Biogás é o gás bruto naturalmente produzido pela decomposição de resíduos e efluentes orgânicos. A matéria orgânica, chamada de substrato em uma usina de biogás, é decomposta por diferentes microrganismos em um ambiente anaeróbio, resultando em um mix de gases, primariamente metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).
A digestão anaeróbia, ou biodigestão, consiste em um processo complexo e contínuo no qual estruturas orgânicas complexas são reduzidas a compostos minerais simples por diferentes microrganismos. Este processo de conversão ocorre em quatro etapa principais: hidrólise, fermentação (acidogênese), acetogênese e metanogênese.
Biometano, também chamado de gás natural renovável, é o biocombustível resultante da purificação biogás e composição mínima de 90% de metano. O biometano é um combustível intercambiável com o gás natural e sua especificação é estabelecida pelas Resoluções da ANP n° 08/2015 e n° 685/2017.
O rendimento depende diretamente do tipo de substrato que está sendo tratado. A concentração de metano varia entre 50% e 75% no biogás.
A quantidade de biogás efetivamente obtido por tonelada de resíduo depende de diversos fatores, especialmente da composição do substrato e do tipo de reator utilizado. Os resíduos mais comuns podem render de 25 a 800 Nm3 de biogás por tonelada. O estudo de potencial brasileiro de biogás conduzido pela ABiogás leva em consideração a quantidade de biogás produzida por matéria seca de cada resíduo em plantas reais e operando no Brasil.
O componente principal de uma usina de biogás é o biodigestor, que é um reator que irá prover a condição anaeróbia para a biodigestão. Outros componentes muito comuns em usinas de biogás são tanques de recepção, pré-tratamento e/ou homogeneização anteriores ao biodigestor e tanque de pós-tratamento e/ou digestado. A depender da aplicação final do biogás, a usina deverá contar com sistemas de limpeza e/ou purificação do biogás.
Para a produção do biometano é necessário um processo de purificação (upgrading), que tem como objetivo a remoção de CO2 e outros gases que compõe o biogás. As tecnologias mais aplicadas incluem absorção química e física, adsorção, criogenia e tecnologias de membranas. Para encontrar fornecedores de tecnologias de purificação, clique aqui.
A biodigestão é um processo complexo, que envolve diferentes grupos de microrganismos. Esse processo pode ser inibido pela composição do próprio substrato tais como insuficiência de micronutrientes, relação inadequada entre carbono e nitrogênio, presença demasiada de compostos tóxicos – tais como amônia livre – e baixo pH. Ainda, a operação de uma usina de biogás deve ser rigorosa, pois estresses como elevado carregamento orgânico e choques de temperatura podem ser fatais para a manutenção dos microrganismos responsáveis pelo processo.
Os equipamentos atuais variam entre 30% e 42% de eficiência elétrica de conversão da energia do biogás em energia elétrica. A ABiogás tem recomendações específicas para diferentes tamanhos de e níveis de investimento em biogás, sendo recomendada uma eficiência mínima de 35%.
No Brasil existem diversos fornecedor aptos e especializados no desenvolvimento, implementação e operação de usinas de biogás a partir dos mais diversos substratos. Você encontra aqui uma lista de associados que estão esperando seu contato!
É possível fazer a biodigestão de diversos substratos sem preparo prévio, ou pré-tratamento. No entanto, alguns substratos necessitam de homogeneização, tratamento mecânico (como por exemplo trituração) ou mistura entre dois ou mais substratos para melhoria da composição. Ainda, é possível aplicação de pré-tratamento térmico, químico ou biológico para facilitar o processo de digestão e aumentar a eficiência de produção de biogás.
É altamente recomendado que a produção e composição do biogás sejam monitorados de maneira on-line. O monitoramento em tempo real especialmente para a produção de biometano, onde é necessário garantir a composição dentro das normas aplicáveis. Especificamente no caso da medição da composição, a tecnologia mais aplicada atualmente é a NDIR (non-dispersive infrared).
A legislação se divide em instrumentos aplicados em nível Nacional, Estadual ou Municipal. O Brasil tem desenvolvimento muitas leis em todos esses âmbitos, especialmente nos últimos 5 anos. Os principais decretos, leis e normas que regulamentam a produção e o uso do biogás no Brasil podem ser encontrados na ferramenta desenvolvidas pelo Sebrae em conjunto com diversas instituições.
O processo de licenciamento ambiental de uma usina de biogás segue os mesmos protocolos básicos de outros licenciamentos. Como esse processo cabe aos órgãos estaduais, devem ser consultados os critérios específicos para cada Estado. Alguns Estados já possuem, inclusive, instrumentos regulatórios para facilitar e acelerar o processo de licenciamento desses empreendimentos.
A legislação se divide em instrumentos aplicados em nível Nacional, Estadual ou Municipal. O Brasil tem desenvolvimento muitas leis em todos esses âmbitos, especialmente nos últimos 5 anos. Os principais decretos, leis e normas que regulamentam a produção e o uso do biogás no Brasil podem ser encontrados na ferramenta desenvolvidas pelo Sebrae em conjunto com diversas instituições.
Sim, existem quatro normas ABNT aplicadas à biogás e biometano. São elas:
– ABNT NBR 16560:2017 – Biogás e biometano – Determinação de siloxanos por cromatografia em fase gasosa e amostragem com impingers
– ABNT NBR 16561:2017 – Biometano – Determinação de siloxanos por cromatografia em fase gasosa e amostragem com tubo de dessorção térmica
– ABNT NBR 16562:2017 – Biogás e biometano – Determinação de compostos orgânicos voláteis por cromatografia em fase gasosa e amostragem com tubo de dessorção térmica
– ABNT NBR 16837-1:2020 – Injeção de biometano em redes de distribuição de gás canalizado
Os preços do petróleo e seus derivados impactam de forma proporcional no investimento no desenvolvimento de biocombustíveis. Quando os preços estão baixos, naturalmente o mercado se mostra menos interessado em desenvolver alternativas ao combustível convencional. Por outro lado, quando os preços estão elevados, o mercado tende a investir no desenvolvimento e aplicação de novas opções.
Após a concepção e aprovação dos projetos básico e executivo, da implementação até o start-up da planta pode levar de um a dois anos.
O componente energético do biogás é o metano, portanto, a quantidade de energia que cada metro cúbico de biogás pode gerar depende da concentração do metano, que pode variar entre 50 e 70%. Se considerada uma média de 60% de metano, o biogás contém o equivalente a 6 kWh de energia.
Cada litro de diesel equivale a 1,08 m3 de biometano. Para calcular o volume de biometano necessário para substituir o consumo de diesel basta multiplicar o consumo de diesel por 1,08.
O componente energético do biogás é o metano, portanto, a quantidade de energia que cada metro cúbico de biogás pode gerar depende da concentração do metano, que pode variar entre 50 e 70%. Se considerada uma média de 60% de metano, o biogás contém o equivalente a 6 kWh de energia.
O monitoramento da qualidade do biogás por ocorrer tanto de forma online quanto off-line. É possível, em plantas de menor porte, fazer coletas periódicas para análise do biogás em cromatógrafo gasoso ou medidor portátil. Para a medição online, existem analisadores de gás por infravermelho que podem ser instalados em linha. É importante ressaltar que o equipamento utilizado deve ser especificamente para a análise de biogás, uma vez que os componente desse gás podem ser altamente corrosivos para tecnologias não adequadas.
O custo de uma usina varia com o tipo de substrato, a localização, o tipo de tecnologia e o nível de automação da planta. De maneira geral, o custo de uma usina com padrões mínimos de eficiência custa em torno de R$ 9 milhões por MW instalado.
Para distribuição do biometano por meio de gasotudos da malha nacional é necessário o cumprimento dos requisitos de qualidade apontados pelas Resoluções Normativas 008/2015 e 685/2017. Para distribuição por gasodutos dedicados devem ser observadas as normas estaduais aplicadas.
A precificação do biometano deve levar em conta o CAPEX e OPEX da instalação e operação da usina. Ainda, a precificação proposta pela ABiogás considera os custos com capital e características específicas encontradas no financiamento. Precisa de ajuda para precificar seu produto? Conte com a ABiogás para ajudar no seu modelo econômico!
O biometano pode ser comercializado diretamente para o cliente final ou pode contar com intermediários. Para transporte do biometano nos gasodutos existentes deverá ser respeitada a regulamentação estadual existente.
O biogás pode ser comercializado, mas o mais comum é comercialização dos produtos finais: energia elétrica, biometano e biofertilizante.
O digestado pode ser submetido à um processo de separação para obtenção de um fertilizante líquido e um sólido. No Brasil ainda há poucas experiências de comercialização desse subproduto, pois apenas recentemente foram estabelecidas as especificações para registro, embalagem e rotulagem dos fertilizantes orgânicos, através da Instrução Normativa MAPA n°61/2020. No entanto, no mundo já podem ser encontrados diversos exemplos de comercialização de biofertilizantes provenientes da biodigestão no varejo.
