PSA em escala industrial para biogás no Brasil

Dentro do aterro sanitário o biogás é produzido pela biodigestão anaeróbica dos resíduos orgânicos. Por causa dos diversos contaminantes desses resíduos, o biogás contém altas concentrações de VOC – Volatile Organic Components, e siloxanos, que precisam ser removidos no processo de purificação. Além disso, como o biogás é extraído por sucção, o ar também é sugado. Geralmente o biogás contém entre 5 – 20% de nitrogênio, substância que também precisa ser removida.

O biogás de alguns aterros contém uma concentração elevada, acima de 500 ppm, de H₂S – gás sulfídrico. Nesses casos é indicado uma lavagem biológica do biogás. Essa lavagem é feita através de uma solução que captura o H₂S do biogás para depois, passar por uma regeneração biológica. Nesse processo de regeneração, bactérias convertem o H₂S em enxofre elementar, que pode ser usado como fertilizante ou vendido separadamente.

Para a remoção do residual de H₂S, o biogás passa sequencialmente por dois vasos de carvão ativado. A concentração de H₂S é medida em três etapas – antes, entre e depois dos dois vasos. Desta maneira, o leito do carvão pode ser utilizado até sua saturação completa.

As altas concentrações de VOC – Volatile Organic Components, e siloxanos presentes no biogás de aterros sanitários no Brasil precisam ser removidas através de um sistema regenerativo TSA – Temperature Swing Adsorption. O material de adsorção nesse processo, retém os contaminantes e passa, após um ciclo de várias horas, por uma regeneração com gás ou ar quente para remoção dos contaminantes do leito.

O sistema de purificação Gruen trabalha com uma pressão do biogás em 3 bar. Para a etapa de compressão usamos compressores de rosca seca para eliminar o risco de contaminação do biogás com óleo. Depois da etapa de compressão o biogás é resfriado para entrar no sistema PSA.

O sistema PSA – Pressure Swing Adsorption usa a variação de pressão, entre 3 bar e vácuo, para separar as moléculas de CO₂ e CH₄. O biogás passa por um dos vasos do sistema onde o material de absorção retém o CO₂ a 3 bar. Quando o material de adsorção está saturado, o fluxo de biogás é desviado para um outro vaso e o material saturado passa por um ciclo de vácuo onde o CO₂ é liberado pelas bombas de vácuo. Usamos 6 vasos para garantir um fluxo contínuo sem variação da concentração do CH₄ no biometano.

O sistema PSA – Pressure Swing Adsorption usa a variação de pressão entre 3 bar e vácuo para separar as moléculas de N₂ e CH₄. O biogás passa por um dos vasos do sistema onde o material de adsorção retém o CH₄ a 3 bar. Quando o material de adsorção está saturado, o fluxo do biogás é desviado para um outro vaso e o material saturado passa por um ciclo de vácuo onde o CH₄ é liberado pelas bombas de vácuo.

Finalizado o processo de purificação, o biometano passa por um analisador de gases e odorização conforme as normas da ANP e pode ser comprimido para injeção na rede da distribuidora de gás ou para carregamento de carretas a 250 bar. O biometano pode também passar por um processo de liquefação, que permite um transporte mais eficiente.

O CO₂ removido no processo de purificação do biogás pode ser liquefeito e purificado dentro do padrão da indústria alimentícia para ser vendido separadamente.

O gás de regeneração dos vasos VOC é queimado em um queimador de gás de baixo valor de combustão – Lean Gas Burner, que elimina os VOC a temperaturas acima de 900⁰ C. O calor do queimador é recuperado e usado para aquecer o gás de regeneração dos vasos de VOC.