Gás de síntese

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Gás de síntese - é uma mistura combustível de gases, produzida a partir de processos de gaseificação, ou seja de combustão incompleta de combustíveis sólidos. Utiliza-se, por exemplo, madeira, carvão ou outros combustíveis, geralmente ricos em carbono, usando oxigênio insuficiente para a queima completa e (em alguns casos) vapor de água. Dependendo das matérias-primas usadas, os gases gerados também são conhecidos como: gás de madeira, gás de cidade ("gás de carvão"), gás de água e, por seu baixo nível calorífico, "gás pobre".[1]

História[editar | editar código-fonte]

Carro movido a gás de síntese.

O aparelho para a produção deste gás, o gasogênio, foi inventado nos anos 1920 pelo francês Georges Imbert.

A produção de gás de síntese tem maior importância histórica em períodos de escassez energética. Foi empregada em diferentes regiões do mundo, com intuito de produzir estrategicamente combustíveis aptos ao uso em motores de combustão interna e turbinas a gás.

Por exemplo, durante a Segunda Guerra Mundial, houve dificuldade de importação de petróleo principalmente pela Alemanha, devido a restrições de comércio marítimo. Foram usados muitos equipamentos embarcados nos próprios veículos, permitindo produzir gás de síntese e alimentar motores de automóveis e tratores, ficando num reboque e consumindo principalmente madeira.

No Brasil, nesta mesma época, a dificuldade na importação do petróleo causou racionamento de gasolina. Esta era destinada principalmente a táxis e veículos oficiais. O gás de síntese tornou-se então a única opção para muitos veículos de passeio particulares. Seu uso era incentivado pelo governo.

Trator equipado com um gasogênio e movido a gás de síntese.

Com o mesmo objetivo de suprir demandas energéticas de veículos, construiu-se plantas capazes de produzir óleo combustível. Em alguns casos se empregam processos de pirólise, que produz prioritariamente combustíveis líquidos como o bio-óleo. Já no processo de Fischer-Tropsch, o gás de síntese pode ser transformado em combustíveis líquidos, como gasolina. O gás obtido a partir da gaseificação de materiais orgânicos, pode ser empregado na produção de plásticos, usado diretamente como combustível ou transformado em combustíveis líquidos como o etanol.[2]

A partir da década de 1990, a produção de gás de síntese passou a receber novo destaque devido a novos tipos de plantas de geração de energia elétrica, que envolvem gaseificação integrada a ciclo combinado. Esta configuração produz gás de síntese e alimenta turbinas a gás que, por sua vez, rejeitam calor. Este calor faz funcionar caldeiras a vapor que movimentam turbinas a vapor, gerando outra parcela de energia elétrica.

O gás de síntese tem também importância em processos industriais envolvendo combustão. Da mesma forma que em veículos, o gás pode ser mais adequado para o consumo em fornos industriais, proporcionando queima mais rápida e limpa em relação a combustíveis sólidos.

Folha artificial[editar | editar código-fonte]

Uma folha artificial replica a fotossíntese, o processo pelo qual uma folha converte dióxido de carbono, água e luz solar em energia. Mas, a folha artificial melhora o modelo da natureza. Por um lado, converte o excesso de dióxido de carbono da nossa atmosfera em energia utilizável. Uma planta, em sua máxima eficiência, converte 1% da luz solar em alimentos. Ao usar dióxido de carbono puro, algumas folhas artificiais da década de 2010[3] conseguiram atingir uma eficiência de 10%. Além disso, a energia gerada por suas folhas pode ser armazenada para uso posterior. E, finalmente, quando substituíram a bactéria usada na folha artificial por outra, produziu fertilizante à base de nitrogênio, um subproduto valioso para usuários em climas deficientes em nutrientes.[4]

Em 2019, uma folha artificial é uma alternativa para produzir syngas e combustível líquido sustentável. Alimentada pela luz solar, a folha funciona com eficiência mesmo nos dias nublados e nublados. E, em comparação com os processos industriais atuais para a produção de syngas, o dispositivo não libera dióxido de carbono adicional na atmosfera.[5] A folha artificial é equipada com dois absorvedores de luz com um catalisador feito a partir do elemento naturalmente abundante cobalto. Após a imersão em água, um absorvedor de luz usa o catalisador para produzir oxigênio, enquanto outros realizam a reação química que reduz o dióxido de carbono e a água em monóxido de carbono e hidrogênio, formando a mistura de syngas.[6]

Produção[editar | editar código-fonte]

O gás de síntese é produzido, por exemplo, a partir de resíduos agrícolas (biomassa) e carvão, em usinas para geração de energia elétrica. Industrialmente, usa-se o oxigênio e/ou ar para queima, adicionando-se também vapor de água em alguns casos, que reage com o material aquecido a ~700°C reduzindo a parcela de monóxido de carbono e ampliando a parcela de hidrogênio.

2C + O2 ⇌ 2CO + 58 000 cal por mol (44g).
C + O2 ⇌ CO2 + 97 000 cal por mol.
2CO + O2 ⇌ 2CO2 + 136 000 cal por mol.
CO2 + C ⇌ 2CO - 38 000 cal por mol.

Quando vapor de água é injetado no ar de combustão, tem suas moléculas "quebradas" térmicamente (ver: reação de mudança do vapor de água). Tal reação produz grandes quantidades de hidrogênio obtendo-se misturas gasosas com as seguintes composições:

C + H2O ⇌ CO + H2 ⇌ - 28 000 cal por mol.
C + 2H2O ⇌ CO2 + 2H2 - 18 000 cal por mol.
CO + H2O ⇌ CO2 + H2 + 9 400 cal por mol.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. (em português) Alunos online - Gasogênio. Jennifer Rocha Vargas Fogaça. Página acessada em 28/07/2015.
  2. (em português) Inovação Tecnológica - IPT vai construir usina para gaseificar bagaço de cana. Página acessada em 29/03/2011.
  3. «'Artificial leaf' makes fuel from sunlight». MIT News. Consultado em 22 de outubro de 2019 
  4. «Artificial Leaf Named a 2017 Breakthrough Technology». chemistry.harvard.edu (em inglês). Consultado em 22 de outubro de 2019 
  5. «'Artificial leaf' successfully produces clean gas». ScienceDaily (em inglês). Consultado em 22 de outubro de 2019 
  6. «Artificial leaf: A new benchmark in the field of solar fuels». Tech Explorist (em inglês). 22 de outubro de 2019. Consultado em 22 de outubro de 2019 

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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