavagem, vem a moagem. Nesse processo, a cana é moída por rolos trituradores, produzindo um líquido chamado melado. Cerca de 70% do produto original viram esse caldo, enquanto os 30% da parte sólida se transforma em bagaço. Do melado, continua-se o processo de fabricação do etanol, enquanto o bagaço pode ser utilizado à geração de energia na usina.

No processo de eliminação de impurezas, para eliminar os resíduos presentes no melado, o líquido passa por uma peneira. Em seguida, ele segue a um tanque para repousar, fazendo com que as impurezas se depositem ao fundo – processo chamado decantação. Depois de decantar, o melado puro é extraído e recebe o nome de caldo clarificado. O último processo de extração de impurezas é a esterilização, em que o caldo é aquecido para eliminar os micro-organismos presentes.

Em seguida, a cana-de-açúcar é submetida ao processo de fermentação. O caldo é levado a tanques no qual é misturado e eles um fermento com leveduras (fungos, sendo mais comum a levedura de Saccharomyces cerevisia). Esses microorganismos se alimentam do açúcar presente no caldo. Nesse processo, as leveduras quebram as moléculas de glicose, produzindo etanol e gás carbônico. O processo de fermentação dura diversas horas, e como resultado produz o vinho, chamado também de vinho fermentado, que possui leveduras, açúcar não fermentado e cerca de 10% de etanol.

Em seguida a destilação em que o líquido é colocado em colunas de destilação, nas quais ele é aquecido até se evaporar. Na evaporação, seguida da condensação (transformação em líquido), é separado o vinho do etanol. Com isso, fica pronto o álcool hidratado, usado como etanol combustível, com grau alcoólico em cerca de 96%.

Quase no fim, a desidratação, basta retirar o restante de água contido nele para se fazer o álcool anidro. Esta etapa baseia-se em que um solvente colocado ao álcool hidratado se mistura apenas com a água, com os dois sendo evaporados juntos.

E por fim, o armazenamento. O etanol anidro e hidratado são armazenados em enormes tanques, até serem levados por caminhões que transportam até as distribuidoras.

Os resíduos produzidos durante toda a fabricação do etanol também podem ser aproveitados pelas indústrias. Os resíduos sólidos, como bagaço, podem ser reutilizados energeticamente como biomassa. Já o dióxido de Carbono, derivado do processo de fermentação, pode ser utilizado à produção de refrigerantes.

O álcool utilizado para outros produtos, como bebidas, cosméticos, solventes, produtos de limpeza, entre outros, são obtidos da mesma maneira, passando posteriormente por outros processos que o transformam no produto final.

Na Figura 3 está mostrado o esquema, de forma reduzida, do processo de obtenção do etanol.

 

Figura 3. Processo de obtenção do etanol a partir da cana-de-açúcar.

2.3  vantagens

 

O uso do etanol como combustível traz vantagens em diferentes aspectos. Entre as suas grandes qualidades, está o fato de ele ser renovável, limpo e autossustentável.

Segundo dados IEA (Agência Internacional de Energia), a utilização de etanol produzido através da cana-de-açúcar reduz em média 89% a emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, como dióxido de carbono, metano e óxido nitroso, se comparado com a gasolina.

Além dos gases do efeito estufa, gasolina e diesel também lançam ao ar quantidades maiores de substâncias nocivas à saúde humana. Os combustíveis são os grandes responsáveis pela emissão de poluentes como óxidos nitrosos, que formam o ozônio e monóxidos de carbono. O ozônio formado pelos óxidos nitrosos, por exemplo, causa desconforto respiratório, irritação nos olhos e envelhecimento precoce, enquanto o CO diminui a oxigenação no sangue podendo causar vertigens e tonturas.  O álcool também lança essas substâncias, porém em quantidades menores, visto sua combustão no motor do automóvel ser muito maior.

Outra vantagem é que com o etanol não há limite de tempo para sua existência. Bastam apenas terras agricultáveis para que se plante a cana-de-açúcar e outros insumos capazes de produzir o álcool.

Um outro grande benefício do etanol é que sua produção também gera outras fontes de energia. O bagaço e a palha, substratos da cana-de-açúcar com enorme poder de calorífico, produzem vapor que é transformado em energia térmica, mecânica e elétrica, chamada de bioeletricidade devido a sua matéria prima ser produtos orgânicos. A eletricidade é utilizada para abastecer a própria usina e seu excedente pode ser vendido ao sistema elétrico brasileiro.

O Brasil possui características agrícolas que tornam extremamente viável a cultura do produto.

Uma outra vantagem do etanol é em relação à potência do motor. O álcool possui uma massa específica maior em comparação à gasolina. Isso faz com que ele fique mais comprimido dentro do motor, o que ocasiona em um aumento de potência.

Em relação ao rendimento em quilometragem, a vantagem depende do preço pago pelo combustível. Caso o rendimento seja o mesmo, o biocombustível leva vantagem por possuir melhor potência e octanagem. Só é preciso ter maior cuidado quanto ao etanol em regiões e épocas muito frias, ele perde sua capacidade de combustão abaixo dos 13ºC.

2.4  desvantagens

 

Uma grande desvantagem do uso do etanol como combustível, também muito polêmica, é que a fabricação do mesmo exige matéria prima alimentícia, ou seja, cana-de-açúcar, beterraba, mandioca entre outros. Deste modo, faz com que o produto que poderia ser de alimento, é destinado a produção de etanol. E também, apesar de ser um combustível renovável, são necessários terrenos de cultivo para obter a matéria-prima do etanol, o que significa desmatamento e uso de terras que poderiam estar produzindo alimentos.

Outro problema é que o etanol não é sempre economicamente vantajoso para o consumidor. Isso depende do preço pago pelo combustível, já que ele rende cerca de 30% menos que a gasolina.

E outra questão é que em regiões muito frias, o etanol pode causar problemas. Isso porque ele perde a capacidade de combustão quando está abaixo dos 13°C.

2.5  gasolina ou etanol?

 

O etanol é um combustível com uma queima mais limpa, com menos carbonização, no entanto, ele lubrifica menos do que a gasolina, o que pode causar uma força maior da bomba de combustível, antecipando as trocas dessa peça.

Também deve-se levar em consideração que, se o etanol é usado em pequenos trajetos na cidade e o motor nunca chega na temperatura ideal, há o perigo de que o etanol se misture com o óleo lubrificante. Nestes casos, se usar muito mais o etanol do que a gasolina, é bom fazer a troca de óleo com mais frequência.

O etanol é um bom combustível focado para a potência, entretanto em trajetos curtos com o motor frio, é indicado colocar gasolina, pois é mais benéfico para o carro e para o motor.

A gasolina é aquele combustível tradicional para os carros de passeio devido a sua octanagem. Ela é bem popular e formada por diversos hidrocarbonetos, que fazem com que o combustível evapore em diferentes temperaturas.

Agora o etanol, um combustível mais simples, é constituído por apenas um hidrocarboneto e evapora de uma vez. Também vale mencionar que o etanol tem mais octanagem do que a gasolina, o que permite um índice de compressão maior aliado a maior potência.

Por outro lado, seu poder de evaporação é de 70% do poder da gasolina, o que gera essa diferença de preço na hora de realizar o abastecimento do carro. Em geral, o etanol rende mais potência para o carro, mas precisa de mais litros para se equivaler ao que a gasolina consegue.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.    conclusão

 

Após a finalização do trabalho sobre álcool combustível é possível concluir que essa fonte de energia possui muitas vantagens, a principal é que é uma energia renovável, causa muito menos impacto ao meio ambiente e a saúde humana. Mas infelizmente também possui algumas desvantagens, como não possuir eficiência em lugares que possuam temperaturas abaixo de 130 C.

Também é notório concluir que, no Brasil, a matéria prima mais utilizada para fabricação do etanol é a cana-de-açúcar, em que cerca de uma tonelada de cana produz 70 mil litros de etanol. Outro fator importante é que o nosso país é pioneiro na fabricação de álcool como combustível, devido ao Proálcool, na década de 70. Vale lembrar que os Estados Unidos também possuem uma grande demanda desse combustível, mas lá a matéria prima mais utilizada é o milho.

O trabalho foi satisfatório por poder nos proporcionar aprender um pouco mais sobre as fontes de energia renováveis e o porquê de sua importância, em destaque a energia álcool combustível. Ademais, poderá ser transmitido aos colegas o que foi aprendido.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.    referências bibliográficas

 

ESCOLA, Info. Álcool combustível. Disponível em: <https://www.infoescola.com/quimica/alcool-combustivel/>. Acesso em: 04 jun. 2018.

ESCOLA, Brasil. Álcool combustível. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/alcool-combustivel.htm>. Acesso em: 04 jun. 2018.

BIODIESELBR. PróAlcool - Programa Brasileiro de Álcool. Disponível em: <https://www.biodieselbr.com/proalcool/pro-alcool/programa-etanol.htm>. Acesso em: 08 jun. 2018.

TERRA. Álcool x Gasolina. Disponível em: <https://www.terra.com.br/economia/infograficos/alcool-x-gasolina/index.htm>. Acesso em: 10 jun. 2018

 

 



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