O metano produzido por estrume e resíduos alimentares em aterros sanitários não tem de ir para o lixo. Usando digestores anaeróbicos, o gás pode ser aproveitado para energia.

O metano é muito mais prejudicial como gás de efeito estufa do que o dióxido de carbono - 25 vezes mais. O gás, que é produzido pela decomposição de materiais orgânicos na ausência de ar, não apenas retém o calor de forma eficiente, mas também é um risco para a saúde e a segurança, porque está muito concentrado em aterros sanitários. Cerca de metade dos aterros nos EUA coletam e queimam metano, mitigando o perigo, mas ainda contribuindo para os níveis atmosféricos de metano e dióxido de carbono. A decomposição de esterco animal nas fazendas é o principal contribuinte das emissões de metano na agricultura.

Reaproveitar esse gás desperdiçado é o foco de um novo estudo publicado na revista Progresso Ambiental e Energia Sustentável por engenheiros químicos da Michigan Technological University. Especificamente, eles examinaram a pegada de carbono da digestão anaeróbica - compostos orgânicos sem ar - que podem ser usados ​​para redirecionar o metano para uma fonte de energia utilizável.

"Descobrimos que o bio-metano produzido através da digestão anaeróbia emite muito menos do que seu equivalente em gás natural fóssil, "diz Sharath Ankathi, o autor principal do artigo e um estudante de doutorado na Michigan Tech. Estudar a pegada de carbono de cada produto é uma forma de avaliar sua pegada social, impacto ambiental e econômico - em outras palavras, o quão sustentável é - que Ankathi diz ser "definido como ajudar as gerações atuais sem comprometer suas necessidades ou as necessidades das gerações futuras."

Avaliação do Ciclo de Vida

O conselheiro docente de Ankathi é David Shonnard, um professor de engenharia química que lidera o Sustainable Futures Institute no campus. Eles também colaboraram com James Potter da AG Energy USA, e, juntos, a equipe se concentrou em um estudo de caso de uma instalação de biogás no Colorado. Sua principal ferramenta é uma avaliação do ciclo de vida (LCA).

Uma LCA pode ser aplicada a qualquer atividade humana para determinar os impactos ambientais de uma maneira abrangente. Em outras palavras, um LCA examina a vida de uma atividade. As atividades podem incluir operações comerciais, como serviços ou bens, e também pode ser usado para compreender comportamentos e escolhas nos níveis individual e familiar. Às vezes, um LCA é do berço ao túmulo, às vezes, examina apenas uma parte do ciclo de vida de um produto.

Nesse caso, Ankathi e Shonnard cavaram nas pilhas de lixo orgânico que chegam ao Heartland Biogas Facility LLC do Colorado e avaliaram o processo que transforma resíduos alimentares de restaurantes em Denver e esterco de fazendas de laticínios perto da instalação em bio-metano, uma fonte de energia. Este é o primeiro estudo que examina todo o ciclo de vida da digestão anaeróbia de resíduos de alimentos e dejetos de leite e inclui emissões evitadas de aterros sanitários.

Desperdício para energia

As emissões de metano respondem por 11 por cento das emissões globais de gases de efeito estufa do país; tanto o esterco quanto o desperdício de alimentos contribuem significativamente. Nos E.U.A, 97 por cento dos resíduos alimentares são enterrados e se decompõem em aterros, enquanto o estrume é mais comumente colocado em lagoas a céu aberto, poços de armazenamento, lama, leitos profundos para gado e suínos, ou galpões altos. As vacas leiteiras são o contribuinte mais significativo para as emissões de metano da decomposição do estrume.

Os digestores anaeróbicos pegam as pilhas descobertas de esterco e as colocam em grandes tanques cobertos. As bactérias são usadas para quebrar os sólidos e líquidos; a chave é garantir que a decomposição não entre em contato com o oxigênio. O desperdício de alimentos por si só não é tão eficiente na digestão anaeróbia, portanto, misturá-lo com estrume resolve dois problemas com um único processo. Os produtos finais são um líquido digestivo, que pode ser usado para fertilizantes ou usos industriais, e bio-metano, que pode ser usado como gás natural.

Em sua análise, a equipe descobriu que o bio-metano produzido a partir de todos os resíduos alimentares disponíveis e esterco de leite nos EUA anualmente compensaria cerca de .74% da demanda anual de gás natural. A maior economia vem em emissões mitigadas de metano; cerca de 100 instalações de digestão anaeróbia em escala de Heartland podem eliminar cerca de 0,41% ao ano dos cerca de sete bilhões de toneladas de emissões de gases de efeito estufa dos EUA.

O desafio de mitigar mais ainda é grande, embora Shonnard diga que lidar com o problema como um engenheiro ajudará a torná-lo administrável.

"Os engenheiros lidam com a complexidade simplificando-a em diferentes estágios do ciclo de vida e concentrando seus esforços em uma peça de cada vez, "Shonnard diz." LCAs nos permitem observar o impacto ambiental de um produto, pode ajudar a focar nossa atenção em como melhorar o desempenho ao longo de todo o ciclo de vida. Essa perspectiva incentiva a transformação dos resíduos gerados no final da vida útil de um produto em produtos úteis, conforme mostrado neste estudo. "