O Futuro do Biogás para uma Matriz Energética Mais Sustentável no Brasil

Por Hudson Zanin e Julian Hunt 

O Brasil possui uma vasta diversidade de recursos naturais, o que o coloca em uma posição estratégica na transição para a matriz energética mais sustentável do mundo. O biogás emerge como uma alternativa promissora para diversificar a matriz energética, promovendo uma economia circular, reduzindo emissões de gases de efeito estufa e fortalecendo a segurança energética do país. Neste contexto, o biometano, a reforma catalítica e a geração de eletricidade por células a combustível de óxido sólido desempenham papéis cruciais na evolução do uso do biogás.

O biogás é um combustível gasoso gerado pela decomposição anaeróbica de matéria orgânica, como resíduos agroindustriais, dejetos animais e esgoto. A conversão do biogás em biometano envolve processos de purificação para remover o dióxido de carbono (CO₂), sulfeto de hidrogênio (H₂S) e outras impurezas, transformando-o em um gás com características semelhantes ao gás natural fóssil. O biometano pode ser utilizado diretamente na rede de gás natural, em veículos como combustível alternativo, ou como insumo em processos de geração de eletricidade e calor.

A produção de biometano no Brasil é particularmente promissora devido ao grande volume de resíduos gerados pela agroindústria e pelas estações de tratamento de esgoto. Estima-se que o país possa produzir até 120 milhões de m³/dia de biometano, o que poderia substituir uma parte significativa da demanda por combustíveis fósseis, além de contribuir para a redução das emissões de metano, que polui muito mais do que o CO₂.

A reforma catalítica é um processo essencial para converter o biometano em hidrogênio, um combustível limpo que pode ser utilizado em diversas aplicações como fertilizantes, hidrogenação, dessulforização, hidrocraqueamento, produção metanol e eletricidade. O hidrogênio produzido por meio da reforma a vapor do biometano é considerado "hidrogênio limpo", pois provém de uma fonte renovável. Este processo envolve a reação do metano com vapor de água em alta temperatura, produzindo hidrogênio e monóxido de carbono, que podem ser utilizados em células a combustível ou em outras indústrias químicas.

O hidrogênio renovável tem um papel crucial na descarbonização da produção industrial global. Atualmente, a produção de hidrogênio cinza — aquele obtido a partir de combustíveis fósseis — é responsável pela emissão de cerca de 830 milhões de toneladas de CO₂ anualmente para produzir 94 milhões de toneladas de hidrogênio. A principal missão do hidrogênio renovável, incluindo aquele derivado do biogás, é substituir o hidrogênio cinza em processos industriais como dessulfurização, hidrocracking, produção de reagentes químicos e amônia.

Se o biogás for produzido em volumes suficientes, ele poderá ser um vetor significativo para a produção de hidrogênio renovável, sem competir diretamente com a eletricidade limpa, como é o caso do hidrogênio verde gerado por eletrólise. Esta distinção é crucial, pois permite que o biogás se torne uma solução complementar e não concorrente na transição energética.

As células a combustível de óxido sólido (SOFC) representam uma tecnologia de ponta para a conversão de hidrogênio em eletricidade com alta eficiência. As SOFCs operam em altas temperaturas (entre 650°C e 1000°C), utilizando materiais cerâmicos como eletrólitos e catalisadores, o que lhes confere uma alta tolerância a impurezas no combustível, permitindo o uso direto de biogás reformado ou de hidrogênio de baixa pureza.

No contexto brasileiro, as SOFCs têm o potencial de revolucionar a geração de energia a partir do biogás, alcançando eficiências superiores a 60%, muito acima dos 25-35% observados em motores de combustão interna tradicionais. Além disso, as SOFCs produzem gases de escape com alta concentração de CO₂, o que facilita a captura e o sequestro desse gás para usos industriais ou armazenamento geológico, contribuindo para a descarbonização da matriz energética.

A combinação de biometano, reforma catalítica e células a combustível de óxido sólido cria um sistema integrado altamente eficiente para a geração de eletricidade no Brasil. Projetos pioneiros, como os desenvolvidos pela UNICAMP e parceiros como AMBAR e CIBIOGÁS, estão trabalhando na integração dessas tecnologias, com o objetivo de construir plantas piloto que possam servir como modelo para a futura expansão industrial.

Essas tecnologias também têm o potencial de serem aplicadas em outros setores, como o transporte e a indústria, substituindo combustíveis fósseis por soluções mais limpas e renováveis. A produção descentralizada de energia a partir do biogás pode melhorar a segurança energética do Brasil, reduzindo a dependência de fontes externas e criando novas oportunidades econômicas em regiões rurais e industriais.

O futuro do biogás no Brasil é promissor, especialmente quando combinado com tecnologias avançadas como a reforma catalítica e as células a combustível de óxido sólido. Com o apoio adequado de políticas públicas, investimentos em pesquisa e desenvolvimento, e a criação de um ambiente regulatório favorável, o biogás pode se tornar uma peça central na transição do Brasil para uma matriz energética mais sustentável, limpa e eficiente. Este é um caminho que não apenas fortalece a posição do Brasil como líder em energias renováveis, mas também contribui de forma significativa para os esforços globais de mitigação das mudanças climáticas.