recursos renováveis

Universidade Federal do Mato GrossoInstituto de Ciências Exatas e da Terra

Departamento de QuímicaQuímica Verde

Docente: Leonardo Gomes de VasconcelosDiscentes: Ericson Hamisses Pâmela Felix Rodrigo Araújo

CuiabáNovembro/2014

Recursos Renováveis

Tópicos:

Biomassa como recurso renovável

Energia

Biomassa como recurso renovável

Biomassa é todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada

na produção de energia.

O que é ???

Uma quantidade menor que dois trilhões de toneladas;

Em termos energéticos, isso corresponde a mais ou menos 300 000 Joules por ano, oito vezes o consumo anual de energia;

gera de cerca de 4360 toneladas por ano de matéria orgânica;

Biomassa 15%

Índia e África do Sul

Energia

Combustíveis Fósseis

O fim da dependência no século XXI

Crescimento de matérias-primas

renováveis

Energia

Solar NuclearEólica Hídrica

Biomassa

Pequena quantidade de CO2 na atmosfera

CO2 na atmosfera 280 ppm para 360 ppm

Efeito Estufa

Radiação de 380 a 750 nm

Parte é absorvida

por materiais

Parte é refletida

Ocorre um armazenamento de energia que gera um aumento na temperatura

Gases como o gás carbônico (CO2), o metano (CH4) e o vapor d'água (H2O) funcionam como uma cortina de gás que vai da superfície da Terra em direção ao espaço, impedindo que a energia do sol absorvida pela Terra durante o dia seja emitida de volta para o espaço. Sendo assim, parte do calor fica “aprisionado” próximo da Terra (onde o ar é mais denso).

O grande problema é que o efeito estufa está aumentando muito rapidamente neste último século, pois está havendo uma alta emissão de gases como gás carbônico, metano e óxido nitroso para a atmosfera.

Principal fonte de CO2 A queima de combustíveis fósseis (carvão, gasolina, diesel) e as queimadas das florestas

Efeito Estufa

CO2 com cerca de 53 %

Metano (17%) CFCs (12%),

Óxido nitroso (6%)

A duplicação da concentração de C02 na atmosfera, pode causar um aumento de 2 ° C da temperatura global.

Ao atingir o solo de Vênus, a luz se transforma parcialmente em calor, que não consegue sair do planeta, tornando a superfície muito quente. É o chamado efeito estufa que aqui na Terra resulta

do aumento da poluição.

Vênus Temperaturas médias e praticamente homogêneas da ordem de 462 °C

Pressão 90 vezes a da atmosfera terrestre

Atmosfera composta de 96% de CO2

Permite a passagem da luz, mas não a do calor.

Alguns gases de efeito estufa antropogênicos

Consumo de barris por diaPetróleo é o mais utilizado Abastece 40% da energia do mundo. Setor de energia reponde a 90%.

Praticamente todas as matérias-primas químicas. Responde a 8%

De acordo com dados da ONU a população mundial deve chegar a 10 bilhões de pessoas antes de 2050;

Aumento de 27 bilhões de barris, ou 3,5 bilhões de toneladas por ano.

Nos últimos anos o óleo foi consumido em mais de duas vezes a taxa que novas reservas foram descobertas, e se esta tendência se mantiver os preços vão subir de forma constante e rápida.

Do ponto de vista econômico a data importante será quando a produção começa a cai

Procura excede a produção!!!!

Energia de Biomassa

Embora a biomassa é uma mistura complexa de amido, celulose, etc., em termos simples, o processo de queima pode ser visto como sendo representado pela equação

Gerada por meio da decomposição de materiais orgânicos (que produzem o gás metano, é utilizado para a geração de energia). Para fazê-la são utilizados materiais como biomassa arborícola, sobra de serragem, vegetais e frutas, bagaço de cana e alguns tipos de esgotos. Ela é transformada em energia por meio dos processos de combustão, gaseificação, fermentação ou na produção de substâncias líquidas.

Termólise e Pirólise

A pirólise pode ser definida como a degradação térmica de qualquer material orgânico (principalmente madeira) na ausência parcial ou total de um agente oxidante

Em temperatura de centenas de graus centígrados (termólise) até 1500 ° C (pirólise).

O principal objetivo no processo de pirólise é a obtenção de produtos com densidade energética mais alta e melhores propriedades do que àquelas da biomassa inicial.

O processo de pirólise mais usado é a carbonização para a produção de carvão vegetal de madeira para a produção de energia.

Tornou-se um bem valioso de exportação para muitos países ricos em madeira.

Brasil maior produtor mundial

O outro principal produto é um óleo combustível, mas este geralmente é muito ácido, com necessidade de tratamento antes de poder ser utilizado

O conteúdo de água do

substratoPrincipais Produtos

Biomassa

Queima

Termólise

Pirólise

Gaseificação

Hidrotermólise

Fermentação

Digestão Anaeróbia

Este processo difere dos puramente térmicos em que o ar e vapor são usados para dar um produto mais rico em oxigênio. Diferente do nitrogênio, os principais produtos são o CO (em torno de 17%) e H2 com uma variação de metano e CO2 sendo formado. O produto pode ser usado para geração de eletricidade ou matéria-prima para sínteses.

Gaseificação

É um processo especifico desenvolvido pela Shell para produzir um tipo de óleo (oil-like), chamado de biopetróleo (bio-crude) com baixo teor de oxigênio. O processo é chamado assim porque envolve o tratamento de biomassa com água a temperaturas de 200-330°C e pressões superiores a 30 bar. O processo ainda não é tão econômico devido ao valor do petróleo.

Hidrotermolise

É o tratamento de biomassa com bactérias anaeróbicas. O processo gera uma quantidade considerável de metano, 300 m3 de gás por matéria seca de biomassa, onde 50% são de metano.

Digestão anaeróbica

Produção de etanol a partir da fermentação de cana de açúcar ou milho usando a levedura. Usado como combustível por muitos países.Mesmo sendo renovável, a produção em larga escala trás problemas ambientais.

Bioetanol

1) No processo de produção, um subproduto ácido chamado de “vianesse”, que contém ácidos orgânicos e o grupamento amino, esse material pode resultar em sérios problemas se for despejado em um curso d’água.

2) A fermentação tradicional faz uso apenas da glicose, deixando de lado outros carboidratos como a xilose. Isso resulta num aumento de resíduos.

3) O processo típico de fermentação produz uma concentração de etanol entre 7-15%. Por que? A forma usada para concentrar mais o etanol é a destilação, qual gera um grande desperdício de energia.

Para contornar o primeiro problemas sugere-se que não seja usado fertilizante no meio reacional. O segundo problema é mais complicado, pois envolve engenharia genética para adaptar as leveduras, possibilitando assim que as mesmas degradem outros carboidratos. Inovações em processos de separação é a resposta para o terceiro problema.

Os motores de diesel comuns não servem para o biodiesel, devido a viscosidade e questões energéticas do mesmo. Os problemas ambientais causados pelo diesel comum são:

1) Esgotamento das fontes naturais

2) Emissão de CO2

3) Emissão de SOx

Biodiesel

A maioria das pesquisas envolvendo o biodiesel tem foco na obtenção do mesmo a partir de óleos vegetais. Embora gorduras animais também são consideradas.Os principais constituintes dos óleos vegetais são os triglicerídeos, que são ésteres de glicerol de cadeia longa, ácido graxo saturado ou insaturado.

É feita a transesterificação do óleo. O óleo é reagido com um álcool de baixa massa molar (normalmente o metanol), em presença de um catalisador. O éster é então separado do glicerol e usado como biodiesel.

Célula solarAcontece de duas formas, a primeira e mais simples é usar a luz solar para aquecer a água. A segunda e mais complexa envolve transformar a energia solar em eletricidade.

Célula de combustível – Fuel cell

Sistema eletroquímico!


Benefícios:1) A eficiência global das células quando comparadas com

motores térmicos convencionais;

2) Poluição;

3) Combustíveis de recursos renováveis;


Desvantagens:

1) A necessidade da utilização de metais nobres como, por exemplo,

a platina que é um dos metais mais caros e raros no nosso

planeta;

2) O elevado custo atual em comparação com as fontes de energia

convencionais;

3) Os problemas e os custos associados ao transporte e distribuição

de novos combustíveis como, ex: hidrogênio.


Eficiência Teórica ():

Aonde;

é a constante de Faraday.


de um motor convencional de combustão:

: Temperatura de operação

: Temperatura ambiente


Hidrogênio como combustível: Armazenamento e transporte; PowerballTM,

Outras fontes: Fibras a base de carbono

4 KWh

E = 65%


Outras fontes:

Água:

Eletrólise, produzindo Hidrogênio e Oxigênio, usando Fotoquímica;

Estudo da biofotolise.

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