Utilidades industriais: biogás

Integração e Intensificação de Processos
Ano letivo 2024/25

Docente:
Nuno Manuel Clemente Oliveira
Autor:
Linda Carvalho Cosendey

Introdução

O biogás é uma fonte de energia renovável que tem se destacado como alternativa sustentável para geração de eletricidade, calor e substituição de combustíveis fósseis. Seu processo de obtenção ocorre por meio da digestão anaeróbia de matéria orgânica, resultando em um gás composto majoritariamente por metano e dióxido de carbono. Com uma gama diversificada de aplicações, o biogás pode ser utilizado na cogeração de energia, no setor industrial e até mesmo no abastecimento veicular, reduzindo impactos ambientais e promovendo maior eficiência no uso de resíduos.

Além de seu potencial energético, a produção e utilização do biogás estão alinhadas com estratégias globais de sustentabilidade, contribuindo para a mitigação das emissões de gases de efeito estufa e para a valorização de resíduos orgânicos. No entanto, apesar de seus benefícios, desafios técnicos e econômicos ainda precisam ser superados para viabilizar sua adoção em larga escala. Questões como armazenamento, transporte, purificação e controle de emissões precisam ser geridas adequadamente para garantir a segurança e eficiência do processo.

Dessa forma, este relatório busca apresentar os principais aspectos do biogás, abordando sua história, características, processos de produção, aplicações industriais e limitações. O objetivo é fornecer uma visão abrangente sobre seu potencial como recurso energético, destacando tanto suas vantagens quanto os desafios que precisam ser superados para sua consolidação como fonte viável e sustentável.

História

A produção de biogás é conhecida há séculos, mas sua utilização como fonte de energia ganhou destaque apenas nas últimas décadas. Registros indicam que na Índia e na China o biogás já era utilizado para saneamento básico e geração de energia muito antes da crise do petróleo. No Ocidente, no entanto, só teve sua relevância reconhecida após as crises energéticas do século XX, quando fontes alternativas passaram a ser mais exploradas ¹.

Inicialmente, o biogás era visto apenas como um subproduto da decomposição anaeróbia de resíduos orgânicos, sendo sua produção associada ao tratamento de efluentes. A principal motivação era reduzir a carga orgânica desses efluentes, mitigando impactos ambientais. Entretanto, com a ratificação do Protocolo de Kyoto e a implementação de mecanismos de desenvolvimento limpo (MDL), além do aumento nos custos dos combustíveis convencionais, a geração de biogás passou a ser reconhecida como uma alternativa energeticamente eficiente e ambientalmente viável ².

O desenvolvimento tecnológico permitiu avanços na produção e no aproveitamento do biogás, tornando-o uma fonte versátil. Ao longo das últimas décadas, consolidou-se como uma solução para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e promover a transição energética para fontes mais sustentáveis ³. Sua produção está diretamente alinhada com os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, contribuindo para um futuro mais equilibrado ao permitir a gestão adequada de resíduos e a eficiência na utilização de recursos naturais ⁴.

Dessa forma, o biogás emerge como uma alternativa promissora, não apenas como fonte renovável de energia, mas também como solução ambiental para a gestão de resíduos, destacando-se como uma tecnologia chave para um desenvolvimento mais sustentável.

Características

O próprio nome "bio”gás remete à sua origem biológica. Trata-se de um gás gerado pela decomposição de matéria orgânica em ambientes sem oxigênio, um processo conhecido como digestão anaeróbia. Esse fenômeno ocorre naturalmente em locais como pântanos, lagoas, esterqueiras e no trato digestivo de animais ruminantes. Durante essa decomposição, a matéria orgânica é convertida em um gás composto principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), além de pequenas quantidades de hidrogênio (H2), sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2), oxigênio (O2), amônia (NH3) e vapor d'água (H2O) ⁵.

A composição exata do biogás depende dos materiais utilizados no processo e das condições em que ocorre a fermentação. O teor de metano pode variar entre 50% e 75%, sendo esse o principal componente responsável pelo poder energético do gás. Já o dióxido de carbono, que pode corresponder a até 50% da mistura, não possui propriedades combustíveis, e sua remoção melhora a eficiência energética do biogás. Por outro lado, o sulfeto de hidrogênio deve ser removido, pois sua presença pode ser corrosiva e prejudicial aos equipamentos ^{5 6}.

A obtenção do biogás pode ser feita a partir de diversas biomassas, como resíduos agroindustriais, dejetos de animais, resíduos urbanos e subprodutos de processos industriais que envolvem matéria orgânica. Além de gerar energia, a digestão anaeróbia contribui para a gestão sustentável de resíduos, reduzindo seu acúmulo e minimizando impactos ambientais. Outro benefício do processo é a produção de biofertilizantes, que são ricos em nutrientes e podem ser aproveitados na agricultura ⁷.

A composição do biogás pode ser melhor compreendida por meio da Tabela 1, que apresenta as concentrações típicas dos seus principais componentes e suas características químicas (COLDEBELLA, 2006; ZANETTE, 2009).

Referências

A Journey into Biogases. YouTube, canal EBA European Biogas Association, 2024. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=oXtdnbeyPJE. Acesso em: 21 fev. 2025. COELHO, Suani Teixeira, et al. A conversão da fonte renovável biogás em energia. Congresso Brasileiro de Planejamento Energético. 2006.

Energia limpa: biogás pode ser alternativa ao diesel. Youtube, canal TV Brasil, 2022. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ImgDuQjEjxY. Acesso em: 23 fev. 2025.

KARLSSON, Tommy, et al. Manual de Biogás. Editora Univates - 1° edição, 2014. 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. 2018. MOÇO, Eunice Alexandra dos Santos. Projeto de uma unidade produtora de biogás. 2012. PhD Thesis. Instituto Politécnico de Tomar. MUNCINELLI, Gianfranco. Substituição do diesel por biogás - Análise de viabilidade da aplicação de energia. Paraná Cooperativo - Desenvolvimento econômico e social, 2019. NOGUEIRA, L. A. H. Biodigestão: A alternativa energética. São Paulo: Nobel, 1986. PRATI, Lisandro. Geração de energia elétrica a partir do biogás gerado por biodigestores. Universidade Federal do Paraná - Curitiba, 2010.

SANTOS, P. Guia técnico de biogás. Portugal: Centro para a Conservação de Energia, 2000. SGANZERLA, E. Biodigestor: uma solução. Porto Alegre: Agropecuária, 1983. ZANETTE, A. L. Potencial de aproveitamento energético do biogás no Brasil. Dissertação (Mestrado em Planejamento Energético) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.