O que é a energia do biogás? Entenda como é produzido e transformado em energia elétrica

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Esse gás é apresentado como uma alternativa de geração de energia elétrica em substituição ao gás natural. Entenda por quê

O biogás é uma boa alternativa de obtenção de energia

O biogás é o gás produzido a partir da decomposição da matéria orgânica (resíduos orgânicos) por bactérias. Na geração de energia do biogás, ocorre a conversão da energia química do gás em energia mecânica por meio de um processo controlado de combustão; essa energia mecânica ativa um gerador que produz energia elétrica.

O biogás também pode ser usado em caldeiras por meio de sua queima direta para a cogeração de energia.

Há três rotas para usar a biomassa como fonte energética. A primeira é através da combustão direta, a segunda é a gaseificação e a terceira é a reprodução do processo natural em que a ação de micro-organismos em um ambiente anaeróbico produz a decomposição da matéria orgânica e, consequentemente, emite o biogás. Descoberto no século XVII, o biogás passaria a ser considerado uma fonte de energia a partir de uma apresentação feita por Louis Pasteur, no século XIX, na qual foi feita a demonstração da geração de biogás a partir de uma mistura de estrume e água. No final do século XIX, o biogás passou a ser coletado em estações de tratamento de efluentes na Inglaterra e, na década de 40, começou a ser aproveitado a partir de esterco de animais em plantas de geração de energia na Índia. Desde então, o processo anaeróbio tem evoluído e se expandido para o tratamento de resíduos agrícolas e industriais.

A gaseificação consiste em reações termoquímicas que envolvem um combustível sólido na presença de ar ou oxigênio (em quantidade mínima para a combustão) e vapor d’água (que formam gases) para serem usados como energia térmica ou elétrica, para a síntese de produtos químicos e para a produção de combustíveis líquidos. A digestão anaeróbia ocorre naturalmente em muitos ecossistemas, como nos sedimentos aquáticos de lagos de água doce ou salgada. Os reatores anaeróbios procuram reproduzir essas condições ao criar ecossistemas artificiais através das lagoas dos reatores anaeróbios, e seu emprego inicial é o tratamento de resíduos semissólidos, como o estrume de animais, lixo doméstico e lodos provenientes do tratamento de efluentes. Normalmente, o biogás é composto por 60% de metano, 35% de dióxido de carbono e 5% de uma mistura de hidrogênio, nitrogênio, amônia, ácido sulfídrico, monóxido de carbono, aminas e oxigênio, mas dependendo das condições da matéria orgânica, pressão e temperatura durante a fermentação, o biogás pode conter de 40% a 80% de metano.

Aproveitamento do biogás proveniente de aterros sanitários

A disposição final de resíduos sólidos é um dos principais problemas ambientais dos centros urbanos, cujas administrações acabam por recorrer aos aterros sanitários. O aterramento do lixo leva à produção de biogás, produto resultante do processo de digestão anaeróbia da matéria orgânica pela ação de bactérias. A distribuição da concentração destes gases varia de acordo com o aterro e de acordo com a composição, idade e umidade dos resíduos, e as condições de temperatura e de pH, o projeto do aterro e a sua operação. A geração de biogás em aterros normalmente começa após os primeiros três meses seguintes à disposição, podendo continuar pelo período de 30 anos ou mais. Por conter uma alta concentração de metano, o biogás deve ser considerado no cálculo dos gases do efeito estufa. Segundo o relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), as emissões de metano provenientes de aterros sanitários variam entre 20 teragramas por ano (Tg/ano) e 70 Tg/ano, o que indica que os aterros são responsáveis pela produção de 6% a 20% das emissões totais de metano por ano, em todo o mundo.

O aproveitamento do biogás pode ser feito através da instalação de drenos que atinjam todas as camadas de lixo. A impermeabilização da base e da cobertura do aterro é uma medida que contribui tanto para colaborar com o processo de degradação da matéria orgânica, aumentando a produção do biogás, quanto para prevenir a contaminação do solo e da água subterrânea do local.

O sistema de extração encaminha os gases provenientes do aterro (biogás) para um sistema de captação, levando-o até o sistema de tratamento, o qual é composto por um conjunto de sopradores e de filtros para que as gotículas de condensado e material particulado sejam removidos. Daí o gás é encaminhado para a queima que ocorre nos flares, equipamentos destinados para a queima.

Aproveitamento do biogás proveniente do tratamento de esgoto

O esgoto que vem da rede coletora é transportado até a estação elevatória, onde as partículas maiores são retidas, e então é destinado a uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE). Os resíduos sólidos são destinado a um aterro sanitário, enquanto o líquido é enviado à um reator onde há o processo de digestão da matéria orgânica pelas bactérias ali presentes e de lá segue para uma etapa de pós-tratamento. O gás produzido pela atividade bacteriana pode ser queimado e transformado em gás carbônico ou pode ser reaproveitado.

Biodigestores domésticos

Os biodigestores convencionais são subdivididos em descontínuos e contínuos: os descontínuos, também conhecidos como batelada, são abastecidos somente uma vez, e mantidos fechados por um período de tempo no qual a matéria orgânica sofrerá fermentação; e os biodigestores contínuos são os que requerem abastecimento periódico de matéria orgânica (normalmente diário).

Modelo indiano

Constituído por uma cúpula móvel construída de ferro ou fibra de vidro, na qual o gás é armazenado à medida em que a matéria orgânica vai sofrendo fermentação. Este armazenamento e a produção incessante de gás permitem que o aproveitamento seja feito de forma ininterrupta. A existência de uma parede central, que divide o tanque de fermentação em duas câmaras, permite a separação da biomassa já fermentada, para o futuro descarte.

Modelo chinês

Consiste em uma câmara cilíndrica de alvenaria e um teto abobadado e impermeável, destinado para o armazenamento do biogás. Este reator funciona à base de diferenças de pressão no seu interior, assim, quando há o aumento de pressão, a biomassa é deslocada da câmara de fermentação para a caixa de saída, e quando há a descompressão, ocorre o movimento inverso.

Biodigestor residencial da Recolast

Pode ser utilizado tanto em propriedades rurais, como residências urbanas. Ele é compacto, eficiente e de baixo custo.

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Vantagens da geração de energia

O biogás representa uma alternativa de geração de energia para abastecer comunidades isoladas, que podem utilizar os resíduos gerados na agricultura e na pecuária para suprir suas demandas energéticas. Além disso, o aproveitamento da energia do biogás proveniente de aterro sanitário e de tratamento de esgoto representa uma destinação mais "sustentável" e inteligente aos resíduos e impede que o metano proveniente da decomposição da matéria orgânica seja liberado para a atmosfera ao ser transformado em água e gás carbônico pelo processo de queima. Dessa forma, a energia do biogás é apresentado como uma alternativa que não gera tantos impactos socioambientais quanto o gás natural.



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