Bio-metano e CO₂ diretamente do biogás húmido
A tecnologia abre novas perspectivas para a utilização material do metano e do CO₂
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Utilização eficiente do metano e do CO₂ do biogás: Graças às novas membranas planas, o biogás pode ser processado diretamente e com eficiência energética - mesmo em pequenas instalações. No projeto Bio4Value, o Instituto Fraunhofer de Investigação de Polímeros Aplicados IAP no Parque Científico de Potsdam, juntamente com a KS Kunststoffbau GmbH e o Instituto Leibniz de Engenharia Agrícola e Bioeconomia ATB, está a desenvolver uma tecnologia que abre novas perspectivas para a utilização material de metano e CO₂.
Fácil manuseamento sem secagem prévia do biogás
O biogás oferece uma ampla gama de aplicações - por exemplo, como combustível, para geração de calor ou como base para fertilizantes e produtos químicos. Até agora, a transformação do biogás em bio-metano tem sido tecnicamente complexa e pouco económica para as pequenas instalações. Os métodos convencionais requerem uma pré-secagem elaborada e a depuração do gás. É precisamente aqui que entra o projeto Bio4Value: um processo de membrana recentemente desenvolvido que não requer a pré-secagem do biogás promete uma simplificação significativa. As novas membranas planas, desenvolvidas no Fraunhofer IAP, formam o componente central. Elas separam o metano do CO₂ diretamente do fluxo de biogás húmido. Como resultado, não é necessária energia adicional para arrefecer e reaquecer o biogás bruto antes da separação por membranas. Os testes a longo prazo também mostraram que as membranas recentemente desenvolvidas são resistentes ao sulfureto de hidrogénio contido no biogás bruto.
Mais do que energia: utilização material de CO₂ e metano
A separação direcionada de CO₂ e metano diretamente na fonte é um passo importante para evitar emissões e utilizar eficientemente os gases separados. "O CO₂ recuperado pode ser utilizado como uma matéria-prima valiosa para processos industriais, como a electrossíntese, a produção de combustível ou o fabrico de produtos químicos. Pode também servir como fonte de carbono em estufas ou ser utilizado para produzir água com gás", explica o Dr. Steffen Tröger-Müller do Fraunhofer IAP, que coordena o projeto.
O metano, por sua vez, serve principalmente como combustível de base biológica (bio-CNG, gás natural comprimido a partir do biogás) para veículos agrícolas ou para alimentar a rede de gás natural. No entanto, também pode ser utilizado materialmente, por exemplo, como matéria-prima para sínteses químicas como a produção de amoníaco ou metanol.
Do polímero à membrana plana altamente selectiva
Um dos principais desafios no desenvolvimento de materiais de membrana adequados é a aplicabilidade industrial. Para conseguir a necessária separação selectiva de metano e CO₂ a pressões comparativamente baixas, utilizando biogás bruto não tratado, foi necessário desenvolver novos materiais - os polímeros disponíveis comercialmente não cumprem estes requisitos. Por isso, o Fraunhofer IAP sintetizou especificamente polímeros adequados e produziu membranas planas a partir deles. A experiência de longa data dos investigadores no desenvolvimento de membranas e processos desempenhou um papel fundamental. "As nossas membranas planas recentemente desenvolvidas cumprem todos os requisitos e caracterizam-se particularmente pela estabilidade mecânica e por camadas de separação extremamente finas e optimizadas para o fluxo", afirma Tröger-Müller.
Da membrana ao módulo pronto para o mercado
Para garantir que a tecnologia também pode ser utilizada de forma independente em pequenas centrais de biogás em zonas rurais, a KS Kunststoffbau GmbH está a trabalhar em soluções compactas e modulares. "O nosso objetivo é desenvolver um módulo pronto para o mercado que possa ser utilizado localmente e que seja fácil de manusear, mesmo para utilizadores sem conhecimentos técnicos especiais. As membranas planas recentemente desenvolvidas tornam-no possível", explica Markus Huth da KS Kunststoffbau GmbH.
A ATB é responsável pela integração do processo nas instalações de biogás existentes e pela avaliação da nova tecnologia em termos de utilização de materiais. "Estamos a investigar como o módulo de membrana pode ser integrado em processos reais de biogás - aqui vemos um grande potencial", diz a Dra. Christiane Herrmann da ATB. A ATB está também a analisar os aspectos técnico-económicos do processo e a realizar avaliações do ciclo de vida. "Graças à poupança de energia possibilitada pela membrana recentemente desenvolvida, vemos uma grande oportunidade de utilizar a tecnologia de membrana de forma descentralizada em pequenas unidades de biogás", acrescenta Herrmann.
Tecnologia validada procura parceiros para implementação industrial
Atualmente, a tecnologia para o melhoramento do biogás encontra-se em fase de validação à escala laboratorial. "O nosso objetivo é continuar a desenvolver a tecnologia para que possa ser demonstrada em condições reais em projectos de acompanhamento e ampliada por parceiros industriais. As empresas dos sectores do biogás, da energia ou da química são calorosamente convidadas a participar no desenvolvimento futuro", afirma Tröger-Müller.
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