Qual composição de gás ideal a partir do biogás para reforma catalítica e produção de eletricidade?

Qual composição de gás ideal a partir do biogás para reforma catalítica e produção de eletricidade?

Otimizando a Composição do Biogás para Máxima Eficiência em SOFC

Por Hudson Zanin,

A composição ideal do biogás para reforma catalítica visando a produção de eletricidade em Células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC) tem sido objeto de estudos recentes no nosso grupo de pesquisa da Universidade Estadual de Campinas no projeto com Âmbar Energia, CIBiogás na regulamentação da ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica.

De acordo com a literatura atual, uma composição otimizada do biogás para esse fim inclui uma alta concentração de metano (CH₄), geralmente acima de 60%, e uma proporção de dióxido de carbono (CO₂) que facilita a reforma autotérmica ou a reforma a vapor. A presença de impurezas como sulfetos, siloxanos e compostos halogenados deve ser minimizada, pois podem envenenar os catalisadores e degradar o desempenho das SOFCs.

Além disso, a relação H₂/CO gerada durante a reforma é crucial; uma razão molar próxima a 2 é considerada ideal para a operação eficiente das SOFCs. A umidade no biogás também desempenha um papel importante, pois o vapor de água é necessário para a reforma a vapor do metano, mas o excesso pode diluir o gás de síntese produzido. Portanto, o controle preciso da composição do biogás, incluindo a remoção de contaminantes e o ajuste das proporções de CH₄, CO₂ e H₂O, é essencial para otimizar a eficiência da reforma catalítica e o desempenho subsequente das SOFCs.

O tratamento de gases do biogás para sua conversão em biometano está cada vez mais avançado, com tecnologias modernas focadas na eficiência, sustentabilidade e custo-benefício. Entre as soluções mais inovadoras destacam-se os processos de separação por membranas, que utilizam polímeros seletivos para remover o CO₂ e outros contaminantes, garantindo alta pureza do metano. A absorção química com aminas também é amplamente usada, permitindo a captura eficiente de CO₂, enquanto tecnologias criogênicas oferecem uma alternativa promissora ao resfriar o biogás para separar seus componentes por diferenças de ponto de ebulição. Outra abordagem de destaque é a adsorção por oscilação de pressão (PSA), que utiliza materiais como zeólitas para reter contaminantes e liberar o metano purificado. Além disso, sistemas de purificação biológica estão ganhando espaço, aproveitando microrganismos para a remoção de H₂S e CO₂.

Essas tecnologias são integradas a sistemas de automação e monitoramento em tempo real, otimizando a operação e garantindo maior viabilidade econômica e ambiental.

Nosso agradecimento especial para Reinaldo Cesar, Brenno Franco Silva e Rafael Vicentini.

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