Do biogás ao biometano

Biogás ou biometano?

O biogás e o biometano, produzidos a partir de resíduos orgânicos, são alternativas renováveis ao gás natural. O biogás é o primeiro subproduto de uma instalação de digestão anaeróbia. Composto principalmente por metano, pode ser utilizado para produzir calor ou eletricidade.

Uma vez tratado e purificado de outros compostos, como o dióxido de azoto_(CO2), o dióxido de oxigénio _(O2), o sulfureto de hidrogénio_(H2S)ou o vapor de água_(H2O), este mesmo biogás transforma-se em biometano. Este combustível recém-formado tem as mesmas propriedades que o gás natural, com o benefício adicional de promover a utilização de energia verde, reduzindo os níveis de emissão de gases com efeito de estufa, protegendo assim o ambiente através de esforços de transição energética em todo o mundo.

Como é que o biogás é produzido naturalmente?

A metanização é um processo espantoso que utiliza o poder natural das bactérias para decompor e transformar matéria fermentável em biogás. Este fenómeno pode ser encontrado em pântanos, por exemplo. O gás gerado é rico em metano, um componente que também se encontra nos combustíveis fósseis.
Este processo ecológico também converte em biogás vários materiais orgânicos, como papel e cartão, restos de comida, subprodutos de plantas, resíduos animais, chorume, estrume e lamas de depuração.

O que é a digestão anaeróbia?

Uma instalação de digestão anaeróbia de resíduos produz biogás a partir de matéria orgânica. Este processo tem lugar em tanques chamados reactores, fermentadores ou digestores, que funcionam a uma temperatura de 35°C. As versões mais recentes podem transformar resíduos em energia renovável numa questão de dias, com uma produção estimada entre 1 e 10 metros cúbicos por dia por cada metro cúbico de resíduos tratados.

Desde quintas rurais a grandes complexos industriais, as unidades de produção de biogás existem em todas as formas e dimensões. Por exemplo, a produção de um pequeno digestor agrícola pode ser de apenas 100 metros cúbicos, enquanto as maiores unidades produzem dezenas de megawatts.

Como é que os aterros sanitários produzem biogás?

Os aterros sanitários, ou ISDND (Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux), são também uma fonte de biogás. À medida que a matéria orgânica se decompõe, é produzido metano.

Os resíduos são compactados e depois depositados em fossos denominados contentores. Para garantir resultados óptimos, a área pode também ser selada. Estes espaços são preenchidos com vários metros de terra e atravessados por uma rede de drenos horizontais que recolhem o biogás produzido, enquanto os verticais permitem que este chegue à superfície para que a fermentação regular possa ter lugar durante cerca de vinte e cinco anos.

Evitar que o metano _(CH4), um poderoso gás com efeito de estufa, entre na atmosfera é essencial na luta contra as alterações climáticas. Quando o metano não pode ser recuperado, a sua queima é uma alternativa melhor do que a sua libertação. Isto liberta dióxido de carbono_(CO2), um gás com efeito de estufa que, de acordo com o IPCC, tem um impacto 28 vezes menor do que o metano no nosso ambiente.

Que outros processos existem para produzir biogás?

Existem outros processos de produção de biogás que estão menos difundidos atualmente, uma vez que se baseiam em tecnologias mais recentes, algumas das quais ainda não estão totalmente maduras.
Um exemplo é a produção de biometano por metanação de dióxido de carbono_(CO2) em reação com hidrogénio_(H2). O dióxido de carbono e o hidrogénio são produzidos por gaseificação da biomassa a partir de recursos lignocelulósicos ou por eletrólise da água (power-to-gas).

Por último, as microalgas podem ser utilizadas como matéria-prima primária ou complementar para a reação de metanização. Cultivadas em bioreactores, as microalgas têm a vantagem de não consumir terras agrícolas, pelo que não competem com a produção de alimentos para animais ou humanos.

• O biogás é uma fonte deenergia renovável, ao contrário dos combustíveis fósseis como o gás natural. É por vezes referido como gás virgem. O biogás demora vários milhões de anos a formar-se no subsolo e as quantidades disponíveis são logicamente limitadas àescala humana.
• O biogás é também designado como renovável porque o seu ciclo de produção e utilização é contínuo. Logo que é gerada, a biomassa pode ser colhida, transformada e utilizada. É depois continuamente renovada em ciclos cuja escala temporal é à escala humana, ou mesmo sazonal.
• Além disso, o biogás é uma fonte de energia renovável, porque os volumes de gases com efeito de estufa, principalmente dióxido de carbono_(CO2), emitidos durante a conversão do biogás em energia (essencialmente combustão), são equivalentes às quantidades de _CO2 presentes na atmosfera e absorvidas pela biomassa durante o seu crescimento.
• Por último, o biogás é uma energia renovável, porque é e continuará a ser produzido a partir da metanização ou gaseificação dos nossos resíduos alimentares, agro-alimentares, agrícolas e animais. Os seres humanos e os animais produzem continuamente estes resíduos.

O biogás é utilizado para produzir calor e eletricidade.

O biogás pode ser recuperado sob a forma de calor apenas através da sua utilização como combustível numa caldeira. Mais frequentemente, porém, o biogás é utilizado para produzir calor e eletricidade. Daí o termo cogeração.

A eletricidade produzida pela turbina de cogeração é utilizada para o consumo próprio da central de biogás e o excedente - a maior parte da energia produzida - é vendido.

O calor produzido pela combustão do biogás é frequentemente utilizado para aquecer o digestor da unidade de biogás e, de um modo geral, para melhorar o balanço energético da unidade. Mas este calor é também utilizado para :

• Aquecimento de edifícios industriais, públicos e residenciais
• Aquecimento de estufas de horticultura
• Produção de microalgas
• Aquecimento de instalações pecuárias
• Secagem de madeira ou de forragens

O biogás é tratado e purificado para poder ser injetado como biometano nas redes de gás natural.

São necessárias várias fases de purificação antes de o biometano poder ser injetado na rede.

Os principais processos são :

• Dessulfuração (eliminação ou redução significativa da quantidade de sulfureto de hidrogénio_H2S)
• Secagem (redução significativa do teor de humidade_H2O)
• Descarbonatação (separação do dióxido de carbono_CO2)

Depois de o biometano ter sido purificado e transportado para a estação de injeção, tem ainda de ser :

• Cheira mesmo a gás natural
• Uma molécula com um forte odor a enxofre, o tetrahidrotiofeno (THT), é adicionada ao biometano para tornar as instalações e os utilizadores mais seguros.
• Testado como estando em conformidade com a regulamentação atual em termos de especificações físico-químicas
• Regulação da pressão
• Quantificado para determinar o rácio de biometano injetado no gás natural

O biogás é composto por diferentes gases, cujas proporções variam consoante as matérias-primas e o método de produção.

Os gases são essencialmente :

• metano _(CH4)
• dióxido de carbono_(CO2)
• oxigénio _(O2)
• vapor de água_(H2O)
• sulfureto de hidrogénio_(H2S)
• siloxanos

Que quantidade de metano (CH4) existe no biogás?

O metano é o principal componente do biogás. É o combustível que será utilizado para criar energia.

O biogás contém 50% a 75% de _CH4.

Qual é a quantidade de dióxido de carbono (CO2) presente no biogás?

O dióxido de carbono é um subproduto do biogás, presente em quantidades muito elevadas mas sem valor energético. O CO2 deve ser eliminado do biogás através de vários métodos, a fim de gerar biometano utilizável. No entanto, pode ser retido se o biogás for recuperado sob a forma de calor (caldeira) e/ou eletricidade (cogeração).

O biogás contém 20% a 50% de_CO2.

Que quantidade de oxigénio (O2) existe no biogás?

O oxigénio está presente no biogás em quantidades relativamente pequenas mas significativas. O biogás contém oxigénio, que precipita parte do sulfureto de hidrogénio^(H2S) no digestor.
Além disso, por ser difícil de eliminar, é tolerada uma certa quantidade de oxigénio no biogás purificado (biometano) antes de este ser injetado na rede de gás natural.

O biogás contém menos de 1% de _O2.

Qual é a quantidade de vapor de água (H2O) presente no biogás?

O biogás bruto é um gás altamente húmido. É necessário secar o biogás, geralmente por arrefecimento, antes de o transformar, para proteger o equipamento da corrosão.

O biogás bruto está saturado de humidade.

Qual a quantidade de sulfureto de hidrogénio (H2S) presente no biogás?

O sulfureto de hidrogénio é um gás muito perigoso e nocivo. Por um lado, é um gás corrosivo, que gera ácido sulfúrico na presença de humidade e quando queimado em caldeiras ou instalações de cogeração.
Por outro lado, os baixos níveis de_H2Stêm um cheiro forte e caraterístico a ovo podre. Isto torna-o fácil de detetar. Mas em concentrações mais elevadas, afecta o sentido do olfato de uma forma mais ou menos reversível. Torna-se então inodoro e ainda mais perigoso porque deixa de ser detectado naturalmente pelo homem.

O H2S presente no biogás a 1500 ppm torna-se letal se inalado durante mais de um minuto.

O H2S pode estar presente no biogás em quantidades muito elevadas. Por conseguinte, é essencial reduzir significativamente o seu teor, independentemente do método utilizado para recuperar o biogás.

O biogás contém geralmente mais de 100 ppm de _H2S, e este nível pode exceder 10.000 ppm quando certos tipos de resíduos da indústria alimentar são fermentados.

Qual é a quantidade de siloxano presente no biogás?

Os siloxanos presentes no biogás são moléculas derivadas do silício. O biogás contém siloxanos quando é extraído de aterros sanitários (ISDND). Estes compostos são susceptíveis de danificar as instalações, uma vez que são vitrificados (transformados em areia) quando injectados nos motores de cogeração ou nas caldeiras de biogás, causando danos mecânicos significativos.

O biogás pode conter até 50 ^mg/m3 de siloxanos.

A composição do biogás pode ser medida utilizando um analisador de biogás multigás para quantificar de forma contínua e precisa os níveis exactos dos diferentes gases presentes no biogás ou biometano.

É importante medir a composição do biogás com um analisador para garantir a sua utilização óptima e eficiente. A análise da composição química do biogás permite controlar e otimizar a produção de biogás através da quantificação dos seus diferentes componentes. A análise do biogás garante igualmente a segurança das pessoas e dos processos, verificando a presença de gases potencialmente nocivos na mistura.