Metano Gás Natural de Alto Poder Calorífico

Tema: Metano - gás natural de alto poder calorífico                

Nome: Mayara Braga e Paulo Renaud.

 O gás metano possui um alto poder calorífico e por esse motivo é altamente inflamável, mas ele não se apresenta em estado puro no biogás. O biogás é composto por uma mistura de gases, sendo os principais: CH4 (45 - 60%), CO2 (35 - 50%) e H2S (0 - 70 ppm). O gás metano é o principal componente responsável pelo poder calorífico do biogás, pois os demais gases que fazem parte da mistura não são combustíveis ou não possuem poder calorífico significativo, por esse motivo, quanto maior a concentração de metano, maior o poder calorífico do biogás. A concentração de H2S no biogás, mesmo que em pequena quantidade, gera danos importantes principalmente no que diz respeito à corrosão de materiais e peças metálicas dos equipamentos que entrarem em contato direto com ele.

 Sendo assim, a purificação desse biocombustível é de extrema importância.

Problema: Obtenção de biogás com maior teor de metano para o aumento do poder calorífico desse combustível e remoção de impurezas que podem ocasionar danos graves a equipamentos metálicos que entrarem em contato com o biogás impuro.

Solução: Para se obter o gás metano de forma mais concentrada e pura, gerando, consequentemente, um maior poder calorífico e o separando de impurezas que prejudicam na utilização expansiva desse biogás, deve ser feita a purificação dele. A forma de purificação escolhida para este trabalho foi através de membrana separadora.

 A membrana é uma barreira seletiva que permite a permeabilidade de certos tipos de gases. O material que compõe a membrana deve ser escolhido levando-se em consideração as propriedades dos gases que se deseja separar. O biogás gerado da fermentação anaeróbica passa por tubulações onde estão fixadas as membranas separadoras. O transporte do gás através da membrana é realizado utilizando uma força motriz (∆pi) que é o gradiente de potencial químico presente no sistema. Como a purificação por membrana separadora geralmente não é um processo térmico, o potencial químico pode ser expresso em função das pressões parciais do sistema.

∆pi = pAi − pPi

 Sendo que na corrente de alimentação (pAi) a pressão é maior e na área do permeado (área onde fica o gás que ultrapassa a membrana (pPi)) a pressão é menor, assim, o fluxo de matéria tende a passar do lado de maior pressão para o de menor pressão, e a membrana seletiva é atravessada pelos gases que têm alguma afinidade com ela e o gás que não possui afinidade é recolhido de forma concentrada separadamente.

 Como exemplo, há a membrana de acetato-celulose, que é de 20 e 60 vezes mais permeável para o CO2 e H2S do que para o CH4 . Para aumentar a taxa de CH4 separado na mistura e recuperação da taxa de CH4 que passa pela membrana, esse processo pode ser repetido utilizando uma corrente de reciclo dos gases permeados na membrana. Ao final, é esperado se obter biometano com mais de 95% de pureza, que pode ser usado como combustível em automóveis e na indústria.