Por que o etanol rende menos: poder calorífico explicado

Um litro de etanol move o carro por menos quilômetros que um litro de gasolina. Isso não é opinião nem característica do motor: é uma propriedade química do combustível, medida em laboratório muito antes de entrar num tanque. A propriedade se chama poder calorífico, e entendê-la resolve de uma vez várias dúvidas que costumam aparecer separadas.

O que é poder calorífico

É a quantidade de energia liberada na queima completa de uma quantidade de combustível. Se medido por litro, responde exatamente a pergunta que interessa a quem abastece: quanta energia estou levando embora a cada litro pago na bomba?

Os valores aproximados, para os combustíveis vendidos no Brasil:

São aproximações, e de propósito: o valor exato varia com a formulação de cada lote e, no caso da gasolina, com o percentual de etanol anidro que a lei manda misturar — que muda de tempos em tempos por decisão do governo. A ordem de grandeza, essa é estável.

Dessa razão sai o número mais citado do assunto: cerca de 70%. É a origem física da regra dos 70%, que aquele guia trata do ponto de vista de decidir no posto. Aqui o assunto é o outro lado: por que o número é esse.

Por que a molécula do etanol carrega menos energia

A queima de um combustível é, no fundo, uma reação com o oxigênio do ar. A energia liberada vem justamente dessa combinação — quanto mais um combustível ainda tem a reagir, mais energia ele pode entregar.

E aqui está o ponto: a molécula do etanol já vem com um átomo de oxigênio nela. Parte da oxidação que libera energia já aconteceu antes de o combustível chegar ao motor. A gasolina é feita de hidrocarbonetos — só carbono e hidrogênio, sem oxigênio na composição — e por isso tem mais a oferecer por unidade de massa.

Não é defeito de fabricação nem sinal de combustível adulterado. É a estrutura da molécula, e nenhum aditivo muda isso — motivo pelo qual etanol aditivado rende exatamente o mesmo que o comum, assunto do artigo sobre os tipos de gasolina e etanol.

Por quilo ou por litro? A diferença que quase todo mundo ignora

Aqui aparece um detalhe que muda o número e passa despercebido na maioria das explicações.

Comparados por quilo, etanol e gasolina são mais distantes do que se imagina: o etanol tem por volta de 60% da energia da gasolina. Mas o etanol é mais denso — um litro dele pesa mais que um litro de gasolina. Como cada litro carrega mais massa, parte da desvantagem é recuperada na hora de comparar por volume, e a razão sobe para os tais 70%.

Ou seja: a diferença por litro é menor que a diferença por quilo, e a densidade maior do etanol é a razão. Isso importa porque combustível é vendido por litro, não por quilo — o número que vale para o seu bolso é o volumétrico, o mais favorável dos dois.

Um segundo fator empurra na mesma direção: a gasolina vendida no posto não é gasolina pura. Ela já sai da refinaria com etanol anidro misturado por exigência legal, e esse etanol reduz o poder calorífico dela em relação à gasolina pura. Quanto maior o percentual obrigatório, mais os dois combustíveis se aproximam em energia por litro.

Poder calorífico não é octanagem

Esta é a confusão mais comum do assunto, e vale desfazer com clareza porque leva a conclusões erradas.

Quem acompanha automobilismo sabe que etanol é usado em competição, e conclui que ele seria o combustível "mais forte". Quem só olha o consumo conclui o contrário, que ele é o "mais fraco". As duas leituras estão certas — sobre propriedades diferentes:

• Poder calorífico mede quanta energia o combustível carrega. O etanol perde nesse quesito.
• Octanagem mede a resistência à detonação espontânea sob compressão. O etanol ganha, com folga, sobre qualquer gasolina vendida no país.

São duas propriedades independentes. Um combustível pode carregar menos energia por litro e ainda assim permitir que o motor extraia mais trabalho de cada unidade dessa energia, porque tolera compressão e adiantamento de ignição maiores. É exatamente o que acontece com o etanol, e é por isso que ele faz sentido em motor de competição, projetado para explorar essa tolerância, ao mesmo tempo em que "gasta mais" num carro de rua.

Por que a perda real fica abaixo da diferença de energia

Se o etanol tem cerca de 70% da energia por litro, seria de esperar que o carro rodasse exatamente 70% da distância. Na prática, o rendimento relativo costuma ficar um pouco melhor que isso — e a diferença tem duas causas conhecidas.

Aproveitamento da octanagem. Como o etanol resiste mais à detonação, a central eletrônica pode adiantar o ponto de ignição, extraindo mais trabalho de cada explosão. Quanto o motor consegue aproveitar disso depende da taxa de compressão dele, que é fixa e sempre um meio-termo num carro flex — assunto do guia sobre como funciona um motor flex.

Resfriamento da carga admitida. O etanol precisa de bastante mais calor que a gasolina para evaporar. Ao vaporizar dentro do motor, ele rouba esse calor do ar admitido e o resfria — ar mais frio é mais denso, cabe mais massa de ar no mesmo cilindro, e isso ajuda o rendimento. É a mesma propriedade que atrapalha a partida a frio: vantagem com o motor quente, problema com ele gelado.

Esses dois efeitos variam de projeto para projeto, e motores turbo costumam explorá-los melhor. É a explicação física de por que não existe um percentual universal válido para todos os carros — e por que medir o consumo do seu próprio carro com cada combustível dá uma resposta melhor que qualquer média da frota. O artigo sobre como medir consumo direito explica o método, e a calculadora de consumo de combustível faz as contas.

O que fica disso na hora de abastecer

Render menos por litro não significa ser pior negócio. Significa apenas que a comparação entre os dois precisa ser feita por quilômetro rodado, não por litro — e é uma conta simples, que a calculadora de álcool ou gasolina resolve no posto.

Etanol com 70% da energia da gasolina e preço abaixo de 70% do preço dela é, do ponto de vista do custo por quilômetro, o combustível mais barato — mesmo carregando menos energia. Poder calorífico explica o consumo; quem decide a compra é a razão entre esse consumo e o preço.