Em um mundo onde a sustentabilidade e a transição energética se tornam cada vez mais importantes, passa a ser de interesse comum analisar fontes de energia alternativas, renováveis e limpas. Estes incluem o biogás, uma mistura de metano e gás, que é formada através da digestão anaeróbica de biomassas, ou seja, materiais orgânicos de diferentes origens.
Em suma, o biogás permite produzir energia renovável a partir de resíduos. Para entender melhor como ela funciona e como pode ser explorada, vamos analisar a estrutura, o processo de produção e todos os prós e contras dessa fonte de energia limpa.
Biogás: o que é e como é produzido
O termo “biogás” identifica um combustível gasoso natural, constituído principalmente por metano e uma mistura de outros gases, incluindo o dióxido de carbono. O biogás é produzido através de um processo de digestão anaeróbica, ou seja, fermentação na ausência de oxigênio e a temperatura controlada das biomassas. As biomassas são materiais orgânicos de diversas origens, como, por exemplo, resíduos animais, lodo de esgoto, fração orgânica de resíduos sólidos urbanos, resíduos agroindustriais, subprodutos agrícolas e cultivos específicos.
A fermentação anaeróbica é operada por bactérias que digerem a fração orgânica e a transformam em metano por meio de um processo em várias etapas: primeiro elas "quebram" a substância orgânica em monômeros, depois iniciam uma fermentação ácida, que produz ácidos, dióxido de carbono e hidrogênio, seguido por uma fase de metano, na qual as bactérias archaea capturam CO 2 e o convertem em metano. O metano é um produto com alto teor energético que, quando bem utilizado, produz energia na forma de força motriz (como ocorre nos carros) ou energia elétrica (como ocorre nas usinas de cogeração).
O processo de produção do biogás também gera outro resíduo, o digerido, rico em nitrogênio amoniacal, que pode ser utilizado como fertilizante renovável.
Como é constituída uma usina de biogás
Atualmente, as usinas de biogás encontram aplicação em uma grande variedade de setores, principalmente na agricultura, mas com aplicações também em indústrias com resíduos orgânicos (por exemplo, indústrias de bebidas, alimentos ou papel). A maior parte da produção de energia a partir do biogás ocorre, portanto, por meio de usinas de médio e grande porte. Atualmente, a difusão do biogás doméstico é limitada, principalmente pela falta de regulamentação específica sobre o assunto.
Uma usina de biogás é constituída por três componentes principais:
Um ou mais digestores onde ocorre o processo de fermentação. Neste componente são possíveis diferentes soluções tecnológicas, que dependem das peculiaridades de cada planta. Entre as principais, a digestão úmida, caracterizada por um teor de matéria seca no digestor de cerca de 10% e, a digestão seca, com teor de matéria seca a partir de 30%;
O sistema de cogeração, que permite a produção simultânea de energia elétrica e térmica. O motor de oito ciclos produz energia mecânica e a encaminha para um alternador para gerar eletricidade. A água de resfriamento do motor, por meio de um trocador de calor de placas, torna-se água a alta temperatura. Os fumos de exaustão, estando próximos dos 400 °C, podem ser utilizados para produzir água quente, água sobreaquecida, vapor ou óleo diatérmico por uma caldeira, ou utilizados como estão no processo de produção;
O sistema de atualização de biogás opcional, onde o biogás é purificado para obter biometano, é adequado para colocação na rede ou para alimentação de veículos. A tecnologia mais difundida e atuante nesse sentido é o sistema de membranas, possui uma permeabilidade seletiva útil para a separação de CH₄ de CO₂.
Biogás: vantagens e desvantagens
No passado, os problemas relacionados com o tipo de biomassa dedicada (por exemplo milho) e com o gerencimento da poluição por odores e os decorrentes do transporte de biomassas do local de produção para a planta (quando não são produzidos no local) eram frequentes na produção de biogás. As tecnologias atualmente disponíveis e as novas regulamentações permitiram superar todas as desvantagens do biogás: o uso de dejetos animais é incentivado principalmente para alimentar a planta e sistemas dedicados estão disponíveis no mercado para o tratamento de emissões olfativas. O uso do biogás hoje, portanto, tem muitas vantagens:
Circularidade. Permite a valorização dos resíduos agro-zootécnicos e representa uma solução válida para o descarte de resíduos animais, resolvendo a montante os problemas relacionados com a dispersão no terreno e os limites das quantidades de nitrogênio que podem ser libertadas. Além disso, o digerido representa um excelente fertilizante natural que pode ser utilizado em substituição aos fertilizantes químicos;
Sustentabilidade. É um combustível renovável que permite maior autonomia no suprimento energético e pode contribuir significativamente para a transição energética;
Eficiência energética. Permite o fornecimento de energia térmica e elétrica de forma contínua, atuando como uma base estável para equilibrar o fornecimento descontínuo das energias renováveis;
Retorno do investimento. Constitui uma importante integração da renda agrícola, graças aos mecanismos de incentivo;
Biogás: custo de uma usina
O custo de uma usina de biogás depende de inúmeros fatores, que devem ser analisados na fase de projeto para traçar a rentabilidade do investimento. Isso só pode ser hipotetizado por profissionais do setor, capazes de avaliar as peculiaridades de cada caso individual com base em diferentes variáveis de projeto, como:
O custo de aquisição de biomassa;
O custo de construção, operação e manutenção da planta;
As receitas complementares decorrentes dos diversos mecanismos de incentivo;
A sustentabilidade econômica da própria usina após o período de incentivo.
Estudo de caso: visitamos uma usina de biogás
