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Combustíveis - materiais essenciais para prover energia à nossa sociedade

2013; UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO; Volume: 18; Issue: 3 Linguagem: Português

10.1590/s1517-70762013000300001

1517-7076

P. Miranda,

Global Energy and Sustainability Research

Paulo Emilio V. de Miranda Editor-Chefe Revista Materia pmiranda@labh2.coppe.ufrj.br Dentre a grande variedade de materiais que sao estudados e caracterizados, os combustiveis representam uma classe especial devido ao seu carater essencial para a existencia e sobrevivencia da nossa sociedade, a qual requer progressivamente quantidades crescentes de energia para produzir bens, servicos, viveres e garantir o funcionamento de maquinas, equipamentos e veiculos. Embora combustiveis nucleares e a agua sejam utilizados para a geracao de energia eletrica em larga escala e os alcoois, os oleos vegetais e as gorduras de origem animal foram e continuam sendo usados para fins energeticos, a cena mundial tem sido dominada ha seculos pela madeira e, subsequentemente, pelos combustiveis fosseis, o carvao, o petroleo e o gas natural. Estes, normalmente reagindo com o oxigenio, proveem o potencial energetico requerido ao liberar para uso humano parte da energia quimica que contem. A abordagem de epoca recente, a partir da Revolucao Industrial, mostra caracteristicas descritas na Figura 1, que utilizou desenhos adaptados das estruturas quimicas dos combustiveis de Gupta [1], dados medios de densidade energetica [1- 3], apresenta os anos de maximo suprimento mundial para cada combustivel com projecoes da literatura [4] e propria e inclui o hidrogenio como o vetor energetico do futuro. Aqui vale ressaltar que o hidrogenio nao e um combustivel primario como os demais apresentados na Figura 1, por requerer uma fonte de energia para que seja produzido a partir da agua, de combustiveis fosseis ou de biomassas para atuar como um portador de energia. Varios aspectos importantes decorrem da analise da Figura 1, tais como: 1. A complexidade quimica dos combustiveis abordados decresce fortemente com o passar dos anos. A madeira e o carvao possuem configuracao quimica muito mais complexa do que os seus sucedâneos; 2. Ha uma diminuicao importante no teor de carbono, configurando uma descarbonizacao progressiva dos combustiveis que veem sendo utilizados pela nossa sociedade; 3. O conteudo energetico que cada combustivel disponibiliza cresce de forma muito significativa na era do oleo e do gas natural e tem potencial para um novo grande salto com o uso do hidrogenio. Os valores de densidade energetica para o carvao, o petroleo e o gas natural foram obtidos como sendo a media reportada para os dez maiores produtores mundiais desses combustiveis [3]; 4. O teor de hidrogenio e progressivamente aumentado, tornando-se majoritario no petroleo e no gas natural, este ultimo essencialmente composto por metano, ate apresentar-se o hidrogenio como o gas combustivel do futuro e cunhar uma nova era para a humanidade; 5. Os combustiveis vem sendo usados pela nossa sociedade de forma simultânea, isto e, ainda hoje utilizamos a madeira para fins energeticos. Entretanto, ha epocas especificas em que um determinado combustivel dominou a cena mundial, sendo utilizado para suprir a maior quantidade de energia consumida no mundo. Isso ocorreu com a madeira no alvorecer da Revolucao Industrial, no entorno de 1850; com o carvao ate o momento em que o transporte veicular trouxe o uso do combustivel liquido do seculo XX, por volta de 1930; e com o petroleo no inicio deste milenio. Atualmente, estamos em plena era do metano, elemento majoritario no gas natural, no gas de sintese, no gas de folhelho e em biogases, que se projeta atingir o maximo no suprimento global em meados do seculo XXI. Uma extensao desse cenario pode ser imaginada caso a exploracao do hidrato de metano, existente em grande quantidade no fundo dos oceanos, tornar-se viavel tecnica e comercialmente. E importante, considerar tambem que o declinio no uso dos combustiveis fosseis ocorre mesmo que continuem disponiveis na quantidade requerida, ja que motivacoes de carater ambiental forcam a sua substituicao, abrindo mais espaco para as energias renovaveis. Com base em analise da cinetica da evolucao dos combustiveis usados em larga escada ate entao, foi possivel projetar que a humanidade tera, por volta de 2080, as suas necessidades energeticas supridas essencialmente pelo derradeiro e inesgotavel combustivel, o hidrogenio. Vale ressaltar que o inicio da era do hidrogenio nao envolvera apenas o uso direto de hidrogenio, mas