Gerenciando Metano – Da Mineração de Bitcoin à Produção de Combustível Sustentável para Jatos

Transformando Metano de uma Bomba Climática em um Recurso

Metano (CH₄), o principal componente do gás natural, é um gás de efeito estufa (GEE) 28 vezes mais potente que o CO2. Portanto, as emissões de metano podem acelerar o aquecimento global a curto prazo. A única “boa notícia” é que ele permanece 12 anos na atmosfera, em vez de séculos como o CO2.

Mas mesmo quando finalmente destruído na alta atmosfera, ele ainda causa efeito estufa ao se transformar em CO2.

Portanto, as emissões de metano são igualmente, senão mais, importantes que as emissões de CO2 quando se trata de clima, tornando-o um dos gases de efeito estufa mais importantes.

Fonte: EPA

O metano é produzido a partir de muitas fontes, muitas delas diretamente ligadas às atividades humanas.

A primeira são os combustíveis fósseis, com vazamentos de gás natural como fonte principal, mas também vazamentos de minas de carvão e depósitos de petróleo.

Outra fonte é a agricultura, que ocorre quando a matéria orgânica fermenta na ausência de oxigênio. Isso acontece principalmente no sistema digestivo de animais ruminantes como bovinos, ovinos e caprinos (fermentação entérica). No entanto, também pode ocorrer em arrozais alagados e em qualquer pilha de matéria orgânica com baixa oxigenação.

Por fim, outra grande fonte são os aterros sanitários, repletos de matéria orgânica enterrada que se decompõe em metano. Estações de tratamento de águas residuais são outra fonte semelhante de matéria orgânica que produziria biogás se deixada intocada.

Fonte: EPA

O metano pode ser um problema ainda maior devido ao “gelo de fogo”, uma forma de metano solidificado (hidretos de metano) encontrado nas profundezas do oceano, bem como depósitos de metano presos no gelo do Ártico.

O aquecimento climático pode desestabilizar esses estoques naturais de metano, levando a mais emissões, mais aquecimento, mais desestabilização, em um ciclo de feedback catastrófico. Discutimos este tópico com mais detalhes em “Gerenciando Metano Pode Ser a Chave para Alcançar Metas Climáticas – De Onde Vem e o Que Está Sendo Feito?”.

Mas isso não deve ser tudo pessimismo. O metano é um recurso energético valioso e uma fonte poderosa de material orgânico que pode ser usado para fins industriais.

Um novo método descoberto recentemente pode até ajudar a transformar o metano de aterros sanitários em combustível de aviação sustentável.

Do Lixo ao Combustível de Jato

Um problema fundamental na utilização do biogás é que ele requer uma das duas opções:

1. Construir uma extensa rede de dutos para levá-lo a centros industriais e urbanos, a fim de substituir o gás natural proveniente de combustíveis fósseis.
2. Encontrar uma maneira de utilizá-lo no local.

Essa limitação ocorre porque o biogás é muito volátil e não pode ser transportado nessa forma facilmente por longas distâncias. É um hidrocarboneto muito diferente, com cadeias mais longas (como o petróleo), que são fáceis de transportar em forma líquida mais densa.

Paralelamente, alguns setores econômicos são muito difíceis de descarbonizar, como a aviação, que ainda depende 100% de hidrocarbonetos líquidos para fornecer um combustível denso o suficiente para impulsionar o voo.

Portanto, faria muito sentido coletar biogás de aterros sanitários e estações de tratamento de águas residuais e transformá-lo em combustível de jato valioso.

Discutimos em detalhes o biogás e como ele é atualmente utilizado em nosso artigo “Biogás Neutro em Carbono – As 5 Principais Ações de Biomethano”.

Plasma para Produção de Combustível de Jato

Pesquisadores da Universidade de Sydney, Austrália, e da Universidade Xi’an Jiaotong, na China, descobriram uma forma de melhorar um método que utiliza metano, chamado plasma não térmico atmosférico (NTP). Uma grande vantagem desse método é que ele pode transformar CO2 e metano em hidrocarbonetos úteis à temperatura ambiente, o que reduz drasticamente o capital necessário e a complexidade do projeto.

O problema com o NTP é que ele só consegue produzir compostos hidrocarbonetos muito simples, como ácido fórmico (HCOOH), etanol (CH3CH2OH), isopropanol (CH3CHOHCH3) e ácido acético (CH3COOH).

Em uma publicação científica intitulada “Hidrocarbonetos de Cadeia Longa a partir de Upcycling de Biogás impulsionado por Plasma Não Térmico”, publicada no Journal of the American Chemical Society, os pesquisadores anunciaram que conseguiram gerar hidrocarbonetos mais complexos usando o método NTP.

Fonte: JACS

Eles descobriram que, ao usar NTP em uma mistura gasosa rica em metano e pobre em CO2, o resultado final contém muito mais hidrocarbonetos complexos. Também produz produtos gasosos, principalmente gás de síntese (H2 e CO), além de álcoois e ácidos em fase líquida.

O gás de síntese é a principal matéria-prima para quase toda a indústria petroquímica. Produtos oxigenados, como álcoois e ácidos carboxílicos, podem ser convertidos em hidrocarbonetos saturados de cadeia longa também.

Fonte: JACS

Portanto, a maior parte do metano (biogás) dos aterros pode ser convertida em matéria-prima petroquímica e hidrocarbonetos líquidos de cadeia longa usados para produzir combustível de jato.

Processo Eficiente e Verde

A cereja do bolo é que, ao controlar a concentração de metano, os pesquisadores conseguiram controlar a composição do produto final.

Assim, o processo pode ser ainda mais ajustado para gerar o hidrocarboneto exato que precisamos para produzir combustível de jato neutro em carbono a partir das emissões de metano.

Como o NTP cria um plasma em condições atmosféricas, não requer calor ou pressão. Isso reduz drasticamente a necessidade de energia, significando que o processo poderia ser totalmente alimentado por fontes de energia renovável.

O Fim dos Resíduos de Metano

Esta nova utilização do plasma para transformar metano em combustível de jato é uma entre muitas inovações que buscam utilizar o metano que até agora era desperdiçado.

Outro exemplo dessa inovação é como o metano residual também está sendo usado para minerar Bitcoin. Isso é especialmente relevante para metano de fontes como poços de petróleo remotos ou minas de carvão. Esse tipo de metano costuma ser queimado, desperdiçando sua energia, e grande parte do metano é enviada à atmosfera sem queimar.

Isso demonstra como críticas de curto prazo às inovações, como o consumo de energia do Bitcoin e das criptomoedas, ou a impossibilidade de tornar o combustível de jato “verde”, são frequentemente míopes e não consideram a possibilidade de sinergia entre novas tecnologias.

Empresas de Utilização de Metano

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

A Greenlane é especializada em upgrade de biogás, ou seja, o processo de adicionar geração de biogás a instalações existentes como estações de tratamento de águas residuais ou aterros sanitários. Com 140 sistemas implantados globalmente, é a número 1 do setor.

Fonte: Greenlane

A Greenlane está muito à frente de sua concorrência pelo volume total de biogás produzido com sua maquinaria, até mesmo à frente de gigantes industriais como a Air Liquide. Também vale notar que, exceto pela Air Liquide e Wartsila (para as quais o biogás representa apenas uma pequena parte da atividade total), os maiores concorrentes da Greenlane, como Prodeval, DMT ou Bright biomethane, não são negociados publicamente.

Fonte: Greenlane

A empresa oferece 3 tecnologias diferentes para produção de biogás (membranas, lavagem com água e PSA – Adsorção por Oscilação de Pressão), que se adequam melhor dependendo das condições locais e da matéria-prima. Isso permite a remoção do gás de contaminantes como nitrogênio, CO2, oxigênio ou impurezas potencialmente tóxicas.

Em setembro de 2023, a Greenlane lançou uma nova linha de produtos com designs prontos para cada setor de geração de biogás (resíduos de cana-de-açúcar, aterros, esterco, etc.).

É o único fornecedor capaz de oferecer as 3 soluções, tornando-a uma boa escolha para clientes interessados em adotar a melhor tecnologia possível para suas circunstâncias únicas.

Fonte: Greenlane

Um setor de crescimento chave para a empresa será o Brasil (uma potência agrícola global), onde recentemente assinou um acordo para estabelecer produção em escala industrial.

O acordo foi assinado com a ZEG Biogás, 50% de propriedade da VIBRA, anteriormente a unidade de distribuição de combustíveis da Petrobras, a empresa nacional de petróleo. O objetivo é alcançar produção em mais de 75 sites em 5 anos.

Como não é produtora de biogás, mas sim vendedora da maquinaria para produzir biogás, a Greenlane deve ser vista como uma ação do tipo “pá e picareta”, com suas vendas refletindo o ritmo de adoção de soluções de biogás globalmente. É também a maior ação negociada publicamente nesta categoria.

Como empresa especializada em soluções de engenharia para coletar biogás, a Greenlane deve se beneficiar enormemente das melhorias constantes na monetização e utilização desse recurso. Ela consegue obter biogás não apenas de aterros, mas também de grandes áreas agrícolas, permitindo cobrir e tornar úteis 2 das 3 principais fontes de emissões de metano.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

A BioKraft vende e produz biogás na Suécia (230 GWh de biogás e bioLNG), na Noruega (155 GWh de bioLNG) e na Coreia do Sul (60 GWh de biogás comprimido).

Em abril de 2023, a empresa decidiu entrar no mercado alemão com 240 GWh de geração futura em 2 projetos planejados para serem concluídos em 2025.

Ela tem um total de 875 GWh de biogás e 825 GWh de bioLNG em novos projetos em desenvolvimento, planejados para serem concluídos entre 2025-2026.

Isso aumentaria a capacidade de produção atual de 445 GWh para 1.200 GWh até 2026. A meta de longo prazo da empresa é alcançar um total de 3 TWh (3.000 GWh) até 2030. Quase todos os novos projetos fornecerão sua matéria-prima a partir de esterco e resíduos agropecuários.

Fonte: Biokraft

A empresa sofreu algumas perdas devido aos baixos preços de venda de energia e gás nos últimos trimestres, especialmente na Escandinávia. Isso torna a empresa parcialmente uma aposta na recuperação dos preços do gás europeu.

Esse suprimento de metano poderia posteriormente ser ainda mais utilizado com plasma para a produção de combustível de jato ou gás de síntese, melhorando a rentabilidade dessas operações.

Entre suas metas de crescimento agressivas e sua atual falta de lucratividade, a Biokraft é a melhor opção para investidores dispostos a assumir risco e apostar na reviravolta da empresa, em parte graças à sua expansão para o mercado alemão e talvez uma mudança no mercado de gás da UE como um todo.