O biometano é definido pela Resolução ANP nº 8/2015 como um biocombustível gasoso constituído essencialmente de metano, derivado da purificação do biogás. O biogás, por sua vez, é definido como o gás bruto obtido da decomposição biológica de produtos ou resíduos orgânicos. Os componentes principais do biogás são metano e dióxido de carbono (CO2).

No projeto BioValue o interesse principal é sobre o biometano oriundo do biogás obtido da biodigestão anaeróbia de resíduos orgânicos de origem vegetal nas biorrefinarias. Entretanto, o biogás também pode ser produzido em aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto, além de biodigestores operando com dejetos animais.

Especificações e equivalência com gás natural (GN)

As especificações do biometano no Brasil são regulamentadas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A Resolução ANP nº 8/2015 estabelece a especificações do biometano oriundo de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais. Para o biometano oriundo de aterros sanitários e de estações de tratamento de esgoto, as especificações são estabelecidas pela Resolução ANP nº 685/2017. Entretanto, a Resolução ANP nº 685/2017 altera a tabela de especificações do biometano oriundo de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais e, portanto, suas especificações também podem ser encontradas na Resolução ANP nº 685/2017.

O biometano regulamentado pelas resoluções da ANP se destina ao uso veicular (GNV) e em instalações residenciais, comerciais, industriais e de geração de potência, sendo permitida ainda sua mistura ao gás natural (GN). A equivalência do biometano com o gás natural é corroborada pela Resolução ANP nº 8/2015 que trata o biometano de forma análoga ao gás natural, sendo intercambiável com o gás natural entregue à distribuição nas Regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sul e Sudeste.

As especificações do biometano (Resolução ANP nº 685/2017) e do gás natural (Resolução ANP nº 16/2008) são idênticas para muitas características, como por exemplo: poder calorífico superior, índice de Wobbe, teores máximos de CO2, enxofre e H2S e pontos de orvalho de água e de hidrocarbonetos. As principais diferenças estão nos teores de metano, etano, propano, butanos e outros hidrocarbonetos mais pesados. Por exemplo, no biometano o teor mínimo de metano é uma fração em mol de 90% para qualquer região do País, ao passo que para o gás natural esse teor é de no mínimo 68% na Região Norte e de no mínimo 85% nas Regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sul e Sudeste. No caso de etano, propano, butanos e hidrocarbonetos mais pesados, há especificações para o gás natural; já no caso do biometano, esses teores precisam apenas ser determinados se houver adição de GN, propano ou GLP ao biometano.

Transformação biogás a biometano

O upgrading do biogás a biometano é realizado com uma sequência de processos de separação para a remoção de H2S, CO2 e água, entre outros contaminantes.

Em geral, a remoção do H2S é a primeira etapa do processo, por ser corrosivo. Algumas tecnologias que podem ser empregadas na remoção do H2S são: precipitação, adsorção, absorção, microaeração, separação por membrana e oxidação. A microaeração emprega bactérias capazes de oxidar o H2S na presença de O2. Entretanto, a injeção de O2 pode levar à necessidade de sua remoção posterior, pois, o teor de O2 é especificado em uma fração em mol de 0,8%, no máximo, segundo a Resolução ANP nº 685/2017. Tecnologias para evitar essa limitação combinam a dessulfurização biológica com uma pré-lavagem com NaOH para absorver o H2S antes do processo microbiológico. No polimento final pode ser empregada a precipitação do enxofre.

A remoção de água em geral é a segunda etapa de purificação do biogás, sendo importante também para o processo de separação do metano e do CO2 pelo processo de adsorção (PSA). A remoção da umidade é geralmente feita por adsorção, absorção, compressão/refrigeração ou condensação.

Por fim, para a separação de metano e CO2 são empregados processos de absorção com etanolaminas, separação por membrana ou adsorção (PSA). O processo de adsorção PSA apresenta boa competitividade em termos de energia e ainda pode remover outros contaminantes além do CO2.

Formas de comercialização

Como o biometano é intercambiável com o gás natural entregue à distribuição nas Regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sul e Sudeste, os processos de compressão, distribuição, redução de pressão e as formas de comercialização são os mesmos adotados para o GN. O biometano pode ser transportado através de gasodutos e na forma de gás comprimido através de veículos transportadores adequados para essa finalidade. O biometano também pode ser transportado através de duto dedicado em que há apenas entrega de biometano oriundo de aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto para consumidores industriais.

O biometano comercializado também deve atender às especificações de componentes potencialmente corrosivos como H2S, CO2 e água (ponto de orvalho de água) para preservar a integridade e a segurança de equipamentos e instalações na distribuição, de componentes halogenados para atender requisitos de saúde ocupacional, e de siloxanos devido à formação de depósitos de óxidos de silício no catalisador de veículos e filmes de sílica em queimadores. A odoração do biometano deve ser feita quando for injetado na rede de distribuição. O biometano transportado na forma de gás comprimido deve ser odorado pelo produtor.

Referências Bibliográficas Fundamentais

Arthur Wellinger, Jerry Murphy, David Baxter, Editor(s). The Biogas Handbook, In Woodhead Publishing Series in Energy, Woodhead Publishing, 2013, ISBN 9780857094988

Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane biorefineries in Brazil from energy, environmental, and economic perspectives: Profit or expense?

Advances in biogas valorization and utilization systems: A comprehensive review