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As células a combustível (CaC) são vistas como aliadas na diminuição do consumo de combustíveis fósseis, uma vez que utilizam o hidrogênio. A CaC é um dispositivo eletroquímico que converte a energia química, fornecida por um combustível e por um oxidante, em energia elétrica e vapor de água.
As biocélulas utilizam biomoléculas como catalisadores e são consideradas um dos mais eficazes elementos utilizados nos processos de conversão de energia, uma vez que possuem grande potencial para aplicação em dispositivos de baixa potência, geralmente da ordem de micro a miliwatts.
Embora, atualmente, a soja seja a principal matéria-prima na produção de bidísel, ela é uma opção ruim do ponto de vista energético.
Os biocombustíveis são tidos como ecologicamente favoráveis, liberando frações baixas de material particulado e de enxofre. Além de serem biodegradáveis e atóxicos, eles não causam impactos ambientais graves durante sua produção nem na sua utilização final.
O biodísel é virtualmente livre de enxofre e compostos aromáticos e possui alto teor de cetanos e de oxigênio, baixa viscosidade e baixo ponto de fulgor, quando comparado ao dísel convencional.
Quando o carvão mineral sofre pirólise térmica, ou é destilado por aquecimento, converte-se em diversos produtos sólidos, íquidos ou gasosos. A natureza e a quantidade de cada produto dependerão da temperatura utilizada no processo e da espécie e da qualidade do carvão processado.
Por meio da destilação destrutiva do carvão mineral é possível obterem-se compostos aromáticos do alcatrão da hulha.
O carvão fóssil é uma mistura heterogênea e complexa de constituintes orgânicos e inorgânicos, com fases sólida, líquida e gasosa intimamente misturadas. Os carvões existentes no Brasil, que, em sua maior parte, são de baixa qualidade, correspondem a uma baixa porcentagem da matriz energética nacional.
Em um experimento de carbonização do carvão mineral, à medida que a temperatura aumenta, a massa molecular média dos produtos voláteis intermediários diminui e essa diminuição é marcada pela produção de água, de monóxido de carbono, de hidrogênio, de metano e outros hidrocarbonetos.
A energia nuclear, considerada uma forma de energia ambientalmente limpa, é uma boa escolha para as necessidades energéticas em um futuro próximo, uma vez que tornará o país que a utilize muito menos dependente do petróleo.
Embora a obtenção de energia nuclear não seja onerosa, as usinas nucleares são uma ameaça à segurança.
Os processos de produção normalmente desenvolvidos nas usinas nucleares podem gerar grandes quantidades de eletricidade sem que se emitam elementos poluidores da atmosfera ou gases do efeito estufa.
As cinzas do xisto podem ser utilizadas como insumo industrial para a produção de cimento; e os finos provenientes do tratamento desse minério servem como insumo energético aproveitável por combustão direta.
O xisto betuminoso, uma variedade carbonífera mais nova que a hulha, possui atributos de carvão e de petróleo. Submetido a destilação fracionada, a seco, ele produz gasolina, gás combustível, enxofre etc. Esse processo, apesar de economicamente vantajoso, é altamente poluente.
De forma geral, os principais depósitos de xisto situam-se em profundidades inferiores a 1.000 m e estão distribuídos em camadas de espessuras variadas, com teores de querogênio também variados. Geralmente, o conteúdo de matéria orgânica dos depósitos de xisto oscila entre 5% e 25%.
O xisto, rocha sedimentar composta de finas camadas, é constituído pelo material orgânico denominado querogênio, ou betume, que, submetido a aquecimento e consequente decomposição, produz óleo e gás.
O gás de xisto, por apresentar as mesmas propriedades de um gás comum, é utilizado para gerar energia elétrica e como combustível nas indústrias, funcionando como substituto da gasolina e do dísel. Em muitos países, especialmente europeus, é expressamente proibida a exploração desse gás. Nos estados Unidos da América, a exploração do xisto é controlada, já que a exploração do solo norte-americano depende de concessões do Estado.
Entre as frações obtidas no processo de fracionamento do petróleo, tem-se: destilados leves, como gasolinas, naftas e querosene; destilados médios, como dísel e óleos combustíveis pesados; destilados pesados, como ceras e óleos lubrificantes; e resíduos, como óleos lubrificantes, coque e asfalto.
No Brasil, a máxima participação do petróleo e seus derivados na matriz energética atingiu cerca de 50%. A redução no consumo de combustíveis fósseis entre 1973 e 2012 evidencia que o país, seguindo a tendência mundial, desenvolveu esforço significativo na substituição desses recursos energéticos.
Umas das formas de geração de energia elétrica se dá por meio da mistura de gás natural e ar comprimido que, em combustão, resulta na emissão de gases de alta temperatura que movimentam turbinas conectadas aos geradores, produzindo energia elétrica.