Aumentar a produção do biogás, depende da análise do cenário energético do Brasil e do mundo. Diversas organizações vêm projetando cenários de maior demanda por energia, alimentos e geração de resíduos em um mundo que deve se transformar até o ano de 2050. O consumo energético global deverá aumentar cerca de 50% entre 2018 – 2050 segundo as projeções da Administração de Informações de Energia dos EUA (EIA). Já a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) projeta para 2050 uma demanda por alimentos de 70% maior do que temos hoje. Aliado a isso, o Banco Mundial estima um aumento de 70% na geração de resíduos até 2050, com aproximadamente 45% de matéria orgânica presente nestes resíduos, que emitirá 2,6 bilhões de toneladas de CO₂ equivalente até 2050.

Produção de biogás: Cenário brasileiro

Analisando o cenário energético brasileiro, observamos um aumento de mais de 200% na geração de energia elétrica em 10 anos. Passando de 45 MW em 2009 para 140 MW em 2018. De acordo com o Balanço Energético Nacional (2019), o biogás ainda representa uma parcela pequena na capacidade instalada de geração elétrica no País, quando comparado às demais fontes como hidroelétricas e parques eólicos, porém, o setor apresentou um crescimento de 170% apenas entre 2015 e 2019, com crescimento mais expressivo nos últimos anos devido ao avanço da tecnologia e políticas públicas de incentivo.

Dados do Panorama do Biogás no Brasil em 2019, elaborado pelo CIBiogás, indicam um total de 521 plantas de biogás no território nacional, sendo que 80% delas são alimentadas com resíduos da agropecuária, 12% com resíduos agroindustriais e 8% com esgoto sanitário e resíduos sólidos urbanos.

As plantas de biogás instaladas no perímetro rural recebem, em sua maioria, dejetos da produção suinícola. Essas possuem elevado teor de matéria orgânica de fácil degradação na fração sólida (sólidos totais ≈ 4%). Plantas com reatores anaeróbios adaptados já conseguem tratar de forma satisfatória os dejetos da bovinocultura. Essas possuem menos umidade (sólidos totais ≈ 8%) e permitem maior rendimento de biogás. Além de resíduos da produção avícola como a cama dos aviários. Dentre os tipos de animais, eles possuem o menor teor de umidade (sólidos totais ≈ 20%) e o maior teor de nitrogênio. Esses casos requerem modificações estruturais em reatores ou manejo prévio dos dejetos para a produção de biogás.

Manejo de substratos orgânicos

Com o avanço do conhecimento técnico e científicos, novos tipos de substratos vêm sendo incorporados na produção de biogás, as chamadas biomassas de 2ª geração (2G), compostos principalmente por palhadas e gramíneas geradas na agricultura e o bagaço da cana-de-açúcar gerado na indústria sucroalcooleira.

Esta nova geração de biomassa é caracterizada por:

• Maior dimensão de partícula;

• Baixa umidade;

• Baixo teor de nitrogênio (C/N elevada);

• Baixo teor de carboidratos simples;

• Elevado teor de lignocelulose;

• Hidrólise limitada.

Estas características nem sempre favorecem a produção de biogás de forma eficiente como as dejeções animais, principalmente pelas características adversas apresentadas acima. Por outro lado, se forem manejadas da melhor forma podem aumentar a produção de biogás. Isso acontecer tanto em co-digestão nos biodigestores tradicionais, quanto em plantas industriais. Assim, contribuirá para a geração nacional de bioenergia. As tecnologias de pré-tratamento são capazes de alterar tanto a estrutura física, quanto a composição química dos substratos, facilitando a digestão anaeróbia e aumentando a velocidade de degradação e o volume produzido. Os principais tipos de pré-tratamento podem ser agrupados em físicos, químicos, biológicos e combinados, cada um com um objetivo diferente.

Conheça os pré-tratamentos

Os pré-tratamentos físicos englobam os moinhos mecânicos utilizados para reduzir a dimensão da partícula da biomassa e acelerar a digestão anaeróbia e os processos térmicos ou por irradiação como o micro-ondas e o ultrassom, que são capazes de modificar a estrutura do substrato, aumentando a área superficial e melhorando o contato com os microrganismos por meio da redução do diâmetro da partícula, adição de ondas eletromagnéticas ou elevada temperatura.

Os pré-tratamentos químicos são utilizados para alterar a composição física e química da biomassa, principalmente a lignocelulósica, e facilitar o contato entre os microrganismos e a fração mais biodegradável dos substratos, a partir da aplicação de reagentes alcalinos, ácidos ou solventes que favorecem a quebra das ligações estruturais da biomassa e removem a lignina e hemicelulose, tornando a celulose mais acessível para a produção de biogás.

Já os pré-tratamentos biológicos utilizam a ação de microrganismos específicos que solubilizam componentes recalcitrantes da biomassa durante as reações metabólicas. As técnicas aplicadas incluem microrganismos que se desenvolvem naturalmente (isolados ou meio de cultura), alguns fungos (lignolíticos) ou enzimas específicas. A grande vantagem dos pré-tratamentos biológicos é que não há resíduos contaminantes ao final do processo. Porém, o tempo de pré-tratamento aumenta em relação a outros processos químicos.

Fatores que devem ser observados:

Cada tipo de pré-tratamento possui vantagens e desvantagens inerentes ao processo. Os principais fatores que devem ser observados são:

• As características físicas e químicas específicas do substrato;

• Os custos de aquisição de equipamentos como moinhos, trituradores, fornos ou reatores;

• A demanda de energia para o pré-tratamento, como a energia elétrica utilizada para os equipamentos;

• Os custos de aquisição de reagentes químicos, bem como os custos de tratamento dos efluentes líquidos gerados;

• A capacidade de reuso de reagentes químicos;

• O tempo de pré-tratamento;

• O volume de biogás e metano gerado após o processo.

Desta forma, o uso de pré-tratamentos combinados como alternativa para aumentar a produção de biogás tem sido amplamente investigado unindo processos mecânicos, físicos, químicos e biológicos. Uma estratégia de pré-tratamento isolado pode não resultar na melhor eficiência de bioconversão da matéria orgânica em biogás, devido à função específica de cada tipo de pré-tratamento. Portanto, deve-se buscar diferentes processos de pré-tratamentos voltados à necessidade específica de cada tipo de biomassa, considerando a melhor relação custo-benefício.

Especialização em Tecnologias da Cadeia Produtiva do Biogás

Os ganhos obtidos com a correta manipulação destes novos substratos são convertidos em melhor eficiência de tratamento, sustentabilidade ambiental e benefícios econômicos para as plantas de biogás. Consideramos a formação técnica e científica um dos melhores caminhos para a melhor compreensão dos processos e otimização de resultados práticos. Pensando nisso, a UTFPR em parceria com o CIBiogás está lançando para 2021 a 2ª turma do Curso de Especialização em Tecnologias da Cadeia Produtiva do Biogás (TCPB), um curso voltado às práticas do setor, na modalidade online e capa de formar especialistas em 12 meses.

A especialização pretende qualificar profissionais para atuar em projetos da cadeia produtiva do biogás, desde o planejamento até a operação de plantas de tratamento e aproveitamento energético. O público-alvo são profissionais das mais diversas áreas como engenharias, agronomia, ciências ambientais, ciências biológicas, química, biotecnologia, zootecnia, administração, economia e direito.

O curso conta com uma equipe de professores 100% mestres e doutores das áreas de administração, economia, engenharia e tecnologia, que atuam diretamente na cadeia produtiva do biogás, com parcerias nacionais e internacionais. O certificado de Especialista em Tecnologias da Cadeia Produtiva Biogás é emitido pela UTFPR, com a chancela do MEC.

O curso conta com palestras de produtores de biogás, técnicos especializados e pesquisadores, debates e visitas técnicas em plantas em escala real com diferentes configurações, visando a aplicação prática dos conhecimentos obtidos com as aulas. Veja abaixo o conteúdo sequencial do curso, pensado para garantir a formação de profissionais capazes de atuar diretamente no mercado do biogás. São apenas 35 vagas e o investimento é de 12 parcelas de R$ 399,00.

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