BIOMETANO COMO COMBUSTÍVEL
VANTAGEM AMBIENTAL POR MEIO DO BIOMETANO
O biometano é considerado uma fonte de energia ecologicamente correta. Ele pode ser usado para gerar calor ou como um combustível neutro para o clima. Antes de o biometano ser introduzido na rede de gás natural, é necessária uma purificação extensiva. As membranas de fibra oca SEPURAN® Green da Evonik processam o biogás de forma simples e eficiente, transformando-o em biometano de alta pureza para torná-lo disponível de forma descentralizada como fonte de energia renovável.
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O enorme potencial atual de bioenergia proveniente da silvicultura e da madeira, de matérias-primas e materiais residuais agrícolas e de fluxos de resíduos orgânicos pode contribuir muito para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Especificamente, o biogás e o biometano purificados a partir dessas fontes são essencialmente gás natural renovável produzido de forma sustentável a partir de recicláveis orgânicos (residuais) com potencial energético significativo. Por esse motivo, o biometano pode fazer uma contribuição significativa para as energias alternativas sem competir por substratos com a produção de alimentos e rações.
As tecnologias de produção de biogás e biometano são bem desenvolvidas e economicamente viáveis. Nos últimos cinco a dez anos, a eficiência das usinas de aprimoramento de biometano melhorou significativamente, o que beneficia a economia da usina.
O gás produzido oferece uma alternativa neutra para o clima ao gás natural fóssil e está disponível com potencial equivalente. A eletricidade necessária para a operação das usinas de biogás (beneficiamento) deve ser fornecida da forma mais neutra e sustentável possível em termos de CO2 . O CO2 capturado durante a produção de biometano pode ser reutilizado industrialmente ou na produção agrícola. O CO2 não utilizado não tem um impacto negativo sobre o efeito estufa, pois não é de origem fóssil e, portanto, não afeta o balanço de carbono da mesma forma que o CO2 fóssil.
TECNOLOGIA E INFRAESTRUTURA DE BIOMETANO IMPLEMENTADAS
Apesar da infraestrutura de rede de gás existente, o potencial do biometano ainda não foi totalmente explorado. Para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e atingir as metas climáticas estabelecidas, o biometano poderia contribuir significativamente. A tecnologia para produção e distribuição, bem como a infraestrutura, já está instalada e disponível.
As tecnologias de acionamento para operar veículos com GNV estão disponíveis há anos e só precisam ser utilizadas e melhor comercializadas. O GNV poderia fazer uma contribuição significativa para a conformidade das emissões da frota dos fabricantes de automóveis. Para o transporte de veículos pesados, o GNL é a única alternativa diretamente disponível e economicamente viável que pode atender aos requisitos do transporte de veículos pesados.
Para o GNL, o biometano produzido anteriormente ainda precisa ser liquefeito em uma etapa posterior. As vantagens em relação aos caminhões convencionais movidos a diesel são óbvias:
- Até 80% menos CO2 em comparação com o acionamento a diesel convencional
- Aproximadamente 99% menos partículas finas de poeira
- Redução quase completa das emissões de enxofre e óxido de nitrogênio
- Aproximadamente 50% menos ruído do que um motor a diesel comparável
Para produzir biometano ou, posteriormente, Bio-GNL, o biogás é primeiramente produzido a partir de substratos orgânicos em um processo de fermentação. O biogás bruto consiste nos principais componentes metano e dióxido de carbono, bem como em alguns outros gases residuais. O método mais difundido de utilização foi, e ainda é, a operação de motores a gás ou usinas combinadas de calor e energia para gerar eletricidade e calor. Às vezes, é difícil conseguir um uso eficiente, pois o calor gerado geralmente não é utilizado e somente a eletricidade é alimentada na rede. Há abordagens para alimentar o biogás em associações de anéis próprios/círculos interconectados e convertê-lo em eletricidade em um local descentralizado, além de usar o calor gerado de forma direcionada. Entretanto, se o biogás bruto for purificado para a qualidade de gás natural após a produção de biogás, ele poderá ser injetado na rede regional de gás natural (se disponível), armazenado e usado de várias maneiras, independentemente de onde for produzido.
PURIFICAÇÃO EFICIENTE DO BIOGÁS USANDO MEMBRANAS
Há várias tecnologias disponíveis para separar o CO2 do biogás bruto e transformá-lo em biometano. Além de tecnologias bem conhecidas, como a depuração de água pressurizada, a depuração de amina ou a absorção por oscilação de pressão, a tecnologia de membrana tem se estabelecido cada vez mais nos últimos anos. Graças a membranas altamente eficientes e seletivas, é possível separar o CO2 quase completamente do metano em um processo compacto de três estágios. Em alguns países europeus, como França, Suíça, Itália ou Grã-Bretanha, os processos de membrana para purificação de biogás já têm uma participação de mercado superior a 60%. A vantagem das usinas de purificação por membrana em relação às tecnologias convencionais reside, entre outras coisas, na simplicidade do processo e nos baixos requisitos de manutenção. Obviamente, a disseminação das usinas de beneficiamento de biogás também é influenciada pelas condições e regulamentações locais, bem como pelos incentivos nacionais.
As membranas de poliimida são os sistemas de tratamento por membrana mais amplamente utilizados. Na virada do século, os processos de membrana ainda lutavam com a falta de eficiência em termos de rendimento e seletividade, mas essa desvantagem foi eliminada pelo melhor controle do processo e pela maior seletividade graças às novas soluções de polímeros. A Evonik vem produzindo polímeros de alto desempenho à base de poliimida desde os anos 80, que por sua vez são processados em materiais filtrantes de alto desempenho. Na forma de bolsas de filtro, esses materiais são utilizados com muito sucesso na limpeza de gases de combustão, por exemplo. A base desse sucesso é, entre outras coisas, a alta resistência à temperatura e aos poluentes no gás de combustão. A filtragem ou separação também é a principal tarefa no novo campo de aplicação desse polímero de alto desempenho. A poliimida correspondente e suas propriedades foram modificadas e desenvolvidas adequadamente para separar as moléculas de gás umas das outras em um novo campo de aplicação, em vez de poeira do gás de combustão.
EXPERIÊNCIA EM PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS
O fator decisivo aqui não é apenas o material certo, mas também o formato dos filtros. Para isso, é necessário fiar o polímero em finas fibras ocas e, ao mesmo tempo, criar propriedades que permitam a separação de misturas de gases, como nitrogênio e oxigênio ou metano e CO2 , de forma altamente eficiente e com economia de energia. A separação de gases usando a tecnologia de membrana aproveita os diferentes tamanhos moleculares e as interações moleculares. Os cartuchos e módulos de membrana são fabricados a partir desses feixes de membrana de fibra oca, que são usados como sistemas de membrana para separação de gás.
BIOMETANO DE ALTA PUREZA COM INTERCONEXÃO DE 3 ESTÁGIOS
No processo de purificação do biogás, o gás bruto é comprimido e alimentado no interior da membrana de fibra oca (lado da alimentação), o CO2 é direcionado principalmente para o exterior (lado do permeado) devido às propriedades da membrana, o metano é coletado na extremidade da membrana (lado do retentado) em uma forma altamente concentrada. Por meio da interconexão de vários estágios, é possível obter uma separação da mistura de gases de quase 100%, geralmente o metano está disponível com uma pureza de >95% e o CO2 com uma pureza de >99%. Dependendo da aplicação, também é possível obter purezas mais altas.
Uma pequena parte das plantas de beneficiamento de biogás com membranas SEPURAN® realizadas no exterior nos últimos anos foi equipada com um processo de membrana de dois estágios. A qualidade desejada do produto pode ser ajustada conforme desejado, mas, devido à perda de metano que a acompanha, essa interconexão não é suficiente para os padrões europeus. No continente europeu, o processo de tratamento de 3 estágios tem sido usado em toda parte devido à maior eficiência no uso da membrana SEPURAN® Green. Aqui, o estágio 1 e o estágio 2 são conectados em série, mas o estágio 3 é conectado em paralelo ao estágio 1. Com essa configuração, foi possível, pela primeira vez, obter um produto muito puro com o maior rendimento de metano usando apenas um compressor.
