COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E BIOCOMBUSTÍVEIS


COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E BIOCOMBUSTÍVEIS

Combustível não é só sinônimo de poluição, mas também de vida. Todos os seres vivos do planeta Terra necessitam de substâncias “combustíveis” para sobreviverem.

Nossa sociedade é absurdamente dependente de certos tipos de combustíveis que movem toda a sociedade como a conhecemos.

1 – Combustíveis Fósseis 

Os combustíveis fósseis são misturas de origem orgânica, constituídos principalmente por um conjunto de substâncias denominado de hidrocarbonetos que são caracterizados por apresentarem em suas estruturas apenas átomos de carbono e hidrogênio.

Combustíveis fósseis são originados pela decomposição de material orgânico, porém, este processo leva milhões de anos. Portanto, são considerados recursos naturais não renováveis.

Os combustíveis fósseis mais conhecidos são: petróleo, gás natural e carvão mineral. A queima destes combustíveis é usada para gerar energia e movimentar motores de máquinas, veículos e até mesmo gerar energia elétrica (no caso das usinas termoelétricas).

Do petróleo são retirados a gasolina e o óleo diesel que servem de combustíveis para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários outros produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, gás natural, GLP (gás liquefeito de petróleo), piche (usado na composição do asfalto), nafta, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes e vários subprodutos.

A gasolina é um combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em pequena quantidade, por algumas substâncias oxigenadas e nitrogenadas. Esses hidrocarbonetos têm, em geral, uma massa molecular menor do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois suas moléculas possuem uma estrutura com menor quantidade de átomos de carbono e hidrogênio (normalmente de 4 a 12 átomos de carbono). Além dos hidrocarbonetos e das substâncias oxigenadas, a gasolina também pode conter compostos de enxofre.
Já o óleo diesel é o combustível mais usado no Brasil, provém da destilação do petróleo, sendo uma mistura de substâncias que apresentam cadeias carbônicas com 12 a 22 átomos de carbono, é utilizado para gerar energia e movimentar máquinas e motores de grande porte.

O gás natural é considerado o mais limpo dos combustíveis fósseis, pois a emissão de dióxido de enxofre (SO2) e resíduos presentes na fumaça oriundos do processo de combustão é baixíssima. É uma mistura de hidrocarbonetos de baixa massa molecular como metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8), butano (C4H10) e outros gases em menores proporções, nas condições ambientes de temperatura e pressão atmosférica estes gases permanecem no estado gasoso.
Existem depósitos contendo apenas gás natural, mas pode ser extraído do petróleo, constituindo reservas finitas, portanto é um recurso natural não renovável.

O carvão mineral é a segunda fonte de energia mais utilizada do mundo depois do petróleo, combustível fóssil formado há cerca de 400 milhões de anos. Este combustível é uma rocha de origem sedimentar, formada a partir do soterramento, compactação e elevação de temperatura em depósitos orgânicos de vegetais (celulose).
A análise dos elementos químicos que constituem o carvão mineral mostra que o principal constituinte é o carbono e, em menor proporção, também hidrogênio, oxigênio, enxofre e nitrogênio.

A queima dos combustíveis fósseis gera altos índices de poluição atmosférica. Logo, contribuem para problemas ambientais como a intensificação do efeito estufa e da chuva ácida.
A combustão da gasolina, do óleo diesel e do carvão mineral gera óxidos de enxofre (SO2 e SO3) que ao reagirem com a água da atmosfera formam ácidos aumentando a acidez das chuvas. A combustão de todos os combustíveis fósseis libera o gás carbônico (CO2) que é um dos responsáveis pelo efeito estufa no planeta Terra.

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2 – Biocombustíveis 

Os Biocombustíveis são oriundos de plantas não sendo necessário milhões de anos para se formarem, através de processos biológicos e químicos são extraídas substancias que liberam grande quantidade de energia quando entram em combustão. São usados em veículos (carros, caminhões, tratores) integralmente ou misturados com combustíveis fósseis. No Brasil, por exemplo, o diesel é misturado com o biodiesel e a gasolina contém etanol. O lixo orgânico também pode ser usado para a obtenção de biocombustível como o biogás que é exalado na decomposição da matéria orgânica.

São produzidos de plantas tais como milho, soja, cana-de-açúcar, mamona, canola, babaçu, cânhamo, entre outros. 

A vantagem do uso dos biocombustíveis é a redução significativa da emissão de gases poluentes. A grande vantagem é que o gás carbônico liberado na combustão destes combustíveis foi absorvido pelas plantas pelo processo de fotossíntese, formando um ciclo - o gás que esta sendo liberado foi anteriormente absorvido -  não alterando significativamente a concentração de CO2 na atmosfera.  

Por ser uma fonte de energia renovável é considerado a grande alternativa para substituir os combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão mineral).

Os principais biocombustíveis são: o etanol produzido a partir da cana-de-açúcar e milho, o biogás que é produzido a partir da biomassa e o biodiesel que é produzido a partir de óleos          naturais.


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Agora, para exercitar, resolva as inúmeras questões, do ENEM, que estão relacionadas com o tema “COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E BIOCOMBUSTÍVEIS”.

ENEM de 2000 (caderno amarelo) questões 34, 50, e 51.

ENEM de 2001 (caderno amarelo) questão 37.

ENEM de 2002 (caderno amarelo) questões 05, 06, 48 e 62.

ENEM de 2003 (caderno amarelo) questões 37, 40, 41, 42, 43, 44, e 45.

ENEM de 2004 (caderno amarelo) questões 42 e 43.

ENEM de 2005 (caderno amarelo) questões 13 e 32.

ENEM de 2006 (caderno amarelo) questões 56 e 57.

ENEM de 2007 (caderno amarelo) questões 15, 58, 59 e 60.

ENEM de 2008 (caderno amarelo) questões 26, 27, 28 e 29.

ENEM de 2009, prova fraudada, (caderno azul – Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias) questões 5, 10, 27 e 37.

ENEM de 2009 (caderno azul) questões 6 e 10.

ENEM de 2010 (caderno amarelo – Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias – 1ª Aplicação) questões 67 e 79.

ENEM de 2011 (caderno amarelo – Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias) questões 50, 72, 75 e 82.


CHUVA ÁCIDA


CHUVA ÁCIDA

A chuva é naturalmente ácida e tem um pH médio de 5.5, mas então qual é o problema? As diversas atividades industriais intensificam essa ocorrência natural provocando um desequilíbrio das condições atuais do meio ambiente, o impacto é sempre negativo. A chuva que é ligeiramente ácida passa a ser fortemente em regiões com intensa atividade industrial e, o pH passa para valores entre 5.5 e 2.2,  tem efeitos corrosivos para a maioria dos metais, calcário e o papel.

A chuva pode cair a muitas centenas de milhas de onde se formou, quando se torna uma solução diluída de ácido nítrico e sulfúrico. É letal à vida lacustre e prejudica as florestas e os solos. Também corrói edifícios e pode ser perigosa para a saúde dos seres humanos. O efeito é intensificado pelo fato de a chuva ácida liberar metais tóxicos, como cádmio (Cd) e mercúrio (Hg), usualmente fixados no solo. Esses ácidos também reagem com outras substâncias formando poluentes secundários.

Será feito uma comparação de como alguns ácidos presentes na chuva são formados naturalmente e como são formados em decorrência da atividade humana.

1 – Ácido Carbônico (H2CO3

O gás carbônico (CO2) sempre esteve presente na atmosfera, participa de vários processos biológicos podendo ser absorvido ou liberado, mas é a sua reação com a água que produz o ácido carbônico (H2CO3) de acordo com a reação:

CO2 (g) + H2O (l) → H2CO3 (aq)

O CO2 que é um dos produtos da queima de combustíveis fósseis, quando liberado para a atmosfera, reagirá com a água aumentando significativamente a concentração do H2CO3.

O ácido carbônico é um ácido fraco, portanto o aumento da sua concentração não irá alterar muito o pH da água das chuvas.

2 – Ácido Sulfúrico (H2SO4) e Sulfuroso (H2SO3)

Os óxidos de enxofre SO3 e SO2 são liberados naturalmente em decorrência da decomposição de matéria orgânica e atividade vulcânica, reagem com água formando o ácido sulfúrico (H2SO4) e sulfuroso (H2SO3), respectivamente. É de se esperar que próximo à vulcões ativos a chuva tenha elevadas concentrações destes ácidos.

SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq) ácido sulfúrico

SO2 (g) + H2O (l) → H2SO3 (aq) ácido sulfuroso

O carvão mineral e o petróleo têm naturalmente como um de seus constituintes o enxofre (S). Portanto, os derivados do petróleo como gasolina e óleo diesel contém uma pequena quantidade de enxofre.

Quando ocorre a combustão destes combustíveis o enxofre é queimado liberando os óxidos de enxofre, conforme as reações:

2 S (s) + 3 O2 (g) → 2 SO3 (g) trióxido de enxofre

S (s) + O2 (g) → SO2 (g) dióxido de enxofre

Podendo ainda o SO2 ser transformado em SO3.

2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)

O poluente trióxido de enxofre (SO3), oriundo da queima do enxofre, é um dos principais responsáveis por aumentar a acidez da chuva, pois o ácido sulfúrico produzido pela sua reação com água é um ácido muito forte causando sérios problemas ambientais.

3 – Ácido Nítrico (HNO3)

A atmosfera é constituída principalmente pelos gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2) contendo 78% e 21% destes gases, respectivamente.

Os gases nitrogênio e oxigênio podem reagir formando óxidos de nitrogênio, conforme as reações:

N2 (g) + O2 (g) → NO (g) óxido nítrico

N2 (g) + 2 O2 (g) → 2 NO2 (g) dióxido de azoto

2 N2 (g) + O2 (g) → 2 N2O (g) óxido nitroso

2 N2 (g) + 3 O2 (g) → 2 N2O3 (g) trióxido de dinitrogênio

N2 (g) + 2 O2 (g) → N2O4 (g) tetróxido de dinitrogênio

2 N2 (g) + 5 O2 (g) → 2 N2O5 (g) pentóxido de dinitrogênio

As reações entre esses dois gases para formar os óxidos de nitrogênio não acontecem facilmente sendo necessária uma grande quantidade de energia (energia de ativação) para que a reação se inicie. Logo, os óxidos de nitrogênio são formados, naturalmente, quando ocorrem descargas elétricas na atmosfera, pois neste caso há liberação de energia suficiente para que as reações ocorram.

Alguns óxidos de nitrogênio reagem com a água formando o ácido nítrico (HNO3) e o acido nitroso (HNO2) que contribuem para a acidez natural das chuvas conforme as reações:

N2O5 (g) + H2O (l) → 2 HNO3 (aq) ácido nítrico

N2O3 (g) + H2O (l) → 2 HNO2 (aq) ácido nitroso

3 NO2 (g) + H2O (l) → NO (g) + 2 HNO3 (aq) ácido nítrico

N2O4 (g) + H2O (l) → HNO3 (aq) + HNO2 (aq)


O óxido nítrico (NO) e o óxido nitroso (N2O) são óxidos que não reagem com a água para formar ácidos, são classificados como óxidos neutros.

Quando o combustível é queimado nos motores dos automóveis, ou em termoelétricas, ocorre à liberação de energia suficiente para que os gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2) reagem formando os óxidos de nitrogênio que serão liberados para a atmosfera pelo cano de descarga dos veículos automotores.   Conseqüentemente, os óxidos de nitrogênio encontrarão água na atmosfera e haverá formação do ácido nítrico (HNO3) e nitroso (HNO2). O ácido nítrico é um ácido muito forte contribuindo significativamente pelo aumento da acidez das chuvas.

Anualmente, são formados milhões de toneladas de ácido sulfúrico e nítrico perturbando o equilíbrio existente na atmosfera terrestre e causando sérios danos a natureza.


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 Agora, para exercitar, resolva as inúmeras questões do ENEM que estão relacionadas com o tema “CHUVA ÁCIDA”.

ENEM de 1998 (caderno amarelo) questões 49, 52, e 53.

ENEM de 2000 (caderno amarelo) questão 37.

ENEM de 2001 (caderno amarelo) questões 22, 23, 25.

ENEM de 2002 (caderno amarelo) questão 04.

ENEM de 2006 (caderno amarelo) questões 32 e 33.

ENEM de 2009 (caderno azul – Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias) questão 26.

ENEM de 2010 (caderno azul – Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias – 2ª Aplicação) questão 74.