Diferenças entre edições de "Gás natural"
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Adriano Dias & Joel Sansana. Editado por: Carina Castanheta. |
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==Definição de gás natural== |
==Definição de gás natural== |
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O gás natural é um combustível versátil, de queima limpa e de alta eficiência, gasoso às condições de pressão e temperatura normais. O seu principal componente é o metano, tendo um Índice de Wobbe de 46 500 a 53 500 kJ/m³ |
O gás natural é um combustível versátil, de queima limpa e de alta eficiência, gasoso às condições de pressão e temperatura normais. O seu principal componente é o metano, tendo um Índice de Wobbe de 46 500 a 53 500 kJ/m³. |
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Este é de origem fóssil, produzido a partir da compressão, causada pela acumulação de sedimentos, da matéria orgânica pré-histórica. |
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[[Ficheiro:Shares_—_Final_energy_consumption_of_natural_gas_by_sector.png|thumbnail|400px|Utilização do Gás Natural- http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/daviz/final-energy-consumption-of-natural-2#tab-chart_2]] |
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O gás natural de origem fóssil é extraído do solo, estando associado muitas vezes ao petróleo, havendo ainda extração de gás natural (''shale gas'') a partir de processos de fratura hidráulica.<br />Apesar de ter uma denominação diferente, o biogás é quimicamente idêntico ao gás natural, sendo este produzido a partir de uma digestão anaeróbia de matéria orgânica.<br />Em suma, o gás natural e o biogás, são semelhantes, sendo a sua maior distinção o facto de o primeiro ser produzido a partir de um processo físico-químico e o segundo por um processo biológico podendo ser um substituto mais limpo do gás natural clássico. |
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O gás natural é um combustível fóssil que se forma ao fim de longos períodos de tempo a partir de camadas de restos de animais, plantas e sedimentos geológicos, que quando sujeitos a pressão e elevadas temperaturas dão origem a petróleo e esta fonte de energia. A sua composição é maioritariamente metano (CH<sub>4</sub>), poderá ainda conter outros hidrocarbonetos, dióxido de carbono e azoto. |
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==Transporte e armazenamento== |
==Transporte e armazenamento== |
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O transporte é feito por gasodutos a pressões relativamente altas, para se poder transportar maiores quantidades, em que o gás tem de ser comprimido e arrefecido, pois o atrito com as paredes do gasoduto causa aquecimento e risco de ignição, embora também seja transportado em redes de média pressão (4-20 bar) e grande parte das suas aplicações seja a pressões baixas (<4 bar). |
O transporte é feito por gasodutos a pressões relativamente altas, para se poder transportar maiores quantidades, em que o gás tem de ser comprimido e arrefecido, pois o atrito com as paredes do gasoduto causa aquecimento e risco de ignição, embora também seja transportado em redes de média pressão (4-20 bar) e grande parte das suas aplicações seja a pressões baixas (<4 bar). |
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O gás é armazenado nas próprias canalizações ou em depósitos esféricos. |
O gás é armazenado nas próprias canalizações ou em depósitos esféricos. |
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[[Ficheiro:Aplicações do gás natural.jpg|miniaturadaimagem|[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Aplicações do gás natural por setor]]] |
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[[Ficheiro:Caldeira contato direto.jpg|miniaturadaimagem|[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Aquecedor de água por contacto direto.]]] |
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== Aplicações == |
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Uma das principais aplicações do gás natural é a produção de hidrogénio por ''steam reforming.'' Esta via consiste na reação entre metano e vapor de água, a qual origina monóxido de carbono e hidrogénio. |
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É também utilizado domesticamente, no setor da mobilidade, na geração de eletricidade e no setor industrial. |
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Deve ainda ser referido que consoante a aplicação do gás natural este deve ser submetido a um processamento de forma a remover nitrogénio, água ou para a obtenção de ''by-products'', como por exemplo etano, propano e butano. |
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==Utilizações industriais== |
==Utilizações industriais== |
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O elevado consumo energético industrial, torna este setor um dos maiores consumidores de gás natural, como é visível na figura. É ainda expectável que o as exigências deste setor continuem a aumentar. |
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[[Ficheiro:Vitomax-100-HS-M33A-Schnitt.jpg|thumbnail|300x300px|Caldeira flamotubular-http://www.viessmann.pt/pt/imprensa/caldeiras-de-vapor-vitomax-hs.html]] |
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O gás natural tem um enorme leque de aplicações industriais, designadamente caldeiras, turbinas, fornos, fornalhas ou é ainda introduzido em processos de fabrico como é o caso do hidrogénio utilizado para a produção de amoníaco que resulta da reação de metano com vapor de alta pressão. |
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Como utilidade o gás natural pode ser utilizado em inúmeras instalações auxiliares dos mais variados processos. |
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As caldeiras industriais podem ser aquotubulares ou flamotubulares, sendo que nas primeiras é utilizada água em grandes pressões e a combustão é feita numa câmara, onde passam tubos com a água, enquanto que nas segundas o depósito de águas é aquecido pelos gases de combustão que passam no interior dos tubos a altas temperaturas. |
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[[Ficheiro:Caldeiras-76-638.jpg|thumb|300x300px|Caldeira aquotubulares-http://www.slideshare.net/Sergio1500/caldeiras-44542296?nomobile=true]] |
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=== '''Aquecedores de água por contacto direto''' === |
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A principal função das caldeiras é a produção de vapor ou a produção de água quente, que serve de utilidade nos processos. O vapor pode ainda ser utilizado para a produção de energia elétrica. |
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Sistemas com eficiências que rondam os 70%. O aquecimento da água dá-se por transferência direta de calor entre a chama resultante da combustão do gás e a água. |
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As turbinas são equipamentos que aproveitam a redução de pressão do gás natural da linha de distribuição para linha fabril de maneira a produzir energia eléctrica. |
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[[Ficheiro:Caldeira co-queima.jpg|miniaturadaimagem|[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Caldeira de Co-queima.]]] |
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Os fornos são reatores que precisam de alta temperatura e ambiente oxidante, onde o aquecimento é feito a partir de chama directa. |
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As fornalhas são sistemas de aquecimento que utilizam a queima de gás natural para aproveitamento energético por radiação e convecção (gases de combustão). |
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=== '''Caldeiras de Co-queima''' === |
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Nesta tecnologia o gás natural é apenas um combustível auxiliar à combustão de outros, como por exemplo, carvão, madeira ou biomassa. Apesar deste método apresentar perdas significativas de energia, a adição do gás natural permite a redução de emissão de compostos nocivos. |
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=== '''Bomba de calor de absorção de gás''' === |
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Consiste num ciclo de permuta de calor alimentada por gás natural. Num primeiro estágio é feita a combustão de gás natural, o que cria um aumento de pressão e temperatura da mistura de água e fluído térmico, tal que é criado um gradiente que permite a remoção eficaz de calor do ar. |
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=== '''Ciclo combinado''' === |
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Este tipo de tecnologia permite a utilização da energia libertada na queima do gás natural para mover uma turbina, e de seguida transformar a energia mecânica gerada em elétrica. Para além disso, a energia dos gases que se formam durante a combustão a elevadas temperaturas podem ser recuperada como demonstrado na figura. |
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[[Ficheiro:Ciclo combinado.jpg|miniaturadaimagem|Esquema de ciclo combinado.]] |
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==Segurança e emissões gasosas== |
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O gás natural é um combustível com baixo impacto ambiental quando comparado a outros combustíveis fósseis, isto deve-se ao facto de ser maioritariamente constituído por hidrocarbonetos leves. |
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Em caso de fuga, tendo em conta que, a condições normais (1 atm e 25°C), a sua densidade (0.648 kg/m3) é inferior à do ar (1.184 kg/m3)<sup>,</sup> o gás dispersar-se-á formando uma nuvem. Esta terá zonas que terão concentrações dentro da gama de flamabilidade do gás natural, nomeadamente, entre 4.4 e 15%. |
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É ainda importante referir que este gás apresenta um ponto de ebulição bastante baixo de -162°C e ainda risco de autoignição para temperaturas superiores a 595°C. |
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Quando em contacto com o ar, oxidantes ou compostos halogenados poderá formar uma mistura perigosa e até mesmo explosiva. A sua decomposição produz óxidos de carbono (COx), óxidos de enxofre (SOx) e óxidos de nitrogénio (NOx). |
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==Medidas de segurança== |
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As instalações de gás natural têm de estar equipadas com vários equipamentos de segurança como vávulas de corte e detetores de fuga que atuam em caso de incêndio ou fuga do gás, para além de terem de estar devidamente sinalizadas e protegidas de descargas elétricas. Também devem haver sistemas de purgas para retirar os líquidos condensados de modo a evitar entupimentos nas tubagens. |
As instalações de gás natural têm de estar equipadas com vários equipamentos de segurança como vávulas de corte e detetores de fuga que atuam em caso de incêndio ou fuga do gás, para além de terem de estar devidamente sinalizadas e protegidas de descargas elétricas. Também devem haver sistemas de purgas para retirar os líquidos condensados de modo a evitar entupimentos nas tubagens. |
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No caso do shale gas tem havido suspeitas de danos ambientais, atribuídas à técnica de fratura hidráulica. Alegadamente, o denominado fracking causa ilfiltrações de gás natural nos cursos de águas, provocando água inflamável, e desabamento de terras. Estas suspeitas estão ainda em investigação por parte das autoridades competentes. |
No caso do shale gas tem havido suspeitas de danos ambientais, atribuídas à técnica de fratura hidráulica. Alegadamente, o denominado fracking causa ilfiltrações de gás natural nos cursos de águas, provocando água inflamável, e desabamento de terras. Estas suspeitas estão ainda em investigação por parte das autoridades competentes. |
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==Estudo de Mercado== |
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==Custos== |
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[[Ficheiro:Evolução dos preços.jpg|miniaturadaimagem|Evolução do preço de alguns combustíveis.]] |
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Os maiores produtores de gás naturais são a Federação Russa e os Estados Unidos da América. Os maiores comercializadores são a Gazprom e a EDF. |
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O preço do gás natural em Portugal para o ano de 2018 para consumidores industriais foi de aproximadamente 9.33 €/GJ. Quando comparado com o preço de outros combustíveis, verifica-se que o gás natural tem apresentado uma diminuição de tal forma que se torna uma alternativa menos dispendiosa. |
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Os principais produtores em 2015 foram os Estados unidos, Rússia, Irão e Qatar, com produção respetiva de 766; 598; 185 e 164 mil milhões de metros cúbicos. |
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Em Portugal, o custo do gás natural industrial é negociado com o fornecedor. A média do custo para o ano de 2016 foi de 11,61 €/GJ. Já o gás natural para uso doméstico foi de 25,35 €/GJ. |
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[http://www.pordata.pt/DB/Europa/Ambiente+de+Consulta/Tabela Informações relativas a outros paises da União Europeia] |
[http://www.pordata.pt/DB/Europa/Ambiente+de+Consulta/Tabela Informações relativas a outros paises da União Europeia] |
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==Referências== |
==Referências== |
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*[[wikipedia:Natural_gas|Gás natural - Wikipédia]] (em inglês) |
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*[https://www.copergas.com.br/wp-content/uploads/2010/03/Ficha_de_Seguran__a_do_G__s_Natural.pdf Ficha de segurança do gás natural] |
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* [http://www.ordemengenheiros.pt/fotos/dossier_artigo/20111011_distribuicao_de_gas_natural_gsousa_13722040174e9c0884c5110.pdf Distribuição do gás natural - Galp Energia] |
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*[[wikipedia:Natural_gas#Storage_and_transport|Armazenamento e transporte de gás natural]] (em inglês) |
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*[http://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas#.WP5oIrPSPeS Usos do gás natural] (em inglês) |
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*[http://www.edpgasdistribuicao.pt/downloads/file265_pt.pdf Manual de especificações técnicas - EDP Gás Distribuição] |
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*[http://www.galpenergia.com/PT/ProdutosServicos/GasNatural/Vantagens/Paginas/industria.aspx Vantagens do gás natural - Galp Energia] |
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*[https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=natural_gas_home Natural Gas Explained. EIA.] (em inglês) |
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* [http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/daviz/final-energy-consumption-of-natural-2#tab-chart_2 Consumo energético de gás natural por sector] (em inglês) |
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*Turton, R., Bailie, R. C., Whiting, W. B., Shaeiwitz, J. A. Debangsu, B. ''Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes''. 5th ed. Prentice Hall. 2018. |
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*[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Natural gases uses. Geology.] (em inglês) |
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*[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Natural Gas: industrial uses. Natural Gas.] (em inglês) |
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*[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Heat from natural gas. Wingas.] (em inglês) |
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*Vantagens do Ciclo Combinado a Gás Natural face a outras Tecnologias de Produção de Energia. UFP. |
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*[https://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas Uses of natural gas. UCS.] (em inglês) |
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*[https://www.engineeringtoolbox.com/methane-density-specific-weight-temperature-pressure-d_2020.html Densidade do metano. Engineeringtoolbox.] (em inglês) |
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*[https://www.engineeringtoolbox.com/air-density-specific-weight-d_600.html Densidade do ar. Engineeringtoolbox.] (em inglês) |
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*[http://hiq.linde-gas.com/en/images/Natural%20Gas%20SDS%20Linde%20EU%20format%20HiQ%20Jan%202011_tcm899-92364.pdf Methane safety sheet. Linde.] (em inglês) |
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*[https://www.hydro.mb.ca/safety/pdfs/odourized_natural_gas_sds.pdf Odourized natural gas safety sheet. Hydro.] (em inglês) |
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*[https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2249rank.html Natural gas – production. CIA.] (em inglês) |
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[[Categoria:Utilidades industriais]] |
[[Categoria:Utilidades industriais]] |
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Revisão das 12h52min de 25 de abril de 2019
Feito por: Adriano Dias & Joel Sansana. Editado por: Carina Castanheta.
No âmbito de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
Definição de gás natural
O gás natural é um combustível versátil, de queima limpa e de alta eficiência, gasoso às condições de pressão e temperatura normais. O seu principal componente é o metano, tendo um Índice de Wobbe de 46 500 a 53 500 kJ/m³.
O gás natural é um combustível fóssil que se forma ao fim de longos períodos de tempo a partir de camadas de restos de animais, plantas e sedimentos geológicos, que quando sujeitos a pressão e elevadas temperaturas dão origem a petróleo e esta fonte de energia. A sua composição é maioritariamente metano (CH4), poderá ainda conter outros hidrocarbonetos, dióxido de carbono e azoto.
Transporte e armazenamento
O transporte é feito por gasodutos a pressões relativamente altas, para se poder transportar maiores quantidades, em que o gás tem de ser comprimido e arrefecido, pois o atrito com as paredes do gasoduto causa aquecimento e risco de ignição, embora também seja transportado em redes de média pressão (4-20 bar) e grande parte das suas aplicações seja a pressões baixas (<4 bar). O gás é armazenado nas próprias canalizações ou em depósitos esféricos.
Aplicações
Uma das principais aplicações do gás natural é a produção de hidrogénio por steam reforming. Esta via consiste na reação entre metano e vapor de água, a qual origina monóxido de carbono e hidrogénio.
É também utilizado domesticamente, no setor da mobilidade, na geração de eletricidade e no setor industrial.
Deve ainda ser referido que consoante a aplicação do gás natural este deve ser submetido a um processamento de forma a remover nitrogénio, água ou para a obtenção de by-products, como por exemplo etano, propano e butano.
Utilizações industriais
O elevado consumo energético industrial, torna este setor um dos maiores consumidores de gás natural, como é visível na figura. É ainda expectável que o as exigências deste setor continuem a aumentar.
Como utilidade o gás natural pode ser utilizado em inúmeras instalações auxiliares dos mais variados processos.
Aquecedores de água por contacto direto
Sistemas com eficiências que rondam os 70%. O aquecimento da água dá-se por transferência direta de calor entre a chama resultante da combustão do gás e a água.
Caldeiras de Co-queima
Nesta tecnologia o gás natural é apenas um combustível auxiliar à combustão de outros, como por exemplo, carvão, madeira ou biomassa. Apesar deste método apresentar perdas significativas de energia, a adição do gás natural permite a redução de emissão de compostos nocivos.
Bomba de calor de absorção de gás
Consiste num ciclo de permuta de calor alimentada por gás natural. Num primeiro estágio é feita a combustão de gás natural, o que cria um aumento de pressão e temperatura da mistura de água e fluído térmico, tal que é criado um gradiente que permite a remoção eficaz de calor do ar.
Ciclo combinado
Este tipo de tecnologia permite a utilização da energia libertada na queima do gás natural para mover uma turbina, e de seguida transformar a energia mecânica gerada em elétrica. Para além disso, a energia dos gases que se formam durante a combustão a elevadas temperaturas podem ser recuperada como demonstrado na figura.
Segurança e emissões gasosas
O gás natural é um combustível com baixo impacto ambiental quando comparado a outros combustíveis fósseis, isto deve-se ao facto de ser maioritariamente constituído por hidrocarbonetos leves.
Em caso de fuga, tendo em conta que, a condições normais (1 atm e 25°C), a sua densidade (0.648 kg/m3) é inferior à do ar (1.184 kg/m3), o gás dispersar-se-á formando uma nuvem. Esta terá zonas que terão concentrações dentro da gama de flamabilidade do gás natural, nomeadamente, entre 4.4 e 15%.
É ainda importante referir que este gás apresenta um ponto de ebulição bastante baixo de -162°C e ainda risco de autoignição para temperaturas superiores a 595°C.
Quando em contacto com o ar, oxidantes ou compostos halogenados poderá formar uma mistura perigosa e até mesmo explosiva. A sua decomposição produz óxidos de carbono (COx), óxidos de enxofre (SOx) e óxidos de nitrogénio (NOx).
As instalações de gás natural têm de estar equipadas com vários equipamentos de segurança como vávulas de corte e detetores de fuga que atuam em caso de incêndio ou fuga do gás, para além de terem de estar devidamente sinalizadas e protegidas de descargas elétricas. Também devem haver sistemas de purgas para retirar os líquidos condensados de modo a evitar entupimentos nas tubagens.
Vantagens
A grande vantagem do gás natural prende-se com o seu custo reduzido face ao fuelóleo e outros combustíveis. Sendo um subproduto da prospeção de petróleo acaba por ser escoado a baixo preço. Por outro lado as técnicas de fracking também não envolvem investimentos avultados, mantendo assim a competitividade do gás natural. Como já foi referido, o transporte deste combustível é relativamente barato, pois havendo pipelines é possível transportar grandes quantidades sem grande esforço ou preparação, exceptuando a compressão e arrefecimento. O gás natural tem ainda a vantagem de ter uma queima limpa, sendo menos poluente que outros combustíveis fosséis como o fuelóleo, o petróleo carburante (tratol), a gasolina, etc.
Desvantagens
As precauções com a segurança são a maior preocupação a ter com o gás natural, pois o risco de explosão é real e evitável. No caso do shale gas tem havido suspeitas de danos ambientais, atribuídas à técnica de fratura hidráulica. Alegadamente, o denominado fracking causa ilfiltrações de gás natural nos cursos de águas, provocando água inflamável, e desabamento de terras. Estas suspeitas estão ainda em investigação por parte das autoridades competentes.
Estudo de Mercado
O preço do gás natural em Portugal para o ano de 2018 para consumidores industriais foi de aproximadamente 9.33 €/GJ. Quando comparado com o preço de outros combustíveis, verifica-se que o gás natural tem apresentado uma diminuição de tal forma que se torna uma alternativa menos dispendiosa.
Os principais produtores em 2015 foram os Estados unidos, Rússia, Irão e Qatar, com produção respetiva de 766; 598; 185 e 164 mil milhões de metros cúbicos.
Informações relativas a outros paises da União Europeia
Referências
- Gás natural - Wikipédia (em inglês)
- Ficha de segurança do gás natural
- Armazenamento e transporte de gás natural (em inglês)
- Usos do gás natural (em inglês)
- Manual de especificações técnicas - EDP Gás Distribuição
- Vantagens do gás natural - Galp Energia
- Natural Gas Explained. EIA. (em inglês)
- Turton, R., Bailie, R. C., Whiting, W. B., Shaeiwitz, J. A. Debangsu, B. Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes. 5th ed. Prentice Hall. 2018.
- Natural gases uses. Geology. (em inglês)
- Natural Gas: industrial uses. Natural Gas. (em inglês)
- Heat from natural gas. Wingas. (em inglês)
- Vantagens do Ciclo Combinado a Gás Natural face a outras Tecnologias de Produção de Energia. UFP.
- Uses of natural gas. UCS. (em inglês)
- Densidade do metano. Engineeringtoolbox. (em inglês)
- Densidade do ar. Engineeringtoolbox. (em inglês)
- Methane safety sheet. Linde. (em inglês)
- Odourized natural gas safety sheet. Hydro. (em inglês)
- Preços do gás natural para utilizadores domésticos e industriais. Pordata.
- Natural gas – production. CIA. (em inglês)