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É evidente que um derivado de biomassa e matéria orgânica, nomeadamente o biogás, está a tornar-se um pilar do movimento a favor das formas renováveis de energia. O metano extraído de materiais tão diversos como esgoto e compostagem, águas residuais e estrume de vaca, é agora utilizado para gerar eletricidade e para abastecer veículos. Uma fonte de energia muito mais ecológica do que o petróleo, carvão ou mesmo o gás natural, o biogás aborda dois grandes desafios ambientais: a pureza da atmosfera e o problema incessante da gestão de resíduos sólidos. Oferece também um benefício adicional — é facilmente convertível em gás natural comprimido (GNC).
O estrume é apenas um exemplo de muitos substratos — isto é, materiais orgânicos — utilizados no processo de digestão anaeróbia. Esta é uma sequência de eventos que tem ocorrido naturalmente desde tempos imemoriais. Sempre que o estrume (ou dejetos de veado, etc.) é enterrado sob outros elementos, por exemplo, folhagem morta, forragem e terra, fica privado de oxigénio. Nesta condição, formam-se bactérias que decompõem a matéria sólida e libertam metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Os digestores anaeróbios são criações humanas que replicam e aceleram estas reações para produzir metano utilizável. O biogás extraído deste substrato pode abastecer turbinas que, por sua vez, geram eletricidade. Uma exploração leiteira não só pode fornecer a sua própria energia, como, em muitos casos, pode vender o excedente de eletricidade à empresa de serviços públicos local. Além disso, o biogás é prático onde quer que o gás natural possa ser utilizado: cozinha, aquecimento e até a produção de metanol.
O nome diz tudo: o gás natural comprimido é produzido quando o gás natural é condensado — a aproximadamente 3.000 psi (libras por polegada quadrada) ou mais — para um por cento do seu volume à pressão atmosférica padrão. Menos perigoso para as pessoas e para a natureza do que a gasolina, o GNC faz tudo o que o gás natural faz. Ao contrário do gás natural, que deve ser liquefeito (GNL) para transporte e armazenamento, o gás natural comprimido permanece assim durante ambas as fases. O GNC ainda é principalmente um combustível em menor escala: carros, por exemplo, ou casas individuais. Entretanto, o GNL continua a ser o principal gás natural que serve a indústria, os sistemas de trânsito e os serviços públicos.
Tal como o gás natural de origem geológica, o biogás bruto é frequentemente contaminado por compostos químicos problemáticos. Portanto, a primeira prioridade é remover as impurezas que são tóxicas ou causam ineficiência. Entre esses contaminantes estão o dinitrogénio (N2), a água (H2O), o sulfureto de hidrogénio (H2S), a amónia (NH3) e o dióxido de carbono (CO2). Isto é conseguido através de depuração física e química numa instalação de biogás para GNC. Uma vez livre dos seus adulterantes, o biogás — neste ponto composto por mais de 97 por cento de metano e menos de dois por cento de oxigénio — é comprimido a uma pressão que varia entre 3.000 e 3.600 psi. Um fabricante de instalações de bio GNC projeta a instalação para ambas as funções: purificação e compressão multiestágio. O custo da instalação de bio GNC também deve ter em conta a fase de armazenamento. O armazenamento tampão armazena o bio-GNC sob uma pressão máxima de 3.600 psi; produz 20 por cento mais bio-GNC em um terço do tempo. Alternativamente, o armazenamento em cascata fornece três tanques de reserva com pressão crescente. A cascata reduz o consumo de energia pela metade, diminuindo o custo da instalação de conversão de biogás para GNC. A aplicação prática é confinar o armazenamento em cascata para o abastecimento de frotas, uma vez que esta tarefa normalmente leva horas.
A primeira instalação para este fim foi desenvolvida em 2010 num aterro sanitário em Wisconsin. Os aterros sanitários são e eram uma preocupação contínua pela razão óbvia: o seu espaço é finito. A digestão anaeróbia ajuda a melhorar essa situação, pois extrai o biogás do material de resíduos orgânicos. O governo dos EUA reconhece o valor económico e ambiental da produção e conversão de biogás. Este reconhecimento manifesta-se no Programa de Extensão de Metano em Aterros Sanitários (Landfill Methane Outreach Program) da Agência de Proteção Ambiental (EPA). Este programa concede créditos fiscais e reembolsos aos produtores participantes, compensando as despesas de uma instalação de biogás para GNC. A EPA também financia projetos de pesquisa para melhorar e inovar tecnologias que tornam o biogás um combustível alternativo eficiente.
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