O que é o Biogás?

O biogás mais conhecido como biometano é um combustível renovável construído através da decomposição da matéria orgânica (como estrume animal, lixo/resíduos municipais, material vegetal, resíduos alimentares ou esgotos) por bactérias num ambiente sem oxigénio através de um processo chamado digestão anaeróbica. Os sistemas de biogás utilizam a digestão anaeróbia para reutilizar estas matérias orgânicas, convertendo-as em biogás, do qual consiste tanto em energia (gás), como em produtos valiosos do solo (líquidos e sólidos). Pode ser utilizado para muitas funções diferentes; estas incluem o combustível para veículos e para aquecimento e produção de electricidade.

Em que indústrias é utilizado o Biogás?

O biogás pode ser produzido através do processo de combustão para produzir apenas calor. Quando queimado, um metro cúbico de biogás produz cerca de 2,0/2,5 kWh de energia térmica, fornecendo aos edifícios próximos o calor gerado. O calor não utilizado é descartado, e a menos que seja aquecido e convertido em água quente através de uma rede de tubagens local em casas locais, é desperdiçado. Este conceito de aquecimento de água e transferência para casas como parte do aquecimento central é popular em alguns países escandinavos.

O biogás é elegível para apoio ao abrigo da Obrigação de Combustível Renovável para Transportes devido ao facto de a combustão do biometano dos veículos ser mais amiga do ambiente do que aqueles que utilizam combustíveis para transportes como a gasolina e o gasóleo modernos, ajudando assim a reduzir as emissões com efeito de estufa. Exemplos de combustíveis renováveis para transportes em veículos que são formados a partir do biogás são o gás natural comprimido (GNC) ou o gás natural liquefeito (GNL).

A electricidade pode ser gerada a partir da combustão de biogás. A electricidade é mais fácil de transportar e medir do que o fornecimento de calor e gás, contudo, requer a infra-estrutura adequada para que possa ser alimentada na rede, o que é caro e complexo. Embora, a produção de electricidade verde possa beneficiar os geradores (famílias e comunidades) utilizando as Tarifas de Alimentação (FiTs) ou para actores maiores, pode maximizar os Certificados de Obrigações Renováveis (ROCs) para a produção à escala industrial, levando assim a uma redução de custos, bem como a uma melhor protecção do ambiente.

Outras indústrias incluem a hotelaria, manufactura, comércio a retalho e grossista.

Que gases é que o biogás contém? 

O biogás consiste principalmente em metano e dióxido de carbono. A razão mais comum é 60% CH4 (metano) e 40% CO2 (dióxido de carbono), No entanto, as respectivas quantidades destes variarão dependendo do tipo de resíduos envolvidos na produção do biogás resultante, portanto a razão mais comum será de 45 a 75% de metano e dióxido de carbono de 55 a 25%. O biogás também contém pequenas quantidades de sulfureto de hidrogénio, siloxanos e alguma humidade.

Quais são os principais benefícios?

Há várias razões pelas quais a tecnologia do biogás é útil como uma forma alternativa de tecnologia: Em primeiro lugar, a matéria-prima utilizada é muito barata, e para os agricultores é praticamente gratuita, tendo o biogás a capacidade de ser utilizado para uma série de aplicações domésticas e agrícolas. A queima de biogás não produz gases nocivos; por conseguinte, é ambientalmente limpa. Um dos benefícios mais convenientes do biogás é que a tecnologia necessária para a sua produção é relativamente simples e pode ser reproduzida em grande ou pequena escala sem a necessidade de um grande investimento inicial de capital. Como este tipo de energia é uma fonte de energia renovável e limpa que depende de um processo neutro em termos de carbono, não são libertadas para a atmosfera novas quantidades de carbono quando se utiliza o biogás. Para além de ajudar a desviar os resíduos alimentares dos aterros sanitários, tem também um impacto positivo no ambiente e na economia. O biogás também ajuda a reduzir a contaminação do solo e da água pelos resíduos animais e humanos, permitindo a manutenção de um ambiente saudável e seguro para muitas comunidades em todo o mundo. Sendo o metano um contribuinte para as alterações climáticas, o biogás contribui para a sua redução que é emitido para a atmosfera, ajudando a contrariar o seu impacto sobre as alterações climáticas, ajudando assim a possivelmente ajudar com o seu impacto imediato sobre o ambiente.

No entanto, o biogás como fonte de energia tem as suas desvantagens, uma delas é que a produção de biogás depende de um processo biológico que não tem a capacidade de ser totalmente controlado. Além disso, o biogás funciona melhor em climas mais quentes, o que consequentemente significa que o biogás não tem a capacidade de ser acessível igualmente em todo o mundo.

O biogás é bom ou mau?

O biogás é uma excelente fonte de energia limpa, devido ao seu menor impacto sobre o ambiente do que os combustíveis fósseis. Embora o biogás não tenha um impacto zero sobre os ecossistemas, é neutro em carbono. Isto deve-se ao facto de o biogás ser produzido a partir de matéria vegetal, da qual já fixou anteriormente carbono a partir do dióxido de carbono na atmosfera. É mantido um equilíbrio entre o carbono libertado como resultado da produção de biogás e a quantidade absorvida da atmosfera.

Identificação de fugas de gasodutos de gás natural a uma distância segura

A utilização de gás natural, do qual o metano é o principal componente, está a aumentar em todo o mundo. Tem também muitas utilizações industriais, tais como o fabrico de produtos químicos como amoníaco, metanol, butano, etano, propano e ácido acético; é também um ingrediente em produtos tão diversos como fertilizantes, anticongelantes, plásticos, produtos farmacêuticos e tecidos.

O gás natural é transportado de várias maneiras: através de gasodutos na forma gasosa; como gás natural liquefeito (GNL) ou gás natural comprimido (GNC). O GNL é o método normal para transportar o gás em distâncias muito longas, tais como através dos oceanos, enquanto que o GNL é geralmente transportado por camiões-cisterna em curtas distâncias. Os gasodutos são a opção de transporte preferida para longas distâncias em terra (e por vezes offshore), tais como entre a Rússia e a Europa Central. As empresas de distribuição local também fornecem gás natural a utilizadores comerciais e domésticos através de redes de serviços públicos dentro de países, regiões e municípios.

A manutenção regular dos sistemas de distribuição de gás é essencial. A identificação e rectificação de fugas de gás é também parte integrante de qualquer programa de manutenção, mas é notoriamente difícil em muitos ambientes urbanos e industriais, uma vez que as condutas de gás podem estar localizadas no subsolo, em cima, em tectos, atrás de paredes e anteparas ou em locais inacessíveis, tais como edifícios fechados. Até recentemente, as suspeitas de fugas destes gasodutos podiam levar a que áreas inteiras fossem isoladas até ser encontrada a localização da fuga.

Precisamente porque os detectores de gás convencionais - tais como os que utilizam combustão catalítica, ionização de chama ou tecnologia de semicondutores - não são capazes de detectar gás à distância e, portanto, não conseguem detectar fugas de gás em condutas de difícil acesso, tem havido muita investigação recente sobre formas de detecção remota de gás metano.

Detecção remota

Estão agora disponíveis tecnologias de ponta que permitem a detecção e identificação remota de fugas com precisão pontual. As unidades portáteis, por exemplo, podem agora detectar metano a distâncias até 100 metros, enquanto os sistemas montados em aeronaves podem identificar fugas a meio quilómetro de distância. Estas novas tecnologias estão a transformar a forma como as fugas de gás natural são detectadas e tratadas.

A detecção remota é conseguida utilizando espectroscopia de absorção laser infravermelho. Como o metano absorve um comprimento de onda específico de luz infravermelha, estes instrumentos emitem lasers infravermelhos. O raio laser é direccionado para onde quer que se suspeite da fuga, tal como um tubo de gás ou um tecto. Como parte da luz é absorvida pelo metano, a luz recebida de volta fornece uma medida de absorção pelo gás. Uma característica útil destes sistemas é o facto de o feixe laser poder penetrar em superfícies transparentes, tais como vidro ou perspex, pelo que pode ser possível testar um espaço fechado antes de entrar nele. Os detectores medem a densidade média do gás metano entre o detector e o alvo. As leituras nas unidades de mão são dadas em ppm-m (produto da concentração de nuvem de metano (ppm) e comprimento do percurso (m)). Desta forma, as fugas de metano podem ser rapidamente confirmadas apontando um raio laser para a suspeita de fuga ou ao longo de uma linha de sondagem, por exemplo.

Uma diferença importante entre a nova tecnologia e os detectores de metano convencionais é que os novos sistemas medem a concentração média de metano, em vez de detectarem metano num único ponto - isto dá uma indicação mais precisa da gravidade da fuga.

As aplicações para dispositivos portáteis incluem:

  • Levantamentos de condutas
  • Fábrica de gás
  • Estudos de propriedade industrial e comercial
  • Chamada de emergência
  • Monitorização de gases de aterro
  • Levantamento da superfície das estradas

Redes Municipais de Distribuição

Os benefícios da tecnologia à distância para monitorização de condutas em ambientes urbanos estão agora a ser realizados.

A capacidade dos dispositivos de detecção remota para monitorizar fugas de gás à distância torna-os ferramentas extremamente úteis em situações de emergência. Os operadores podem manter-se afastados de fontes de fuga potencialmente perigosas quando verificam a presença de gás em instalações fechadas ou espaços confinados, uma vez que a tecnologia lhes permite monitorizar a situação sem realmente obterem acesso. Este processo não só é mais fácil e mais rápido, como também é seguro. Além disso, não é afectado por outros gases presentes na atmosfera, uma vez que os detectores são calibrados para detectar apenas metano - por conseguinte, não há perigo de receber sinais falsos, o que é importante em situações de emergência.

O princípio da detecção remota é também aplicado na inspecção de tubos de elevação (os tubos acima do solo que transportam gás para as instalações dos clientes e que normalmente correm ao longo do edifício fora das paredes). Neste caso, os operadores apontam o dispositivo na direcção da tubagem, seguindo o seu percurso; podem fazê-lo a partir do nível do solo, sem terem de utilizar escadas ou aceder às propriedades dos clientes.

Áreas perigosas

Para além da detecção de fugas de gás das redes de distribuição municipais, podem ser utilizados dispositivos aprovados pela ATEX à prova de explosão em áreas perigosas da Zona 1, tais como instalações petroquímicas, refinarias de petróleo, terminais e navios de GNL, bem como certas aplicações mineiras.

Ao inspeccionar um tanque subterrâneo LNG/LPG, por exemplo, seria necessário um dispositivo à prova de explosão num raio de 7,5 metros do próprio tanque e um metro à volta da válvula de segurança. Os operadores precisam, portanto, de estar plenamente conscientes destas restrições e equipados com o tipo de equipamento apropriado.

Coordenação GPS

Alguns instrumentos permitem agora efectuar leituras pontuais de metano em vários pontos em torno de um local - como um terminal LNG - gerando automaticamente o rastreio GPS das leituras e localizações das medições. Isto torna as viagens de regresso para investigações adicionais muito mais eficientes, ao mesmo tempo que proporciona um registo de boa-fé da actividade de inspecção confirmada - frequentemente um pré-requisito para o cumprimento da regulamentação.

Detecção aérea

Para além dos dispositivos portáteis, existem também detectores de metano remotos que podem ser instalados nas aeronaves e que detectam fugas de gasodutos ao longo de centenas de quilómetros. Estes sistemas podem detectar níveis de metano em concentrações tão pequenas como 0,5ppm até 500 metros de distância e incluem um mapa em movimento em tempo real de concentrações de gás à medida que o levantamento é realizado.

A forma como estes sistemas funcionam é relativamente simples. Um detector remoto é ligado sob a fuselagem da aeronave (geralmente um helicóptero). Tal como com o dispositivo portátil, a unidade produz um sinal laser infravermelho, que é desviado por qualquer fuga de metano no seu trajecto; níveis mais elevados de metano resultam numa maior deflexão do feixe. Estes sistemas também utilizam GPS, para que o piloto possa seguir um mapa em movimento em tempo real da rota GPS do gasoduto, com uma visualização em tempo real do trajecto da aeronave, fugas de gás e concentração (em ppm) apresentada à tripulação a todo o momento. Um alarme sonoro pode ser definido para uma concentração de gás desejada, permitindo que o piloto se aproxime para uma investigação mais aprofundada.

Conclusão

A gama de sistemas de detecção remota de metano está a aumentar rapidamente, com novas tecnologias a serem desenvolvidas a todo o momento. Todos estes dispositivos, quer sejam portáteis ou instalados em aviões, permitem uma identificação rápida, segura e altamente direccionada de fugas - quer sob o pavimento, numa cidade ou através de centenas de quilómetros de tundra do Alasca. Isto não só ajuda a evitar emissões de desperdício e dispendiosas - também assegura que o pessoal que trabalha nas condutas ou perto delas não seja exposto a perigos desnecessários.

Porque a utilização de gás natural está a aumentar em todo o mundo, prevemos rápidos avanços tecnológicos na detecção remota de gás em aplicações tão diversas como o levantamento de fugas, integridade da transmissão, gestão de instalações e instalações, agricultura e gestão de resíduos, bem como aplicações de engenharia de processos como a produção de coque e aço. Cada uma destas áreas tem situações em que o acesso pode ser difícil, combinado com a necessidade de colocar a protecção do pessoal no topo da agenda. As oportunidades para detectores de metano à distância estão, portanto, a crescer a todo o momento.

 

Detecção de gás em águas residuais

Há muitas questões sobre a abordagem correcta à monitorização de gases perigosos na indústria das águas residuais. Uma forma que sugiro é dividi-la em três áreas principais a considerar:

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Monitorização e Análise de Gases de Aterro

À medida que a reciclagem se torna mais comum, a utilização de aterros sanitários está a diminuir, mas continua a ser um meio importante de eliminação de resíduos. Por exemplo, os números de 2012-13 da Defra (departamento do ambiente, alimentação e assuntos rurais) para Inglaterra mostram que 8,51 milhões de toneladas, ou 33,9%, de resíduos recolhidos pelas autoridades locais foram para aterro.

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Calibração Cruzada de Pellistor (Chama Catalítica) Sensors‡

Depois da leviandade comparativa da semana passada, esta semana, estou a discutir algo bastante mais sério.

Quando se trata de detectar hidrocarbonetos, muitas vezes não temos um cilindro de gás alvo disponível para efectuar uma calibração directa, por isso usamos um gás de substituição e calibramos transversalmente. Isto é um problema porque o pellistor dá respostas relativas a diferentes gases inflamáveis a diferentes níveis. Assim, com uma pequena molécula de gás como o metano, um pellistor é mais sensível e dá uma leitura mais elevada do que um hidrocarboneto pesado como o querosene.

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Como estudar melhor os arrotos de vaca?

Cobrimos alguns assuntos sérios nas últimas semanas, por isso pensei desta vez falar de algo um pouco mais leve, pelo menos à primeira vista.

Em Janeiro deste ano, houve relatos da Alemanha de uma explosão - uma manada de vacas quase arrancou o telhado do seu estábulo devido à quantidade de metano que estavam a libertar, quando uma carga eléctrica estática provocou a sua explosão. A explosão danificou o telhado do estábulo e uma vaca (de cerca de 90) recebeu pequenas queimaduras.

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