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Salvador, Bahia, Brazil
Professora de química que gosta de utilizar as Tecnologias de Informação e Comincação como ferramenta pedagógica.

sábado, 6 de novembro de 2010

Combustíveis fósseis: petróleo e carvão mineral

Colégio Estadual Prof. Maria Bernadete Brandão
Data:18-10-10                            Série: 2M1
Disciplina: Química                  
Prof. Soraia
Alunos:

  • Lores Lielem
  • Adriana Morais
  • Jéssica Nunes
  • Natália Barreto
  • Rafael Trindade
 
Introdução

Os combustíveis fósseis resultam de um processo muito lento de decomposição das plantas e dos animais, ou seja, da matéria orgânica. Este processo de transformação durou milhões de anos e originou o carvão, o petróleo e o gás natural. É devido a este
longo período de tempo necessário à sua formação que dizemos que os combustíveis fósseis não são renováveis: uma vez gastos, a humanidade não disporá deles tão cedo.
O impacto dos combustíveis fósseis no ambiente é prejudicial. A sua queima origina produtos de combustão, que poluem o ar a nível local e regional, entre os quais o dióxido de carbono, que contribui para o efeito de estufa a nível global, o qual está na origem das alterações climáticas. A sua prospecção e transporte têm também impactes negativos no ambiente.

Combustíveis Fósseis

Origem dos combustíveis fósseis

A teoria biogênica do petróleo sugere que as substâncias oleaginosas extraídas da crosta terrestre como o petróleo teriam origem comum ao carvão mineral, já que o mesmo também é encontrado soterrado, tendo sido gerados em função do efeito de fossilização de animais e plantas, provocado pela ação de pressão e temperatura muito altas geradas há milhões de anos no processo de soterramento de material orgânico que por algum motivo não entrou na cadeia alimentar antes ou quando foi enterrado.
A teoria abiogênica (origem inorgânica do petróleo), por outro lado, defende que os hidrocarbonetos foram formados juntos com a Terra, no processo de acreção planetária.

Os combustíveis fósseis são recursos naturais não renováveis

Os combustíveis fósseis são formados pela decomposição de matéria orgânica através de um processo que leva milhares e milhares de anos e, por este motivo, não são renováveis ao longo da escala de tempo humana, ainda que ao longo de uma escala de tempo geológica esses combustíveis continuem a ser formados pela natureza. O carvão mineral, os derivados do petróleo (tais como a gasolina, óleo diesel, óleo combustível, o GLP - ou gás de cozinha -, entre outros) e ainda, o gás natural, são os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos.
O carvão mineral pôs em movimento, durante décadas, veículos como as locomotivas, chamadas no Brasil de Marias-fumaça e navios à vapor. Atualmente, o carvão mineral garante o funcionamento de usinas termoelétricas.
Um grande problema desses combustíveis é o fato de serem finitos, o que faz com que a dependência energética a partir deles seja um problema quando esses recursos acabarem, embora de acordo com as teorias abiogênicas os combustíveis minerais são muito abundantes. Por isso o interesse em energias renováveis é crescente. Outro problema é que com a queima de combustíveis minerais são produzidos gases que produzem o efeito estufa como o gás carbônico e metais pesados, como por exemplo o mercúrio.

 Importância econômica dos combustíveis fósseis

O preço dos combustíveis fósseis sobe em proporcionalidade inversa à sua quantidade disponível para venda, ou seja, quanto mais escasseiam, mais elevado é o seu preço.
A economia mundial está tão dependente deles que o simples aumento do preço do barril de petróleo (que é o mais explorado para fins energéticos) influencia fortemente as bolsas de valores.
O aumento do controle e do uso, por parte do Homem, da energia contida nesses combustíveis fósseis foi determinante para as transformações econômicas, sociais, tecnológicas - e infelizmente ambientais - que vêm ocorrendo desde a Revolução Industrial.
Pelo aumento do preço dos combustíveis fósseis e da poluição ambiental, a Europa está a procurar soluções energéticas alternativas (como os biocombustíveis, a eletricidade e o hidrogênio). Até 2020 a União Européia prevê aumentar para 10% a percentagem de energias renováveis utilizadas nos transportes rodoviários.
 
Reservas de Combustíveis Fósseis

Como já foi anteriormente referido, um dos problemas que se deparam na utilização dos combustíveis fósseis reside no facto de serem um recurso limitado. O ritmo do consumo é superior ao ritmo da descoberta de novas reservas. O petróleo é o combustível fóssil cujas reservas poderão escassear em primeiro lugar.
Estima-se que as reservas mundiais de petróleo possam durar cerca de 40 anos, a manter-se os actuais níveis de produção.
Para o gás natural, e mantendo-se também os níveis actuais de extracção, as reservas podem durar um pouco mais, estimandose em cerca de 70 anos. Contudo, o consumo mundial de gás natural está a aumentar, pelo que os níveis de extracção também
têm vindo a acompanhar este crescimento, podendo assim a duração do recurso ser inferior à actualmente calculada. No entanto, novas reservas de gás natural têm vindo a ser descobertas.
Para o carvão, o problema da escassez do recurso não é tão premente, estimando-se à luz dos dados actuais (2003) que as reservas possam durar cerca de 200 anos.
Outro problema relaciona-se com a distribuição das reservas e do consumo por região do Mundo, facto que também já foi anteriormente referido. Os países que possuem maiores recursos em combustíveis fósseis não são aqueles em que ocorrem os maiores consumos (ver Figura 6), em particular no que diz respeito ao petróleo, verificando-se assim uma dependência energética destes em relações aos outros (países produtores), com implicações em termos geopolíticos.

Consequências ambientais do uso dos combustíveis fósseis

Dentre as conseqüências ambientais do processo de industrialização e do inerente e progressivo consumo de combustíveis fósseis - leia-se energia -, destaca-se o aumento da contaminação do ar por gases e material particulado, provenientes justamente da queima destes combustíveis, gerando uma série de impactos locais sobre a saúde humana. Outros gases causam impactos em regiões diferentes dos pontos a partir dos quais são emitidos, como é o caso da chuva ácida.
A mudança global do clima é um outro problema ambiental, porém bastante mais complexo e que traz consequências possivelmente catastróficas. Este problema vem sendo causado pela intensificação do efeito estufa que, por sua vez, está relacionada ao aumento da concentração, na atmosfera da Terra, de gases que possuem caractericas específicas. Estes gases permitem a entrada da luz solar, mas impedem que parte do calor no qual a luz se transforma volte para o espaço. Este processo de aprisionamento do calor é análogo ao que ocorre em uma estufa - daí o nome atribuído a esse fenômeno e também aos gases que possuem essa propriedade de aprisionamento parcial de calor, chamados de gases do efeito estufa (GEE), dentre os quais destaca-se o dióxido de carbono (CO2).
É importante notar que o dióxido de carbono, bem como os outros GEE em geral (vapor d'água, por exemplo), não causam, em absoluto, nenhum dano à saúde e não "sujam" o meio ambiente. Seria incorreto classificar estes gases como poluentes -, já que os mesmos não possuem as duas características básicas de um poluente segundo a definição tradicional do termo (ideia de dano à saúde e/ou sujeira). Todavia, novas definições de poluição, mais técnicas e abrangentes, fizeram-se necessárias e surgiram ao longo da última década, fazendo com que os gases de efeito estufa fossem classificados como poluentes.

Carvão Mineral
Carvão Mineral é um combustível fóssil natural extraído da terra por processos de mineração. É um mineral de cor preta ou marrom prontamente combustível.

 O que é carvão mineral?
É um dos principais tipos de combustíveis fósseis (aqueles compostos primariamente de carbonos e hidrocarbonetos). Sua queima emite gases que contribuem para o aquecimento global. Ele pode também provocar chuva ácida.

De onde vem o carvão?
Assim como os demais combustíveis fósseis, o carvão é o resultado de um processo muito lento de decomposição de plantas e animais por milhões de anos. Ele é encontrado no subsolo, em vários lugares do planeta.
 
Como é sua aparência e como ele é extraído?
É um mineral de cor preta ou marrom. Sua extração é feita por meio de processos de mineração.

 Para que serve?Para gerar eletricidade e também para produzir plásticos, alcatrão, fertilizantes e auxiliar no derretimento do minério de ferro para a fabricação do aço.

 Como produz eletricidade?
Quando queimado, seu vapor aciona as turbinas instaladas nas usinas. Esse movimento gera a eletricidade.

 Por o carvão mineral ainda é tão usado se é tão poluente?
Por ser barato e abundante, o carvão ainda é uma alternativa muito atraente do ponto de vista econômico para as empresas fornecedoras de energia elétrica..

 É possível diminuir seu grau de poluição?
Algumas tecnologias permitem a redução dessa emissão. Uma delas é a lavagem de carvão, que mistura o carvão triturado a um líquido, separando as impurezas. Em outras técnicas, o dióxido de enxofre, uma das maiores causas da chuva ácida, é retirado. Também já é possível a redução de óxidos de nitrogênio, uma das causas do ozônio no nível do chão. Outras tecnologias permitem o bombeamento do gás carbônico para o subsolo pelas usinas termelétricas. Há três alternativas: o lançamento do gás em minas de carvão, expulsando o gás metano (que, por sua vez, pode ser usado como combustível pela usina); em minas de água salgada imprópria para consumo humano ou para reservas de petróleo, facilitando na extração do combustível.

 Obtenção: 
Resulta da transformação química de grandes florestas soterradas. É extraído de minas localizadas em bacias sedimentares. Produção de energia elétrica; aquecimento, matéria-prima de fertilizante. Domínio de tecnologia para seu aproveitamento; facilidade de transporte e distribuição. Libera poluentes como dióxidos de carbono e óxidos de nitrogênio; contribui para a chuva ácida. 
Uso:
Produção de energia elétrica; aquecimento, matéria-prima de fertilizante.
 
Vantagens:
Domínio de tecnologia para seu aproveitamento; facilidade de transporte e distribuição.
 
Desvantagens:
Libera poluentes como dióxidos de carbono e óxidos de nitrogênio; contribui para a chuva ácida.

Petróleo
 O petróleo é um combustível fóssil, originado provavelmente de restos de vida aquática animal acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por sedimentos. O tempo e a pressão do sedimento sobre o material depositado no fundo do mar transformaram-no em massas homogêneas viscosas de coloração negra, denominadas jazidas de petróleo.
Os egípcios utilizavam o petróleo como um dos elementos para o embalsamamento de seus mortos, além de empregarem o betume na união dos gigantescos blocos de rochas das pirâmides.
No continente americano, os incas e os astecas conheciam o petróleo e , a exemplo da Mesopotâmia, o empregavam na pavimentação de estradas.
Geralmente, o petróleo aproveitado pelas civilizações antigas era aquele que aflorava à superfície do solo. Uma das peculiaridades do petróleo é a migração, ou seja, se ele não encontrar formações rochosas que, por serem impermeáveis, o prendam, sua movimentação no subsolo será constante, com a conseqüente possibilidade de aparecer à superfície.
A partir de 1920 os transportes terrestres, marítimos e aéreos passaram a consumir quantidades cada vez maiores do novo combustível.
Em 1930 surgiu a indústria petroquímica tendo como base o petróleo, para produzir numerosos equipamentos, objetos, produtos, etc.

Nessa época, o subproduto indesejável passou a ser a querosene, então pouco utilizado. Apenas com o advento dos aviões a jato, em 1939, esse combustível voltou a ser amplamente consumido.
Dessa forma, a indústria de refino teve um impulso fenomenal, garantindo o abastecimento de milhares de veículos e o funcionamento dos parques industriais. A gasolina passou a ser o principal derivado do petróleo, enquanto ocorria uma ampliação do sistema de estradas, exigindo mais asfalto. Em 1938 , 30% da energia consumida no mundo provinha do petróleo.
Mas as duas crises sucessivas do petróleo, em 1973 e 1978, levaram a uma reconsideração da política internacional em relação a esse produto, e os países dependentes do petróleo intensificaram a busca de fontes de energia alternativas. Microorganismos marinhos (chamados plânctons), na ausência de oxigênio, se transformaram, ao longo de milhões de anos, nos constituintes do petróleo (hidrocarbonetos, animais, tioálcoois, etc.).
Comercialmente, existem dois tipos de petróleo: o leve (com maior proporção de gasolina) e o pesado (com maior proporção de querosene e óleos combustíveis). O petróleo leve tem maior cotação no mercado mundial, por causa do elevado consumo de gasolina.
O petróleo é uma mistura de compostos orgânicos, na qual predominam os alcanos. É a mais importante fonte de energia (através da queima dos alcanos) e constitui a matéria-prima da indústria petroquímica, responsável pela manufatura de milhares de produtos de consumo diário, tais como: plásticos, adubos, corantes, detergentes, álcool comum, acetona, gás hidrogênio, etc.
Os maiores produtores de petróleo são: Rússia, Estados Unidos, Arábia Saudita, Irã, Iraque, Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Venezuela, México e Inglaterra.
Porém, as maiores reservas de petróleo (mais de 50%) estão nos países banhados pelo golfo Pérsico.
A produção brasileira de petróleo satisfaz metade do que é consumido, a outra metade é importada, principalmente, dos países árabes, como o fazem os demais países industrializados.
As reservas já conhecidas e as que poderão ser ainda descobertas dão ao petróleo uma extraordinária importância que se estenderá por todo século XXI.
Os lençóis petrolíferos ocorrem em cavidades que podem atingir até 7000m de profundidade, no continente ou em plataformas submarinas, juntamente com o petróleo encontra-se água salgada e gás natural (sob pressão).
São controvertidas as teorias sobre a origem do petróleo. Entre as principais figuram a da origem estritamente inorgânica, defendida por Dmitri I. Mendeleiev, Marcellin Berthelot e Henri Moissan, e a teoria orgânica, que postula a participação animal e vegetal.
De acordo com a primeira, o petróleo Ter-se-ia formado a partir de carburetos ( de alumínio, cálcio e outros elementos) que decompostos por ação da água (hidrólise), deram origem a hidrocarbonetos com metanos, alcenos, etc., os quais, sob pressão, teriam sofrido polimerização (união de moléculas idênticas para formar uma nova molécula mais pesada) e condensação a fim de dar origem ao petróleo.
Contra essa concepção mais antiga, levanta-se teoria orgânica, segundo a qual a presença no petróleo de compostos nitrogenados, clorofilados, de hormônios, etc. pressupõe a participação de matéria orgânica de origem animal e vegetal. Em sua grande maioria os pesquisadores modernos tendem a reconhecer como válida apenas a teoria orgânica, na qual destacam o papel representado pelos microorganismos animais e vegetais que sob a ação de bactérias, formariam uma pasta orgânica no fundo dos mares. Misturada à argila e à areia, essa pasta constituiria os sedimentos marinhos que, cobertos por novas e sucessivas camadas de lama e areia, se transformariam em rochas consolidadas, nas quais o gás e o petróleo seriam gerados e acumulados.

 Transporte:

Como a extração do petróleo ocorre muitas vezes em áreas distantes dos centros de consumo, seu transporte para as refinarias e mercados exige sistemas complexos e especializados, como oleodutos, navios petroleiros, caminhões ou vagões - tanques.
Quando se trata de longas distâncias, o meio mais barato é o navio petroleiro, cujo agigantamento tem contribuído para a redução dos custos de transporte.
No transporte por terra de grandes quantidades de petróleo, os custos mais baixos se obtêm pelo uso de oleodutos, tubulações que, mediante bombeamento levam o produto às refinarias.
Tipos:

O petróleo consiste basicamente em compostos de apenas dois elementos que, no entanto, formam grande variedade de complexas estruturas moleculares. Independentemente das variações físicas ou químicas, quase todos os petróleo variam de 82 a 87 % de carbono em peso e 12 a 15% de hidrogênio. Os asfaltos mais viscosos geralmente variam de 80 a 85% de carbono e de 8 a 15% de hidrogênio.
O óleo cru pode ser agrupado em três séries químicas básicas: parafina, naftênicas e aromáticas. A maioria dos óleos crus compõe-se de misturas dessas três séries em proporções variáveis, e amostras de petróleo retiradas de dois diferentes reservatórios não serão completamente idênticas.
As séries parafínicas de hidrocarbonetos, também chamadas de série metano (CH4), compreendem os hidrocarbonetos mais comum entre os óleos crus. É uma série saturada de cadeias aberta com a fórmula geral CnH2n+2, na qual C é o carbono, H é o hidrogênio e n um número inteiro. As parafinas, líquidas à temperatura normal e que entram em ebulição entre 40 e 200 º C, são os constituintes principais da gasolina. Os resíduos obtidos pelo refino de parafinas de baixa densidade são ceras parafínicas plásticas e sólidas.
A série naftênica, que tem fórmula geral CnH2n, é uma série cíclica saturada. Constitui uma parte importante de todos os produtos líquidos de refinaria, mas forma também a maioria dos resíduos complexos das faixas de pontos de ebulição mais elevados. Por essa razão, a série é geralmente de maior densidade. O resíduo do processo de refino é um asfalto, e os petróleos nos quais essa série predomina são chamados óleos de base asfáltica.
A série aromática, de fórmula geral CnH2n-6, é uma série cíclica não-saturada. Seu membro mais comum é o benzeno (C6H6), está presente em todos os óleos crus, mais como uma série os aromáticos geralmente constituem somente uma pequena porcentagem da maioria dos óleos.
Além desse número praticamente infinito de hidrocarbonetos que formam o óleo cru, geralmente estão presentes enxofre, nitrogênio e oxigênio em quantidades pequenas mas muito importantes. Muitos elementos metálicos são encontrados no óleo cru, inclusive a maioria daqueles encontrados na água do mar, como vanádio e níquel. O óleo cru pode também conter pequenas quantidades de restos de material orgânico, como fragmentos de esqueletos silicosos, madeira, esporos, resina, carvão e vários outros remanescentes de vida pretérita.

Refinação:

A função das refinarias consiste em dividir o óleo cru em frações (grupos) delimitadas pelo ponto de ebulição de seus componentes, e em seguida reduzir essas frações a seus diversos produtos. Quando possível, os processos de refinação são adaptados à demanda dos consumidores. Assim é que no final do século XIX, quando o querosene de iluminação era muito utilizado, as refinarias dos Estados Unidos extraíam do óleo cru até setenta por cento de querosene. Depois, quando a gasolina passou a ser o subproduto mais procurado, começou a ser retirada do óleo cru nessa porcentagem. Mais tarde, o querosene voltou a encontrar larga aplicação como combustível para aviões a jato. As refinarias localizam-se muitas vezes junto às fontes produtoras, mas também podem situar-se em pontos de transbordo ou perto de mercados de consumo, que oferecem a vantagem da redução de custo, pois é mais econômico transportar petróleo bruto por oleodutos do que , por outros meios, quantidades menores de seus derivados.
Na refinaria, o óleo cru e os produtos semifinais e finais são continuamente aquecidos, resfriados, postos em contato com matérias não orgânicas, vaporizados, condensados, agitados, destilados sob pressão e submetidos à polimerização (união de várias moléculas idênticas para formar uma nova molécula mais pesada) sem intervenção humana. Os processos de refino podem ser divididos em três classes: separação física, alteração química e purificação.
 
Conclusão:

Os combustíveis fósseis devem ser substituídos por outras fontes de energia porque:
_ São poluentes (a sua queima produz dióxido de carbono, que é um gás de efeito estufa);
_ São uma fonte de energia finita a curto prazo (estima –se que acabem as reservas dentro de 30 a 50 anos)
Todas as fontes de energia têm vantagens e desvantagens. A melhor politica é utilizar não apenas os combustíveis fósseis mas também outras fontes de energias renováveis.

Referencias Bibliográficas:
            
http://www.ceeeta.pt/energia/files/09/01-Combustiveis_Fosseis.pdf
http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel_f%C3%B3ssil
http://cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo1A/indice.html

13 comentários:

Anônimo disse...

eu amei esss trabalho foi bem feito, me ajudou muito na minha pesquisa.. obrigada ai vcs...

Soraia Oliveira disse...

Obrigada! O trabalho foi feito por uma equipe de alunas. Aprovito e convido vc a visualizar outros trabalhos e votar da enquete dos melhores Projetos e Atividades Experimentais 2011.
abrç
Soraia

Anônimo disse...

ola meu nome e isak seria melhor si tivesse um resumo mas da pra entende chau bijus!!!!

Anônimo disse...

cumbostivel foseis materia legal adoro ciencia ass daianedacunhaferraz

bloggles disse...

gostei vçs estão de parabéns,foi muito útil a minha pesquisa....bjs DEUS abençõe a todos.

Anônimo disse...

gostei muito valeu apena ler me ajudou bastante na pesquisa bjs milena s.

Soraia disse...

Valeu!

Anônimo disse...

bom, poderia ter sido mais resumido mais ajudou muito a fazer meu trabalho...

Anônimo disse...

PARABÉNS. É UM ÓTIMO TRABALHO...
FICOU MUITO BOM!
: )

Anônimo disse...

valeu! me ajudou a esuda mais achei mto grande mais godtei bjoss carol

Anônimo disse...

eu li sobre combustiveis fosseis em varias pg da iternete mais nenhuma foi tao bem explicada cm essa. vou recomendar para os meus amigos. bjuuuuuuuuuuuuuu da suellen.ps: olha q eu tenho varios amigos

Anônimo disse...

Oi! Eu agradeço muito, nos outros sites e blogs que achei não foi tão bem explicado, mas aqui deu para entender tudo!Me ajudou bastante, obrigado Lores, Adriana, Jéssica, Natália, Rafael e Soraia. Kamille

Soraia disse...

De nada! Bjs

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