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A pesquisa e desenvolvimento de fontes de energia alternativas continuam inabaláveis e os resultados são frequentemente promissores. À medida que as empresas de energia e os governos colaboram para minimizar a queima de combustíveis fósseis como forma de mitigar os efeitos prejudiciais das alterações climáticas, a sua missão inclui não só a viabilidade de fontes alternativas, mas também a otimização desses substitutos para que sejam eficientes, económicos e adequados tanto para transporte como para armazenamento. À medida que o biogás — há muito uma fonte de combustível para aquecimento e cozinha — assume um papel maior como meio de energia verde, as técnicas e métodos são refinados para processá-lo para uma aplicação mais ampla e fácil.
Saber como o biogás é formado é fundamental para entender por que a purificação de biogás é prática e necessária. A maioria das pessoas teve alguma experiência com biogás, nem que seja apenas através do olfato. Quando o material orgânico sofre decomposição, seus componentes se decompõem com ou sem a presença de oxigénio, por exemplo, num aterro sanitário, ou sob uma grande pilha de aparas de relva ou estrume de vaca. Neste último caso, bactérias específicas decompõem as substâncias numa série de compostos químicos ao longo de várias fases de decaimento. Dominantes entre os compostos finais restantes estão o metano (CH₄) e o dióxido de carbono (CO₂). Estes combinam-se com outros compostos para formar o biogás. Além de CO₂ e CH₄, gases em menores quantidades permanecem presentes. Embora modestos em proporção, esses compostos vestigiais têm um impacto prejudicial em termos de tornar o biogás inutilizável e até perigoso. Compostos orgânicos voláteis como terpenos e siloxanos podem corromper o biogás, assim como vapor de água e compostos de enxofre. O sulfureto de hidrogénio, em particular, não é apenas perigoso para a saúde humana, mas também causa danos a gasodutos e vasos de armazenamento. Além desses problemas, o próprio CO₂ diminui grandemente a eficiência energética do biogás. O ideal, então, é produzir o metano na forma mais pura possível.
O objetivo da purificação de biogás é criar um gás natural renovável (RNG), ou seja, adequado para transporte por gasoduto e para uso em todos os locais onde o gás natural convencional é empregado. A principal diferença é que o RNG — ou biometano — é facilmente reabastecido em comparação com o gás natural obtido de depósitos geológicos. O biometano pode ser liquefeito ou comprimido para abastecimento veicular. Além disso, está em conformidade com os requisitos da Renewable Fuel Standard estabelecidos pela Environmental Protection Agency (EPA). Em suma, o uso de RNG reduz consideravelmente as emissões de gases de efeito estufa.
O vapor de água pode saturar o biogás recolhido de um digestor anaeróbico, representando até 12% do peso do gás, embora menos de 1% do seu conteúdo. Este vapor poderia condensar ao viajar por gasodutos, corroendo-os. É importante, portanto, remover o H₂O antes do transporte. O vapor só irá condensar em H₂O líquido no ponto de orvalho. Alcançar este estado é possível por vários meios. Por um lado, o gás pode ser arrefecido até a temperatura que corresponde ao ponto de orvalho. Isso é frequentemente conseguido enterrando a linha de gás sob o solo e instalando uma armadilha para água condensada. Outro cenário envolve o uso de sílica gel no sistema de purificação de biogás para reter o vapor e permitir que o biogás prossiga para um refino adicional.
Apenas um pouco de sulfureto de hidrogénio (H₂S) pode causar muitos problemas. Além de ameaçar a saúde respiratória de humanos, animais e plantas, este composto — às vezes chamado de gás de esgoto — é conhecido por infligir corrosão debilitante em tanques de armazenamento e gasodutos. Embora a sua presença mal se registe na maioria dos biogases, há, no entanto, o suficiente para causar terríveis consequências se não for eliminado. Uma maneira de mitigar a sua presença no biogás é adicionando compostos de ferro ao digestor anaeróbico antes de adicionar o substrato, ou seja, a matéria orgânica. Os compostos de enxofre são então deixados com o digestato após a extração do biogás. No entanto, frequentemente, a ação antecipatória não é suficiente por si só. O carvão ativado pode reagir com H₂S para oxidá-lo e ligar as moléculas à superfície do sólido de carbono. Outro procedimento de remoção é fazer o gás fluir através de uma solução de hidróxido de sódio ou através de sólidos tratados com óxido de ferro.
Além do metano, o dióxido de carbono é o composto mais abundante no biogás. Infelizmente, o CO₂ rouba ao biogás o seu valor energético e eficiência de combustível. Uma das formas mais comuns de reduzir o teor de CO₂ é através da injeção de biogás pressurizado absorvido num grande tanque cilíndrico cheio de água por um período entre 20 e 40 dias. Os contaminantes são então decompostos e o gás purificado é bombeado. Outras técnicas incluem membranas que retêm o metano, mas permitem a passagem do dióxido de carbono, bem como a adsorção por meios quimicamente reativos.
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