Desperdício de comida, estacas de jardim, estrume, e até mesmo esgoto humano pode ser transformado em biomassa sólida para geração de energia, e, se ampliado, poderia ajudar a combinar a demanda industrial por carbono com a necessidade de se livrar dos resíduos orgânicos e reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

A Europa tem um problema de bio-resíduos. Em vez de usar o material rico em carbono como combustível, milhões de toneladas de resíduos orgânicos são despejados em aterros sanitários, onde se decompõe e emite gases de efeito estufa.

Ao mesmo tempo, a UE importa milhões de toneladas de carvão para uso industrial e geração de energia. Isso traz uma matéria-prima que está sujeita a cadeias de abastecimento vulneráveis, aumenta as emissões de carbono e das quais a UE pretende diminuir a sua dependência.

Os esforços para compensar esses desequilíbrios podem encontrar uma solução no biocombustível - uma mercadoria neutra em carbono feita a partir de resíduos orgânicos que pode ser usada como fonte de energia, matérias-primas industriais ou mesmo como forma de armazenar carbono, em vez de emiti-lo para a atmosfera.

'A tecnologia (Biocoal) pode desempenhar um papel importante (no mercado), em primeiro lugar porque recuperamos material de alto valor, em segundo lugar porque é rápido, e em terceiro lugar ... porque pode evitar CO ₂ emissões, "disse Marisa Hernandez Latorre, o fundador e executivo-chefe da empresa de tecnologia sustentável Ingelia, baseado em Valência, Espanha.

Uma maneira de fazer o substituto do carvão é um processo conhecido como carbonização hidrotérmica (HTC), que usa água superaquecida sob pressão para produzir biocoal em poucas horas. Normalmente leva milhões de anos para o carvão fóssil se formar geologicamente.

"É realmente um processo muito simples e estável, porque atua como uma aceleração da formação natural do carvão, "Hernandez Latorre disse.

Ingelia desenvolveu um processo proprietário de HTC para três plantas de bio-carvão - na Espanha, o Reino Unido e a Bélgica, com capacidade total de 8, 000 toneladas de biocoal por ano. Vários outros estão aguardando aprovação regulamentar e devem dobrar a capacidade nos próximos dois anos.

"HTC Biocoal ... não evita apenas o uso de carvão duro em processos industriais, mas também a emissão de metano do aterro, "Hernandez Latorre disse, acrescentando que a tecnologia pode recuperar até 95% do carbono dos resíduos orgânicos.

O metano é um gás de efeito estufa ainda mais potente do que o dióxido de carbono e uma fonte notável são os depósitos de lixo. A Europa abandona milhões de toneladas de resíduos biológicos em aterros todos os anos, e mesmo onde os sites têm sistemas de captura de metano, uma parte substancial do gás pode escapar.

Panela de pressão

Vários métodos diferentes de HTC foram desenvolvidos, mas o processo geralmente funciona nos moldes de uma panela de pressão, embora os ingredientes variem desde resíduos de processamento de alimentos ou bebidas, Resíduos agrícolas, descartes da indústria florestal, como aparas de madeira e serragem, às espigas de milho e esgoto.

O resíduo biológico é colocado em um dispositivo conhecido como reator, em temperaturas de 180 ° C-250 ° C sob pressão da ordem de 2 megapascais (MPa) ou 20 atmosferas. Isso significa que a água no sistema está superaquecida, em vez de convertido em vapor.

O reator converte os sólidos do material orgânico em bio-carvão duro - também conhecido como hidrocarvão - enquanto os líquidos podem ser coletados separadamente e usados ​​como biofertilizante e quaisquer gases emitidos são capturados e usados ​​para alimentar o sistema.

O biocombustível possui características semelhantes, independentemente do resíduo biológico utilizado, embora diferentes matérias-primas influenciem a qualidade ao determinar o teor de cinzas. As condições no reator destroem os patógenos e os produtos resultantes são estéreis. A pasta de carvão também pode ser processada para remover pedras ou cacos de vidro ou metal, antes de ser comprimido em briquetes ou pellets.

O processo básico de HTC da Ingelia pode usar resíduos de alimentos, por exemplo, para produzir biocoal semelhante ao browncoal fóssil, compreendendo cerca de 60% de carbono. Este hidrocarvão pode, então, passar por etapas extras para fazer um biocoal 'designer' de maior valor, removendo cinzas e voláteis para garantir o teor de carbono de até 90% - capaz de competir com carvão de primeira qualidade.

"Podemos usar (processamento posterior) para personalizar o produto final, para recuperar do biomaterial exatamente o que eles precisam para os processos industriais, em uma economia circular (sistema), "Hernandez Latorre disse.

Gases de efeito estufa

Hernandez Latorre afirma que pesquisas internas da Ingelia mostram que entre 6,5 e 8,3 toneladas de CO ₂ equivalentes são evitados por tonelada de carvão vegetal HTC produzida, em comparação com uma operação de aterro com ou sem um sistema de recuperação de metano.

Ela diz que o biocombustível pode ter um valor de mercado de € 170 por tonelada para o hidrocarvão mais básico, para mais de € 400 por tonelada para biocombustível de alto grau com o maior teor de carbono, dependendo de seu uso pretendido.

A Ingelia combinou suas descobertas de vários projetos de pesquisa em seu processo HTC e está direcionando sua tecnologia para indústrias que dependem de carvão, processamento de esgoto, que tem que lidar com o lixo orgânico, e produtores de energia mudando da geração de energia a carvão para energias renováveis.

Com a queda dos preços do carvão e da demanda na desaceleração econômica provocada pela pandemia COVID-19, pode levar algum tempo para que o biocombustível substitua os combustíveis fósseis na indústria em todo o mundo. Mas oferece uma solução para aqueles que são obrigados a lidar com resíduos orgânicos e cumprir o plano da UE de se tornar neutro em carbono até 2050.

Hernandez Latorre, que em 12 de junho foi nomeada Campeã da Missão e Inovação da UE por seu trabalho na pesquisa de energia limpa, vê-o desempenhando um papel cada vez mais importante nos próximos 10-15 anos.

“O mercado está realmente preparado para aceitar ou implementar novas tecnologias, a única coisa é que eles precisam ser suficientemente desenvolvidos em escala, " ela adicionou.

As indústrias precisam de disponibilidade suficiente de biocombustível no mercado para planejar com antecedência a substituição de combustíveis fósseis. E os investidores querem ter certeza de que terão resíduos biológicos suficientes para processar - e o compromisso dos usuários em levar seus produtos - antes de investir em unidades HTC sofisticadas que podem custar centenas de milhares ou até milhões de euros.

De baixa tecnologia

Esses custos de instalação são proibitivos em muitos países em desenvolvimento, mesmo que os resíduos biológicos representem um problema em todo o mundo.

Mas de baixo custo, A versão de baixa tecnologia que usa fezes humanas para fazer bio-carvão e fertilizantes pode trazer um benefício duplo para lugares onde as pessoas não têm instalações sanitárias, disse o pesquisador sul-coreano Dr. Jae Wook Chung.

Ele vê potencial para gerar renda para as comunidades e resolver seus problemas ambientais e de saúde causados ​​por excrementos não tratados, citando estimativas da OMS que 673 milhões de pessoas têm que defecar ao ar livre - na rua, atrás de arbustos ou em águas abertas.

A pesquisa mostrou que os reatores HTC podem ser feitos por menos de € 20, 000, mas o Dr. Chung pretende usar um projeto chamado FEET para desenvolver um ainda mais simples, modelo mais barato que pode ser usado nos pobres, comunidades de alta densidade, como a favela Kibera, na capital do Quênia, Nairóbi.

Ele prevê um sistema do tamanho de um barril de petróleo, feito com tubos de aço inoxidável disponíveis como material de construção em muitos países em desenvolvimento. E ele quer monitorar a temperatura e a pressão de fora do reator, evitando sondas caras.

O Dr. Chung também se concentrará em maneiras de garantir um suprimento sustentável de resíduos para processamento - talvez por meio do esvaziamento organizado de latrinas ou banheiros portáteis - e demonstrar os benefícios econômicos do biocombustível e do fertilizante líquido.

Ele vê que tornar um sistema de saneamento lucrativo para a comunidade é a chave para torná-lo sustentável, e fornecer banheiros em regiões que atualmente não os dispõem.

'(O) benefício econômico também ajudaria aqueles que têm uma barreira cultural ao uso de banheiros convencionais a evitar a defecação a céu aberto, " ele disse.