A produção de biogás a partir da decomposição bacteriana da biomassa apresenta opções para um futuro de energia mais verde, mas a composição complexa da biomassa vem com uma longa lista de desafios.

A celulose e a lignocelulose lenhosa na biomassa são especialmente difíceis de digerir pelas bactérias, tornando o processo ineficiente. Químico, fisica, ou processos mecânicos, ou vários deles combinados, pode ser usado para pré-tratamento para tornar a biomassa mais fácil de digerir, mas muitas das soluções atuais são caras ou ineficientes ou dependem de produtos químicos corrosivos.

Em pesquisas apoiadas pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional, publicado em AIP Advances , pesquisadores do Instituto Leibniz de Ciência e Tecnologia do Plasma estão testando a formação do plasma na biomassa e descobrindo um método promissor para o pré-tratamento da biomassa.

“O plasma pode ser visto como um gás reativo, que contém populações de partículas que contêm vários elétron-volts de energia cinética. Essa energia pode ser usada para quebrar a ligação dos produtos químicos e quebrar as ligações das moléculas com as quais eles interagem, "disse o autor Bruno Honnorat.

"O mais surpreendente foi poder obter condições de descarga de plasma em um líquido em movimento. A presença de um fluxo complica consideravelmente a situação em comparação com todas as outras configurações experimentais estudadas na literatura."

O trabalho envolve a criação de um reator no qual pulsos de microondas de 2 quilowatts injetados em um modelo de líquido em movimento induzem a formação de plasma em um milissegundo. A totalidade da potência do microondas está concentrada em uma pequena cavidade, contendo menos de 1 mililitro de líquido, que é aquecido, vaporizado, e finalmente aceso, formando uma bolha de plasma em expansão.

A interação plasma-líquido forma espécies reativas, incluindo agentes oxidantes, tais como radicais hidroxila e peróxidos de hidrogênio, que ajudam a quebrar a biomassa e diminuir a viscosidade, ou resistência ao fluxo, do material de biomassa. Em parceria com um parceiro de agricultura industrial, o processo será posteriormente testado em escala real em uma planta de biogás.

Os autores planejam continuar seu trabalho examinando mais de perto se o plasma quebra a cadeia do polímero e investigando a dinâmica da bolha de plasma para avaliar o tamanho e a evolução da forma, tempo de vida, e pressão de bolhas no plasma para entender melhor as espécies reativas criadas no plasma.

Seu trabalho pode ser usado para aumentar a produção de biogás, melhorando a eficiência das interações microondas-plasma-líquido, e funcionalizar e modificar o comprimento do polímero na ciência do polímero.