O que é o Biometano?
Biogás e Biometano
O biogás é produzido a partir da decomposição de materiais orgânicos. Esses resíduos são colocados num digestor de biogás na ausência de oxigénio. Com a ajuda de uma variedade de bactérias, a matéria orgânica decompõe-se, libertando uma mistura de gases: 45 a 85% em volume de metano (CH₄) e 25 a 50% em volume de dióxido de carbono (CO₂). O resultado é um gás renovável que pode ser usado para múltiplas aplicações.
O biometano é a forma melhorada do biogás, consistindo em quase 100% de metano e com poder calorífico aproximadamente igual ao do gás natural. O biometano também pode ser produzido por tecnologias de gaseificação ou conversão de energia em metano. As suas múltiplas aplicações incluem o fornecimento de calor e energia para os nossos edifícios e indústrias e a produção de combustível renovável para o setor dos transportes.
Cadeias de valor
Tecnologias de produção de biometano
O biometano pode ser obtido a partir de três tecnologias distintas:
- Digestão anaeróbia (conversão bioquímica) seguida de limpeza e acondicionamento do biogás
- Gaseificação de biomassa (conversão termoquímica) seguida de metanação do monóxido de carbono presente no gás de síntese, dois processos em larga medida complementares.
- Power-to-methane utilizando dióxido de carbono biogénico e hidrogénio verde, sendo esta uma das vias futuras mais promissoras para a produção de biometano em larga escala.
Digestão anaeróbia
O processo de digestão anaeróbia baseia-se na conversão biológica da matéria orgânica através da ação coordenada de microrganismos, na ausência de oxigénio, e assenta em quatro etapas sequenciais: a hidrólise, a acidogénese, a acetogénese e a metanogénese. No final, o resultado é a formação de biogás que é maioritariamente composto por metano e dióxido de carbono. O biogás é um gás combustível com aplicações bem estabelecidas na produção de energia elétrica e/ou térmica por queima direta.
Atualmente, a digestão anaeróbia, com um Nível de Prontidão Tecnológica (TRL) de 9, é uma tecnologia madura para, no curto prazo, constituir a principal cadeia de valor de produção de biometano, existindo já várias unidades em operação, tanto em Portugal como na Europa. Acresce que este é o processo mais utilizado para a produção de biometano, estando esta tecnologia na base de cerca de 90 % da produção a nível mundial.
Enquanto biotecnologia de tratamento e valorização orgânica de efluentes e resíduos, a digestão anaeróbia permite o reaproveitamento de uma larga variedade de substratos orgânicos biodegradáveis, provenientes principalmente de agroindústrias, agropecuária, indústria alimentar, fração orgânica de resíduos urbanos e lamas de estações de tratamentos de águas residuais. Além disso, do processo de digestão anaeróbia resulta ainda um digerido passível de ser utilizado diretamente na valorização agrícola enquanto corretivo orgânico e que possui valor comercial como biofertilizante após os tratamentos apropriados.
Gaseificação de biomassa
A gaseificação é um processo de conversão termoquímica de biomassa ou resíduos que se realiza a altas temperaturas, entre os 700-800 °C, e com quantidades de oxigénio inferiores às usadas na combustão completa. O processo pode ser dividido em três fases: produção do gás de síntese (mistura de hidrogénio e monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano e água, bem como alcatrão pesado rico em vapores oxigenados); produção de outros produtos gasosos, como olefinas leves e aromáticos e produção de cinzas e outros compostos, por craqueamento térmico do alcatrão pesado ou leve, a alta temperatura. O gás de síntese obtido pode também ser convertido em biometano num processo que inclui duas etapas distintas: o arrefecimento e remoção de poluentes como enxofre e cloretos; e a metanação do gás de síntese num reator catalítico onde se dá a conversão em biometano.
Power-to-methane
A tecnologia power-to-methane (PtM) representa também uma via emergente para a produção de biometano. O processo consiste na conversão de energia elétrica renovável em energia química usando dióxido de carbono e água, trazendo a possibilidade de interligar a rede elétrica a diversos setores onde o metano é necessário, como a indústria, o setor doméstico e a mobilidade. Tipicamente, estas instalações incluem eletrolisadores para a produção de hidrogénio renovável, unidade de separação de dióxido de carbono (aproveitamento do dióxido de carbono presente no biogás, dióxido de carbono capturado, etc.) e uma unidade de metanação onde ambos os gases são convertidos em biometano através da reação de Sabatier. A tecnologia PtM pode ser considerada como uma metanação de dióxido de carbono com hidrogénio renovável, e faz parte das denominadas tecnologias de captura e utilização de carbono (Carbon Capture and Utilization, CCU). Estas tecnologias oferecem uma resposta ao desafio global da descarbonização, em particular quando a fonte de dióxido de carbono utilizado procede dos grandes setores emissores, como a indústria e os transportes.
Tecnologias de purificação
Para a produção de biometano a partir de biogás são necessárias duas etapas:
- limpeza, que consiste na remoção das impurezas presentes no biogás; e
- upgrading, que permite a remoção do dióxido de carbono e consequente aumento da concentração do metano.
Ao nível europeu, as tecnologias de upgrading de biogás mais utilizadas são a separação por membranas (47 % do total de instalações), lavagem com água (17 %), lavagem com aminas (12 %) e adsorção com modulação de pressão ou modulação de pressão a vácuo (PSA/VPSA).
A separação por membranas baseia-se na diferença de permeabilidade dos gases presentes no biogás. Esta tecnologia confere grande flexibilidade no que respeita aos diferentes parâmetros do processo e permite recuperações de metano na ordem de 98,5 %. A lavagem com água tem em conta a diferença de solubilidades do dióxido de carbono e do metano num dado solvente, no caso a água, e permite percentagens de recuperação de metano que rondam os 98 %. O processo de lavagem com aminas é similar ao anterior, porém usa solventes químicos básicos como as aminas para recuperar metano com taxas na ordem dos 99,9 %. Por fim, a PSA/VPSA usa, juntamente com um adsorvente adequado, diferenças de pressão para a purificação de gases, podendo atingir recuperações de metano até 99,5 %.
Potencialidades
Forte redução das emissões de gases com efeito de estufa (GEE)
O biogás e o biometano reduzem as emissões em toda a cadeia de valor, com um efeito triplo de mitigação das emissões. Em primeiro lugar, evitam as emissões que, de outra forma, ocorreriam naturalmente: os resíduos orgânicos são levados para o ambiente controlado das instalações de biogás, impedindo que as emissões produzidas pela decomposição da matéria orgânica sejam libertadas para a atmosfera. Em segundo lugar, o biogás e o biometano produzidos substituem os combustíveis fósseis como fontes de energia. Em terceiro lugar, a utilização do digerido obtido no processo de produção de biogás pode ser usado como biofertilizante, ajudando a devolver o carbono orgânico ao solo e reduzindo a procura de fertilizantes minerais de origem fóssil.
Transporte limpo
Os estudos mais recentes mostram que o biometano é uma forma eficaz de reduzir as emissões de GEE provenientes dos transportes, que em 2022 representaram 29% do total das emissões na EU (EU Federation for Transport and Environment). O biometano é utilizado como biocombustível sob a forma de substituto do gás natural comprimido (GNC) ou liquefeito (GNL). O biometano liquefeito pode ser utilizado, por exemplo, no transporte rodoviário pesado e no setor marítimo, ambos difíceis de eletrificar no curto e médio prazo.
Reciclagem de resíduos
O biogás e o biometano são gerados a partir de diferentes tipos de resíduos orgânicos, transformando-os num recurso valioso, o que é o princípio fundamental de uma economia circular eficiente. Os resíduos alimentares ou as águas residuais produzidas nas cidades podem ser recuperados e utilizados para produzir energia renovável. No campo, os resíduos da pecuária ou a biomassa da agricultura podem ser convertidos em energia, enquanto o digerido pode ser usado como fertilizante orgânico. Isto permite a criação de modelos de negócios adicionais no setor agrícola, tornando-o mais competitivo em termos de custos e promovendo a agricultura sustentável.
Calor e energia renováveis
Os motores de cogeração (CHP) são uma via comum de valorização do biogás na Europa. A ideia subjacente na cogeração é que a geração conjunta de energia elétrica e térmica é mais eficiente do que a sua geração separada. Dependendo do projeto das instalações de biogás, parte do calor da cogeração pode ser usado para apoiar o processo de digestão na instalação. A eletricidade produzida pode ser alimentada à rede elétrica, enquanto qualquer excedente de calor pode ficar disponível para aplicações de aquecimento local.
Transição agroecológica
Em muitas áreas rurais, a agricultura é uma das principais atividades económicas. A agricultura também é um importante contribuinte para a produção de energia renovável, incluindo biogás. Combinar atividades agrícolas com a produção de energia renovável através do biogás traz múltiplos benefícios: ajuda os agricultores a gerir os seus resíduos de forma eficiente, reduz as emissões da agricultura e melhora a qualidade do solo e a biodiversidade nas terras agrícolas.
Nestes ecossistemas saudáveis, as plantas absorvem dióxido de carbono da atmosfera, atuando como sumidouros de carbono, o digerido utilizado como fertilizante orgânico devolve nutrientes ao solo; as emissões de metano do gado são levadas para o ambiente controlado de uma central de biogás, em vez de serem libertadas para a atmosfera; a utilização de culturas sequenciais protege o solo e aumenta a biodiversidade.
Fechar o ciclo do carbono
O dióxido de carbono é um subproduto da purificação do biogás para biometano. O fluxo de dióxido de carbono pode ser valorizado na indústria alimentar ou pode ser utilizado para maximizar o potencial de fotossíntese em estufas ou fotobiorreactores de microalgas. Completar todo o ciclo do carbono através da valorização do dióxido de carbono após a produção de biometano garante a remoção do carbono da atmosfera.
Mitos
Não é renovável – O biometano é produzido a partir de resíduos orgânicos (agrícolas, urbanos, industriais). É renovável porque integra o ciclo natural do carbono. Além disso, pode ser carbono neutro ou até negativo, quando evita emissões de metano provenientes de resíduos.
Compete com a produção alimentar – O modelo dominante na Europa usa resíduos agrícolas, estrumes e resíduos urbanos. Não depende de culturas que ocupam solos agrícolas.
O potencial é irrelevante – Países como Dinamarca já têm >40% do gás renovável na rede e ambicionam chegar a 2030 com 100%. A Comissão Europeia aponta para metas ambiciosas (REPowerEU). Em Portugal, o potencial é significativo e praticamente inexplorado.
É demasiado caro – O custo está a diminuir com escala. Evita custos externos (resíduos, emissões, importações energéticas). Quando integrado na economia circular, o biometano cria valor sistémico, não apenas energia.
Não contribui para a segurança energética – A produção é local, reduz dependência de importações e aproveita recursos nacionais. É uma dos poucos vetores energéticos renováveis armazenáveis e despacháveis.
É igual ao gás natural, logo não é verde – Quimicamente é semelhante ao gás natural, mas a origem é 100% renovável. Pode usar a mesma infraestrutura, o que é uma vantagem estratégica.
O digerido é um resíduo problemático – O digerido, na maior parte dos casos, pode ser usado como fertilizante orgânico substituto de fertilizantes químicos de origem fóssil.
Não tem escala – Os exemplos da Alemanha, Dinamarca e França demonstram escala industrial. A diferença está na política pública e regulação. Portugal está atrasado por barreiras administrativas e legais, não por falta de recurso endógeno.
Não é relevante para a descarbonização – O biometano é crítico para setores consumidores intensos de energia difíceis de eletrificar, na gestão de resíduos e na redução das emissões de metano, por ex. da agricultura (GEE muito mais potente que CO₂).
É apenas uma solução de nicho – Pode ter papel estrutural no sistema nacional de energia, na redução de emissões da agricultura, no contributo para a economia circular e na coesão territorial.
O biometano não é apenas uma energia — é uma solução integrada de resíduos, clima e segurança energética.
