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FACULDADES OSWALDO CRUZ – ENGENHARIA QUÍMICA PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS - TRABALHO EM GRUPO TURMA 5EZ – 1º. SEMESTRE DE 2023 NOME: Bianca Silva Custódio NUMERO: 2419107 NOME: Barbara Passos Braz NUMERO: 2417195 NOME: Perguntamos e não tinha mais nenhum aluno sem grupo na sala para completar o trio, perdão professor. Segue artigo publicado no blog de Bernardo Gradin que faz análise da eletrificação veicular com base na publicação de 2018 da revista americana The Economist. Quais são as discussões em torno da adoção do carro elétrico e seu potencial em comparação com as convencionais fontes de energia renovável no Brasil?1 A edição de 17/03/2018 da revista The Economist trouxe uma reportagem especial sobre geopolítica energética, cuja leitura é fundamental para qualquer pessoa que atue direta ou indiretamente no setor de energia. Com base nessa leitura, o autor entendeu que seria uma boa oportunidade para levantar questões de energia renovável no Brasil, veículos elétricos e híbridos e afins. Dentre várias abordagens interessantes, a reportagem explora com muita propriedade o conceito de “energy democratization”, segundo o qual as novas fontes de energia renováveis que se tornaram viáveis economicamente nos últimos anos, como as de fonte solar, eólica e biomassa, possibil itarão que países altamente dependentes da importação de petróleo e gás natural equacionassem suas necessidades energéticas com projetos de energia renovável de pequeno, médio e grande porte. Segundo o artigo, os países e comunidades dependentes energeticamente ganharão “superpoderes” sobre suas fontes de energia, reduzindo tal dependência de países posicionados como “superpotências energéticas”, em razão de suas grandes reservas de hidrocarbonetos, como a Rússia e alguns países do Oriente Médio. Em outras palavras, a escassez de recursos energéticos, que por muitos anos vem sustentando o preço do petróleo no mercado internacional, está sendo gradativamente substituída pela diversidade e pluralidade de fontes energéticas, por conta do estágio de maturidade a lcançado por fontes de energia limpa. A substituição de energia de fontes fósseis por energia de fontes renováveis, além de trazer benefícios inquestionáveis sob o ponto de vista de redução de emissão dos gases de efeito estufa – GEE –, altera de forma significativa a geopolítica energética, democratizando a geração de energia, ampliando o seu alcance a comunidades antes não abastecidas e reduzindo os poderes dos grandes produtores mundiais. A reboque da nova geopolítica energética, a indústria dos veículos elétricos e híbridos vem ganhando bastante destaque. Embora muita atenção seja dirigida aos Estados Unidos, por conta principalmente do visionário Elon Musk e da sua montadora Tesla, e a alguns países europeus, que estão limpando suas matrizes energéticas , estabelecendo metas agressivas de redução de emissões e banindo veículos movidos a combustíveis fósseis, o país que mais investe em energia limpa e que lidera a corrida pelo carro elétrico é a China, que está se tornando a Detroit do carro elétrico, conforme artigo recente publicado pela Bloomberg. Os principais fatores que explicam a expansão das fontes alternativas de energia e do carro elétrico na China são a poluição do ar nos grandes centros chineses, que já ultrapassou em muito os limites tolerados de acordo com a Organização Mundial da Saúde – OMS e a forte dependência energética do país. A China é o maior importador de petróleo e o maior consumidor de carvão mineral do mundo, atualmente com mais de 4 trilhões de kWh de eletricidade gerada pelo minério, representando mais de 70% da matriz energética chinesa (para efeitos de comparação, o total de energia elétrica consumida no Brasil em 2016 foi de 520 bilhões de kWh). No entanto, para se verificar o real impacto do carro elétrico ou híbrido sob o prisma de potencial redução dos gases de efeito estufa (GEE), deve se levar em consideração a análise do ciclo de vida – ACV – do combustível utilizado, no caso, a energia elétrica que alimenta a bateria. A análise não é feita somente na emissão de gases de efeito estufa (GEE) no escapamento do veículo, o que constituir -se-ia numa visão míope, mas deve levar em consideração todas as emissões de GEE ocorridas durante a produção e distribuição da energia elétrica, do poço à roda (well-to-wheel). Exemplificando, se você substitui um veículo movido à gasolina ou diesel por um veículo elétrico na Noruega, onde a matriz energética é predominantemente limpa, você está fazendo um ótimo negócio em termos de sustentabilidade; por outro lado, se você substitui um veículo movido a etanol por um veículo elétrico na China ou nos Estados Unidos, onde a matriz energética ainda é predominantemente à base de carvão e de petróleo e gás natural, respectivamente, você estará fazendo um péssimo negócio em termos de sustentabilidade e de emissões de GEE, ao menos enquanto estes países não limparem suas matrizes, o que ainda deverá demorar algumas décadas. 1 Texto Fonte: Blog > A nova geopolít ica energética e o carro e létrico por Bernardo Gradin http: //www.granbio.com.br/bl og/a-nova-geopolitica-energetica-e-o-carro-e letrico/ Acesso: março/2019 http://www.granbio.com.br/blog/1378/ http://www.granbio.com.br/blog/1378/ http://www.granbio.com.br/conteudos/blog http://www.granbio.com.br/blog/a-nova-geopolitica-energetica-e-o-carro-eletrico/ Trazendo o debate à realidade brasileira, seria importante observar, primeiramente, de onde viria a energia elétrica para carregar as baterias dos carros elétricos no Brasil em caso de substituição parcial da frota leve. Embora o Brasil possua uma matriz de energética elétrica limpa, a crise hídrica observada nos últimos anos reduziu de forma significativa o volume de água nos reservat órios das usinas hidrelétricas (que respondiam por cerca de 70% da geração total de energia elétrica no país), de forma que a energia marginal gerada no país, e que seria utilizada para alimentar as baterias dos veículos elétricos, é proveniente de fontes fósseis, como diesel, gás natural e até óleo combustível (a última acionada pelo Operador Nacional do Sistema – ONS). Nos últimos anos, mesmo com o país enfrentando sua pior crise econômica, fator que reduz bastante o consumo energético, a ONS - Operador Nacional do Sistema - teve que recorrer diversas vezes às termelétricas a gás natural e óleo diesel, que foram acionadas por longos períodos, aumentando o custo de energia elétrica paga pelo consumidor brasileiro. Ou seja, ao substituir um veículo do ciclo Otto por um carro elétrico no Brasil, o consumidor não estará fazendo, ao menos no curto e médio prazo, um bem ao meio ambiente. Além disso, o Brasil é o 2º maior produtor do mundo quando o assunto é a produção de etanol, atrás dos Estados Unidos, com uma produção atual de cerca de 25 bilhões de litros por ano. De acordo com estudo recente feito pela Associação Brasileira de Engenharia Automotiva – AEA, o veículo movido a etanol tem uma emissão total de 45 gCO2/km, muito abaixo da emissão de um veículo elétrico na Europa, com emissão total de 139 gCO2/km. Caso se opte pelo uso de etanol nos veículos híbridos, as emissões na Europa seriam reduzidas para 23 gCO 2/km. Isso sem se falar nas demais alternativas de rotas que levam ao aumento de produção ou uso mai s eficiente do etanol de 1ª geração, como o etanol de 2ª geração – etanol celulósico -, produzido a partir da palha ou bagaço da cana de açúcar – etanol celulósico -, tecnologias de veículos híbridos com etanol que, isoladas ou em conjunto, podem resultar inclusive em emissões negativas de CO 2, com capturade GEE da atmosfera. Tanto os veículos de combustão interna a gasolina quanto os movidos a etanol emitem CO 2 – GEE- para a atmosfera porem os veículos movidos a etanol têm menor participação no aqueciment o global devido ao tipo de matéria-prima utilizado para a produção do combustível: cana de açúcar que no crescimento, por fotossíntese, absorve CO2, contrabalançando as emissões da combustão. Com base nas informações a seguir (tabelas 1 e 2; figura 1; equa ções 1 e 2; rendimento dos carros elétricos e etanol: Tabela 1. Propriedades do Etanol Combustível Etanol Hidratado Gás Natural (CH4) Unidades Concentração de Água 8,0 - % v Consumo Médio 15,0 Km/L Densidade do Etanol 0,78 g/cm3 Poder Calorífico Superior 40 52 MJ/Kg 𝐶𝑂𝑀𝐵𝑈𝑆𝑇Ã𝑂 𝐷𝑂 𝐸𝑇𝐴𝑁𝑂𝐿: 𝐶2𝐻5𝑂𝐻 + 3𝑂2 → 2𝐶𝑂2 + 3𝐻20 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1 𝐶𝑂𝑀𝐵𝑈𝑆𝑇Ã𝑂 𝐷𝑂 𝐺Á𝑆 𝑁𝐴𝑇𝑈𝑅𝐴𝐿 (𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜): 𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻20 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2 Rendimento Carros a Etanol Hidratado e Elétrico: 35 e 85%, respectivamente Figura 1 http://www.youtube.com/watch?v=GpuDVS-HJIE&feature=related Figura 1 Tabela 2 http://www.youtube.com/watch?v=GpuDVS-HJIE&feature=related Analise, comente e justifique as questões que segue: 1) (4,0) Faça uma análise crítica dos parágrafos do texto “trazendo o debate para à realidade brasileira” (com fundo em “amarelo” no texto), abordando: a) (1,5) Segundo o articulista, nos anos que antecederam 2019 (ano da publicação do artigo), 70% da demanda de energia elétrica do Brasil foi suprida por energia hidráulica. Atualmente esse porcentual diminuiu apesar do aumento da demanda. Secas prologadas justificariam essa redução? Justifique. Resposta: De acordo com o texto, a crise hídrica observada nos últimos anos reduziu significativamente o volume de água nos reservatórios das usinas hidrelétricas do Brasil. Essas usinas respondiam por cerca de 70% da geração total de energia elétrica no país. Portanto, a redução desse percentual é justificada pelas secas prolongadas, que afetaram o suprimento de água necessário para a geração de energia hidrelétrica. A escassez de chuvas diminuiu a capacidade de produção dessas usinas, tornando necessário o acionamento de fontes de energia alternativas, como termelétricas a gás natural e óleo diesel, para atender à demanda crescente. b) (1,0) Porque no Brasil, de acordo com o raciocínio do articulista, a substituição do veículo a gasolina por outro elétrico não traria benefícios ambientais? Resposta: O articulista argumenta que, devido à crise hídrica e à necessidade de acionar fontes de energia não renováveis, como termelétricas a gás natural e óleo diesel, a energia elétrica utilizada para carregar as baterias dos carros elétricos no Brasil seria proveniente de fontes fósseis. Essas fontes de energia fóssil têm um impacto ambiental significativo devido às emissões de gases de efeito estufa durante a sua queima. O autor também menciona que o Brasil é um dos maiores produtores de etanol, uma fonte renovável de energia, e que os veículos movidos a etanol têm uma emissão total de CO2 muito menor do que os veículos elétricos na Europa. Portanto, na perspectiva do autor, a substituição de veículos a gasolina por veículos elétricos no Brasil, pelo menos no curto e médio prazo, não traria benefícios ambientais significativos em comparação com a opção de veículos movidos a etanol. No entanto, é importante notar que as emissões de gases de efeito estufa associadas aos veículos elétricos dependem da fonte de energia utilizada para gerar eletricidade. Se o Brasil conseguir aumentar sua capacidade de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, como solar e eólica, a substituição de veículos a gasolina por elétricos poderia, a longo prazo, resultar em benefícios ambientais significativos. Além disso, os veículos elétricos têm outras vantagens, como a redução da poluição sonora e a melhoria da qualidade do ar local, independentemente da fonte de energia utilizada para carregá-los. c) (1,5) Se os veículos elétricos na Europa emitem elevadas taxas de CO2 para a atmosfera, conforme o articulista, podemos afirmar que na Europa não há ganhos ambientais com a substituição dos veículos com combustível fóssil? Justifique. Resposta: Com base na afirmação do articulista de que os veículos elétricos na Europa emitem uma taxa mais alta de CO2 do que os veículos movidos a etanol, é possível concluir que a substituição direta de veículos com combustíveis fósseis por veículos elétricos na Europa pode não resultar em ganhos ambientais imediatos em termos de emissões de CO2. No entanto, é importante considerar que a redução de emissões de CO2 é apenas um aspecto dos benefícios ambientais dos veículos elétricos. Ao optar por veículos elétricos, há outras vantagens significativas, como a redução da poluição do ar local, pois os veículos elétricos não emitem poluentes atmosféricos prejudiciais, como dióxido de nitrogênio e partículas finas. Isso pode melhorar a qualidade do ar e a saúde pública em áreas urbanas, onde a poluição do tráfego é um problema. Além disso, a transição para veículos elétricos também contribui para a diversificação das fontes de energia e a redução da dependência de combustíveis fósseis. Isso pode fortalecer a resiliência energética, reduzir a volatilidade dos preços dos combustíveis e promover a sustentabilidade a longo prazo. Portanto, embora a emissão específica de CO2 dos veículos elétricos na Europa possa ser maior do que a de veículos movidos a etanol, é necessário considerar o quadro geral e as várias dimensões dos benefícios ambientais e energéticos dos veículos elétricos, além das emissões de gases de efeito estufa. 2) (2,0) Com as informações apresentadas em complemento ao texto (vide tabela das propriedades do etanol hidrato e equações das reações), confira se a emissão de CO2 com veículos movidos a etanol hidratado apresentado no artigo é a mesma obtida por cálculos. Resposta: a emissão de CO2 com veículos movidos a etanol hidratado apresentado no artigo não é a mesma obtida por cálculos, segue justificativa: Veículo a etanol ---> 45g CO2/Km MM de CO2 = 44g Veículo elétrico ---> 139g CO2/Km MM de C2H5OH = 46g Veículo híbrido usando etanol ---> 23g CO2/Km Volume do etanol para cada Km: 1 𝐿 15 𝐾𝑚 = 0,0667 L/Km = 66,67 ml/Km de etanol hidratado Volume real do etanol: 66,67 ml ---------- 100% X = 61,34ml de etanol X ml ----------- 92% Massa do etanol: 61,34 ml * 0,78 g/ml = 47,84g de etanol Massa de CO2 gerada na queima do etanol C2H5OH + 3O2 2 CO2 + 3H2O 46g 88g 47,84g X g X = 91,52g de CO2/Km 3) (3,0) Compare as emissões de gás carbônico por km rodado com veículos (i) movidos a etanol hidratado e (ii) veículos elétricos cuja energia é fornecida por termelétrica a gás natural (vide figura 1, tabela 1 e 2, reações e rendimentos apresentados). 4) (1,0) Cite outros fatores que, por falta de informações, são desconsiderados no cálculo das emissões atmosféricas de CO2 do item (3). Resposta: Ao calcular as emissões atmosféricas de CO2, é importante reconhecer que existem vários fatores que podem ser desconsiderados devido à falta de informações ou à complexidade do cálculo. Alguns desses fatores incluem: 1. Emissões de produção e distribuição de combustível: O cálculo tradicional de emissões de CO2 muitas vezes se concentra apenas na fase de utilização do combustível no veículo, ignorando as emissões associadas à produção, extração e distribuição do combustível. Essas emissões conhecidas como emissões de ciclo de vida podem ser significativase variar dependendo da fonte e do processo de produção do combustível. 2. Emissões de fabricação do veículo: O processo de fabricação de veículos também pode contribuir para as emissões de CO2. Isso inclui as emissões associadas à extração e processamento de materiais, fabricação de componentes e montagem do veículo. Essas emissões, conhecidas como emissões incorporadas ou emissões de produção do veículo, geralmente não são consideradas nos cálculos de emissões durante a utilização do veículo. 3. Emissões de outros gases de efeito estufa: Além do CO2, os veículos também emitem outros gases de efeito estufa, como metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). Esses gases podem ter um impacto climático significativo, mas muitas vezes são desconsiderados nos cálculos simplificados de emissões. 4. Variações nas condições de condução: Os cálculos de emissões geralmente usam valores médios de consumo de combustível e fatores de emissão. No entanto, as condições de condução podem variar amplamente e afetar o consumo de combustível e as emissões reais. Fatores como tráfego, topografia, velocidade e estilo de condução podem influenciar as emissões, mas podem ser difíceis de estimar com precisão. É importante lembrar que os cálculos de emissões são simplificações e podem não capturar todos os aspectos complexos e específicos de um determinado contexto. Portanto, é recomendado utilizar dados atualizados e específicos para obter resultados mais precisos e considerar uma abordagem mais abrangente, levando em conta não apenas as emissões durante a utilização do veículo, mas também as emissões ao longo do ciclo de vida completo e outros gases de efeito estufa. Quais são as discussões em torno da adoção do carro elétrico e seu potencial em comparação com as convencionais fontes de energia renovável no Brasil?
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