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De acordo com a Agência de Informação de Energia dos Estados Unidos (EIA), o consumo de energia deverá crescer mais lentamente nas próximas três décadas do que nos anos anteriores. A EIA atribui esta desaceleração projetada à eficiência. Enquanto isso, mais eletricidade é gerada a partir de fontes renováveis do que nunca. Esta é uma boa notícia para aqueles preocupados com a independência energética e os efeitos ambientais da combustão de combustíveis fósseis. Embora os painéis solares e as turbinas eólicas recebam a maior parte da atenção mediática quando o assunto é o uso de energia, os heróis anónimos da energia renovável são a biomassa e o biogás. Não só são utilizáveis para a geração de eletricidade, como também melhoram o processo, por vezes frustrante, de gestão de resíduos.
Desmembrando a palavra, biomassa é material derivado de organismos vivos — ou que já viveram. Contém energia química acumulada do sol. Isso engloba diversas formas de matéria: lenha, lascas de madeira, madeira serrada e serragem; culturas agrícolas, plantas selvagens, algas e aparas de relva; resíduos sólidos encontrados no lixo, como papel, tecidos e subprodutos alimentares descartados; bem como estrume animal e esgoto. Tudo o que tem a sua origem em flora ou fauna vivas pode ser considerado biomassa. Na verdade, esta não é uma renovável nova. Antes da Revolução Industrial, era a principal fonte de combustível para aquecimento e cozinha. Hoje, no entanto, a conversão eficiente de biomassa em biogás permite uma produção significativa de eletricidade.
Nas condições certas, a biomassa serve como uma fábrica de biogás. Claro que restos de comida na sua lixeira de cozinha não produzem biogás utilizável. No entanto, se privar esses restos de oxigénio, como num aterro, cria-se as condições para a atividade bioquímica que liberta o gás da biomassa. É por isso que técnicos de fossas séticas e trabalhadores de esgoto devem usar equipamentos de proteção para realizar certos trabalhos — o gás bruto emitido pode ser perigoso para a sua saúde. O que acontece na conversão de biomassa em biogás? Ocorre uma sequência de reações; esta sequência é chamada de digestão anaeróbia.
A digestão anaeróbia começa com a própria biomassa. Algumas formas são mais "digeríveis", ou seja, mais fáceis de extrair biogás, do que outras. Isso é semelhante à digestão humana, onde alimentos com alto teor de fibras — como vegetais crus — demoram mais para que os nutrientes entrem nas células. Quaisquer que sejam os desafios de processamento, a biomassa é frequentemente referida como substrato. O primeiro passo é alojar o substrato num ambiente sem oxigénio. Somente na ausência de oxigénio a decomposição essencial pode ocorrer. Algum substrato é pré-tratado para o tornar mais digerível. Assim como no fundo de uma pilha de compostagem ou nas profundezas de um aterro, num digestor engenheirado, bactérias começam a decompor a matéria orgânica, convertendo componentes em vários compostos e elementos. Finalmente, a produção de biogás a partir de resíduos é alcançada quando metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) são libertados nestas reações.
Na maioria das vezes, a energia da biomassa e do biogás é empregada para gerar eletricidade. Essa energia pode alimentar uma instalação específica, como uma quinta, ou pode ter aplicações mais regionais, ou seja, para uso por uma empresa de serviços públicos. Na maioria dos casos, o biogás alimenta um motor de combustão que, por sua vez, cria energia mecânica que alimenta geradores elétricos. Às vezes, o biogás vai diretamente da digestão para aquecedores e caldeiras que, de outra forma, exigiriam gás propano. Alternativamente, é refinado para uso no transporte por uma empresa local de gás. O digestato restante após a digestão é um fertilizante nutritivo e pode servir para outros usos agrícolas e industriais.
Como mencionado, a digestão anaeróbia pode ocorrer na natureza. No entanto, a humanidade encontrou formas de aproveitar o biogás que ela produz. Os digestores variam de acordo com o volume de substrato e o objetivo da produção de metano a partir da biomassa. Digestores de lagoa anaeróbia coberta são vedados hermeticamente com uma cobertura flexível e bombeiam biogás diretamente para um dispositivo de combustão. Os digestores de fluxo contínuo são comuns em quintas leiteiras, construídos abaixo da superfície do solo. Os digestores de mistura completa são frequentemente tanques acima do solo usados com águas residuais e como digestores de esgoto.
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