Questão 2 Unicamp 2021 - 2ª fase - dia 2
O gás natural (GN) é uma fonte de energia eficiente e limpa, considerando-se uma queima completa desse gás na sua forma purificada. No entanto, o metano, na origem, vem misturado com muitas outras substâncias que precisam ser retiradas no processo de purificação, pois, na queima, teriam baixa ou nenhuma eficiência energética, ou então gerariam produtos com características indesejáveis. A tabela abaixo mostra a composição aproximada (V/V %) de algumas fontes de gás natural, o que pode ilustrar as afirmações anteriores.
Considere a queima de gases naturais (GN) na composição em que se apresentam nas fontes, em condições idênticas de temperatura e pressão e considerando tais gases como ideais.
a) Do ponto de vista energético, qual seria a melhor e a pior fonte, por volume de gás queimado? Justifique sua resposta.
b) Do ponto de vista ambiental, qual seria a melhor e a pior fonte, por volume de gás queimado? Justifique sua resposta.
a) Os componentes apresentam eficiências energéticas diferentes, conforme apresentado na tabela fornecida pela questão. Quanto maior a eficiência energética relativa, maior é a quantidade de calor liberada por m3 do gás natural queimado. As diferentes fontes de gás natural apresentam composições específicas, ou seja, distintas em si, portanto, apresentam eficiências diferentes. A eficiência energética relativa do gás natural de cada fonte pode ser determinada a partir da média ponderada das eficiências dos componentes e suas porcentagens conforme apresentado a seguir:
Obs: Logicamente, o objetivo da questão não é que o aluno calcule o valor exato da eficiência energética do combustível, mas, sim, que ele consiga perceber as principais contribuições relativas atráves das porcentagens e eficiências de cada componente.
MELHOR FONTE: Uthmaniyah PIOR FONTE: Uch
A pior fonte é a de Uch visto que há grandes porcentagens de componentes que apresentam eficiência energética nula como N2 (25,2%) e CO2 (46,2%).
A melhor fonte, sob o ponto de vista energético, é a de Uthmaniyah, visto que apresenta maiores porcentagens volumétricas de componentes com eficiências energéticas maiores como CH4 (55,5%), C2H6 (18%) e C3H8 (9,8%).
b) Do ponto de vista ambiental, o combustível é mais limpo quando possui menores quantidades de compostos que geram produtos indesejáveis na queima, como por exemplo, compostos de enxofre que geram gases causadores da chuva ácida (SO2). Outro ponto importante a considerar, é a que a queima de hidrocarbonetos de cadeias menores é mais limpa pelo fato de necessitarem de menor quantidade relativa de oxigênio levando à menor tendência sofrer combustão incompleta, que poderia gerar CO (gás tóxico) ou fuligem (material particulado). Além disso, quanto menor a cadeia carbônica, menor será a quantidade de CO2 formado por volume do gás queimado.
MELHOR FONTE: Uch PIOR FONTE: Leaq
A pior fonte é a Leaq visto que possui grande porcentagem volumétrica de H2S, o qual pode gerar o gás SO2 na combustão, o qual contribui para o fenômeno de chuva ácida.
A melhor fonte é a Uch visto que não possui compostos sulfurados (H2S). Além disso, possui pequena quantidade de hidrocarbonetos grandes, o que proporciona combustão mais completa e, portanto, menor quantidade de fuligem e menor formação de gases tóxicos.