Análise termodinâmica comparativa do etanol e gasolina: Primeira e Segunda leis da Combustão, modelo simplificado de desempenho e contribuição aos ODS
bioetanol, etanol, gasolina, exergia, razão de compressão, descarbonização.
A transição para matrizes energéticas de baixo carbono alinha-se aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS 7, 9, 12 e 13) da ONU, demandando ferramentas acessíveis para avaliação de biocombustíveis. Este artigo realiza uma análise termodinâmica comparativa entre o bioetanol (C₂H₅O H) e a gasolina pura brasileira (representada por C₈H₁₄,₉₆) e apresenta um modelo termodinâmico simplificado para comparação entre gasolina pura, gasolina comum brasileira (E30), bioetanol anidro e etanol hidratado combustível, preenchendo a lacuna de métodos de baixo custo computacional para estimativa de eficiência em motores ciclo Otto. O modelo baseia-se nos fundamentos de compressão politrópica, efeito de resfriamento evaporativo e energia química disponível, integrando análise da Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica aplicadas a combustão. Os resultados demonstram que, embora o etanol apresente menor densidade energética (PCI de 26,43 MJ/kg contra 43,74 MJ/kg da gasolina pura), sua maior resistência à detonação permite a utilização de razões de compressão maiores que as utilizadas em motores a gasolina, resultando em ganho de eficiência e potência, que podem chegar a 25% para mesma cilindrada em motores otimizados. A análise do ciclo de vida demonstra que o etanol apresenta status de carbono negativo, removendo mais CO₂ da atmosfera do que emite, com uma energia útil por kg de CO₂ emitido 4% superior à da gasolina. A análise exergética revela que, apesar do percentual de destruição de exergia ser ligeiramente menor na gasolina (30% contra 33%), a destruição absoluta por kmol é significativamente maior na gasolina (1.486 MJ/kmol) do que no etanol (435 MJ/kmol). O modelo foi calibrado com dados dos motores 1.0L mais produzidos no Brasil, apresentando coerência com valores reais de mercado. O código computacional desenvolvido em Octave permite reprodução dos cálculos sem necessidade de licenças de softwares proprietários.