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
Advances in biogas valorization and utilization systems: A comprehensive review