Questão 2.8: O mercado brasileiro de combustível disponibiliza aos consumidores três tipos de combustíveis: I - Gasolina, II - Etanol; III - Mistura [Gasolina (75%) + Etanol
(25%)]. Pede-se: a) o balanço estequiométrico para cada combustível utilizado no mercado brasileiro, b) Com os dados obtidos, determine a composição dos gases dos produtos de combustão para os três combustíveis utilizados no mercado brasileiro, c) avalie as vantagens e desvantagens de cada combustível disponível no mercado brasileiro.
(25%)]. Pede-se: a) o balanço estequiométrico para cada combustível utilizado no mercado brasileiro, b) Com os dados obtidos, determine a composição dos gases dos produtos de combustão para os três combustíveis utilizados no mercado brasileiro, c) avalie as vantagens e desvantagens de cada combustível disponível no mercado brasileiro.
Passo 1
Resumindo, o enunciado pede três coisas para os combustíveis do mercado brasileiro (gasolina, etanol e mistura 75 %/25 %):
- o balanço estequiométrico da combustão completa, isto é, a reação química balanceada com ar puro;
- a composição dos gases de escape em condição estequiométrica (supondo ar com
de e de em mol); - as vantagens e desvantagens de cada combustível.
Vamos usar conceitos de estequiometria de combustão e proporções molares de ar e produtos.
Passo 2
Para cada combustível, escrevemos a reação genérica de combustão completa com ar (apenas
participa, o
fica inerte):
Gasolina (aproximada por octano,
):
Balanceando o oxigênio: do lado direito há
átomos de O, logo
.
Etanol
:
Oxigênio:
átomos, logo
.
Mistura (por mol:
mol
+
mol
):
oxigênio total .
Produtos de mol
e de mol.
oxigênio total
Produtos de
e de
Passo 3
Agora incluo o
do ar em cada caso, usando a razão
mol
por mol de
:
Gasolina:
mol ⇒
mol.
Total de produtos mol.
Frações molares
Total de produtos
Frações molares
Etanol:
mol ⇒
mol.
Total mol.
Total
Mistura:
mol ⇒
mol.
Total mol.
Total
Passo 4
Vamos discutir prós e contras de cada um:
Gasolina
– Vantagens: alta densidade energética, infraestrutura e motores otimizados para ela.
– Desvantagens: derivada de petróleo (emissões de C e poluentes), combustível fóssil.
– Vantagens: alta densidade energética, infraestrutura e motores otimizados para ela.
– Desvantagens: derivada de petróleo (emissões de C
Etanol
– Vantagens: renovável (derivado da cana), maior número de octanas (menos detonação), menor emissão líquida de C .
– Desvantagens: menor densidade energética (~30 % menos que gasolina), higroscópico (absorve água), pode demandar adaptações em motores antigos.
– Vantagens: renovável (derivado da cana), maior número de octanas (menos detonação), menor emissão líquida de C
– Desvantagens: menor densidade energética (~30 % menos que gasolina), higroscópico (absorve água), pode demandar adaptações em motores antigos.
Mistura 75 %GS/25 %ET
– Vantagens: compromissos entre energia e octanas, menor emissão que gasolina pura e sem necessidade de tanques e motores específicos (flex).
– Desvantagens: energia inferior à gasolina pura e desempenho ligeiramente reduzido, ainda depende parcialmente de petróleo.
– Vantagens: compromissos entre energia e octanas, menor emissão que gasolina pura e sem necessidade de tanques e motores específicos (flex).
– Desvantagens: energia inferior à gasolina pura e desempenho ligeiramente reduzido, ainda depende parcialmente de petróleo.
Resposta
a) Balanços estequiométricos:
b) Composição dos gases de escape (frações molares):
Gasolina: ,
,
.
Etanol: ,
,
.
Mistura: ,
,
.
Gasolina:
Etanol:
Mistura:
c) Vantagens e desvantagens:
Gasolina: alta energia e maturidade tecnológica, mas poluente e fóssil.
Etanol: renovável e antidetonante, mas menos energético e higroscópico.
Mistura: bom meio-termo, motores flex, porém rendimento e energia intermediários.
Gasolina: alta energia e maturidade tecnológica, mas poluente e fóssil.
Etanol: renovável e antidetonante, mas menos energético e higroscópico.
Mistura: bom meio-termo, motores flex, porém rendimento e energia intermediários.