Blame
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| 3 | title: Cogeração |
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| 4 | author: |
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| 5 | - Maria Ana Castanheira |
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| 6 | - Patrícia Félix |
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| 7 | - Linda Carvalho Cosendey |
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| 8 | date: 2025-03-11 |
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| 9 | tags: #utilidades |
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| 11 | --> |
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| 13 | # Cogeração |
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| 15 | - **Autor**: |
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| 16 | - Maria Ana Castanheira |
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| 17 | - Patrícia Félix |
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| 18 | - Linda Carvalho Cosendey |
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| 19 | - **Data**: 2025-03-11 |
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| 22 | ## 1. Definição de Cogeração |
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| 24 | A cogeração dá-se pela produção de forma simultânea de energia térmica e elétrica a partir |
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| 25 | de um único combustível. Assim, aproveita-se o calor residual de processos termodinâmicos que |
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| 26 | seriam desperdiçados, para processos que podem ou não estar relacionados com o processo |
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| 27 | principal. |
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| 28 | ||||||||
| 29 | Esta técnica gasta cerca de 10 a 30% menos de combustível do que seria necessário para |
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| 30 | produzir a mesma quantidade de energia de forma separada, sendo assim mais favorável ao |
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| 31 | ambiente. Associado a uma melhor eficiência de conversão energética encontram-se ainda |
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| 32 | menores custos associados, e melhores condições para favorecer esta situação. |
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| 33 | ||||||||
| 34 |  |
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| 35 | ||||||||
| 36 | _**Figura 1.** Sistema convencional vs sistema de cogeração_ |
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| 37 | ||||||||
| 38 | Fonte: COGEN Portugal [^1]. |
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| 40 | ||||||||
| 41 | ## 2. História |
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| 42 | ||||||||
| 43 | A produção de biogás é conhecida há séculos, mas sua utilização como |
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| 44 | fonte de energia ganhou destaque apenas nas últimas décadas. Registros |
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| 45 | indicam que na Índia e na China o biogás já era utilizado para |
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| 46 | saneamento básico e geração de energia muito antes da crise do petróleo. |
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| 47 | No Ocidente, no entanto, só teve sua relevância reconhecida após as |
|||||||
| 48 | crises energéticas do século XX, quando fontes alternativas passaram a |
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| 49 | ser mais exploradas [^1]. |
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| 50 | ||||||||
| 51 | Inicialmente, o biogás era visto apenas como um subproduto da |
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| 52 | decomposição anaeróbia de resíduos orgânicos, sendo sua produção |
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| 53 | associada ao tratamento de efluentes. A principal motivação era reduzir |
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| 54 | a carga orgânica desses efluentes, mitigando impactos ambientais. |
|||||||
| 55 | Entretanto, com a ratificação do Protocolo de Kyoto e a implementação de |
|||||||
| 56 | mecanismos de desenvolvimento limpo (MDL), além do aumento nos custos |
|||||||
| 57 | dos combustíveis convencionais, a geração de biogás passou a ser |
|||||||
| 58 | reconhecida como uma alternativa energeticamente eficiente e |
|||||||
| 59 | ambientalmente viável [^2]. |
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| 60 | ||||||||
| 61 | O desenvolvimento tecnológico permitiu avanços na produção e no |
|||||||
| 62 | aproveitamento do biogás, tornando-o uma fonte versátil. Ao longo das |
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| 63 | últimas décadas, consolidou-se como uma solução para reduzir as emissões |
|||||||
| 64 | de gases de efeito estufa e promover a transição energética para fontes |
|||||||
| 65 | mais sustentáveis [^3]. Sua produção está diretamente alinhada com os |
|||||||
| 66 | Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, contribuindo para |
|||||||
| 67 | um futuro mais equilibrado ao permitir a gestão adequada de resíduos e a |
|||||||
| 68 | eficiência na utilização de recursos naturais [^4]. |
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| 69 | ||||||||
| 70 | Dessa forma, o biogás emerge como uma alternativa promissora, não apenas |
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| 71 | como fonte renovável de energia, mas também como solução ambiental para |
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| 72 | a gestão de resíduos, destacando-se como uma tecnologia chave para um |
|||||||
| 73 | desenvolvimento mais sustentável. |
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| 74 | ||||||||
| 75 | ||||||||
| 76 | ## 3. Características |
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| 77 | ||||||||
| 78 | O próprio nome "bio”gás remete à sua origem biológica. Trata-se de um |
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| 79 | gás gerado pela decomposição de matéria orgânica em ambientes sem |
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| 80 | oxigênio, um processo conhecido como digestão anaeróbia. Esse fenômeno |
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| 81 | ocorre naturalmente em locais como pântanos, lagoas, esterqueiras e no |
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| 82 | trato digestivo de animais ruminantes. Durante essa decomposição, a |
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| 83 | matéria orgânica é convertida em um gás composto principalmente por |
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| 84 | metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), além de pequenas quantidades de |
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| 85 | hidrogênio (H2), sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2), oxigênio |
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| 86 | (O2), amônia (NH3) e vapor d'água (H2O) [^5]. |
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| 87 | ||||||||
| 88 | A composição exata do biogás depende dos materiais utilizados no |
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| 89 | processo e das condições em que ocorre a fermentação. O teor de metano |
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| 90 | pode variar entre 50% e 75%, sendo esse o principal componente |
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| 91 | responsável pelo poder energético do gás. Já o dióxido de carbono, que |
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| 92 | pode corresponder a até 50% da mistura, não possui propriedades |
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| 93 | combustíveis, e sua remoção melhora a eficiência energética do biogás. |
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| 94 | Por outro lado, o sulfeto de hidrogênio deve ser removido, pois sua |
|||||||
| 95 | presença pode ser corrosiva e prejudicial aos equipamentos [^5] [^6]. |
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| 96 | ||||||||
| 97 | A obtenção do biogás pode ser feita a partir de diversas biomassas, como |
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| 98 | resíduos agroindustriais, dejetos de animais, resíduos urbanos e |
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| 99 | subprodutos de processos industriais que envolvem matéria orgânica. Além |
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| 100 | de gerar energia, a digestão anaeróbia contribui para a gestão |
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| 101 | sustentável de resíduos, reduzindo seu acúmulo e minimizando impactos |
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| 102 | ambientais. Outro benefício do processo é a produção de |
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| 103 | biofertilizantes, que são ricos em nutrientes e podem ser aproveitados |
|||||||
| 104 | na agricultura [^7]. |
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| 105 | ||||||||
| 106 | A composição do biogás pode ser melhor compreendida por meio da Tabela |
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| 107 | 1, que apresenta as concentrações típicas dos seus principais |
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| 108 | componentes e suas características químicas [^7] [^8]. |
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| 109 | ||||||||
| 110 | _**Tabela 1.** Composição do biogás_ |
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| 111 | ||||||||
| 112 | | Gás | Símbolo | Concentração no biogás (%) | |
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| 113 | | -------- | ----------------- | -------- | |
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| 114 | | Metano | CH4 | 50-80 | |
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| 115 | | Dióxido de carbono | CO2 | 20-40 | |
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| 116 | | Hidrogênio | H2 | 1-3 | |
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| 117 | | Nitrogênio | N2 | 0,5-3 | |
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| 118 | | Gás sulfídrico e outros | H2S . CO . NH3 | 1-5 | |
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| 119 | ||||||||
| 120 | Fonte: Coldebella, 2006 [^7]; Zanette, 2009 [^8]. |
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| 121 | ||||||||
| 122 | ||||||||
| 123 | ## 4. Processos de produção |
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| 124 | ||||||||
| 125 | A degradação microbiológica de resíduos orgânicos em um ambiente sem |
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| 126 | oxigênio molecular resulta na produção de biogás e ocorre em quatro |
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| 127 | fases distintas. Cada fase envolve grupos fisiológicos específicos de |
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| 128 | bactérias do domínio Archaea (anaeróbios). Inicialmente, as bactérias |
|||||||
| 129 | fermentativas atuam nas etapas de hidrólise e acidogênese. Em seguida, |
|||||||
| 130 | as bactérias acetogênicas são responsáveis pela acetogênese. Por fim, as |
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| 131 | bactérias metanogênicas realizam a metanogênese, resultando na formação |
|||||||
| 132 | do biogás [^6]. |
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| 133 | ||||||||
| 134 | A Figura 1 ilustra o esquema geral do processo de produção de biogás, |
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| 135 | que será detalhado a seguir. |
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| 136 | ||||||||
| 137 |  |
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| 138 | ||||||||
| 139 | _**Figura 1.** Esquema de produção de biogás_ |
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| 140 | ||||||||
| 141 | Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Rocha e Mendes, 2024 [^6]; |
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| 142 | Rohstoffe, 2010 [^5]. |
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| 143 | ||||||||
| 144 | ||||||||
| 145 | ### 4.1 Hidrólise |
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| 146 | ||||||||
| 147 | A etapa de hidrólise é o primeiro estágio da degradação anaeróbia de |
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| 148 | resíduos orgânicos e envolve a quebra de macromoléculas em compostos |
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| 149 | menores e solúveis, facilitando sua absorção pelas bactérias. Nesse |
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| 150 | processo, as bactérias fermentativas hidrolíticas secretam enzimas |
|||||||
| 151 | extracelulares, conhecidas como hidrolases, que atuam sobre biopolímeros |
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| 152 | complexos, como polissacarídeos, proteínas, ácidos nucleicos e gorduras. |
|||||||
| 153 | Os polissacarídeos são convertidos em açúcares solúveis, como |
|||||||
| 154 | monossacarídeos e dissacarídeos; as proteínas são degradadas em |
|||||||
| 155 | peptídeos e, posteriormente, em aminoácidos; enquanto os lipídios são |
|||||||
| 156 | transformados em ácidos graxos de cadeia longa (C15 a C17) e glicerol |
|||||||
| 157 | [^9]. |
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| 158 | ||||||||
| 159 | ### 4.2 Acidogênese |
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| 160 | ||||||||
| 161 | Na fase de acidogênese, as bactérias fermentativas acidogênicas |
|||||||
| 162 | convertem os materiais solúveis provenientes da hidrólise em ácidos |
|||||||
| 163 | gordos voláteis, como os ácidos acético, propiônico e butírico. Além |
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| 164 | disso, nesse processo ocorrem a produção de dióxido de carbono e |
|||||||
| 165 | hidrogênio, bem como a formação de pequenas quantidades de ácido lático |
|||||||
| 166 | e álcoois. A composição dos compostos sintetizados nessa etapa varia de |
|||||||
| 167 | acordo com a concentração de hidrogênio intermediário presente no meio |
|||||||
| 168 | [^5]. |
|||||||
| 169 | ||||||||
| 170 | ### 4.3 Acetogênese |
|||||||
| 171 | ||||||||
| 172 | A etapa de acetogênese é responsável pela conversão dos compostos |
|||||||
| 173 | formados nas fases anteriores em substâncias que possam ser utilizadas |
|||||||
| 174 | pelas bactérias metanogênicas. Nessa fase, ocorre predominantemente a |
|||||||
| 175 | desidrogenação dos ácidos gordos voláteis, resultando na formação de |
|||||||
| 176 | acetato, além da liberação de hidrogênio e dióxido de carbono. Contudo, |
|||||||
| 177 | as bactérias acetogênicas são sensíveis a elevadas concentrações de |
|||||||
| 178 | hidrogênio, sendo essencial que as bactérias metanogênicas consumam esse |
|||||||
| 179 | gás para manter o equilíbrio do processo. Além disso, o hidrogênio e o |
|||||||
| 180 | dióxido de carbono gerados podem reagir entre si, originando mais ácido |
|||||||
| 181 | acético, que também servirá como substrato para a produção final de |
|||||||
| 182 | biogás [^10] [^6]. |
|||||||
| 183 | ||||||||
| 184 | ### 4.4 Metanogênese |
|||||||
| 185 | ||||||||
| 186 | Na etapa final da produção de biogás, ocorre a formação de metano pelas |
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| 187 | bactérias metanogênicas. Esses microrganismos anaeróbios convertem o |
|||||||
| 188 | hidrogênio, o dióxido de carbono e o ácido acético em metano e dióxido |
|||||||
| 189 | de carbono. No entanto, são extremamente sensíveis a variações |
|||||||
| 190 | ambientais, como temperatura e pH. As bactérias responsáveis pela |
|||||||
| 191 | produção de biogás são predominantemente mesofílicas, funcionando bem em |
|||||||
| 192 | temperaturas entre 35 e 45ºC. Alterações bruscas na temperatura podem |
|||||||
| 193 | comprometer sua sobrevivência, resultando em uma redução significativa |
|||||||
| 194 | na produção de biogás [^11]. |
|||||||
| 195 | ||||||||
| 196 | ||||||||
| 197 | De forma geral, as quatro fases da decomposição anaeróbia acontecem |
|||||||
| 198 | simultaneamente dentro de um sistema de um único estágio. No entanto, |
|||||||
| 199 | como cada grupo de bactérias possui condições ambientais específicas, |
|||||||
| 200 | como preferências de pH e temperatura, é necessário encontrar um |
|||||||
| 201 | equilíbrio adequado na tecnologia utilizada para otimizar o processo e |
|||||||
| 202 | garantir sua eficiência [^5]. |
|||||||
| 203 | ||||||||
| 204 | Para ilustrar visualmente os conceitos abordados sobre a produção e |
|||||||
| 205 | utilização do biogás, recomenda-se assistir o vídeo "A Journey into |
|||||||
| 206 | Biogases". O recurso apresenta, de forma objetiva, o processo de geração |
|||||||
| 207 | do biogás e algumas de suas aplicações práticas. Ele está disponível em: |
|||||||
| 208 | [^12]. |
|||||||
| 209 | ||||||||
| 210 | ||||||||
| 211 | ## 5. Aplicações industriais |
|||||||
| 212 | ||||||||
| 213 | O biogás possui um significativo potencial energético e pode ser |
|||||||
| 214 | utilizado como alternativa a diversas fontes convencionais de energia. A |
|||||||
| 215 | eficiência de sua conversão em eletricidade e calor depende da |
|||||||
| 216 | composição do biogás, especialmente do teor de metano, que influencia |
|||||||
| 217 | diretamente seu poder calorífico. Em condições normais de pressão e |
|||||||
| 218 | temperatura, o metano puro possui um poder calorífico inferior (PCI) de |
|||||||
| 219 | aproximadamente 9,9 kWh/m³. No entanto, em condições típicas de |
|||||||
| 220 | produção, devido à variação na composição do biogás, com teores de |
|||||||
| 221 | metano entre 50% e 80%, seu PCI pode oscilar entre 4,95 e 7,92 kWh/m³. |
|||||||
| 222 | Isso afeta sua equivalência energética com outros combustíveis e sua |
|||||||
| 223 | aplicabilidade em diferentes processos industriais [^13]. |
|||||||
| 224 | ||||||||
| 225 | A tabela 2 abaixo apresenta a equivalência energética do biogás em |
|||||||
| 226 | relação a diferentes fontes de energia, conforme valores estimados por |
|||||||
| 227 | diversos autores. Esses valores indicam a quantidade de biogás |
|||||||
| 228 | necessária para fornecer a mesma quantidade de energia que uma unidade |
|||||||
| 229 | de cada combustível listado. A interpretação desses dados é essencial |
|||||||
| 230 | para avaliar o potencial do biogás como substituto de combustíveis |
|||||||
| 231 | convencionais. |
|||||||
| 232 | ||||||||
| 233 | _**Tabela 2.** Equivalência energética do biogás comparado a outras |
|||||||
| 234 | fontes de energias_ |
|||||||
| 235 | ||||||||
| 236 | | Energético |Ferraz (1980)[^1]|Sganzerla (1983)[^18]|Nogueira (1986)[^19]|Santos (2000)[^14]| |
|||||||
| 237 | | -------- | ----------------| -------- | -------- | -------- | |
|||||||
| 238 | | Gasolina (L) | 0,61 | 0,613 | 0,61 | 0,6 | |
|||||||
| 239 | | Querosene (L) | 0,58 | 0,579 | 0,62 | - | |
|||||||
| 240 | | Diesel (L) | 0,55 | 0,553 | 0,55 | 0,6 | |
|||||||
| 241 | | GLP (kg) | 0,45 | 0,454 | 1,43 | - | |
|||||||
| 242 | | Álcool (L) | - | 0,79 | 0,80 | - | |
|||||||
| 243 | | Carvão mineral (kg)| - | 0,735 | 0,74 | - | |
|||||||
| 244 | | Lenha (kg) | - | 1,538 | 3,5 | 1,6 | |
|||||||
| 245 | | Eletricidade (kWh) | 1,43 | 1,428 | - | 6,5 | |
|||||||
| 246 | ||||||||
| 247 | Fonte: Muncinelli, 2019 [^13]. |
|||||||
| 248 | ||||||||
| 249 | Por exemplo, segundo Ferraz et al, em 1980 [^1], um litro de gasolina |
|||||||
| 250 | equivale a aproximadamente 0,61 m³ de biogás, o que significa que essa |
|||||||
| 251 | quantidade de biogás seria necessária para gerar a mesma energia contida |
|||||||
| 252 | em um litro de gasolina. Para o diesel, os valores são semelhantes, |
|||||||
| 253 | variando entre 0,55 e 0,6 m³ de biogás conforme diferentes fontes. Isso |
|||||||
| 254 | demonstra que o biogás pode ser uma alternativa viável para a |
|||||||
| 255 | substituição desses combustíveis fósseis em aplicações industriais e de |
|||||||
| 256 | transporte. |
|||||||
| 257 | ||||||||
| 258 | Outro ponto relevante é a equivalência com a eletricidade. Ferraz et al |
|||||||
| 259 | [^1] indicam que 1,43 m³ de biogás podem gerar 1 kWh de eletricidade, |
|||||||
| 260 | enquanto Santos [^14], em 2000, apresenta um valor consideravelmente |
|||||||
| 261 | maior, de 6,5 m³ por kWh. Essa discrepância pode ser atribuída a |
|||||||
| 262 | diferenças na eficiência dos sistemas de conversão utilizados nos |
|||||||
| 263 | estudos, bem como à variação na composição do biogás, especialmente em |
|||||||
| 264 | relação ao teor de metano. |
|||||||
| 265 | ||||||||
| 266 | Além disso, a Tabela 2 também compara o biogás com outros combustíveis |
|||||||
| 267 | como gás liquefeito de petróleo, querosene, carvão, lenha e álcool, |
|||||||
| 268 | reforçando seu potencial como fonte energética versátil. Esses dados são |
|||||||
| 269 | fundamentais para embasar a aplicação do biogás em diversas áreas, como |
|||||||
| 270 | substituição do diesel e do gás natural veicular em veículos, seu uso no |
|||||||
| 271 | lugar do gás liquefeito de petróleo em processos industriais e a geração |
|||||||
| 272 | combinada de energia elétrica e térmica. |
|||||||
| 273 | ||||||||
| 274 | A seguir, serão exploradas essas aplicações, seus processos necessários |
|||||||
| 275 | e os impactos na sustentabilidade, de acordo com Muncinelli (2019) |
|||||||
| 276 | [^13]. |
|||||||
| 277 | ||||||||
| 278 | ### 5.1 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao diesel |
|||||||
| 279 | ||||||||
| 280 | Após passar por etapas de purificação e compressão, o biogás pode |
|||||||
| 281 | representar uma alternativa viável ao óleo diesel, cuja origem está em |
|||||||
| 282 | recursos não renováveis. Para que seja utilizado em motores |
|||||||
| 283 | originalmente projetados para diesel, o biogás deve passar por um |
|||||||
| 284 | processo industrial específico. Esse processo inclui diversas fases, que |
|||||||
| 285 | são apresentadas no diagrama da Figura 2 a seguir. |
|||||||
| 286 | ||||||||
| 287 |  |
|||||||
| 288 | ||||||||
| 289 | _**Figura 2.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao diesel_ |
|||||||
| 290 | ||||||||
| 291 | Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13]. |
|||||||
| 292 | ||||||||
| 293 | A substituição do diesel pelo biogás não é completa e exige modificações |
|||||||
| 294 | nos motores para que possam operar de forma bicombustível, combinando |
|||||||
| 295 | diesel e metano. Nessa configuração, a proporção da mistura pode variar, |
|||||||
| 296 | com o diesel representando entre 40% e 100% do total, enquanto o metano |
|||||||
| 297 | pode compor de 0% a 60%. No entanto, uma quantidade mínima de diesel |
|||||||
| 298 | será sempre necessária para garantir o funcionamento adequado do motor. |
|||||||
| 299 | ||||||||
| 300 | Além da economia no consumo de combustível, essa conversão traz |
|||||||
| 301 | benefícios ambientais e reduz a dependência do diesel, o que pode ser |
|||||||
| 302 | estratégico diante de eventuais oscilações no seu fornecimento. |
|||||||
| 303 | ||||||||
| 304 | Segundo a reportagem “Energia limpa: biogás pode ser alternativa ao diesel” disponível em [^15], a utilização do biogás como alternativa ao diesel poderia substituir até 70% do diesel consumido por ônibus e caminhões no Brasil, reduzindo significativamente os custos operacionais com combustível. |
|||||||
| 305 | ||||||||
| 306 | ### 5.2 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao gás |
|||||||
| 307 | natural veicular (GNV) |
|||||||
| 308 | ||||||||
| 309 | O biogás, após ser devidamente tratado, também pode ser empregado como |
|||||||
| 310 | combustível em veículos originalmente abastecidos com gás natural |
|||||||
| 311 | veicular (GNV). Para viabilizar essa substituição, é necessário |
|||||||
| 312 | submetê-lo a processos semelhantes para obtenção de diesel, conforme |
|||||||
| 313 | Figura 3. |
|||||||
| 314 | ||||||||
| 315 |  |
|||||||
| 316 | ||||||||
| 317 | _**Figura 3.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao GNV_ |
|||||||
| 318 | ||||||||
| 319 | Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13]. |
|||||||
| 320 | ||||||||
| 321 | Vale destacar que, diferente da substituição do diesel, a troca do GNV |
|||||||
| 322 | pelo metano ocorre de maneira direta e completa, exigindo apenas ajustes |
|||||||
| 323 | simples na configuração dos motores para garantir sua compatibilidade e |
|||||||
| 324 | desempenho adequado. |
|||||||
| 325 | ||||||||
| 326 | ### 5.3 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao gás liquefeito do petróleo (GLP) |
|||||||
| 327 | ||||||||
| 328 | O biogás representa uma alternativa sustentável ao GLP, pois, quando |
|||||||
| 329 | tratado para remover impurezas e contendo pelo menos 50% de metano, pode |
|||||||
| 330 | ser empregado em sistemas que utilizam GLP com pequenas adaptações nos |
|||||||
| 331 | queimadores. O que é indicado na Figura 4. |
|||||||
| 332 | ||||||||
| 333 |  |
|||||||
| 334 | ||||||||
| 335 | _**Figura 4.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao GLP_ |
|||||||
| 336 | ||||||||
| 337 | Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13]. |
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| 338 | ||||||||
| 339 | ### 5.4 Aplicação do biogás como alternativa de geração de energia combinada elétrica e calorífica |
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| 340 | ||||||||
| 341 | Após passar pelo processo de purificação, o biogás pode ser utilizado |
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| 342 | como combustível na geração simultânea de eletricidade e calor em |
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| 343 | motores do ciclo Otto projetados especificamente para sua combustão. |
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| 344 | Esses motogeradores são desenvolvidos para operar com a explosão do |
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| 345 | biogás, garantindo um aproveitamento eficiente dessa fonte de energia. O |
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| 346 | procedimento pode ser observado na Figura 5. |
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| 347 | ||||||||
| 348 |  |
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| 350 | ||||||||
| 351 | _**Figura 5.** Aplicação do biogás como alternativa de geração de |
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| 352 | energia combinada elétrica e calorífica_ |
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| 353 | ||||||||
| 354 | Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13]. |
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| 355 | ||||||||
| 356 | Os sistemas de cogeração, conhecidos como “Combined Heat and Power” |
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| 357 | (CHP), permitem a produção simultânea de eletricidade e calor a partir |
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| 358 | do biogás. Motores do ciclo Otto adaptados para esse combustível possuem |
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| 359 | um gerador que permite converter o torque do motor em energia elétrica |
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| 360 | de forma contínua. Além disso, o calor gerado no processo pode ser |
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| 361 | reaproveitado em aplicações industriais ou na própria planta de biogás, |
|||||||
| 362 | otimizando o uso da energia e aumentando a eficiência do sistema. |
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| 363 | ||||||||
| 364 | Nesse sentido, o biogás demonstra ser uma fonte de energia versátil e |
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| 365 | eficiente, com aplicações que vão desde a substituição de combustíveis |
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| 366 | fósseis, como diesel, GNV e GLP, até a geração combinada de eletricidade |
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| 367 | e calor. É importante relembrar que sua viabilidade depende da |
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| 368 | composição e do tratamento adequado, garantindo, assim, sua |
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| 369 | compatibilidade com diferentes sistemas energéticos. Além das aplicações |
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| 370 | abordadas, outras possibilidades podem ser exploradas conforme avanços |
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| 371 | tecnológicos e necessidades industriais, ampliando ainda mais o seu |
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| 372 | impacto na transição para fontes energéticas mais sustentáveis. |
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| 373 | ||||||||
| 374 | ||||||||
| 375 | ## 6. Limitações |
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| 376 | ||||||||
| 377 | Apesar do seu grande potencial energético e da sua contribuição para a |
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| 378 | transição para fontes renováveis, o biogás enfrenta desafios técnicos e |
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| 379 | econômicos que devem ser considerados para que sua implementação seja |
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| 380 | eficaz. A seguir, serão discutidos esses desafios e possíveis soluções |
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| 381 | para viabilizar o aproveitamento sustentável do biogás. |
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| 382 | ||||||||
| 383 | ### Problemas de armazenagem, transporte e utilização |
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| 384 | ||||||||
| 385 | O armazenamento, transporte e utilização do biogás apresentam desafios |
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| 386 | que devem ser geridos para garantir segurança e eficiência. No |
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| 387 | armazenamento, é essencial considerar a presença de H₂S, que é corrosivo |
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| 388 | e tóxico, além de equilibrar volume e pressão para otimizar espaço e |
|||||||
| 389 | operação segura [^16]. No transporte, o controle da temperatura é |
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| 390 | crucial para evitar riscos e perdas [^2]. Já na utilização, é necessário |
|||||||
| 391 | garantir um fornecimento estável e seguro para aplicações como geração |
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| 392 | de eletricidade, aquecimento e uso como combustível, evitando variações |
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| 393 | de pressão ou composição que possam comprometer o desempenho dos |
|||||||
| 394 | sistemas [^5]. |
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| 395 | ||||||||
| 396 | ### Fumos de combustão com poluentes (SOx, NOx e CO) |
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| 397 | ||||||||
| 398 | A combustão do biogás gera poluentes atmosféricos, como óxidos de |
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| 399 | enxofre (SOₓ), óxidos de nitrogênio (NOx) e monóxido de carbono (CO). Os |
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| 400 | SOₓ resultam da presença de sulfeto de hidrogênio no biogás e podem |
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| 401 | contribuir para a chuva ácida. Os NOₓ formam-se a partir do nitrogênio |
|||||||
| 402 | do ar durante a combustão em altas temperaturas, sendo responsáveis pelo |
|||||||
| 403 | smog fotoquímico. Já o CO é gerado quando a queima do metano é |
|||||||
| 404 | incompleta, podendo ser tóxico em concentrações elevadas. Para mitigar |
|||||||
| 405 | essas emissões, é essencial purificar o biogás antes da combustão, |
|||||||
| 406 | otimizar a eficiência da queima e controlar a relação ar-combustível |
|||||||
| 407 | [^2]. |
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| 408 | ||||||||
| 409 | ### Necessidade de tecnologia para limpeza/purificação |
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| 410 | ||||||||
| 411 | A purificação do biogás é um requisito essencial para viabilizar seu uso |
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| 412 | eficiente e seguro pelos consumidores. Como sua composição varia |
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| 413 | conforme a matéria-prima utilizada e o processo de produção adotado, é |
|||||||
| 414 | necessário empregar tecnologias de limpeza para remover impurezas e |
|||||||
| 415 | componentes indesejáveis. Embora existam métodos físico-químicos |
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| 416 | consolidados para esse fim, a otimização desses processos continua sendo |
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| 417 | um desafio na cadeia de suprimento do biogás, reforçando a necessidade |
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| 418 | de aprimoramento tecnológico para garantir um combustível de qualidade |
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| 419 | [^3]. |
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| 420 | ||||||||
| 421 | ### Elevado investimento econômico |
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| 422 | ||||||||
| 423 | A geração de biogás requer um investimento inicial elevado, |
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| 424 | principalmente devido ao alto custo dos equipamentos e da infraestrutura |
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| 425 | necessária para sua produção [^17]. Além disso, os custos operacionais |
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| 426 | também são significativos, abrangendo a manutenção dos sistemas, a |
|||||||
| 427 | purificação do gás e a sua distribuição. Esses custos devem ser |
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| 428 | compensados por receitas adequadas, o que torna essencial um ambiente |
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| 429 | regulatório favorável, com políticas e incentivos que garantam a |
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| 430 | viabilidade econômica do setor [^3]. |
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| 431 | ||||||||
| 432 | ### Riscos de explosão quando misturado com ar/oxigênio |
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| 433 | ||||||||
| 434 | A introdução controlada de pequenas quantidades de oxigênio (2-6%) no |
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| 435 | sistema de biogás, utilizando um compressor, é uma técnica eficaz para |
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| 436 | reduzir a concentração de sulfeto de hidrogênio. Esse processo resulta |
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| 437 | na formação de enxofre e água, permitindo uma purificação mais eficiente |
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| 438 | do biogás sem necessidade de produtos químicos ou equipamentos |
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| 439 | complexos, além de ser uma solução de baixo custo. No entanto, é |
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| 440 | fundamental monitorar a quantidade de ar adicionada, pois o biogás pode |
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| 441 | se tornar explosivo quando a mistura atinge uma faixa de 6-12%, |
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| 442 | dependendo do teor de metano presente. Para evitar riscos, é recomendado |
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| 443 | manter a concentração de metano fora da faixa de 5-15% (em volume) e a |
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| 444 | concentração de oxigênio abaixo de 15% [^6]. |
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| 445 | ||||||||
| 446 | ||||||||
| 447 | ## 7. Referências |
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| 448 | ||||||||
| 449 | [^1]: **COGEN Portugal.** [_Eficiência Energética._](https://www.cogenportugal.com/eficiencia-energetica/) |
|||||||
| 450 | ||||||||
| 451 | [^3]: **DE SOUZA, José.** [_Os desafios do setor do biogás e a sua importância para o meio ambiente, a economia e a sociedade._](https://www.researchgate.net/profile/Jose-Souza-8/publication/358841692_Os_desafios_do_setor_do_biogas_e_a_sua_importancia_para_o_meio_ambiente_a_economia_e_a_sociedade/links/63173eee61e4553b956d5955/Os-desafios-do-setor-do-biogas-e-a-sua-importancia-para-o-meio-ambiente-a-economia-e-a-sociedade.pdf) Sociedade, Tecnologia e meio ambiente: avanços, retrocessos e novas perspectivas - volume 2., Editora Científica Digital, 2022. p. 454-465. |
|||||||
| 452 | ||||||||
| 453 | [^4]: **FERREIRA, G. L.; MASETTO ANTUNES, S. R.; FERREIRA DE SOUZA, E. C.** [_Biogás: análise dos pontos positivos e negativos e sua contribuição para atingir os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS)._](https://sbpe.org.br/index.php/rbe/article/view/832/577) Revista Brasileira de Energia, 2024, 29.4. |
|||||||
| 454 | ||||||||
| 455 | [^5]: **ROHSTOFFE, F. N.** [_Guia prático do biogás: geração e utilização._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://antigo.mdr.gov.br/images/stories/ArquivosSNSA/probiogas/guia-pratico-do-biogas.pdf) Ministério da Nutrição, Agricultura e Defesa do Consumidor da Alemanha, 2010, 30-31. |
|||||||
| 456 | ||||||||
| 457 | [^6]: **ROCHA, Jorge; MENDES, Joana.** _Biogás._ Universidade de Coimbra. 2024. [Apresentação para aula de Energia e Biocombustíveis.](https://drive.google.com/file/d/1CyIECyHjJKyvOb7pEEwupXGya5XUs9CA/view?usp=drive_link) 33 slides. Acesso em: 21 fev. 2025. |
|||||||
| 458 | ||||||||
| 459 | [^7]: **COLDEBELLA, A.** [_Viabilidade do uso do biogás da bovinocultura e suinocultura para geração de energia elétrica e irrigação em propriedades rurais._](https://tede.unioeste.br/handle/tede/2841) Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2006. |
|||||||
| 460 | [^8]: **ZANETTE, A. L.** [_Potencial de aproveitamento energético do biogás no Brasil._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/21429297) Dissertação (Mestrado em Planejamento Energético) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009. |
|||||||
| 461 | ||||||||
| 462 | [^9]: **MAGALHÃES, Geísa Vieira Vasconcelos.** [_Avaliação da biodigestão anaeróbia de resíduos orgânicos: ensaios de potencial bioquímico de metano (BMP) e projeto piloto de um biodigestor em escala real._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/34759/1/2018_tese_gvvmagalh%c3%a3es.pdf) Dissertação Pós Graduação em Engenharia Civil - Universidade Federal do Ceará, 2018. |
|||||||
| 463 | ||||||||
| 464 | [^10]: **KARLSSON, Tommy, et al.** [_Manual Básico de Biogás._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.univates.br/editora-univates/media/publicacoes/71/pdf_71.pdf) Editora Univates - 1° edição, 2014. |
|||||||
| 465 | ||||||||
| 466 | [^11]: **PRATI, Lisandro.** [_Geração de energia elétrica a partir do biogás gerado por biodigestores._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.eletrica.ufpr.br/p/arquivostccs/148.pdf) Universidade Federal do Paraná - Curitiba, 2010. |
|||||||
| 467 | ||||||||
| 468 | [^12]: **A Journey into Biogases.** [_YouTube, canal EBA European Biogas Association, 2024._](https://www.youtube.com/watch?v=oXtdnbeyPJE) Acesso em: 21 fev. 2025. |
|||||||
| 469 | ||||||||
| 470 | [^13]: **MUNCINELLI, Gianfranco.** [_Substituição do diesel por biogás - Análise de viabilidade da aplicação de energia._](chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.paranacooperativo.coop.br/images/unidades/pr/comunicacao/2019/revista_tecnico_cientifico/rev_N20_tecnico_cientifico.pdf) Paraná Cooperativo - Desenvolvimento econômico e social, 2019. |
|||||||
| 471 | ||||||||
| 472 | [^14]: **SANTOS, P.** [_Guia técnico de biogás._](https://biblioteca.sgeconomia.gov.pt/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=22269) Portugal: Centro para a Conservação de Energia, 2000. |
|||||||
| 473 | ||||||||
| 474 | [^15]: **Energia limpa: biogás pode ser alternativa ao diesel.** [_Youtube, canal TV Brasil, 2022._](https://www.youtube.com/watch?v=ImgDuQjEjxY) Acesso em: 23 fev. 2025. |
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| 475 | ||||||||
| 476 | [^16]: **COELHO, Suani Teixeira, et al.** [_A conversão da fonte renovável biogás em energia._](https://www.researchgate.net/publication/228452829_A_conversao_da_fonte_renovavel_biogas_em_energia) Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 2006. |
|||||||
| 477 | ||||||||
| 478 | [^17]: **MOÇO, Eunice Alexandra dos Santos.** [_Projeto de uma unidade produtora de biogás._](https://www.researchgate.net/profile/Suani-Coelho/publication/228452829_A_conversao_da_fonte_renovavel_biogas_em_energia/links/54d4bfdf0cf2970e4e639342/A-conversao-da-fonte-renovavel-biogas-em-energia.pdf) Dissertação - Instituto Politécnico de Tomar, 2012. |
|||||||
| 479 | ||||||||
| 480 | [^18]: **SGANZERLA, E.** _Biodigestor: uma solução._ Porto Alegre: Agropecuária, 1983. |
|||||||
| 481 | ||||||||
| 482 | [^19]: **NOGUEIRA, L. A. H.** _Biodigestão: A alternativa energética._ São Paulo: Nobel, 1986. |
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