Produção e purificação de biogás através do uso de cinzas de biomassa

Abstract

O biogás é uma fonte renovável de energia produzida por meio da digestão anaeróbica de resíduos orgânicos, sendo composto principalmente por metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂). A presença de CO₂ reduz o poder calorífico do gás, tornando necessária a aplicação de técnicas de purificação para remover o CO2. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente a utilização de cinza de biomassa como agente purificador de biogás, analisando sua capacidade de captura de dióxido de carbono e seus efeitos sobre a produção do gás. Para isso, foram construídos dois sistemas experimentais de biodigestão anaeróbica utilizando esterco bovino como substrato: um sistema sem purificação e outro com purificação por meio de solução alcalina de cinzas de biomassa. Foram realizadas análises de umidade do substrato, caracterização química da cinzas por fluorescência de raios X (FRX), determinação qualitativa de pH e monitoramento da produção de biogás por deslocamento de água. Os resultados mostraram que o esterco apresentou teor médio de umidade de aproximadamente 87,9%, condição favorável à digestão anaeróbica. A solução de cinzas apresentou pH próximo de 14, evidenciando elevada alcalinidade e potencial para reação com CO₂. O sistema sem purificação produziu aproximadamente 437 cm3 de biogás, enquanto o sistema com purificação produziu cerca de 223 cm3. Apesar da redução do volume produzido, observou-se melhora qualitativa na combustão do biogás purificado, evidenciada pela formação de chama azul, indicando enriquecimento em metano e remoção parcial de dióxido de carbono. Conclui-se que a cinza de biomassa apresenta potencial para aplicação na purificação de biogás, embora sua utilização exija adequações operacionais para minimizar efeitos negativos sobre a produção gasosa.

Biogas is a renewable energy source produced through the anaerobic digestion of organic waste, consisting mainly of methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂). The presence of CO₂ reduces the calorific value of the gas, making it necessary to apply purification techniques to remove it. In this context, the objective of this study was to experimentally evaluate the use of biomass ash as a biogas purification agent, analyzing its capacity for carbon dioxide capture and its effects on gas production. To achieve this, two experimental anaerobic digestion systems were constructed using cattle manure as a substrate: one system without purification and another with purification using an alkaline solution of biomass ash. Moisture analyses of the substrate, chemical characterization of the ash by X-ray fluorescence (XRF), qualitative pH determination, and monitoring of biogas production by water displacement were carried out. The results showed that the manure had an average moisture content of approximately 87.9%, a condition favorable for anaerobic digestion. The ash solution exhibited a pH close to 14, indicating high alkalinity and potential for reaction with CO₂. The system without purification produced approximately 437 cm³ of biogas, while the system with purification produced about 223 cm³. Despite the reduction in produced volume, an improvement in the combustion quality of the purified biogas was observed, evidenced by the formation of a blue flame, indicating methane enrichment and partial removal of carbon dioxide. It is concluded that biomass ash has potential for application in biogas purification, although its use requires operational adjustments to minimize negative effects on gas production.