O biogás é uma fonte de energia renovável produzida por meio da digestão anaeróbica de matéria orgânica e há muito tempo é reconhecido como uma alternativa valiosa aos combustíveis fósseis tradicionais. Normalmente, o biogás é composto por várias impurezas, como umidade, sulfeto de hidrogênio, compostos orgânicos voláteis (COVs) e outros gases residuais que podem causar corrosão nos dutos e comprometer a integridade da infraestrutura de gás natural existente. Além disso, o biogás possui teor energético menor quando comparado ao gás natural, devido à presença de dióxido de carbono, nitrogênio e oxigênio. Assim, para aumentar o teor energético e garantir sua eficiência, a limpeza (remoção de vestígios de contaminantes do biogás) e a melhoria do biogás (ou seja, aumento do poder calorífico por meio da remoção de CO2) são importantes aspectos para que o biogás esteja pronto para ser injetado na rede de gasodutos ou utilizado como combustível para veículos a gás (Bio-CNG).
Recentemente, a Quadrogen Power Systems, Inc. ("Quadrogen") lançou sua nova tecnologia para seu sistema IBUS (“Integrated Biogas Upgrading System”), conhecido como ORCA ("Optimized Reduced Cost Arrangement"). Com anos de conhecimento e experiência no setor de produção de biometano a partir do biogás e com mais de 100 referências na América do Norte, América do Sul, Europa e Ásia, a inovadora tecnologia ORCA, da Quadrogen, oferece uma solução confiável, econômica e completa para geração de biometano, que é uma solução versátil e modulável para o uso de energia renovável.
A transformação do biogás em biometano é processada da seguinte forma:
- 1ª Etapa: Pré-tratamento do Biogás – O biogás de alimentação é direcionado para um sistema de pré-tratamento para remover impurezas, tais como enxofre, siloxanos e VOCs.
- 2ª Etapa: Compressor – O biogás é comprimido por um compressor rotativo (tipo parafuso) de alta eficiência antes de ser enviado ao sistema PSA (Sistema de Adsorção por Oscilação de Pressão).
- 3ª Etapa: Sistema PSA – O upgrade do biogás é feito para utilização em gasodutos de gás natural, com o uso do sistema PSA. Nitrogênio, oxigênio e o dióxido de carbono são adsorvidos pelo processo e o gás resultante é o biometano.
- 4ª Etapa: Soprador de Vácuo – O módulo do soprador que promove vácuo remove os contaminantes capturados no leito de adsorção e facilita a ventilação da corrente de exaustão do PSA.
O IBUS ORCA é projetado com base nos requisitos específicos de cada cliente e oferece uma solução completa de limpeza e upgrade. Possui dimensões reduzidas, com espaço e tubulação otimizados e layout concebido para uma maior funcionalidade e facilidade de uso. O IBUS ORCA pode ser fornecido como um sistema automatizado e/ou manual, de acordo com as especificações do cliente. Esse sistema oferece facilidade de montagem e instalação, no canteiro, e é de fácil operação e manutenção.
A tecnologia proprietária de PSA para o upgrade do biogás é um sistema único integrado de válvulas rotativas que permite a adsorção e a separação de gases contaminantes, de forma eficiente, sem a necessidade de controles complexos e de várias válvulas de abertura e fechamento.
A tecnologia PSA melhora a rentabilidade geral do projeto, reduzindo custos e proporcionando maior confiabilidade, flexibilidade e melhor desempenho visando o meio ambiente. O sistema PSA é compacto e montado em skids para facilitar sua instalação e integração, com confiabilidade comprovada para uma operação robusta e contínua, sendo simples de operar, com partida e desligamento rápidos. Esta tecnologia é líder de mercado em desempenho, com taxas de recuperação de metano de até 99%, com baixos custos operacionais, utilizando quantidade mínima de consumíveis e de utilidades.
A conversão do biogás em biometano não traz somente benefícios ambientais, mas também apresenta oportunidades econômicas. O biometano pode servir a vários propósitos, incluindo aquecimento, geração de energia e como combustível limpo para veículos. Sua compatibilidade com a infraestrutura do gás natural permite uma produção descentralizada de energia, capacitando as comunidades e empresas locais a se tornarem produtoras de gás natural renovável. As comunidades e empresas locais com acesso a correntes de resíduos orgânicos, tais como resíduos agrícolas ou estações de tratamento de águas residuais, podem se tornar produtoras de gás natural renovável.
Ao capturar e utilizar o metano de resíduos orgânicos, o processo contribui para mitigar as emissões de gases de efeito estufa que, de outra forma, seriam liberados para a atmosfera durante a decomposição natural da matéria orgânica.
Assim, a conversão do biogás em biometano não somente gera receita adicional, mas também promove uma economia sustentável e circular.
Estudo de Caso: IBUS ORCA 1000, no Texas - EUA
Atualmente instalado no Texas, EUA, o IBUS ORCA, da Quadrogen, processará 1.000 SCFM (Sft3/min) de biogás de alimentação de digestores anaeróbicos, que contém aproximadamente 50% de metano, 40% de dióxido de carbono e o restante nitrogênio, oxigênio e água. O gás também possui concentrações de partes por milhão (ppm) de sulfeto de hidrogênio, amônia e VOCs. A umidade do biogás será eliminada inicialmente por resfriamento e o biogás seco será enviado para as unidades de pré-tratamento para remoção de sulfeto de hidrogênio, amônia e VOCs. O biogás pré-tratado limpo será enviado, então, a um compressor, onde é pressurizado e direcionado ao sistema PSA. Com a ajuda de sopradores de vácuo, o PSA captura as impurezas (dióxido de carbono, nitrogênio e oxigênio) e as elimina através de corrente de exaustão. A corrente de biometano que sai do PSA terá pureza superior a 97% (de acordo com os requisitos para gasodutos, no estado do Texas - EUA) e com taxa de recuperação superior a 98%.
O IBUS ORCA é um projeto construído em container, que compreende compressor, E-house, todas as válvulas automatizadas eletronicamente (pós-limpeza do biogás) e a instrumentação, assim como o analisador do produto biometano. Isso facilita a integração no canteiro, abordando os desafios relacionados à mobilidade, rápida implementação, relação custo-benefício e flexibilidade.
Com base em uma visão de transformação do futuro energético, a Quadrogen se empenha em ser um fornecedor confiável de sistemas completos para produção de biometano, hidrogênio, captura de carbono e recuperação de gases industriais a partir do biogás. O IBUS ORCA representa uma inovação contínua dedicada ao fornecimento de soluções tecnológicas limpas, sustentáveis e financeiramente atrativas.
A transformação do biogás em biometano representa um passo crucial em direção a esse futuro energético sustentável e descarbonizado. Ao aproveitar o potencial dos resíduos orgânicos, esse processo não apenas aborda os desafios ambientais, mas também cria oportunidades econômicas, localmente. Enquanto o mundo busca alternativas mais limpas para as fontes de energia tradicionais, o biometano se destaca como uma solução promissora e versátil, com potencial para revolucionar o cenário energético.
Nelson Chan é engenheiro e tem mais de 25 anos de experiência como executivo comercial sênior, gerente técnico e engenheiro de vendas, além de desenvolvimento de negócios e projeto de sistemas de limpeza e upgrade de biogás em escala industrial. Há mais de 20 anos, Nelson desenvolve soluções para purificação e separação de gases no segmento de energia renovável e tecnologia limpa.