Biocombustíveis

Introdução

Os combustíveis fósseis são como um presente herdado de um passado de milhões de anos.

Os biocombustíveis são o nosso presente e futuro. Mas não como um presente e sim como algo que só depende da gente.

Os combustíveis fósseis são finitos e sua queima causa sérios problemas ambientais, como o aquecimento global.

Isso fez com que a humanidade buscasse alternativas mais limpas e sustentáveis.

É aqui que entram os biocombustíveis.

Eles são fontes de energia produzidas a partir da biomassa.

Biomassa é toda matéria orgânica de origem vegetal ou animal que pode ser usada para produzir energia.

Pense em cana-de-açúcar, óleos de soja e girassol, restos de madeira, esterco de gado e até o lixo orgânico da sua casa.

A grande vantagem dos biocombustíveis é que eles são renováveis (podemos plantar e criar mais) e fazem parte de um ciclo de carbono fechado.

O $CO_2$ liberado na sua queima é o mesmo que a planta capturou da atmosfera para crescer, então o impacto no efeito estufa é muito menor.

Vamos conhecer os três principais biocombustíveis usados no Brasil e no mundo.

1. Etanol: o combustível da cana-de-açúcar

O Brasil é um pioneiro mundial no uso do etanol como combustível.

O nosso "álcool" é um exemplo clássico de biocombustível, produzido em larga escala a partir da cana-de-açúcar.

O processo de produção é basicamente uma versão industrial e em grande escala de fazer uma bebida alcoólica:

Moagem

A cana-de-açúcar é esmagada para extrair o seu caldo rico em sacarose, a garapa.

O que sobra, o bagaço, não é lixo e tem um papel importante.

Fermentação

O caldo de cana é colocado em grandes tanques (as dornas de fermentação) com leveduras, como a Saccharomyces cerevisiae.

As leveduras são microrganismos que possuem enzimas capazes de quebrar a sacarose em glicose e frutose e, em seguida, fermentar esses açúcares, transformando-os em etanol e dióxido de carbono.

Destilação

Ao final da fermentação, temos uma mistura com cerca de 10% de etanol.

Para separar e purificar o álcool, essa mistura passa por um processo de destilação fracionada, que aproveita o fato de o etanol ter um ponto de ebulição menor que o da água.

Poder Calorífico do Etanol

Outro tópico muito importante é com relação ao poder calorífico do etanol.

É muito comum comparar o poder calorífico dele com o da gasolina e, de fato, o etanol libera menos energia por litro que a gasolina.

Não é a toa que um carro a álcool faz menos Km/L que um carro a gasolina.

A reação que usamos para calcular a quantidade de gás carbônico emitida e o poder calorífico é, obviamente, a combustão do etanol:

$CH_3CH_2OH + 3 O_2 \rightarrow 2 CO_2 + 3 H_2O$

Ciclo do Carbono Fechado

Esse é o ponto mais importante do ponto de vista ambiental.

O etanol quando queimado no carro libera $CO_2$, mas esse gás carbônico liberado na queima é o mesmo que a cana-de-açúcar retirou da atmosfera para crescer (fotossíntese).

Ou seja, em teoria, nós não estamos aumentando a quantidade de gás carbônico na atmosfera, então não estamos contribuindo para o aumento do efeito estufa.

É diferente de, por exemplo, um petróleo, que está lá embaixo da terra, a gente traz ele para a superfície, queima e joga na atmosfera algo que não estava nela há simplesmente milhões de anos.

Etanol de Segunda Geração

Estamos tentando fazer etanol agora do bagaço da cana!

O bagaço da cana é rico em celulose, então o que a Química quer fazer hoje é quebrar a celulose em glicose, ao invés da sacarose, para conseguir fermentá-la.

O problema é que a celulose é muito resistente.

O etanol vindo da celulose é chamado de etanol de segunda geração, que teria uma vantagem gigantesca!

Você simplesmente conseguiria produzir muito mais sem aumentar a área plantada, seria genial!

E é nisso que a tecnologia está focando e buscando.

2. Biodiesel

Próximo combustível, vamos para um que foi criado por um cearense, Expedito Parente.

O biodiesel é um combustível renovável que pode substituir o diesel de petróleo em motores de caminhões, ônibus e tratores.

Como o nome sugere, ele é produzido a partir de óleos e gorduras.

Ele é obtido por meio de uma reação química chamada transesterificação.

O nome é complicado, mas a ideia é simples, até porque já vimos isso em Reações Orgânicas e em Ésteres.

Você pega um óleo vegetal (como soja, mamona ou palma) ou uma gordura animal, que quimicamente são triacilgliceróis, e os faz reagir com um álcool (geralmente metanol ou etanol), na presença de um catalisador.

Nessa reação, a molécula grande do triacilglicerol é "quebrada" em moléculas menores, que são os ésteres que formam o biodiesel, e glicerol, que é um subproduto valioso usado na indústria de cosméticos e alimentos.

Aqui, não tem muito segredo: você precisa saber que o biodiesel é formado pela reação de transesterificação e precisa saber ela decorada.

3. Biogás: Energia do lixo

E se a gente pudesse transformar lixo em energia? Com o biogás, isso é possível!

Biogás é uma mistura de gases, rica em metano ($CH_4$), produzida a partir da decomposição anaeróbia (na ausência de oxigênio) de matéria orgânica por bactérias.

O processo acontece em equipamentos chamados biodigestores. Neles, podemos colocar todo tipo de matéria orgânica:

• Restos de alimentos e lixo orgânico de aterros sanitários.

• Esterco de animais de fazendas.

• Resíduos da indústria alimentícia e do esgoto.

Dentro do biodigestor, as bactérias "comem" essa matéria orgânica e liberam o biogás.

Esse gás pode ser queimado para gerar calor, para cozinhar (substituindo o gás de cozinha) ou para mover geradores e produzir energia elétrica.

O que sobra no fundo do biodigestor é um material rico em nutrientes, que pode ser usado como um excelente biofertilizante para a agricultura.

É um ciclo perfeito: o lixo vira energia e adubo.

E qual é a grande pegadinha envolvendo o biogás em provas?

Se eu estou pegando um gás que está em aterros, jogando para a superfície e usando para queimar e produzir gás carbônico, eu não estaria poluindo o ambiente?

Eu não estaria aumentando o aquecimento global?

E a resposta é NÃO!

Se a gente não fizesse isso, o biogás seria liberado sozinho na atmosfera em forma de metano $CH_4$.

Acontece que o metano é 25 vezes mais potente que o gás carbônico com relação ao seu efeito estufa.

Então se a gente está transformando metano em gás carbônico, a gente está transformando um vilão gigantesco em um vilão menor!

Nós não estamos “Impedindo” o aquecimento global, mas isso é uma mitigação sim, e extremamente importante! Por isso, queimar o metano é uma estratégia eficiente (produz muita energia) e AMBIENTAL.

Terminamos a Química Ambiental, assunto tranquilo! Te espero quando quiser estudar outra coisa, valeu!