quarta-feira, 16 de outubro de 2013

Introdução ao Tema "Carvão"

O carvão é uma conhecida fonte de combustível, muito importante para a economia de muitos países e grande atuante no desenvolvimento da humanidade, já que impulsionou a energia termoquímica. 

Contudo nesta nova publicação no blog gostaríamos de apresentar o carvão como substância, mais do que sua visão econômica , desta maneira mostrar desde sua origem, seus usos como fonte de energia e matéria prima, mas também como composto orgânico aromático.Espero que aproveitem!

Origem do Carvão Fóssil

O carvão mineral é derivado de plantas que cobriram a Terra 300 milhões de anos atrás, no período chamado carbonífero (“rico em carbono”). Naquela época, a paisagem terrestre era dominada por pântanos e florestas úmidas, propiciando um grande acúmulo de matéria orgânica no solo.
A exemplo do que ocorreu no fundo do oceano, esses restos vegetais foram soterrados, comprimidos e transformados em carbono concentrado. Ou seja: carvão.

Esse é o carvão mineral que se usa em termoelétricas e grandes fornalhas industriais, diferente do carvão vegetal que você usa na churrasqueira para assar a picanha no fim de semana. Esse último é carvão fresquinho mesmo, produzido a partir da queima de madeira.

Tipos de Carvão Mineral/Fóssil 

Há diferentes tipos de carvão, uns de melhor qualidade como fonte de energia (possuem maior porcentagem de carbono) e outros de poder calorífero inferior.
O carvão mineral, dependendo do tempo decorrido do processo de fossilização, pode ser:

- do tipo turfa ........................... com aprox. 60% de carbono
- do tipo linhito ......................... com aprox. 70% de carbono
- do tipo hulha ......................... com aprox. 80 a 85% de carbono
- do tipo antracito .................... com aprox. 90% de carbono

Turfa:
- carbono .......... 60,0%
- hidrogênio .......  5,5 %
- oxigênio ......... 32,0 %

Linhito:
- carbono ......... 65,0 a 75,0 %
- hidrogênio ..... 5,0 %
- oxigênio ........ 16,0 a 25,0 %

Hulha:
- carbono ......... 80,0 a 85,0 %
- hidrogênio .....4,5  a  5,5 %
- oxigênio .......12,0 a 21,0 % (no carvão sub-betuminoso)e 5,0 a 20,0 % (no carvão betuminoso).

Antracito:
- carbono .......... 90,0 %
- hidrogênio ......3,0 a 4,0 %
- oxigênio .........  4,0 a 5,0 %

Carvão: Fonte de Energia e Matéria Prima

A principal base para a industrialização do mundo foi o carvão mineral, pois os países pioneiros de industrialização, como o Reino Unido, a Alemanha, os Estados Unidos e a França, possuem boas reservas carboníferas. Com o desenvolvimento da indústria automobilística no século XX, pouco a pouco o carvão foi cedendo lugar ao petróleo como grande fonte de energia mundial.

Em 1880, cerca de 97% da energia consumida no mundo era proveniente do carvão, mas, em 1970, somente 12% desse total provinha desse recurso natural. Após a crise do petróleo, em 1973, a elevação dos preços do óleo fez com que o carvão fosse novamente valorizado, ao menos em parte, e seu consumo voltou a subir um pouco, representando aproximadamente 23% da energia total consumida no mundo, em 2004.

Hoje o carvão mineral é bastante usado para produzir energia elétrica em usinas termelétricas e como matéria-prima para fabricar aço nas siderúrgicas. Os grandes produtores mundiais desse recurso são os Estados Unidos, China, Cazaquistão, Rússia, Polônia, Índia, Alemanha, Austrália e África do Sul. Calcula-se que essas reservas carboníferas são suficientes para gerar energia para cerca de 100 anos de consumo. Mas existem os pontos negativos desse recurso, a começar pela sua extração, que causa sérios impactos ambientais, a poluição causada por sua queima que colabora com o aquecimento global. O carvão é utilizado na produção de corantes, medicamentos, entre outros. Além disso, serve de energia para indústrias siderúrgicas na produção do aço.

  Carvão Vegetal


Obtido após a queima da madeira, é utilizado usualmente como combustível para lareiras, churrasqueiras, fogões a lenha e abastece alguns setores da indústria. Também é utilizado na medicina, com o nome de carvão ativado, que é obtido de madeiras de aspecto mole e não resinosas. É utilizado desde a Antiguidade e, na 
Segunda Guerra, foi utilizado na retirada dos gases tóxicos devido a sua capacidade de absorver impurezas. No Brasil, sua utilização ocorreu com os índios, que o usavam como forma de combater doenças.


É um disseminador de toxinas e tem vantagens, tais como o auxílio no tratamento de dores estomacais, mau hálito, intoxicações, dentre outras. O Brasil utiliza o 
carvão vegetal na indústria e mais de 80% do que é produzido é utilizada por ela. A desvantagem da produção do carvão vegetal no Brasil está na questão da origem da madeira: usualmente, utilizam as nativas, causando um grande dano ambiental.

Carvão Mineral


A descoberta do carvão mineral é associada à idade da pedra lascada. No Brasil, teve início  na época em que a crosta terrestre estava sofrendo com terremotos, vulcões, furacões, vendavais e maremotos e, dessa forma, separaram a costa brasileira dos da África pelo Oceano Atlântico. O carvão é, na realidade a parte celulósica da vegetação que sofreu transformações do tempo, pressão, bactérias e se transformou em massa de carbono.


É a parte celulósica da vegetação e extraída por processos de mineração. É  um minério não metálico com grande potencial combustível e quando é queimado, libera uma grande quantidade de energia. Sua constituição é de carbono e magnésio e é encontrado em forma de betume. É um combustível fóssil, utilizado principalmente em fornos de siderurgia, fabricação de explosivos, indústria química, inseticidas, medicamentos, fertilizantes e produção de energia em termoelétricas.
O carvão mineral, com reservas expressivas em países como Rússia, Estados Unidos e China, era utilizado antes do uso intenso do petróleo, notadamente com uma grande importância. No Brasil, as principais reservas se encontram nos estados do Paraná, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e São Paulo. A idade geológica do carvão brasileiro oscila entre 230 e 280 milhões de anos.
 
No Brasil, existem 12 entrepostos que podem armazenar até 8 milhões de toneladas de carvão mineral. O seu usio se dá principalmente nas termoelétricas e nas fábricas de cimento brasileiras. Na extração do carvão, os gases que causam maior impacto ao meio ambiente são o dióxido de carbono (CO2) e o metano (Ch2).

Carvão: Fonte de Substâncias Aromáticas

     Os hidrocarbonetos aromáticos possuem um ou mais anéis benzênicos em sua molécula, anel benzênico é um ciclo plano com seis átomos de carbono com ligações ressonantes, isto é, ligações duplas e simples alternadas. Quando há a presença somente dele, constitui-se o benzeno, o mais importante dos aromáticos.
     O carvão é um composto que é matéria-prima muito importante na indústria petroquímica. Participa da fabricação de inúmeros produtos, como medicamentos, plásticos, detergentes, explosivos, tintas, borrachas, adesivos, loções, entre outros.
     Desta forma o hidrocarboneto aromáticos simples pode ser proveniente do carvão suas fontes de obtenção principais são a hulha (carvão mineral mais abundante que existe) e o petróleo.
Eles receberam o nome “aromático”, palavra derivada de “aroma”, em razão do seu cheiro característico.
     A hulha é um tipo de carvão mineral ou carvão natural que se forma a partir da fossilização da madeira soterrada. A madeira é formada basicamente por compostos formados por átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio. 
     A hulha geralmente é extraída e passa por um processo de destilação seca na ausência de ar, obtendo-se três frações de importantes usos comerciais, a mais importante para nós já que estamos analisando a fonte se substancias aromáticas a partir do carvão:
     Fração líquida que se divide em duas partes mais a Alcatrão de hulha parte escura e densa, é formada por compostos aromáticos tais como o benzeno, o fenol, o tolueno, anilina e o naftaleno.
Dando origem a produtos diversos por meio da destilação fracionada em cinco frações óleo leve, médio pesado e até piche. Sendo alguns deles usados na fabricação de tintas, medicamentos.







Hidrocarbonetos Aromáticos

  Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados apenas por carbono e hidrogênio unidos tetraedricamente por ligação covalente. São subdivididos em alcanos, alcenos e alcinos, podendo ser de cadeias ramificadas, cíclico ou acíclico, saturadas e insaturadas e aromáticos.

- Ramificadas: possuem ramificações ( radicais ligados ao carbono)
- Cíclico: formam ciclos representados por formas geométricas
- Acíclico: possuem cadeias abertas
-Saturados: possuem somente ligações simples sendo saturados de hidrogênio 
-Insaturados: possuem ligações duplas e triplas tendo, portanto, menos hidrogênio
-Aromáticos: possuem anel benzênico
 
      Vamos focar nos hidrocarbonetos aromáticos. São cíclicos e insaturados, possuem três ligações duplas alternadas no esqueleto carbônico sendo o principal e mais simples o benzeno.São chamados de aromáticos por seu odor pronunciável.

Benzeno
     A nomenclatura é composta por:

Numero indicativo de posição dos radicais + nome dos radicais + benzeno
   

Conclusão sobre o Carvão

Com todo o trabalho, foram possíveis várias descobertas sobre o carvão e sobre hidrocarbonetos em geral, que são tão constantes em nosso dia-a-dia.
O carvão mineral é derivado de plantas que cobriram a Terra 300 milhões de anos atrás, no período chamado carbonífero (“rico em carbono”) e, pelo tempo de sua constituição, é considerado um meio não-renovável. E, entre todos os meios energéticos, o carvão merece grande atenção, uma vez que foi a primeira base para a industrialização do mundo. Hoje, é muito usado para a produção de energia em usinas termelétricas e como matéria-prima para siderúrgicas.
Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados apenas por carbono e hidrogênio, unidos tetraedricamente por ligação covalente. São subdivididos em alcanos, alcenos e alcinos, podendo ser de cadeias ramificadas, cíclico ou acíclico, saturadas, insaturadas e aromáticos.
Primeiramente, os hidrocarbonetos aromáticos possuem um ou mais anéis benzênicos em sua molécula. Anel benzênico é um ciclo plano com seis átomos de carbono com ligações ressonantes, isto é, ligações duplas e simples alternadas. Quando há a presença somente dele, constitui-se o benzeno, o mais importante dos aromáticos. Eles participam da fabricação de inúmeros produtos, como medicamentos, plásticos, detergentes, explosivos, tintas, borrachas, adesivos, loções, entre outros. Eles receberam o nome “aromático”, palavra derivada de “aroma”, em razão do seu cheiro característico. 

Bibliografia - Carvão

http://www.mundoeducacao.com/geografia/carvao-mineral.htm

http://fontes-de-energia.info/mos/view/Carv%C3%A3o_Vegetal_e_Mineral

http://www.algosobre.com.br/quimica/carvao.html

http://www.estadao.com.br/vidae/imagineso117637.htm

http://www.infoescola.com/quimica/o-que-sao-hidrocarbonetos/