Energia da Biomassa 2012

Produo e Uso de Biometano1. O que o Biometano A produo de biometano envolve um tratamento/filtragem ou pr-combusto do biogs que foi produzido nos digestores anaerbios. O resultado obtido ser um gs com elevada concentrao de metano (cerca de 98%), que ser praticamente equivalente, em poder calorfico, ao gs natural convencional, respeitando tambm as normas padro que estabelecem o uso deste em veculos e na injeco na rede de gs natural. O biogs uma mistura gasosa de alto poder calorfico e muito inflamvel composta essencialmente por metano (CH4) cerca de 60 a 70% da mistura e de dixido de carbono (CO 2) que representa 30 a 40%. Este resultado de um processo de digesto anaerbia de resduos vegetais e todo o tipo de matria orgnica de origem animal e outros resduos provenientes de processos industriais. A qualidade do biogs depende dos resduos, da qualidade da tecnologia e de todo o processo de digesto, sendo que quanto maior for a concentrao de metano maior poder calorifico ter o biogs. De acordo com o trabalho de campo efectuado no artigo Economic Assessment of Biogas and Biomethane Production from Manure, verifica-se que em mdia o biogs produzido tem cerca de 6 kWh.m-3, que cerca de 50% da energia presente na mesma quantidade de gs natural (metano). Para efeitos de comparao este mesmo estudo refere que uma s vaca produz em mdia cerca de 1.2 m3 de biometano por dia. O objectivo da produo do biometano a partir do biogs produzir este com um maior teor de metano de forma a igualar o poder calorifico presente no gs natural e possibilitar a sua injeco na rede. 2. Descrio do processo de tratamento As principais etapas so os seguintes: -Remoo de dixido de carbono (CO2) -Remoo de sulfureto de hidrognio (H2S) -Remoo da gua -Remoo de outros contaminantes -Odorizao (medida de segurana, no aplicvel ao biometano liquefeito) Dependendo da tecnologia usada, algumas destas etapas podero ser realizadas em simultneo ou separadamente. A composio do biogs a ser transformado, assim como a forma final do biometano a ser usado, isto , a presso a que se encontra e a possvel liquefaco, podero requerer alguns processos extra no tratamento. Remoo do dixido de carbono (CO2) Esta ser a principal etapa no processo de produo do biometano por isso mesmo vamos dar enfse a esta fase. Este gs ir conter cerca de 97 a 99% de metano e entre 1 a 3% de CO 2. Tipicamente o gs natural que circula nos pipelines ter, em mdia, um contedo de CO2 inferior a 3%.

1 Andr Rocha; Joo Barbosa; Nuno Silva; Ricardo Silva

Energia da Biomassa 2012 Os mtodos mais utilizados para a remoo do CO2 so os seguintes: 1.Separao por recurso a membranas - Operao mais fsica, sem recurso a temperaturas elevadas. 2.Pressure Swing Adsorption - Tcnica que consiste na aplicao de altas presses e na utilizao de um material adsorvente adequado, quanto mais alta a presso maior a probabilidade de adsoro do CO2. 3.Water scrubbing - Tcnica baseada na absoro dos gases liquefeitos. Tira partido do facto de a solubilidade do dixido de carbono e do sulfureto de hidrognio so bastante superiores aos do metano. Remoo do sulfureto de hidrognio (H2S) Este composto produzido durante o processo de digesto e a sua concentrao depende do tipo de biomassa a ser utilizada e do processo em si, podendo variar de 50 a 3000 ppm. Este gs deve ser removido o quanto antes, visto que corrosivo. A sua libertao para a atmosfera est sujeita a uma regulao apertada, visto que tem uma natureza altamente txica e poluente.Em mdia, o gs natural, assim como os combustveis para os automveis, contm uma concentrao de H 2S inferior a 16 ppm. Outros contaminantes Para alm dos gases acima descritos podero estar presentes outros contaminantes no biogs que podem ser prejudiciais aos equipamentos e s pessoas, pelo que devero ser reduzidos a nveis aceitveis. Estes contaminantes podem ser amnia, azoto ou mesmo hidrocarbonetos halogenados. A remoo pode ser feita atravs de filtros, membranas, carbono activado e outras tcnicas de absoro. 3. Analise Econmica Quanto maior for a instalao de produo de biogs menores sero os custos relativos s estruturas necessrias e tambm no processo de produo deste. De acordo com o artigo Economic Assessment of Biogas and Biomethane Production from Manure, a introduo dos mtodos de filtragem do biogs referidos anteriormente para obteno do biometano duas a trs vezes superior ao custo do biogs. Para alm disso o custo de produo do biometano um tero superior ao valor do gs natural. importante referir que estas concluses so vlidas para instalaes de tamanho mdio (Produo de biometano 2800 a 28000 m3.dia-1). 4. Estado de arte O investimento no equipamento necessrio para a obteno do biometano, assim como os custos de manuteno e operao, ir fazer com que o custo deste seja superior ao do gs natural. No entanto a tendncia do preo do gs natural ser um factor a ter em conta assim como a sua decrescente disponibilidade. Deste prisma, o biometano poder ser uma fonte alternativa e vivel para a substituio parcial do gs natural j que a matria-prima para a produo do biogs renovvel. Este cenrio s ser favorvel com o aumento do preo do gs natural e com a reduo de custos nas tcnicas de converso do biogs em biometano. Outro aspecto que ser naturalmente importante sero os incentivos previstos na legislao que tornem vivel o investimento neste tipo de equipamentos, visto que podero tornar a injeco na rede mais atractiva e estimular este sector tornando os custos de implementao deste tipo de sistemas mais reduzidos. 2 Andr Rocha; Joo Barbosa; Nuno Silva; Ricardo Silva

Energia da Biomassa 2012 5. Bibliografia 'Economic Assessment of Biogas and Biomethane Production from Manure' - Authors: Patrick Chen Astrid Overholt Brad Rutledge Jasna Tomic, March 20, 2010 'Comparing different biogas upgrading techniques' - J. de Hullu J.I.W. Maassen P.A. van Meel S. Shazad J.M.P. Vaessen L. Bini, M.Sc. (tutor) dr. ir. J.C. Reijenga (coordinator) Eindhoven University of Technology, April 3, 2008 'Benefits of biogas upgrading to biomethane by high-pressure reactive solvent scrubbing ' Wojciech M. Budzianowski, Wrocaw University of Technology, Poland, Received July 19, 2011; revised August 18, 2011; accepted August 19, 2011

3 Andr Rocha; Joo Barbosa; Nuno Silva; Ricardo Silva