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O metano é um gás de efeito estufa que contribui para a poluição atmosférica e as complicações das mudanças climáticas. Ao mesmo tempo, é um gás renovável que serve como uma fonte alternativa abundante de energia gerada, bem como uma forma ecológica de impulsionar veículos. O melhor de tudo é que é mais abundante e imediatamente acessível do que o gás natural de depósitos geológicos. No entanto — assim como o gás natural, petróleo ou carvão — o biogás em sua forma mais bruta contém compostos químicos que prejudicam a economia, a eficiência e, sim, a segurança. Um depurador de biogás é um remédio para essas substâncias indesejáveis.
A essência do biogás é o metano, ou CH₄, um gás de efeito estufa incolor e inodoro. Assim, quando abundante na atmosfera, o CH₄ retém o calor impedindo sua dissipação e agrava o aquecimento global e as mudanças climáticas. Menos copioso e duradouro do que o dióxido de carbono (CO₂), o metano é, no entanto, um retentor de calor mais ameaçador do que outros gases de efeito estufa. Dito isto, o CH₄ possui um grande potencial energético. O biogás purificado contribui agora para as redes elétricas regionais e sistemas de transporte público. Isso prova que, quando capturado, o metano do biogás é um ativo ambiental e não um passivo.
Como isso acontece? Considere este fato: algumas estimativas apontam que 15 por cento das emissões de gases de efeito estufa de origem humana provêm da flatulência do gado. O que é isso senão o produto da digestão, ou seja, a quebra de substâncias para formar vários compostos químicos. Tal é o caso da digestão anaeróbia. Este processo produz metano a partir de todo tipo de resíduos: composto, esgoto, estrume, aterros sanitários, galhos de árvores mortas, carcaças de animais, etc. Numa era em que a gestão de resíduos é um fator de stress ambiental crescente, a digestão anaeróbia — que ocorre naturalmente ou por intenção humana — aborda as ecologias da terra e da atmosfera.
Como projetado por humanos, um biodigestor anaeróbio pega qualquer um dos materiais orgânicos — também chamados de substratos — listados acima e os confina a um tanque desprovido de oxigénio. Uma vez isolado, e aquecido a várias temperaturas, o material orgânico passa por várias fases de decomposição por meio de bactérias. No final deste processo, o substrato produz CH₄, CO₂ e uma mistura de outros compostos em quantidades vestigiais. Isso é biogás, que é desviado para outro recipiente para captura e armazenamento. O restante do material orgânico é o digestato, reservado para uso posterior como fertilizante ou cama para o gado, por exemplo. Enquanto isso, o futuro do biogás capturado depende do seu processamento. Tal como está após a digestão, o biogás ainda não está pronto para uso principal.
O biogás bruto é metano mais — mais CO₂, sulfeto de hidrogénio (H₂S), siloxanos, mercaptanos e dióxido de enxofre, entre outras substâncias. Em graus variáveis, esses produtos químicos tornam o biogás menos eficaz como fonte de energia e podem danificar a capacidade de transporte e armazenamento. Alguns deles são tóxicos para a saúde humana. É desnecessário dizer que os produtores de biogás precisam purgá-los para que seu gás seja seguro e eficiente para os consumidores. Os procedimentos de limpeza dependem amplamente do uso final do biogás. Por uma questão de simplicidade, consideramos o tratamento mais abrangente, o tratamento completo.
Vários mecanismos diferentes servem para remover compostos destrutivos do biogás bruto. Dos mais eficazes, uma solução de hidróxido de cálcio, ou cal hidratada, pode remover CO₂ e H₂S sob condições de alta pressão, baixa temperatura e altos níveis de pH. Empregando adsorção, o carvão ativado é um forte removedor de CO₂ enquanto converte H₂S em enxofre puro. O sulfeto de ferro também remove H₂S da mistura.
O vapor de água é outra presença prejudicial no biogás bruto. Diminuindo o valor calorífico do biogás, o H₂O, portanto, reduz as saídas de energia dos motores alimentados a biogás. Assim, embora não seja tóxico como o H₂S, o vapor de água é, no entanto, um obstáculo ao desempenho eficiente. Um sistema sólido de depuração de biogás geralmente comprime o vapor, o resfria e permite que ele precipite do biogás. Outras formas de remover o vapor de H₂O do fluxo são a adsorção com sílica gel; glicol e sais higroscópicos a alta temperatura; e peneiras que podem capturar as moléculas de água. Todos provam ser elementos eficazes de depuração.
Se um ou todos os métodos de depuração são necessários depende do material orgânico inicial; do processo de digestão anaeróbia; e da finalidade do biogás. O tipo de digestão anaeróbia, neste contexto, refere-se ao nível de calor aplicado no tanque de digestão.
cerca de 20 graus Celsius
entre 35 e 40 graus Celsius
entre 50 e 60 graus Celsius
Claro, as diferenças de calor dependerão igualmente do substrato e da finalidade. Assim, cada um dos elementos de um sistema de depuração de biogás é, de certa forma, sintonizado um com o outro.
A facilidade com que o biogás é obtido em comparação com o gás natural geológico complementa os benefícios ambientais gerais deste gás natural renovável. No entanto, o metano do biogás é uma colheita que produz muitas “ervas daninhas” metafóricas. Estes são compostos químicos que prejudicam o desempenho final do gás, a menos que sejam removidos. Felizmente, existem múltiplas formas de remover essas substâncias proibitivas do metano utilizável. Algumas envolvem uma aplicação líquida; outras usam adsorção em sólidos. Uma vez concluído este processamento, o biogás torna-se uma fonte altamente prática e ambientalmente amigável de energia abundante.
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