Grupo do RCGI cria metodologia para estimar volume e características do biometano após remoção de contaminantes – Research Centre for Gas Innovation
Trabalho foi recentemente veiculado em publicação classificada pela Capes como A1; resultados sugerem que produção a partir da vinhaça poderia suprir 16,6% do consumo de gás natural do estado de São Paulo
Pesquisadores do Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI), liderados pela professora Suani Coelho, publicaram recentemente no Journal of Cleaner Production os resultados de uma investigação sobre tecnologias de processos de limpeza e beneficiamento (upgrading) para remoção de contaminantes do biogás (tais como H2S e CO2). O artigo foi ao ar em julho e a publicação é classificada pela Capes com fator qualis A1, tendo grande impacto nacional e internacional (clique aqui para acessar o paper). No RCGI, Suani coordena o projeto "As perspectivas de contribuição do Biometano para aumentar a oferta de Gás Natural".
"Existe um número consideravelmente grande de tecnologias disponíveis para realizar estes processos, o que pode ser uma barreira para desenvolvedores de políticas e planejadores energéticos estimarem rapidamente, com poucas incertezas e precisão satisfatória, potenciais de biometano levando em conta normas e padrões estabelecidos por órgãos reguladores. Assim, o objetivo do artigo foi propor um modelo short-cut, baseado apenas em balanços de massa, que pudesse avaliar o rendimento do processo de limpeza e upgrading, independentemente da fonte de matéria orgânica ou da tecnologia utilizada", explica Caio Joppert, o primeiro autor do paper.
Segundo ele, a ideia foi facilitar o trabalho dos tomadores de decisão e planejadores, criando um modelo que conseguisse estimar quanto gás estará disponível para uso depois da limpeza (em termos de volume) e qual é o conteúdo energético (poder calorífico) desse combustível.
"Esses parâmetros podem variar consideravelmente de acordo com a tecnologia utilizada, pois cada tecnologia é como se fosse uma caixinha preta, por assim dizer. O que sabemos é que nunca haverá purificação total do metano de outros gases e vapores que compõem o biogás. E é comum que haja uma perda de metano nesses processos de separação."
Joppert, que é engenheiro químico formado pela Escola Politécnica da USP (Poli/USP) e cursa o mestrado no Instituto de Energia e Ambiente da mesma universidade (IEE/USP) sob orientação da professora Marilin M. Santos, afirma que os parâmetros de perda de metano são muito bem fundamentados na literatura.
"Esse parâmetro de perda influencia a quantidade de gás no final do processo de separação, o teor de metano que esse gás terá… E é algo que acaba não sendo levado em conta pelos planejadores energéticos e desenvolvedores de políticas públicas", alerta.
O grupo analisou as principais tecnologias de purificação: lavagem com água, lavagem com amina, absorção física e PSA (pressure swing adsorption), bem como tecnologias mais novas, como separação com membranas e separação criogênica (na qual se coloca a mistura gasosa em temperaturas criogênicas para liquefação do CO2, que ocorre antes da liquefação do CH4, e assim se consegue separar um do outro).
Resultados – O modelo criado pela equipe foi validado com dados obtidos a partir da literatura (simulações e experimentos) e, segundo Joppert, ocorreram correlações satisfatórias com os dados da literatura, mesmo para tecnologias onde as perdas de metano são elevadas.
Ele foi utilizado em um estudo de caso para o Estado de São Paulo, no qual equipe usou biogás produzido a partir da vinhaça para gerar um biometano que atendesse às normas da ANP.
"Avaliamos, além do volume e composição do biometano, quanto do biogás produzido seria necessário para gerar energia somente para abastecer o processo de separação. Este parâmetro é importante, pois o processo pode consumir uma fração considerável do biogás que será beneficiado a biometano. Na criogenia, por exemplo, a demanda energética é muito grande: o processo criogênico é o que mais consome energia e, portanto, o que deixa menos biogás disponível para produção de biometano."
O autor completa: "Levando em conta o balanço de massa do processo, mais o balanço energético, calculamos o volume de biometano que ficaria disponível para substituir o diesel no maquinário agrícola e nos caminhões usados nas usinas, e também para injetar na rede e disponibilizar o energético para usinas de açúcar e álcool próximas à rede de gás canalizado do Estado."
Segundo ele, o modelo permitiu fazer uma escolha prévia da tecnologia que poderia atender os requisitos necessários. "O modelo auxiliou na escolha prévia da tecnologia que melhor se adequaria às necessidades de padrão do biometano impostas pelo órgão regulador, e permitiu estimar que 1.975 bilhões de Nm³/ano de biometano poderiam ser produzidos a partir da vinhaça, suprindo 16,6% do consumo de gás natural de todo estado de São Paulo e possibilitando, potencialmente, substituir todo o consumo de óleo diesel nas usinas de açúcar e álcool. Além disso, a substituição do gás natural e do óleo diesel poderia evitar o lançamento de 3,965 milhões de toneladas de CO2eq na atmosfera (5,48% das emissões de todo estado de SP)."
Ele acrescenta que, atualmente, as normas brasileiras para injeção de biometano na rede estão sendo estipuladas e que seria um momento oportuno para apresentar a metodologia aos tomadores de decisão e planejadores, algo que o grupo pretende fazer.