O interesse em fontes energéticas renováveis está em forte crescimento, por conta da necessidade de reduzir o consumo de energia fóssil e, ao mesmo tempo, as emissões de gás de efeito estufa. Uma contribuição fundamental pode ser dada pela produção de energia elétrica com grupos geradores de cogeração, abastecidos com biogás extraído da digestão anaeróbica de biomassas fermentáveis. O processo permite a transformação em energia de cultivos específicos (ensilados de cereais fora da estação, de milho, de alfafa etc) ou de subprodutos agrícolas (estrumes dos animais) e industriais (melaço, vinhaça, bagaço etc).
As fases da produção do biogás. Após a produção e a recuperação de biomassas, as mesmas precisam ser transportadas e estocadas na espera da transformação em biogás, que abastecerá um motor endotérmico de ajuste cogenerativo (CHP), para produzir eletricidade e calor. A produção de biogás (que contém metano a 50-75%) deriva da degradação da substância orgânica em compostos intermediários (substancialmente ácido acético, dióxido de carbono e hidrogênio) sucessivamente consumidos pelos micro-organismos metanogênicos. O rendimento do processo está estritamente ligado às características da central e aos dispositivos com os quais ela está equipada.
Estrutura do processo. Antes ou no decorrer da entrada no digestor, a biomassa pode ser pré-tratada para aumentar a digestibilidade, tornando-a mais adequada à ação das bactérias. A verdadeira digestão deve ocorrer na ausência de oxigênio e a valores de temperatura, pH e de concentração de substância seca destinados a favorecer a atividade microbiana. Após a produção, o biogás precisa ser filtrado, desumidificado e dessulfurado, 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).
A digestão. Sua duração, chamada de “tempo de retenção hidráulica”, varia conforme a temperatura de processo (mesófila: 35-40 °C; termófila: 50-55 °C) e o tipo de biomassa. O período ideal é mais longo para os estrumes do que no caso do material vegetal. Em paridade de condições, com o prolongamento do tempo de retenção se tem uma degradação maior da biomassa e, consequentemente, uma produção superior de biogás (em m³/tSV). Com uma provisão diária constante de biomassa, o aumento do tempo de retenção comporta a construção de digestores de capacidade maior. Todavia, dado que justamente a construção representa um item de despesa importante, a otimização do processo é obtida assegurando as condições mais convenientes ao desenvolvimento de bactérias, principalmente em relação à mistura da biomassa, feita mediante misturadores mecânicos ou bombas específicas que promovem a recirculação do substrato, dentro do digestor individual e entre os que compõem todo o sistema. Além disso, para manter a temperatura do processo constante, contam com bombas do fluido de vetor térmico, representado pela mesma água quente (a 60-80 °C), proveniente de circuitos de resfriamento do motor de cogeração, que pode escorrer em um circuito externo ou interno ao digestor. Quer do ponto de vista de concepção, quer do ponto de vista operacional, a gestão de tais bombas deve ser bem monitorada: as potências e as capacidades são limitadas, enquanto o tempo de funcionamento depende substancialmente da temperatura ambiente. No verão e no caso de centrais que atuam em sistema mesófilo, são usadas somente por poucos minutos ao dia.
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