Janeiro 12, 2016
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Formas de uso do biogás

O biogás pode ser utilizado para diferentes fins. Os mais conhecido são a Energia Térmica e Elétrica.

Quais são as Formas de uso do biogás? Quais os subprodutos do biogás? Como se pode ganhar dinheiro com o biogás? Entenda como este gás pode viabilizar sozinho o investimento em um biodigestor alemão.

O biogás é oriundo da decomposição da matéria orgânica sendo formado principalmente por metano (CH4) e gás carbônico (CO2). Em concentrações menores são encontrados vapor de água, sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e hidrogênio (H2).

Quem ou o que determina a melhor forma de utilizar o biogás? Se você tivesse que responder essa pergunta à um cliente, o que diria?

O biogás e produzido comercialmente em usinas de biogás, ou biodigestores. Projetos de biodigestores aumentam cada vez mais no mundo inteiro e constituem uma boa alternativa para combustíveis fósseis. Além disso, o biogás também pode ser aproveitado comercialmente em aterros sanitários. A eficiência em sua produção é bem menor quando comparada com o biodigestor. Contudo, como precisam tratar o gás gerado, a utilização comercial é uma boa saída para compensar os custos com equipamentos.

Veja um exemplo prático de uso de biogás no BioEnergie Park Güstrow na Alemanha

Quais são as Formas de uso do biogás

As formas de uso do biogás dependem entre outras coisas, da concentração dos gases que o compõem. Através da combustão o metano é utilizado para a geração de energia. Isto faz com que seja o componente do biogás que possui o maior valor agregado. Dessa forma, quanto maior a concentração de metano, maior o valor agregado do biogás. Quando a concentração de metano passa de 95%, o biogás passa então a ser chamado de biometano.

Na figura abaixo é possível ver as formas de uso do biogás em função de sua concentração de metano.

Formas de uso comercial do biogás

O biogás é um conjunto de gases que possui poucas possibilidades de uso em sua forma natural. Para que realmente possa ser aproveitado é necessário separa-lo em seus componentes. Cada componente separado poderá então ser utilizado para diferentes fins.

Como aumentar o poder calorífico do biogás

Parte da energia gerada com a combustão do metano é absorvida pela água que se transforma em vapor. Mesmo o vapor absorve uma certa quantidade de energia alcançando estados termodinâmicos de superaquecimento. A presença de umidade no biogás funciona então como uma espécie de “ladrão” de energia térmica. A retirada de umidade aumenta o poder calorífico do biogás. Isso permite seu uso em motores de acionamento direto, cogeração de energia (turbinas e motores) além de combustão em caldeira.

Além de metano e gás carbônico, o processo de biodigestão anaeróbia gera também sulfeto de hidrogênio e outros gases secundários. Ao contrário dos gases secundários, o sulfeto de hidrogênio pode causar diversos problemas em todo o sistema.

O uso contínuo de biogás como combustível nestes equipamentos pode ser prejudicado pela presença de sulfeto de hidrogênio. A oxidação de sulfeto de hidrogênio em motores de combustão gera gás de dióxido de enxofre que é altamente corrosivo. A combustão de dióxido de enxofre causa uma rápida acidificação dos óleos de motor. Isso provoca um aumento no desgaste e até danos nos rolamentos. A consequência final é a parada total de produção de energia em biodigestores. Além disso, o sulfeto de hidrogênio causa em motores de combustão a inativação de catalisadores de oxidação. O enxofre contido no gás reage com os catalisadores e dificulta a oxidação do metano. (KRONOS 2010)

Substâncias tóxicas presentes no biogás

O sulfeto de hidrogênio (H2S) é extremamente tóxico e caso seja inspirado em certas quantidades, causa sufocamento interno. A exposição prolongada ao ar com concentrações de apenas 350 ppm de H2S pode ser mortal para seres humanos.

O sulfeto de hidrogênio presente no biogás possui concentrações que variam de 20 a 20.000 ppm (mg/m³). Substratos formados de cultivos de plantas energéticas costumam gerar pequenas quantidades. Substratos a partir de dejetos animais, resíduos orgânicos urbanos, restos de alimentação e esgoto doméstico geram normalmente grandes quantidades.

Não é preciso dizer a importância de ter conhecimentos específicos sobre biogás. É isso que se espera de um consultor

A partir de concentrações de 50 mg/l o H2S é tóxico e inibe a ação das bactérias metanogênicas. A redução de enxofre é para alguns microrganismos termodinamicamente mais interessante que para as Archeas produtoras de metano. A redução de atividade metanogênica acontece a partir de uma concentração de 2% de sulfeto de hidrogênio no substrato.

Cuidados ao usar biogás como combustível em motores

Para que possa ser utilizado como combustível, o sulfeto de hidrogênio precisa ser retirado do biogás. A longo prazo em sistemas de cogeração e motores de acionamento direto sua concentração deve no máximo de 200 ppm.

BHKW Motor de Cogeração de energia térmica e elétrica (Foto: Gleysson B. Machado)

Concentrações acima de 200 ppm são prejudiciais à motores de combustão. Alguns fabricantes de motores anunciem uma tolerância de até 500 ppm de sulfeto de hidrogênio. Porém, concentrações a partir de 300 ppm exigem uma troca de óleo constante e aumenta o custo operacional do sistema.

O uso de biogás como gás natural

O biogás pode ser utilizado em redes de gás natural como combustível veicular. Também na forma de Gás Natural Veicular (GNV), na forma de Gás Natural Comprimido (GNC) ou Gás Natural Liquefeito (GNL).

Para isso é necessário retirar do biogás, além da umidade e sulfeto de hidrogênio, também o dióxido de carbono. Este processo é conhecido como purificação do biogás que passa então a ter o nome de Biometano. Para ser chamado de biometano, o biogás precisa ter pelo menos 95% de metano. A qualidade do biometano é medida então pela concentração do metano no biogás.

É possível utilizar o gás carbônico?

O gás carbônico possui uma ampla utilização na indústria de refrigerantes ou regulando o pH das águas de aquários. Também pode ser usado em extintores de incêndio ou como anestésico em animais que vão para o abate.

Biogás como fonte de hidrogênio

No último estágio de aproveitamento do biogás, o metano pode passar por um processo de Reforma para gerar hidrogênio. Assim como o gás carbônico, o hidrogênio pode ser utilizado para diferentes fins. O hidrogênio é considerado por muitos como o combustível do futuro. Sua combustão resulta somente em energia e água. Hidrogênio como combustível é uma tendência por ser uma boa alternativa aos combustíveis com altos índices de enxofre e aromáticos.

Você deve se perguntar como seria um projeto real que utiliza essa tecnologia. Não deixe de ver o que vem agora

Exemplo real de um projeto

Um bom exemplo onde este conhecimento foi aplicado é o projeto de bioenergia do BioEnergie Park Güstrow na Alemanha. Sua produção corresponde a cerca de 5.000 metros cúbicos de biogás entram na rede de gás natural a cada hora. O projeto supre a demanda térmica de mais de 50.000 casas com energia ecologicamente neutra e descentralizada.

Saiba mais em BioEnergie Park Güstrow na Alemanha

FONTE: Gleysson B. Machado, Geração e Aproveitamento Energético do Biogás, Projeto PROBIOGAS, 2016

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About gleysson

gleysson

Sou especialista em transformar problemas ambientais em negócios sustentáveis. Formado em Dip. Ing. Verfahrenstechnik (Eng. Química) pela Universidade de Ciências Aplicadas de Frankfurt/M na Alemanha com especialização e experiência em Tecnologias para geração de Energia e Engenharia Ambiental. Larga experiência em Resíduos Sólidos com foco em Biodigestores Anaeróbios

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