Pesquisadores desenvolvem catalisadores para produção de monóxido de carbono e hidrogênio a partir de biogás

A Embrapa Agroenergia (DF) desenvolveu dois catalisadores metálicos usados para a obtenção de hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO) a partir do biogás já purificado (esquema abaixo). As tecnologias criadas atuam na última etapa do processo, quando o biogás obtido já foi limpo de impurezas e é composto apenas de metano (CH4) e gás carbônico (CO2). Ambos catalisadores foram aprovados em testes de laboratório que envolvem pequena escala e aguardam parceiros interessados em finalizar a tecnologia e testá-la em plantas industriais.

A obtenção desses produtos de maior valor tende a incentivar economicamente a adoção da reciclagem dos dejetos animais. O hidrogênio, por exemplo, é empregado em vários processos industriais como a produção de amônia, o refino do petróleo, em metalurgia e na indústria de alimentos. “Para fins energéticos, o hidrogênio vem sendo bastante pesquisado mundialmente, principalmente após o desenvolvimento das células combustível”, frisa o pesquisador Emerson Schultz, que liderou o desenvolvimento dos catalisadores. Já o monóxido de carbono obtido nesse mesmo processo, chamado de “reforma”, é matéria-prima para várias indústrias como a química e a farmacêutica, só para citar algumas.

Schultz conta que o crescimento econômico mundial tem aumentando o uso de combustíveis de origem fóssil e, consequentemente, a concentração de CO2 na atmosfera terrestre. Para diminuir o impacto ambiental causado, é necessário investir no uso de fontes renováveis para a produção de energia e de compostos químicos. A Embrapa é pioneira em estudos sobre biogás no País.

“O gás de síntese, que é a mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, pode ser obtido também de fontes renováveis e usado para a produção de energia e de combustíveis líquidos. Uma forma de obtenção desse gás a partir de fontes renováveis é a reforma do biogás. O gás de síntese possui diversas aplicações, como a produção de hidrocarbonetos, metanol e hidrogênio”, detalha Schultz.

Emerson Schultz explica que o diferencial dessas novas tecnologias é a sua composição capaz de aumentar o tempo de vida do catalisador. O catalisador preparado é mistura química relativamente barata, porém, suas versões convencionais costumam perder a ação com certa rapidez por causa da deposição de carbono sobre ele.

Para resolver esse problema, os pesquisadores caracterizaram e testaram composições formadas por óxidos mistos de níquel, magnésio e alumínio (Ni-Mg-Al) com a adição dos elementos químicos gadolínio (Gd) e praseodímio (Pr), ambos metais de terras raras, com o objetivo de melhorar os processos de reforma a vapor de biogás para a obtenção do gás de síntese. 

O pesquisador conta que o trabalho foi iniciado com o projeto “Efeito da adição de gadolínio e praseodímio em óxidos mistos de Ni-Mg-Al aplicados na reforma a vapor de biogás - GAPRNI”, finalizado em 2021. A origem dessas pesquisas se deu no projeto Biogasfert, liderado pela Embrapa Suínos e Aves (SC) e realizado em parceria entre a Itaipu Binacional e a Embrapa.  

Dejetos animais e biomassa florestal podem virar biogás

A pesquisadora da Embrapa Itânia Soares lembra que o biogás também pode ser obtido a partir do aproveitamento de dejetos animais, em sistemas de biodigestão, de biomassa florestal, resíduos de hortifrúti e até efluentes da cultura do dendê (Pome). O biogás poderá ser empregado em caldeiras ou aquecedores para a geração de calor ou cogeração de energia elétrica.

“Acreditamos que o hidrogênio verde obtido a partir da reforma do biogás possa desempenhar importante papel na obtenção de vários outros produtos, como a amônia verde, por exemplo”, declara a cientista. Ela lembra ainda que a produção de biogás e biometano está perfeitamente alinhada ao Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 7, referente ao provimento de energia limpa e acessível para a sociedade, além de compor o Programa 6 do Plano de Agricultura de Baixa Emissão de Carbono (ABC+) do Ministério da Agricultura (Mapa).