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O biogás pode formar-se naturalmente ou ser impulsionado pela engenhosidade humana. Essencialmente, sempre que a matéria orgânica está privada de oxigénio, as bactérias atuam sobre ela desintegrando a sua composição. No final desta cadeia de reações, são libertados metano (CH₄), CO₂ e alguns outros compostos gasosos. Estes compõem o que chamamos biogás. O gás operacional para fins energéticos é o metano. Quando os outros gases estão desproporcionalmente presentes, inibem o desempenho ótimo do CH₄. Alguns chegam a representar graves ameaças à saúde pública. O processo de obtenção de metano a partir de matéria orgânica — por exemplo, estrume, folhagem morta, aparas de relva, cadáveres de animais, restos de comida, lodo e águas residuais — é denominado digestão anaeróbia. Um digestor anaeróbio devidamente projetado pode manipular as condições para que a produção de biogás seja acelerada e o biogás seja apreendido para uso prático.
Como mencionado, o biogás é composto principalmente por metano e dióxido de carbono. Além disso, vapor de água, nitrogénio, oxigénio, amoníaco e sulfureto de hidrogénio. Estes elementos e compostos secundários geralmente não representam mais de 10% do conteúdo do biogás. No entanto, não precisam de estar altamente concentrados para causar problemas ou danos. Muitos reduzem o valor calorífico do biogás, enquanto o oxigénio pode causar explosões. O sulfureto de hidrogénio (H₂S) é tóxico para a saúde humana e destrutivo para gasodutos, bem como para tanques de armazenamento. Consequentemente, o tratamento do biogás é imperativo antes que esta energia seja distribuída ao público.
A purificação de biogás pode assumir várias formas. CO₂ e H₂S são mais solúveis em água do que CH₄. Antes do contacto, o biogás é comprimido sob pressão. O metano, ou pelo menos a maior parte dele, sobe para o topo da solução onde é então recolhido (lavagem com água). Os gases indesejados são adsorvidos por um vaso sob alta pressão na adsorção por variação de pressão (PSA) — esta tecnologia de purificação de biogás recolhe CH₄ no topo, após o que a pressão é diminuída, libertando CO₂, N₂ e O₂ — pense numa armadilha de moscas que adere e descola mediante comando. Solventes de amina fazem o biogás passar por uma coluna contendo aminas, ou seja, derivados de amoníaco que, como solventes, capturam o CO₂ e o absorvem. Após a separação do CH₄ purificado, os solventes saturados com CO₂ são purgados com vapor a alta temperatura para serem reutilizados. A permeação por membranas explora a baixa permeabilidade do metano: sob condições de pressão específicas, os gases menos desejáveis passam, enquanto o metano é retido e recolhido no final de uma coluna cilíndrica.
As empresas de gás e os reguladores públicos têm especificações diferentes quanto à pureza do biogás que permitem entrar nos seus gasodutos. Em resposta às disparidades, o American Biogas Council (ABC) publica diretrizes com o objetivo de padrões mais uniformes. Por exemplo, o valor calorífico do biogás do gasoduto deve situar-se num intervalo entre 960 e 1.100 BTUs por pé cúbico. O teor de CO₂ nunca deve exceder dois moles por cento; o oxigénio, 0,4 moles por cento; os siloxanos, uma parte por milhão; e o sulfureto de hidrogénio, não mais de 0,25 gramas por 100 pés cúbicos. O ABC também emite diretrizes para o biogás em veículos. Se e até que as medições de qualidade sejam padronizadas, os operadores de sistemas de tratamento de biogás devem estar cientes dos critérios estabelecidos pelo comprador.
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