Questão 44569
FUVEST
(FUVEST - 2017)
O biogás, produzido por digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, contém principalmente metano e dióxido de carbono, além de outros gases em pequenas quantidades, como é o caso do sulfeto de hidrogênio. Para que o biogás seja utilizado como combustível, é necessário purificálo, aumentando o teor de metano e eliminando os demais componentes, que diminuem o seu poder calorífico e causam danos às tubulações. Considere uma amostra de biogás cuja composição, em massa, seja 64,0 % de metano (CH4), 32,0 % de dióxido de carbono (CO2) e 4,0 % de sulfeto de hidrogênio (H2S).
a) Calcule a energia liberada na combustão de um quilograma dessa amostra de biogás.
b) Calcule o ganho de energia, por quilograma, se for utilizado biogás totalmente isento de impurezas, em lugar da amostra que contém os outros gases.
c) Além de aumentar o poder calorífico, a purificação do biogás representa uma diminuição do dano ambiental provocado pela combustão. Explique por quê.
d) Em aterros sanitários, ocorre a formação de biogás, que pode ser recolhido. Em um aterro sanitário, tubos foram introduzidos para captação dos gases em duas diferentes profundidades, como é mostrado na figura. Em qual dos tubos, A ou B, é recolhido biogás com maior poder calorífico? Explique.
Gabarito:
Resolução:
a) Calcule a energia liberada na combustão de um quilograma dessa amostra de biogás.
Em 1000 gramas (1kg) de biogás temos 640 g de CH4 e 40 g de H2S.
Se 1000 gramas (1kg) de CH4 libera 55.000 kJ, então 640g libera:
Se 1000 gramas (1kg) de H2S libera 15.000 kJ, então 40g libera:
O total de energia liberado é de 600 + 35.200 = 35.800 kJ
b) Calcule o ganho de energia, por quilograma, se for utilizado biogás totalmente isento de impurezas, em lugar da amostra que contém os outros gases.
O biogás livre de impurezas seria composto apenas por CH4, a combustão de 1kg de CH4 libera 55.000kJ, portanto haveria um ganho energético de:
55.000 - 35.800 = 19.200kJ por kg de biogás.
c) Além de aumentar o poder calorífico, a purificação do biogás representa uma diminuição do dano ambiental provocado pela combustão. Explique por quê.
O H2S presente no biogás forma SO2 como produto de sua combustão, um óxido ácido resposável pela formação de chuvas ácidas que causam danos ambientais.
d) Em aterros sanitários, ocorre a formação de biogás, que pode ser recolhido. Em um aterro sanitário, tubos foram introduzidos para captação dos gases em duas diferentes profundidades, como é mostrado na figura. Em qual dos tubos, A ou B, é recolhido biogás com maior poder calorífico? Explique.
Quanto mais fundo no solo menor é o contato com o oxigênio, com isso ocorre maior decomposição anaeróbica, que favorece a formação de biogás cada vez mais puro (maior teor de CH4), que tem maio poder calorífico, portanto no tubo A.