Composição do biogás
A composição do biogás varia conforme o material a ser degradado e as condições químicas e físicas que influenciam no processo da biodigestão anaeróbia.
Em média, o biogás é composto pela seguinte proporção de gases:
Metano (CH4) – 55 a 65%
Gás carbônico (CO2) – 35 a 45%
Nitrogênio (N2) – 0 a 3%
Hidrogênio (H2) – 0 a 1%
Oxigênio (O2) – 0 a 1%
Gás sulfídrico (H2S) – 0 a 1%
(Fonte: Magalhães, 1986)
Dentre os gases presentes no biogás destacam-se o gás metano (CH4) e o gás sulfídrico (H2S). O gás metano, além de presente em maior quantidade, é o componente que confere a característica de inflamável à mistura. O gás sulfídrico, mesmo em pequena quantidade, possui alto poder de corrosão sobre ligas metálicas.
A concentração de metano na mistura varia em função de vários aspectos, tais como: quantidade de água no material degradado, teor de sólidos voláteis no substrato, presença de agentes químicos inibidores, agitação do material, pH e temperatura.
Para uma concentração entre 55% e 65% o poder calorífico do biogás situa entre 5.000 e 6.000 kcal/m³. Pode-se dizer então que a qualidade do biogás é dada em função da quantidade de metano: quanto maior for a porcentagem de metano, melhor, mais puro e mais inflamável será o biogás.
Metano
Para verificar a quantidade de metano no biogás pode ser utilizar alguns equipamentos portáteis de fácil manuseio que determinam a concentração de metano no biogás em segundos, como o ilustrado na figura abaixo.
Em geral, o procedimento de medição da concentração de um gás consiste nas seguintes etapas: (i) desconectar a tubulação de transporte de biogás em algum ponto da rede; (ii) aproximar ou inserir a tubulação de biogás no sensor do equipamento de medição; (iii) aguardar alguns instantes até que a leitura no visor se estabilize e (iv) conferir os valores.
Conforme apresentado anteriormente, a concentração de metano deve situar-se entre 55 a 65%. Se a concentração de metano for inferior a 50% o biogás não é inflamável devendo ser tomadas medidas na operação para o aumento da concentração do mesmo.
Gás sulfídrico (H2S)
O gás sulfídrico, por sua vez, é responsável por conferir o odor pútrido característico do biogás, devido à presença de enxofre em sua composição. Além do odor desagradável, esse elemento também é responsável pelo poder corrosivo do biogás em peças de composição metálica. Tal característica pode comprometer a vida útil de instalações e equipamentos da rede de coleta, transporte e utilização do biogás, fazendo com que os mesmos sejam substituídos com uma grande frequência.
A figura a seguir ilustra a corrosão ocorrida em peças metálicas expostas ao contato com o biogás não purificado após 10 dias de operação do sistema. A situação se refere a uma caldeira a biogás utilizada no aquecimento de água.
Purificador de biogás
Diante do exposto, fica claro que antes da utilização do biogás deve-se eliminar o gás sulfídrico. Esse processo é realizado através da instalação de purificadores logo após a saída do biogás do biodigestor e antes dos equipamentos.
Na prática, a regra geral é a utilização de limalha de ferro acondicionado em tubos de PVC, construídos de forma caseira. Entretanto, observa-se que os mesmos possuem baixa eficiência, relacionada ao tipo de liga de ferro utilizada, vedação e controle da vida útil da mesma.
Com o avanço das tecnologias de utilização do biogás ao redor do mundo, uma alternativa concreta e já disponível para todos são purificadores com compostos de ferro peletizados e estequiometricamente balanceados para a melhor eficiência do processo de eliminação do gás sulfídrico.
No Brasil a BGS Equipamentos comercializa filtros de biogás para pequenos biodigestores. O filtro consiste em cerca de 2kg de material a base de ferro, quimicamente equilibrado, o qual em contato com o biogás possui um alto desempenho da diminuição da concentração de H2S.
Da mesma maneira que para o gás metano, é possível medir a concentração de gás sulfídrico com equipamentos portáteis para verificar a eficiência do sistema de purificação do biogás, o qual deve ser substituído de tempos em tempos.