Definição: O biogás é um dos produtos da decomposição anaeróbia (ausência de oxigênio gasoso) da matéria orgânica, que se dá através da ação de determinadas espécies de bactérias.

Características:

• Mistura gasosa altamente combustível e inflamável;• Gás incolor;

• Produz chama azul-clara;

• Queima com pouquíssima poluição.

Fontes de biogás

O biogás é uma das opções para um tratamento eficaz dos resíduos orgânicos. O biogás pode ser obtido a partir de quase todo o material orgânico contendo uma proporção suficiente de carbono orgânico e substâncias biológicas, cuja composição seja alterada pela operação de micro-organismos.

Biodigestor

O biodigestor é um tanque protegido do contato com o ar atmosférico, em que a matéria orgânica é metabolizada por bactérias anaeróbias – que se desenvolvem em ambiente sem oxigênio. Nesse processo, obtêm-se como subprodutos o biogás, o biofertilizante e um efluente mineralizado. O biodigestor mais difundido no Brasil é o canadense devido ao baixo custo – 70 mil reais e facil instalação. A escolha do biodigestor depende da biomassa utilizada. O canadense ele é bastante difundido na produção de biogás apartir de dejetos de animais.

A composição do biogás é difícil de ser definida, pois depende do material orgânico utilizado e do tipo de tratamento anaeróbio que sofre. Contudo, em linhas gerais, o biogás é uma mistura gasosa composta principalmente por:

Metano (CH4): 50 – 70% do volume de gás produzido. Dióxido de carbono (gás carbônico, CO 2): 25 – 50% do volume de gás

produzido. e traços de outros gases:

o Hidrogênio (H2): 0 – 1% do volume.o Gás sulfídrico (H2S): 0 – 3% do volume.o Oxigênio (O2): 0 – 2% do volume.o Amoníaco (NH3): 0 – 1% do volume.o Nitrogênio (N2): 0 - 7% do volume.

Equivalência energetica

O biogás também pode ser purificado para a geração de biometano, que tem se destacado cada vez mais no mercado. Produtoras de automóveis, caminhões e veículos de utilidade pública investem em frotas, que podem ser abastecidos em postos de biogás, por toda Europa.

A purificação pode ser feita com uso de água ou com uso de produtos químicos, a tecnologia varia de acordo com as condições da planta da usina e com a quantidade de biogás disponível. Qualquer que seja a tecnologia aplicada para a purificação o rendimento e a eficiência do processo chega a 99%. O biometano tem o mesmo poder calorifico da gasolina, 1m³ de biometano equivale a 1 litro de gasolina.1

Vantagens

- É considerada uma fonte limpa de energia, pois a emissão de gases poluentes e bem menor em comparação com a queima de combustíveis fósseis.

- É um importante substituto para os combustíveis derivados de petróleo (gasolina e diesel). 

- Através de geradores, pode ser usado para geração de energia elétrica.

- Instalado em propriedades rurais, pode ser uma fonte de renda para agricultores que podem vender o biogás. 

- A produção de lixo orgânico pode ser revertida na geração de energia limpa. Portanto, dá uma finalidade útil aos aterros sanitários.

- Possibilita a geração de fertilizantes.

- É uma alternativa ao uso do GLP (gás de cozinha).

Desvantagens

- O sistema de armazenamento é complexo e de valor elevado.

- O sistema de produção também de alto custo no Brasil.

- Há emissão de Dióxido de Carbono (CO2).

http://www.suapesquisa.com/energia/biogas_vantagens_desvantagens.htm

Produção biogas no Brasil

1--A empresa pretende implantar 100 usinas de biogás no sul brasileiro em até cinco anos. Os projetos estão em fase bastante adiantada. A primeira usina será implantada em Braço do Norte, na comunidade de São Maurício, com um investimento que poderá chegar a R$ 30 milhões. A escolha da Biogastec por Braço do Norte Não foi aleatória. Região com concentração recorde de suínos no mundo, o Vale representa 9% da produção de suínos catarinense e deve receber investimentos nos próximos quatro anos para implantação de cinco usinas de biogás. Em São Maurício, a usina será implantada na SC-482. O local terá capacidade para coletar dejetos de pelo menos 25 granjas das proximidades, além de resíduos de frigoríficos e industriais locais.

• 2-- Projeto Da BR foods já instalou desde 2005 o biodigestor em 1.186 granjas de suinos em 5 estados. Criadores recebem ração e assistência tecnica da empresa. Projeto é mais Avançado no Oeste do Paraná (biodigestor em 400 propriedades. Cada equipamento custa 70 mil reais. Investimento 90 milhoes de reais.

Para começar essa mudança, foi criado recentemente no Paraná, o Centro de Estudos do Biogás, que surge com a promessa de gerar dados científicos sobre toda a cadeia de suprimentos do biogás no Brasil. O Centro possui um laboratório, onde são realizados experimentos para ilustrar o desempenho desse gás na geração de energia elétrica e estimular a importância desse combustível para o equilíbrio das energias renováveis.

Fundamentos

A digestão anaeróbia é um processo fermentativo em que matéria orgânica complexa é degradada a compostos mais simples. A degradação ocorre através da ação de diversos grupos de microorganismos que interagem simultaneamente, até a formação dos produtos finais, metano e gás carbônico

Na ausência de oxigênio ou de agentes oxidantes fortes como o sulfato, nitrato e enxofre, a degradação anaeróbia da matéria orgânica até a formação de metano, envolve três etapas: hidrólise e fermentação, acetogênese e metanogenêse.

Na primeira etapa, a matéria orgânica complexa como policarbohidratos, proteínas e lipídeos é hidrolisada e fermentada por bactérias hidrolíticas fermentativas a compostos orgânicos simples como aminoácidos, açúcares, ácidos graxos e álcoois.

Na segunda etapa, os produtos metabólicos do primeiro grupo são então

convertidos a acetado e hidrogênio pelas bactérias acetogênicas sintróficas associadas às bactérias utilizadoras de hidrogênio.

Na terceira etapa, bactérias metanogênicas convertem acetato, formiato, hidrogênio, etc., a metano e dióxido de carbono.

O passo limitante, do processo é a metanogênese pois as bactérias responsáveis, por essa etapa são as mais lentas e mais sensíveis às variações do meio. O bom desempenho do processo depende da manutenção do equilíbrio entre as populações microbianas envolvidas.

Após a produção, o biogás precisa ser filtrado, desumidificado e dessulfurado (retirada sulfeto devido a toxidade e acidez que destrói os equipamentos, para se adequar ao abastecimento do motor endotérmico que produz energia elétrica para a rede (mediante grupo gerador combinado) e energia térmica (sob a forma de água quente, potencialmente explorável). Para ser utilizado como combustível é necessário retirar o gás carbônico.

Filtros dessulfurizadores: contendo limalha de aço, os filtros fazem a retenção do H2S, que reage quimicamente com o óxido de ferro (Fe2O3). Enquanto um dos filtros está filtrando o gás o outro está se regenerando, pois são dois filtros em paralelo, e esta regeneração é feita introduzindo-se água e ar no filtro. O biogás sai desses filtros com menos de 15 ppm de H2S

CompressorComo o biogás é gerado a baixa pressão, é necessário a utilização de compressores de ar para auxiliar no seu transporte.

Retirada Co2

Neste processo, o biogás é comprimido e alimentado no sentido ascendente da base de uma coluna de absorção e água pressurizada é pulverizada em sentido descendente. Assim, o CO2 e o Sulfeto de Hidrogênio são dissolvidos na água sendo recolhidos no fundo da torre de absorção. A água pode ser reciclada e usada para a primeira lavagem do biogás na torre.

O biogás é injetado no fundo da torre de lavagem em fluxo ascendente. Na parte superior da torre, um pulverizador é responsável pela distribuição de água, a qual flui em sentido descendente sob a superfície dos tubos. Dessa forma, o CO2 é absorvido pela água, sendo essa conduzida para a segunda torre, chamada de torre de liberação à pressão atmosférica. Na parte superior da segunda torre a água é pulverizada, liberando o CO2 e regenerando a água, que é novamente bombeada para a primeira torre. O CO2, com concentração próxima a 100%,

A composição volumétrica analisada do biogás bruto é 55% de metano (CH4), 38% de gás carbônico (CO2), 5% de nitrogênio (N2), 2% de oxigênio (O2), e 30 ppm de gás sulfídrico (H2S).A composição volumétrica do biogás purificado é tipicamente 87% de

metano, 2% de gás carbônico, 8% de nitrogênio, 3% de oxigênio, 8 ppm de gás sulfídrico e 10 ppm de vapor de água.

Fatores que afetam a produção de biogás

1- Temperatura: As bactérias produtoras do biogás, em especial as que produzem metano, são muito sensíveis a alterações de temperatura (são Thermosensíveis). A Faixa ideal para a produção de biogás é de 30º C a 45º C (bactérias mesofílicas).  Temperatura deve ser constante.

2- PH Se o pH estiver muito ácido as bactérias metanogênicas são eliminadas pH 6,0 e 8,0

3- Inexistência de ar O oxigênio (O2) do  é letal para as bactérias anaeróbicas. Se houver oxigênio no ambiente, as bactérias anaeróbicas paralisam seu metabolismo e deixam de se desenvolver. As bactérias anaeróbicas produzem o metano. 

4- Nutrientes  Para que no interior de um biodigestor ocorra uma boa fermentação, o equilíbrio entre os nutrientes é indispensável. O conhecimento da composição química e do tipo biomassa utilizado é muito importante, como por exemplo, os dejetos animais são ricos em nitrogênio; os residuos de culturas vegetais são ricos em carbono; Relação carbono / nitrogênio: a relação entre a quantidade de carbono e nitrogênio do substrato é fundamental para haja a formação dos ácidos orgânicos que serão transformados pelas bactérias metanogênicas em biogás. A proporção ideal está em torno de 1:30 ou 1:20. Muito mais ou menos do que isso, ocasionará perdas significativas ao processo de biodigestão.

5- Quantidade de água: Quantidade de água: o biodigestor funciona por carga hidráulica e, portanto, necessita de certa quantidade de água para funcionar. Por isso, matérias orgânicas com baixa umidade necessitam de um acréscimo de água (de acordo com o tipo de matéria) para que se atinja uma relação propícia. O esterco bovino, por exemplo, apresenta em média 85% de água necessita de 100% do seu volume de água (proporção de 1:1).