Medição de umidade em biometano

Qualidade do gás, confiabilidade do sistema e conformidade com as tarifas

A demanda global por biogás e biometano crescerá significativamente nos próximos anos, representando entre 12% e 20% do mercado total de energia até 2040, de acordo com uma análise recente da Agência Internacional de Energia (IEA). O IEA World Energy Outlook afirma que esses gases podem ajudar a "descarbonizar partes do sistema de energia", "substituir o uso tradicional de biomassa", "facilitar o aumento da energia eólica e solar" e ajudar as comunidades a "cumprir os compromissos de energia limpa".

Embora atualmente exista um diferencial significativo de custo de produção entre o biometano e o gás natural e, de fato, entre o biometano e a energia eólica e solar, essa situação provavelmente mudará em um futuro próximo. Nos últimos anos, houve um aumento significativo no número de usinas de produção de biometano, com os custos de capital e operacionais das usinas de biometano se tornando mais competitivos. Talvez tão importante quanto isso seja o fato de que as decisões políticas nacionais e os compromissos climáticos internacionais estão criando um cenário mais favorável no qual as decisões comerciais para o desenvolvimento de novas instalações podem ser tomadas.

Monitoramento do teor de umidade durante a produção de biometano

O biogás é produzido a partir de matéria orgânica por meio de um processo de digestão anaeróbica. Geralmente, o biogás é produzido em biodigestores ou em aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto e águas residuais usando sistemas de recuperação de gás. As matérias-primas incluem resíduos animais e vegetais, resíduos municipais e lodo de esgoto. Em todos os casos, o biogás contém uma alta concentração de vapor de água, em torno de 2%, além de uma mistura de metano, dióxido de carbono e quantidades residuais de outros gases; a concentração de metano varia de 45% a 75%, dependendo da matéria-prima e do método de digestão.

Para criar biometano, o biogás precisa ser aprimorado, passando-o sob pressão por uma série de unidades de membrana polimérica semipermeável de alta eficiência. Essas unidades separam o metano, como um retentado que não pode passar pelos poros da membrana, do dióxido de carbono, como o permeado, que passa pelos poros junto com outros gases residuais. O biometano deve ter uma concentração de metano superior a 96% para ser adequado para injeção nas redes nacionais de distribuição de gás. Outras técnicas de separação, porém menos comuns, usam solventes seletivos com aditivos especializados, lavagem com água ou adsorção por oscilação de pressão.

Embora cada processo de separação seja diferente, todos eles precisam que o biogás e o produto final de biometano tenham o menor teor de umidade possível. Por exemplo, no processo de membrana, o biogás passa sequencialmente por um secador de desidratação - normalmente um sistema baseado em refrigeração ou dessecante - seguido por um depurador, um filtro de carvão ativado e um compressor, antes de entrar no separador de membrana. O monitoramento e o controle cuidadosos do teor de umidade permitem que o consumo de energia dos secadores e desumidificadores seja minimizado, reduzem os custos de manutenção e, potencialmente, permitem que a vida útil dos materiais dessecantes seja estendida.

Da mesma forma, o controle do teor de umidade do biometano é fundamental antes de ele ser injetado nas redes de distribuição de gás a jusante, para eliminar o perigo de corrosão ou formação de gelo sob altas pressões de transmissão de gás. A corrosão acelerada pode ser um problema específico se o condensado se combinar com outros contaminantes, como dióxido de carbono ou sulfeto de hidrogênio; isso pode levar à formação de compostos ácidos que exacerbarão os efeitos da corrosão nos equipamentos a jusante.

Para proteger as redes de distribuição, existem, portanto, especificações comercialmente obrigatórias que controlam os níveis aceitáveis de traços de umidade, muitas vezes com cláusulas de penalidade se esses limites forem excedidos. Embora atualmente não exista um padrão pan-europeu comum que regule a injeção de biometano nas redes nacionais, a maioria dos países exige que o ponto de orvalho da umidade seja monitorado por analisadores on-line. Além disso, cada país aplica critérios diferentes. Por exemplo, na França e na Itália, o ponto de orvalho na pressão do processo deve ser inferior a -5 °C, enquanto no Reino Unido deve ser inferior a -10 °C.

Tecnologias de medição de umidade residual

A próxima geração do Analisador avançado de microbalança de cristal de quartzo QMA601 da Michell Instruments foi projetada para fornecer uma medição confiável, rápida e precisa do teor de traços de umidade em biometano e gás natural. O analisador utiliza uma nova geração de osciladores de cristal de precisão, garantindo uma medição altamente precisa que é totalmente insensível a alterações na composição do gás de fundo. O QMA601 pode oferecer confiabilidade, simplicidade e um custo de propriedade bastante reduzido com a tecnologia confiável e comprovada de cristal de quartzo.

Uma abordagem alternativa é usar os sensores de ponto de orvalho de óxido de metal cerâmico Easidew da Michell Instruments. Já existe um grande número desses instrumentos simples e econômicos instalados em usinas de biometano em todo o mundo. Cada sensor Easidew usa a medição do vapor de água como base para o cálculo preciso da temperatura do ponto de orvalho e oferece altos níveis de precisão e repetibilidade em uma unidade compacta de fácil instalação e manutenção.

Todos os sensores de ponto de orvalho da Michell Instruments são apoiados por um excelente suporte técnico e podem ser fornecidos como parte de um serviço de calibração e troca de sensores, para garantir que seu processo de produção de biometano opere sem interrupções.

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Fonte:

Relatório de biogás da IEA