BIOMETANO


O biometano é um biocombustível gasoso obtido a partir do processamento do biogás. Por sua vez, o biogás é originário da digestão anaeróbica de material orgânico (decomposição por ação das bactérias), composto principalmente de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).

É produzido a partir de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris, resíduos agrícolas, estercos animais, esgoto doméstico e resíduos sólido urbanos (aterros sanitários).

1Biometano de resíduos orgânicos.

O biometano obtido de resíduos essencialmente orgânicos é aquele proveniente das atividades agrossilvopastoris ou de certas atividades comerciais (por exemplo, alimentos descartados por bares e restaurantes), excluindo daí o gás de aterro sanitário e o proveniente de estações de tratamento de esgoto, uma vez que estes podem conter outros resíduos não orgânicos.

Após as etapas de purificação do biogás, o resultado é um combustível gasoso (o biometano) com elevado teor de metano em sua composição, que reúne características que o torna intercambiável com o gás natural em todas as suas aplicações ou passível de ser transportado na forma de gás comprimido por meio de caminhão-feixe (gasoduto virtual).

No Brasil a qualidade do biometano é regulamentada por meio da Resolução ANP n° 8/2015 e da Resolução ANP nº 685/2017. A primeira resolução, trata da especificação do biometano oriundo de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais; a segunda resolução, trata da especificação do biometano oriundo de aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto.

2Aplicação do biometano como alternativa de substituição parcial ao diesel.

O biogás, após purificação e compressão, pode ser usado como gás combustível em substituição ao óleo diesel, extraído de fonte de recurso não-renovável.

Para que o biogás produzido seja utilizado em motores movidos ciclo diesel, é necessário seguir um processo industrial do biogás. Este processo consiste de:

• Extrair do biogás o gás sulfídrico (H2S) e a umidade (H2O).

• Eliminar possíveis gases indesejáveis dentro do biogás, como por exemplo amônia (NH3), oxigênio (O2), hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2).

• O gás resultante das etapas do processo anterior, será um gás composto basicamente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2).

Nesta etapa faz-se necessário separar o gás carbônico (CO2) do gás metano (CH4).

• Comprimir o gás metano (CH4) a uma pressão de 250 bar, para que possa ser transferido para os cilindros adaptados a veículos movidos a diesel.

O gás carbônico (CO2) separado no processo pode ser queimado ou armazenado, para venda posterior.

Cabe ressaltar que a substituição do diesel não é total e requer uma adaptação de engenheira nos caminhões diesel. Os motores ciclo diesel serão adaptados para funcionar como um veículo bicombustível (diesel e metano).

A frota diesel utilizará de um composto que poderá ter de 40% a 100% de diesel, ou de 0% a 60% de metano (CH4). A mistura obrigatoriamente sempre terá um teor de diesel.

As vantagens desta transformação, vão além dos custos financeiros, englobam o passivo ambiental e a possível falta do diesel.

A equivalência calorífica de um litro de diesel com um m3 de biometano é igual a 1.

3Aplicação do biometano como alternativa de substituição ao GNV.

O biogás, após purificação e compressão, pode ser usado como gás combustível em substituição ao GNV (gás natural veicular), extraído de fonte de recurso não-renovável.

Para que o biogás produzido seja utilizado em motores Ciclo Otto (automóveis a gasolina e etanol), é necessário passar o biogás por um processo industrial. Este processo consiste de:

• Extrair do biogás o gás sulfídrico (H2S) e a umidade (H2O).

• Eliminar possíveis gases indesejáveis dentro do biogás, como por exemplo amônia (NH3), oxigênio (O2), hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2).

• O gás resultante das etapas do processo anterior, será um gás composto basicamente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2).

Nesta etapa faz-se necessário separar o gás carbônico (CO2) do gás metano (CH4).

• Comprimir o gás metano (CH4) a uma pressão de 250 bar, para que possa ser transferido para os cilindros adaptados em veículos movidos a gasolina e/ou etanol.

O gás carbônico (CO2) separado no processo pode ser queimado ou condicionado e armazenado, para venda posterior.

Cabe ressaltar que a substituição do GNV pelo metano (CH4) é direta e total e requer uma adaptação simples de engenheira nos automóveis e/ou veículos.

O GNV na verdade é o gás natural do petróleo, após limpeza e compressão, e por sua vez o metano (CH4) é o principal componente do gás natural de petróleo.

Muitas pessoas e empresas adotam a transformação dos motores Ciclo Otto, visando o custo financeiro, principalmente frotas de Taxis em regiões onde o GNV é abundante e barato como o estado de São Paulo.

As vantagens desta transformação, vão além dos custos financeiros, englobam o passivo ambiental e a possível falta da Gasolina ou Etanol.

A equivalência calorífica de um litro de GNV com um m3 de biometano é igual a 1.

4Aplicação do biometano para geração combinada de energia elétrica e calorífica e ainda venda de CO2 comercial.

O biogás, após purificação, pode ser usado como gás combustível para geração de energia elétrica e calorífica em motores Ciclo Otto movidos a biogás. Estes moto-geradores são especialmente desenvolvidos para funcionarem a explosão de biogás.

Para que o biogás produzido seja utilizado em motores de biogás ciclo Otto, é necessário passar o biogás por um processo industrial. Este processo consiste de:

• Extrair do biogás o gás sulfídrico (H2S) e a umidade (H2O).

• Eliminar possíveis gases indesejáveis dentro do biogás, como por exemplo amônia (NH3), oxigênio (O2), hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2).

• O gás resultante das etapas do processo anterior, será um gás composto basicamente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2).

Nesta etapa faz-se necessário separar o gás carbônico (CO2) do gás metano (CH4).

O gás resultante das etapas do processo anterior, é o biometano (metano CH4) e irá alimentar diretamente os motores exclusivos a Gás Natural e nenhuma adaptação se faz necessário.

As vantagens desta alternativa de utilização de motores a biometano (gás natural), são muitas, como: a disponibilidade, o baixo custo e a diversidade de modelos de motores disponíveis no mercado. Adicionalmente uma manutenção (OPEX) bem menores que os usuais motores a biogás.

Uma outra vantagem indireta é a aplicação do gás carbônico (CO2) separado no processo, o qual pode ser armazenado, para venda posterior para a indústria. Ou ainda simplesmente ser queimado.

Estas unidades combinadas de geração de energia elétrica e calorífica, são conhecidas no mercado pela sigla em inglês de CHP (combined heat and power), possuindo muitos fornecedores em todo o planeta (Caterpillar, GE, Cummins, Scania, MAN, Volvo e outros).

O motor Ciclo Otto movido a biogás possui um gerador de eletricidade acoplado a seu eixo. O torque do motor roda o gerador, que por sua vez produz energia elétrica. A geração de energia elétrica é constante enquanto o motor for alimentado e estiver em pleno funcionamento.

Estes motores são projetados para funcionar 8.000 horas em um ano e usualmente conseguem uma eficiência energética superior 91%. A eficiência elétrica destes motores, variam de 38-41%. A eficiência térmica destes motores, a capacidade de gerarem energia térmica, viria de 40-43%.

Como todo motor ciclo Otto funciona por explosão, uma grande quantidade de calor é liberada pelo “escape” dos gases, fruto desta explosão e pela temperatura de bloco no motor. Recuperar este calor do “escape” e do “bloco do motor” e utilizá-los internamente em processos produtivos da planta de biogás ou da indústria onde a planta está instalada, é perfeitamente viável do ponto de vista financeiro e técnico.

Porém este estudo é específico para as condições de cada instalação, tornando difícil a quantificação de casos teóricos.

Por exemplo, a energia elétrica gerada por 500 m3 por hora de biogás (sendo o biogás com 55% de CH4) é de 1.13MWh. A energia calorífica produzida total é de 1,22MWh, sendo que 0,84MWh produzido pelo “escape” do motor e 0,38MWh produzido pelo ‘bloco” do motor. Parte da energia calorífica produzida pelo “bloco do motor” é usada para aquecer o Biodigestor e não está disponível para uso comercial.

5Aplicação do biometano como alternativa de geração de Vapor e ainda possível venda de CO2 comercial.

O biogás, após purificação, pode ser usado como gás combustível para geração de Vapor em caldeiras que o usam o Gás Natural como combustível.

Para que o biogás produzido seja utilizado em Caldeiras a Gás Natural, é necessário passar o biogás por um processo industrial. Este processo consiste de:

• Extrair do biogás o gás sulfídrico (H2S) e a umidade (H2O).

• Eliminar possíveis gases indesejáveis dentro do biogás, como por exemplo amônia (NH3), oxigênio (O2), hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2).

• O gás resultante das etapas do processo anterior, será um gás composto basicamente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2). Nesta etapa faz-se necessário separar o gás carbônico (CO2) do gás metano (CH4).

O gás resultante das etapas do processo anterior é o biometano (metano CH4), que irá alimentar diretamente as Caldeiras exclusivas a Gás Natural e nenhuma adaptação se faz necessário


BIOMETANO

combustível de alto poder calorifico.


Economicamente viável para o setor energético


Alto poder combustível

Automóveis ou veículos de carga


  • Comportamento igual ao GNV
  • Substituição ao diesel
  • energeticamente independente