Com um crescente enfoque na emissão de dióxido de carbono (CO₂) dos processos de produção, a redução do consumo de energia e das perdas é mais importante do que nunca. As indústrias estabelecem metas de sustentabilidade cada vez mais desafiadoras, criando uma demanda por soluções mais modernas e sustentáveis. Uma recente solução alternativa inovadora é a utilização do subproduto biogás para a substituição de combustíveis fósseis.

O histórico do biogás
O biogás é produzido quando bactérias decompõem materiais biológicos na ausência de oxigênio, em um processo conhecido como digestão anaeróbica. O biogás consiste de metano e CO₂ e é produzido a partir de vários processos, tais como biodigestores agrícolas, tratamento de efluentes e aterros sanitários.
A parte do biogás composta pelo metano, geralmente de até 60%, pode ser usada para substituir o gás natural. Além da vantagem econômica, ele também propicia um benefício ambiental, à medida que elimina a emissão de gás de efeito estufa na atmosfera.
O biogás pode ser usado diretamente para aquecimento ou como combustível para motores a gás, especiais para geração de eletricidade e calor. Estes motores a gás são especialmente projetados para utilizarem de maneira eficiente misturas de biogás de baixa caloria. Assim, o biogás que seria de outra maneira desperdiçado, torna-se um subproduto útil que pode melhorar expressivamente a economia de uma estação de tratamento de efluentes ou de um aterro sanitário.
O uso do motor a biogás também tem desvantagens, como uma menor eficiência em comparação aos geradores das usinas elétricas e, em geral, o excesso de calor que é gerado e que não tem nenhum uso. Para eliminar essas desvantagens, desenvolveu-se uma solução de aprimoramento de biogás, pela qual o mesmo é separado em gás verde (>90% de metano) e CO₂ de grau alimentício. O gás verde pode ser fornecido para a rede de gás ou comprimido como gás natural (GNC) para propósitos de transporte, já que tem as mesmas características do gás natural.

Tecnologia de enriquecimento de biogás por membranas
Sistemas modernos de enriquecimento de biogás consistem de uma unidade de separação por membranas e uma usina de recuperação de CO₂. A unidade de membrana separa o biogás em metano e CO₂. O permeado, gás que passa através das membranas, é composto por mais de 90% de CO₂ e é convertido em CO₂ de grau alimentício na usina de recuperação de CO₂ subsequente. Após a purificação do CO₂, o resíduo do metano é separado durante a liquefação e direcionado de volta para a unidade de membranas, até que 100% do metano seja recuperado e finalmente termine como gás natural. Em outras palavras, 1 Nm³ de biogás com 55% de metano e 43% de CO₂ pode ser transformado em 0,65 Nm³ de gás natural e 0,6 kg de CO₂ de grau alimentício. Como a maioria das usinas de produção de biogás operam continuamente, pode-se alcançar um coeficiente de recuperação de quase 100%!
Isto representa uma economia extra de custos quando o CO₂ puder ser utilizado no mesmo local, em operações tais como injeção de CO₂ em estufas de fazendas, ajuste de pH de efluentes em plantas de tratamento de água ou carbonatação de cerveja em cervejarias. Quando possível, o CO₂ de grau alimentício pode ser vendido a empresas que utilizam CO₂, produzindo assim, uma nova fonte de receita.
Quando não houver uso para o CO₂ ou a venda não for rentável, pode-se instalar na usina de biogás um sistema de recuperação de calor, que é uma solução muito interessante. Com esse sistema a energia de refrigeração armazenada no CO₂ líquido é reutilizada para condensar o gás CO₂ que precisa ser liquefeito. Ao "reciclar" esta energia de resfriamento, até 90% da energia necessária ao resfriamento pode ser recuperada.

Sucesso sustentável
Existe atualmente plantas em operações desenvolvidas e testadas para transformar biogás cru em gás verde. A vantagem desse novo sistema é que o gás melhorado pode ser vendido para a rede de fornecimento de gás ou usado diretamente como combustível nos equipamentos de gás existentes. A maior diferença, em comparação com outros princípios, é que o metano é totalmente recuperado pela usina de recuperação de CO₂. Além disso, o CO₂ liquefeito possui grau alimentício e pode ser utilizado pela planta ou vendido para outras empresas. Caso não haja uso para o CO₂ liquefeito, o sistema de recuperação de calor propicia uma opção de redução de energia para se ventilar o CO₂ e minimizar dramaticamente o consumo de energia do processo. Para digestores agrícolas e para empresas que têm estações de tratamento de efluentes no site, tais como cervejarias ou fábricas de papel, essa solução é excelente para reciclar biomassa em gás verde e CO₂. O gás verde pode ser usado nas caldeiras a gás existentes, sem qualquer modificação, reduzindo os custos com gás natural e o CO₂ pode ser vendido como um benefício adicional.

Marcelo Rampazzo
Pós-graduado em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas. Graduado em Engenharia Mecânica pela Universidade Mackenzie. Gerente de negócios da Pentair Food&Beverage com mais de 20 anos de experiência no mercado de bens de capital para o segmento de alimentos, bebidas e farmacêutica.
Site: www.pentair.com.br