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Novos Bioprodutos

Você sabia que um sistema de digestão anaeróbia pode gerar, além de biogás bruto, biometano e digestato?

As plantas comerciais de sistemas anaeróbios estão se transformando em biorrefinarias, capazes de gerar mais do que biogás, biometano e digestato. Além desses, é possível produzir novos biocombustíveis, realizar recuperação de outros gases e promover a recuperação de nutrientes, abrindo novas possibilidades para a indústria e a agricultura sustentável. Nesse segmento Mercado e Aplicações vamos explorar conceitos e possibilidades sobre bioprodutos que podem expandir o mercado de biogás, contribuindo para soluções mais eficientes e sustentáveis.

Quer saber quais bioprodutos podem ser obtidos?

De novas fontes de energia a nutrientes valiosos para a agricultura e até insumos industriais, as plantas de biogás (biorrefinarias) demonstram um potencial impressionante. Conheça alguns exemplos e descubra como a digestão anaeróbia pode transformar resíduos em novos produtos com valor agregado!

Novos Biocombustíveis

Conheça os biocombustíveis obtidos diretamente do processo anaeróbio:

• Metano (CH₄) - Principal componente do biogás. Biometano: versão purificada do biogás, com alto teor de CH₄ (96%-98%), pronto para substituir combustíveis fósseis em veículos e indústrias. O biometano é um complementar e intercambiável com o gás natural (de origem fóssil).
• Bio-hidrogênio (H₂) - Biocombustível limpo usado em células a combustível ou motores adaptados. É considerado um biocombustível porque é produzido biologicamente pelo processo de  digestão anaeróbia, utilizando biomassa ou resíduos como fonte. Sua combustão não gera CO₂, gera apenas água (H₂O), tornando-o um combustível extremamente limpo. Nos sistemas anaeróbios é produzido em pequenas quantidades durante a fase acidogênica da digestão anaeróbia. Pode ser extraído diretamente em sistemas otimizados para esse objetivo. A viabilidade técnica e comercial dependerá de condições específicas e também do trabalho de profissionais com domínio do processo anaeróbio.
• Biohitano (H₂ + CH₄) - É uma mistura de hidrogênio e metano produzida em condições específicas do processo anaeróbio. A combinação dos dois gases em uma proporção ideal para uso como combustível renovável oferece maior eficiência energética em motores de combustão interna ou células a combustível. Classificado como biocombustível devido à origem biológica de seus componentes.
• Hidrogênio (H₂) a partir da reforma do metano (CH₄) - Esse tópico é abordado diretamente o segmento Hidrogênio Renovável.

Outros Gases Especiais

• Dióxido de Carbono Verde (CO₂) - Durante a purificação do biogás para a produção de biometano, o dióxido de carbono (CO₂) é separado como um dos subprodutos principais. Embora inicialmente considerado um "resíduo", o CO₂ obtido nesse processo pode ter aplicações valiosas dependendo de seu grau de pureza. Apresentamos os principais tipos de CO₂ com base em sua pureza e possíveis utilizações:
  • CO₂ Técnico (Grau Industrial) - possui uma pureza entre 90% e 95%, sendo purificado por meio da remoção de contaminantes como H₂S, NH₃ e partículas. Suas aplicações são diversas, incluindo a produção de gelo seco para refrigeração no transporte de alimentos, a utilização na indústria de soldagem e corte a plasma, a produção de produtos químicos como metanol e carbonatos, e também a injeção em poços de petróleo para recuperação avançada.
  • CO₂ Alimentício (Grau Alimentar e Bebidas) - possui uma pureza mínima de 99,9%, sendo livre de contaminantes como H₂S e compostos orgânicos voláteis. Ele passa por etapas adicionais de purificação, incluindo adsorção, absorção química e filtração. Suas principais aplicações incluem a carbonatação de bebidas como refrigerantes, águas gaseificadas e cervejas, a conservação de alimentos em embalagens modificadas com atmosfera controlada e a produção de óleos e gorduras hidrogenadas na indústria alimentícia.
  • CO₂ Farmacêutico - possui uma pureza mínima de 99,99%, sendo um grau extremamente puro, com controle microbiológico rigoroso. Sua purificação envolve processos como destilação criogênica e filtração fina. Esse tipo de CO₂ é utilizado principalmente na produção de medicamentos e insumos farmacêuticos, além de ser essencial para a geração de atmosferas controladas em processos de produção esterilizados.
  • CO₂ Medicinal - com pureza mínima de 99,5%, é utilizado em diversos procedimentos médicos com rigoroso controle de qualidade. Embora seja o mesmo gás liberado ao expirar, sua pureza é especialmente adequada para a saúde. Sua principal aplicação ocorre em cirurgias minimamente invasivas, como a videolaparoscopia, onde o gás é insuflado no abdômen para criar um espaço de trabalho e melhorar a visualização dos órgãos. É utilizado colonoscopia e também na criopreservação para congelar rapidamente células e tecidos e na calibração de equipamentos médicos, como analisadores de gases.
  • CO₂ para Cultivo de Algas e Plantas - com pureza entre 95% e 98%, passa por um processo de purificação para remover contaminantes tóxicos, embora permita níveis mínimos de algumas impurezas. Ele é amplamente utilizado para fertilização de estufas agrícolas, enriquecendo o ar e promovendo maior eficiência na fotossíntese, o que resulta em maior produtividade e qualidade das culturas. Além disso, o CO₂ é fundamental na nutrição de biorreatores para o cultivo de algas, aplicadas na produção de biocombustíveis, alimentos e cosméticos. O dióxido de carbono também tem aplicações importantes na agricultura, como a proteção de grãos em silos, evitando o uso excessivo de pesticidas, e na fabricação de fertilizantes, como a ureia. Além disso, o CO₂ é utilizado na insensibilização de suínos e aves antes do abate, proporcionando um processo eficiente, reduzindo o estresse animal e melhorando a qualidade dos produtos, com benefícios econômicos e maior aceitação no mercado internacional.
  • CO₂ de Alta Pureza (Eletrônica e Outras Indústrias Sensíveis) - com pureza superior a 99,999%, é obtido por processos avançados de purificação, como sublimação e purificação criogênica. Ele é utilizado principalmente na indústria eletrônica, sendo essencial para a fabricação de semicondutores, e também na criação de atmosferas controladas para aplicações sensíveis em diversos setores industriais.

• Amônia Verde (NH₃):

  • O que é a amônia verde? A amônia verde é produzida de forma sustentável utilizando hidrogênio obtido pela eletrólise da água com energia renovável, como solar ou eólica. Esse processo elimina a necessidade de gás natural, reduzindo as emissões de CO₂ e promovendo a descarbonização da indústria química.

  • Qual a relação da produção de amônia verde com o biogás? O biogás pode fornecer hidrogênio renovável para a produção de amônia verde, extraindo-o do metano por meio de reforma. Isso resulta em uma menor pegada de carbono em comparação com o uso de gás natural, especialmente em regiões onde a eletrólise ainda não é viável economicamente.

  • Quais os benefícios do uso de amônia verde? A amônia verde reduz as emissões de CO₂, substitui combustíveis fósseis na produção local de fertilizantes. Isso pode diminuir a dependência de fertilizantes importados e impulsionar a agricultura sustentável, contribuindo para a transição energética do Brasil.

  • Panorama do mercado brasileiro: O Brasil depende de fertilizantes importados, o que torna o país vulnerável a crises globais. A amônia verde, produzida com fontes renováveis, oferece uma solução estratégica para reduzir essa dependência. A recente Lei nº 14.948/2024 e incentivos do Rehidro criam um ambiente favorável ao desenvolvimento da amônia verde no Brasil, promovendo a sustentabilidade no agronegócio.

Nutrientes

• NPK e Fertilizante Organomineral - é uma alternativa eficiente para a destinação de resíduos orgânicos da suinocultura e avicultura, como cama de aviário e dejetos líquidos de suínos, que contêm grandes quantidades de nutrientes essenciais à agricultura, como nitrogênio, fósforo e potássio (NPK). Esses fertilizantes combinam a matéria orgânica transformada com minerais, resultando em uma liberação gradativa de nutrientes, o que pode melhorar a eficiência agronômica ao longo do tempo em comparação aos fertilizantes minerais solúveis. A matéria orgânica, rica em substâncias húmicas, aumenta a solubilidade do fósforo, tornando-o mais disponível para as plantas, através da formação de complexos fosfoúmicos, troca aniônica com o íon humato e revestimento protetor das partículas minerais, reduzindo a fixação do fósforo no solo. 

• Recuperação de fósforo a partir do digestato -De acordo com Antes, Bortoli  e Kunz (2022), os processos químicos são os mais indicados para remoção e recuperação de fósforo do digestato devido ao baixo custo, fácil instalação e alta eficiência. Os mais comuns incluem a precipitação de fosfato de cálcio e estruvita, com o uso de sais de ferro e alumínio em alguns casos. Processos biológicos (EBPR) são mais sustentáveis, mas enfrentam desafios operacionais e maior complexidade. Já os processos físicos são eficazes, mas possuem custos elevados.

Bioprodutos Biotecnológicos

Em breve.

Conceito de Carbono biogênico

O biometano (CH4) e o aproveitamento do dióxido de carbono (CO₂) do processo anaeróbio destacam o uso eficiente do carbono biogênico, promovendo energia renovável e soluções sustentáveis que integram o ciclo natural do carbono, reduzindo emissões líquidas e impulsionando a economia de baixo carbono.

Afinal, o que é Carbono biogênico?

Corresponde ao carbono originado de biomassa recente, como plantas, animais e resíduos orgânicos, parte do ciclo natural do carbono. Renovável e neutro, ou seja, não aumenta o CO₂ atmosférico líquido quando usado de forma sustentável, sendo vital na transição para uma economia de baixo carbono.

Todos os exemplos de bioprodutos citados atendem novos mercados e aplicações. São exemplos de processos de recuperação de energia e nutrientes a partir da biomassa orgânica, caracterizam-se como ações direta de economia circular.

Referências Consultadas

• Alana Gandra. MME diz que usina de CO2 Verde é mais uma fonte energética para o país. Agencia Brasil (EBC). 2022.
• Aline Merladete. Amônia verde: revolução na produção de fertilizantes e descarbonização. Agrolink, 2024.
• Antes, Fabiane Goldschmidt; Bortoli, Marcelo; Kunz, Airton. Capítulo VII TRATAMENTO DO DIGESTATO, Remoção de Fósforo in: KUNZ, Airton; STEINMETZ, Ricardo Luis Radis; DO AMARAL, André Cestonaro. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. 2022. Disponível em: <Embrapa>
• Bio-hidrogênio.  Disponível em: <Wikipédia>
• CHAGAS, Marina Teixeira. Exploração das Iniciativas de Aproveitamento de CO2. Monografia em Engenharia Química. UFRJ. 2020.
• Heinz-Peter Schnicke. Oportunidades de Negócio para a Comercialização do CO2 de uma Planta de Biogás. Projeto Brasil–Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil – PROBIOGÁS (Projeto de Cooperação Técnica Bilateral entre a Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades – SNSA/MCidades, e a Agência Alemã de Cooperação Internacional – GIZ). 2015.
• LEITE, Tatiane Lotufo. Produção de bio-hidrogênio a partir do efluente da parboilização do arroz. 2010. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pelotas. Disponível em: <UFPEL>
• LIMA, Gabryel Pontes et al. Produção de bio-hidrogênio a partir de frutas e vegetais residuais em reatores anaeróbios em batelada. 2020. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Alagoas. Disponível em: <UFAL>
• Maria Emília Zampieri. Biohitano: conheça biocombustível mais energético pesquisado no Brasil. Globo Rural (2023).
• Souza et al. Obtenção de biohitano usando os subprodutos da biorrefinaria de cana de açúcar através da co-digestão anaeróbia de sistemas em único e duplo estágio. XXXII Congresso de Iniciação Científica da UNICAMP – 2024. Disponível em: <Unicamp>
• Talita Delgrossi Barros. Bio-hidrogênio. Agência de Informação da Embrapa. Disponível em: <Embrapa>