O que é bioetanol combustível, e quais são os seus benefícios?
Você deve ter visto reportagens nos últimos anos sobre carros que funcionam com álcool em vez de gasolina. A idéia de usar etanol para abastecer veículos já existe há algum tempo, mas só há pouco tempo é que o conceito foi seriamente explorado. Ao substituir o combustível à base de petróleo por álcool, poderíamos eliminar os fumos de escape nocivos que qualquer carro produz quando utiliza gasolina como combustível.
O bioetanol é um combustível alternativo interessante que está ganhando o interesse de pesquisadores, consumidores e montadoras de automóveis. Mas o que é bioetanol, e por que é considerado tão promissor?
O que é bioetanol combustível?
O etanol é há muito tempo uma das substâncias mais versáteis e essenciais disponíveis para nós. A maioria das pessoas conhece o etanol como o álcool encontrado nas bebidas alcoólicas. Mas para os químicos, o etanol é muito mais do que uma droga psicoativa; é um solvente com uma gama infinita de aplicações industriais e químicas. Nos últimos anos, o etanol também surgiu como um potencial combustível renovável para automóveis e uma alternativa viável para a gasolina à base de petróleo.
Bioetanol refere-se simplesmente ao etanol produzido a partir de biomassa. Se você está se perguntando do que é feito o bioetanol combustível, aqui está a sua resposta. Biomassa é um termo amplo que inclui qualquer material derivado de um organismo vivo ou recentemente falecido. A madeira é o exemplo mais comum de biomassa. Ao queimar madeira, podemos liberar diretamente a energia que ela contém e usá-la como combustível. Outras categorias comuns de biomassa incluem resíduos agrícolas e esterco animal, resíduos alimentares e industriais, e culturas energéticas.
Como é feito o bioetanol combustível?
A biomassa, geralmente sob a forma de cultivos energéticos, pode produzir bioetanol através de um processo chamado fermentação, o mesmo processo em que o ácido sulfúrico é usado para fazer bebidas alcoólicas. Milho, cana-de-açúcar, algas e uma série de outras plantas amplamente disponíveis podem ser utilizadas para produzir bioetanol através da fermentação. Durante o processo de fermentação, certas espécies de leveduras consomem os açúcares da biomassa. Ao digeri-los, eles produzem etanol e dióxido de carbono (CO2) como subprodutos.
A biomassa geralmente contém uma série de polímeros complexos de carboidratos chamados celulose, que se encontram nas paredes celulares das plantas. Para produzir açúcar suficiente para a fermentação, a biomassa deve ser tratada com ácidos ou enzimas especiais. Estas decompõem algumas das células mais resistentes da planta, expondo sua estrutura interna através de outro processo chamado hidrólise. A hidrólise da celulose produz açúcar sacarose, que pode então ser fermentado para produzir etanol. Existem três formas principais de extrair açúcar de uma amostra de biomassa: hidrólise enzimática, hidrólise ácida diluída e hidrólise ácida concentrada.
Hidrólise enzimática: enzimas especiais são adicionadas à amostra de biomassa. Estas enzimas decompõem as células da planta e hidrolisam a celulose para produzir sacarose. Este método é uma inovação recente e a sua implementação é actualmente muito dispendiosa. Contudo, espera-se que se torne mais económico com o tempo, à medida que o processo for sendo aperfeiçoado.
Hidrólise ácida diluída: Este método é o mais antigo e simples. Atualmente é também a maneira mais eficiente de usar biomassa para a produção de etanol, embora isso possa mudar no futuro. O processo consiste em duas etapas, cada uma das quais adicionando ácido sulfúrico, diluído a menos de 1% e aquecido a 190 - 215 graus Celsius, à biomassa. O ácido fraco e o alto calor hidrolisam a celulose. O líquido resultante pode então ser recuperado e processado.
Hidrólise ácida concentrada: A hidrólise ácida concentrada utiliza uma concentração muito mais forte (70-77%) de ácido sulfúrico, que é adicionado à biomassa seca e elevado a uma temperatura de 50 celsius. A mistura é então diluída com água até que a concentração esteja entre 20-30grees Celsius, antes de ser aquecida a 100 graus Celsius durante uma hora. O resultado deste processo é um gel que pode ser prensado para liberar uma mistura de açúcar e ácido. A mistura é separada por meio de uma coluna cromatográfica.
Quais são os benefícios do bioetanol combustível?
Bioetanol oferece inúmeras vantagens sobre os tipos de combustível mais antigos. No entanto, uma das principais razões é que qualquer planta que contenha açúcar e amido pode ser utilizada para a sua produção. À medida que a pesquisa avança e refinamos os processos que utilizamos para extrair e fermentar açúcares, podemos esperar que os rendimentos aumentem. Atualmente, um punhado de cultivos é considerado muito superior para a produção de bioetanol, mas isso pode mudar com o tempo.
A produção de bioetanol combustível é muito mais ecológica do que outros combustíveis convencionais, e há esforços contínuos para reduzir ainda mais a pegada de carbono. Em princípio, a produção de bioetanol deve ser neutra em carbono, pois o único CO2 liberado na atmosfera é o CO2 absorvido pela planta através da fotossíntese.
A produção de bioetanol não só é mais ecológica do que outros tipos de produção de combustível, mas quando o combustível é utilizado, produz fumos muito mais limpos. O etanol queima completamente; não há subprodutos nocivos como outros tipos de combustível. Quando o bioetanol é utilizado como combustível para motores de combustão interna em automóveis, os gases de escape são muitas vezes mais limpos do que o ar ambiente, especialmente em ambientes urbanos.
Porque etanol biodegradáveis, os derrames de combustível não são potenciais desastres ambientais, como é o caso do petróleo. Se o etanol entrar na água, diluir-se-á a uma concentração baixa e não tóxica.
Para que é utilizado o bioetanol combustível?
O bioetanol combustível é utilizado em diversos contextos e espera-se encontrar mais aplicações à medida que o tempo avança e os métodos de produção melhoram. Se você perguntar todos os anos para que é utilizado o bioetanol combustível, verá que a lista se torna cada vez mais longa. Os dois usos mais destacados do bioetanol combustível são como aditivo ou alternativa à gasolina e como combustível para lareiras especiais.
A adição de etanol à gasolina aumenta o número de octanas, tornando-a mais resistente à detonação. O resultado é que mais do combustível queima do que explode. Aumentar a octanagem do combustível é geralmente um processo muito caro; adicionar etanol a combustível de baixa qualidade melhora seu desempenho sem aumentar significativamente o custo. Muitas montadoras também começaram a apoiar o E85 em seus veículos, que é um combustível feito a partir de etanol 85% e 15% de produtos petrolíferos.
Lareiras a bioetanol também estão se tornando mais comuns e podem eventualmente substituir completamente as lareiras convencionais. Como o bioetanol queima de forma tão limpa e não produz produtos de combustão tóxicos, as lareiras de bioetanol não precisam de chaminé para transportar a fumaça; não há fumaça com a qual se preocupar. Como as lareiras a bioetanol não necessitam de infra-estruturas adicionais, podem ser utilizadas livremente em situações em que seria impossível ter uma lareira convencional. Se você está se perguntando quanto tempo o bioetanol combustível dura quando queimado continuamente em uma lareira, a resposta é de 4 a 8 horas. As lareiras a bioetanol geralmente permitem ao utilizador controlar a velocidade a que o combustível é queimado através de vários ajustes de calor. Quanto mais produz, mais rápido consome combustível.
O que significa o Bioetanol para o futuro da produção de combustíveis?
O bioetanol não é o único biocombustível por aí. No entanto, é actualmente a mais proeminente, e os seus sucessos iniciais têm sido um importante motor de investigação de outras tecnologias relacionadas. Dois outros exemplos proeminentes de conceitos semelhantes são o biodiesel e o combustível hidrogénio. Examinando como o biodiesel, o bioetanol e o combustível hidrogénio são feitos, podemos começar a compreender como será o futuro das tecnologias de energia limpa.
O biodiesel é outro combustível alternativo promissor, que pode ser produzido a partir de óleos e gorduras. Os resíduos de óleo de cozinha, óleo vegetal e gorduras animais podem ser todos convertidos em biodiesel. Como o bioetanol, o biodiesel está atraindo interesse como uma possível alternativa ou complemento à gasolina. Uma grande vantagem do biodiesel é que ele pode ser feito a partir da reciclagem de uma vasta gama de produtos prontamente disponíveis. Também pode ser usado em motores diesel existentes, sem necessidade de modificações.
O combustível hidrogénio é outra fonte de combustível alternativa muito mais amiga do ambiente do que a gasolina. Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, ele também é o mais leve. Como resultado, o hidrogênio livre é raro na Terra porque flutua no espaço. A maioria do hidrogênio produzido industrialmente é feita com a reforma a vapor, que requer combustíveis fósseis. No entanto, estão em curso investigações para produzir hidrogénio a partir de biomassa e electrólise da água. Se esses esforços levarem a uma produção limpa e eficiente de hidrogênio, ela pode ser crítica como fonte de combustível.
À medida que os efeitos das alterações climáticas provocadas pelo homem começam a aparecer e a afectar todos os cantos do planeta, a investigação sobre energias alternativas nunca foi tão importante. Nenhuma tecnologia isolada pode nos permitir mitigar os efeitos das mudanças climáticas, mas mudando para tecnologia neutra em carbono onde possível podemos começar a reduzir nosso impacto sobre o meio ambiente.
Biocombustíveis como o bioetanol nos dão um vislumbre de como poderia ser um futuro energético limpo. A biomassa é abundante no nosso planeta e podemos aproveitá-la para satisfazer as nossas necessidades energéticas sem os inconvenientes associados à queima de combustíveis fósseis. Nas próximas décadas, o bioetanol e outros biocombustíveis certamente desempenharão um papel importante para nos ajudar a reduzir nossa pegada de carbono como civilização.