Compostos sintéticos cada vez mais usados ​​em produtos de uso diário, como xampu e óleo de motor, estão encontrando seu caminho para aterros sanitários e sobrecarregando o biogás que esses aterros produzem, pesquisadores da Universidade de Michigan descobriram.

Embora seja um problema hoje, os pesquisadores dizem que pode ser uma oportunidade de obter mais energia do gás de aterro.

Os compostos, chamados de "siloxanos, "são eficientes na condução de calor e na interação com a água, e, como tal, sua popularidade aumentou em uma variedade de produtos de consumo. Isso significa que cada vez mais siloxanos são encaminhados para o aterro sanitário local.

O biogás se refere a gases combustíveis que são sintetizados a partir de diferentes matérias-primas biológicas ou orgânicas, como gás de aterro sanitário e estações de tratamento de águas residuais. Nos últimos anos, tornou-se claro que os siloxanos têm danificado o equipamento de geração de energia que é alimentado com gás de aterro. Mas os pesquisadores dizem que os siloxanos podem realmente ser aproveitados para produzir mais energia.

A equipe U-M conduziu a primeira análise química de como os siloxanos afetam o biogás. Os pesquisadores descobriram que os siloxanos aumentam a reatividade do biogás, levando a uma ignição mais rápida nos motores e à liberação de mais energia. Mas esses motores - geralmente turbinas a gás geradoras de energia e motores de pistão alternativos - podem ser danificados pelos siloxanos do biogás.

"Os siloxanos são altamente inflamáveis, "disse Margaret Wooldridge, o professor Arthur F. Thurnau de Engenharia Mecânica e diretor do Programa Dow Sustainability Fellows da U-M. "Eles mudam a química do biogás como loucos. A coisa é como combustível de foguete, literalmente - loucamente reativo. "

Os siloxanos mudam essencialmente a "velocidade da chama do biogás, "que é uma medida de quão rapidamente um combustível entra em combustão e aciona uma turbina ou pistão.

O biogás é composto principalmente de metano. O gás metano é encontrado na natureza, mas também é produzido quando o material orgânico se decompõe em aterros sanitários, junto com o hidrogênio, monóxido de carbono, e outros hidrocarbonetos. O metano é o principal componente do gás natural e biogás, fazendo valiosas fontes de combustível e energia que são mais limpas do que o carvão.

Na atmosfera, Contudo, o metano é particularmente bom em reter calor, adicionando ao nosso problema de aquecimento global. Em particular, o metano é 30 vezes mais eficaz como gás de efeito estufa do que o CO2. E de acordo com a EPA, os aterros de resíduos sólidos municipais respondem por 14% de todas as emissões de metano relacionadas com o homem nos EUA a cada ano - a terceira maior fonte atrás da indústria de gás e petróleo e agricultura.

Essa propriedade estimulou esforços para capturar metano de aterros e usá-lo como combustível, em vez de permitir que ele escape sem verificação.

Medindo 'inflamabilidade'

Neste estudo, Os pesquisadores da U-M testaram separadamente misturas de hidrogênio e monóxido de carbono contendo dois siloxanos - trimetilsilanol (TMSO) e hexametildisiloxano (HMDSO) - contra misturas de hidrogênio e monóxido de carbono sem siloxanos.

Especificamente, os pesquisadores cronometraram quanto tempo levou para cada mistura entrar em ignição. Os combustíveis que têm um atraso de ignição mais curto são considerados mais inflamáveis ​​ou reativos - e o hidrogênio é um dos combustíveis mais reativos que usamos.

O hidrogênio e o monóxido de carbono com TMSO produziram tempos de atraso de ignição 37% mais rápidos do que o caso de referência. E o metano infundido com HMDSO produziu tempos de atraso 50% mais rápidos.

Os resultados da pesquisa da U-M são publicados na última edição do Combustão e Chama . Os pesquisadores esperam que seu trabalho esclareça como os siloxanos alteram o desempenho do motor quando usados ​​como combustível.

"Traços de concentração de siloxanos são um problema conhecido em aplicações de biogás, levando à formação de depósitos de sílica abrasiva nos componentes do motor, "disse Rachel Schwind, doutoranda e co-autora do estudo. "Por esta razão, a maioria das pesquisas anteriores nesta área concentrou-se em como removê-los do gás capturado. "

Aproveitando siloxanos, ao invés de removê-los

Junto com o problema que os siloxanos representam, também há potencial. Wooldridge disse que os siloxanos podem ser a chave para aumentar a produção de energia do biogás.

"Adoraríamos poder aproveitá-los como fonte de energia, " ela disse.

Analisar a química da combustão é um passo nessa direção.

"Isso potencialmente negaria a necessidade de depuração ou remoção durante o processamento do biogás e reduziria os custos, "Disse Schwind." Se pudermos reduzir esses custos, ele move o biogás para mais perto de ser um combustível verdadeiramente neutro em carbono. E se pudermos tornar o gás de aterro sanitário uma opção economicamente mais atraente, operadores de aterros terão mais incentivos para capturar e utilizar este gás de efeito estufa prejudicial. "