[001 ] Trata-se de conjunto integrado de equipamentos e processo para tratamento e refino de biogás, com nível elevado de contaminantes, para a produção de biometano e abastecimento veicular em pequenos volumes até 10 m3/h. A unidade de refino produz pequenas quantidades diárias de biometano para abastecer veículos automotores que operam no mesmo local em que o biogás é produzido, tipo propriedades rurais e pequenas estações de tratamento de efluentes. A unidade de refino de biogás e abastecimento de biometano, objeto da presente invenção, aqui denominado de“micro posto de Biometano” é um conceito tecnológico disruptivo. O micro posto compreende a geração do combustível e sua distribuição para o consumo no mesmo local.

[002] O micro posto de Biometano encontra fundamentos nos conceitos preconizados pelo CIGRE - Conseil Internacional de Grands Reseaux para “microgrids” tidos como o necessário caminho para a distribuição de energia elétrica do futuro. Em outras palavras, o micro posto de Biometano é um conceito que caminha ao contrário da tendência predominante no mercado atual, que são postos de abastecimento de biometano com a mesma concepção de postos de combustíveis líquidos ou de GNV. Esses precisam investimentos em logística de transporte, seja por caminhões tanque, seja por gasodutos. O micro posto de Biometano preenche um espaço em um novo mercado que a tecnologia predominante do mercado atual não consegue atender, e por esta razão o pedido de patente, descrito neste relatório, revela uma tecnologia disruptiva.

[003] A substituição das fontes fósseis de energia elétrica e combustível, na oferta mundial de energia constitui um grande desafio para a sociedade ocasionando uma busca intensa por fontes energéticas de origem renovável. Isso não pode demorar a ocorrer, sob o risco de o mundo, entrar em colapso com o atual modelo de desenvolvimento, em que o petróleo, o carvão mineral e os recursos nucleares ainda têm uma expressiva importância.

[004] Outro desafio de igual importância é a busca por soluções ambientalmente viáveis para se eliminar os resíduos produzidos pelas atividades humanas e seus meios de produção.

[005] Nestes cenários apresentados, pode-se destacar a utilização de gases combustíveis de“origem renovável” como fonte alternativa de energia. Em especial o Biogás e o Biometano que são obtidos através da biodigestão de resíduos orgânicos, tais como:

[006] Dejetos de animais (suínos, gado, aves, etc.);

[007] Vinhaça, bagaço e folhas da cana;

[008] Resíduos orgânicos urbanos (Aterros e ETEs);

[009] Resíduos de produção alimentos/agroindustriais;

[010] Resíduos agrícolas e/ou florestais.

[01 1 ] A cultura de aproveitamento energético do biogás já está consolidada. Em grande parte destas atividades, a utilização de uma parcela do biogás disponível poderia ser refinada e utilizada para autoconsumo no abastecimento dos veículos. O aproveitamento energético (elétrico, térmico e veicular) destes gases exige um alto padrão de qualidade, onde a retirada de todos os elementos contaminantes e/ou considerados prejudiciais ao poder calorífico é compulsória e regulamentada por legislação específica.

[012] Dentre os elementos nocivos encontrados no biogás pode-se destacar: o CO2 -Dióxido de Carbono, 0 H2S -Gás Sulfeto de Hidrogénio e os Siloxanos. Estes contaminantes são os que inviabilizam a utilização do biogás e do biometano em motores a combustão. De modo especial os motores para aplicação veicular, em função dos danos que causam aos motores e em função das emissões na atmosfera dos contaminantes gerados pela sua queima. [013] A Agência Nacional de Petróleo - ANP, no Brasil, seguindo as metas e regulamentações estabelecidas para produção de combustíveis experimentais, e após uma criteriosa avaliação das tecnologias disponíveis no mercado para purificação do biogás e com o objetivo de produzir um combustível denominado Biometano energeticamente equivalente ao Gás Natural, publicou a Resolução ANP N ^Q 8 de 30/01 /2015, que estabelece parâmetros qualitativos e as possíveis aplicações do Biometano, da seguinte maneira:

1. Seção I - Das Disposições Preliminares

[014] Art. 1 ^Q Fica estabelecida a especificação do Biometano contida no Regulamento Técnico ANP n- 1/2015, parte integrante desta Resolução.

[015] Parágrafo único. A presente Resolução aplica-se ao Biometano oriundo de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais destinado ao uso veicular (GNV) e às instalações residenciais e comerciais.

[016] O Processo de refino de biogás e produção de biometano, descrito neste relatório, promove maior difusão e acesso ao combustível biometano, com o mesmo status tecnológico do Gás Natural Veicular e atende a todas as exigências normativas da ANP, ao mesmo tempo em que amplia o alcance da mobilidade ao biometano, pois fornece o biometano no local aonde o biogás é produzido e especificamente para abastecer a frota de veículos que opera neste local.

[017] O grande desafio que se apresenta é a necessidade de separar 100% dos contaminantes presentes no biogás (CO2, H2S, Siloxanos, particulados, umidade, etc.) para produção de um biometano de alta qualidade e que atenda os padrões da Resolução ANP 08/15.

[018] O Processo de refino de biogás e produção de biometano, descrito neste relatório, tem como objetivo 0 tratamento e 0 refino de biogás em pequenas quantidades, ou vazões, no mesmo local onde ocorre a produção do biogás, para que o biometano produzido seja utilizado na mobilidade da frota local de veículos de transporte de pessoas e materiais e em equipamentos agrícolas.

[019] Há no atual estado da técnica, documentos de patentes, citados abaixo, que descrevem processos que são utilizados na separação de contaminantes específicos presentes no biogás. Os processos industriais de refino de biogás citados, resulta na remoção individual de um dos contaminantes presentes no biogás (CO2, H2S, Siloxanos, particulados, umidade, etc.). O biometano produzido precisa passar por diferentes processos industriais para atender os padrões da Resolução ANP 08/15. Os documentos de patentes publicados são:

[020] O Pedido de patente verde com registro BR 102013010204-0: apresenta uma alta eficiência com a retirada total do CO2 Dióxido de Carbono, sendo sua aplicação focada na produção de BIOMETANO e cujo biogás apresente baixa concentração de H2S Gás Sulfeto de Hidrogénio;

[021 ] O Pedido de patente verde em andamento BR102017001342-1 : apresenta uma alta eficiência no tratamento de gases ácidos com alta concentração de H2S -Gás Sulfeto de Hidrogénio. Altas concentrações (acima de 1 %) são comuns no biogás produzido com dejetos da produção pecuária, principalmente na suinocultura que é a atividade com maior potencial de produção de biogás;

[022] O Pedido de patente verde em andamento BR 102017017108-6: apresenta uma alta eficiência no tratamento de gases contaminados com SILOXANOS Cíclicos e Lineares, cuja presença mesmo em pequenas quantidades causam sérios danos aos motores a combustão. Este tipo de contaminante é comum em biogás produzidos em ETEs, principalmente nas áreas urbanas. [023] A unidade de refino de biogás revelado neste relatório, resulta na produção de biometano que proporciona a remoção de 100% dos contaminantes presentes no biogás, independente da fonte do biogás.

[024] A unidade de refino aqui revelado, além de proporcionar utilização do biometano sem os custos logísticos, também o faz sem custo de intermediação, ao contrário do que é obrigatório ou inerente a uma distribuição em grande escala, necessariamente centralizada, que acaba impondo ao mercado consumidor um paradigma quase absoluto, o da viabilidade de negócios exclusiva para grande escala. Situação a qual o biometano não precisa necessariamente estar limitado. A grande escala do fornecimento de combustíveis é uma via importante, deve ser viabilizada e adotada, mas definitivamente não é a única.

[025] Este conceito viabiliza também a chegada definitiva ao campo das tecnologias de mobilidade há muito disponíveis, mas que encontram restrições na disponibilidade viável do biometano. É o caso dos tratores e outras maquinas agrícolas. Para esses equipamentos é mínima a viabilidade de fornecimento com biogás centralizado em postos de abastecimento, nem na movimentação logística de gás comprimido em cilindros. Por outro lado, o micro posto de biometano oferece viabilidade para que o abastecimento de veículos ocorra na propriedade rural e isto só pode acontecer se o refino do biogás for realizado por unidades compactas de refino e abastecimento instaladas junto às fontes de gases combustíveis de“origem renovável”. Esta é a função da unidade de refino, dito“micro posto de Biometano”. Destina-se a processar volumes, de 1 a 10 m3 por hora, suficientes para abastecer de 1 a 9 veículos movidos a biometano, por dia. Cada veículo com autonomia estimada entre 150 e 200 km/dia.

[026] Os desenhos em anexo e a descrição detalhada que segue são meramente apresentadas a título de exemplo, pois o dito “micro posto de Biometano” pode ser concebido por outras soluções de engenharia conhecidas. Portanto, detalhes estruturais e funcionais específicos aqui divulgados não devem ser interpretados como uma limitação, mas apenas como uma base para as reivindicações; atua como uma base representativa para o ensino de um perito na arte de empregar e colocar em prática o desenvolvimento do“micro posto de Biometano”, descrito neste relatório, com base na disposição construtiva doravante detalhada.

[027] A figura 1 mostra uma perspectiva do“micro posto de Biometano”

[028] A figura 2 mostra o“micro posto de Biometano” em planta baixa.

[029] A figura 3 mostra uma vista superior do“micro posto de Biometano”.

[030] A unidade de refino de biogás e produção de biometano, descrito neste relatório, se caracteriza por conter uma torre de absorção de CO2 e H2S (01 ), uma torre de absorção de siloxano (02), uma torre de desabsorção (03), torre de adsorção com oxicatalisador (04), uma caixa d ^' água (05), uma torre de refrigeração (06), uma torre de refrigeração (06), secador do biometano (07), saída do biometano (71 ), saída CO2, H2S e Siloxano (09), 0 painel elétrico (72), compressor do biogás (73)

[031 ] A unidade de refino de biogás e produção de biometano, se caracteriza por compreender as seguintes fases do processo:

[032] L -. O BIOGÁS para 0 processo está disponível na entrada do biogás(74), entra no compressor de biogás (71 ) e é comprimido de acordo com a sua composição, com uma pressão estabilizada dentro da faixa de 1 a 35 bar, que garante a alta eficiência em todas as etapas subsequentes do processo.

[033] 2-. O BIOGÁS pressurizado é enviado para torre de refrigeração (06) onde a temperatura da água utilizada no processo e a temperatura do gás são calibradas de acordo com a sua composição. As temperaturas estabilizadas, dentro da faixa de 1 ^o a 30° centígrados, garantem a alta eficiência em todas as etapas do processo.

[034] 3 ^ã . O composto gasoso (biogás) é enviado para a torre de absorção de CO2 e H2S (01 ), onde ocorre a retirada do CO2 -Dióxido de Carbono e do H2S - Gás Sulfeto de Hidrogénio, utilizando apenas água como solvente. Resulta 0 biometano.

[035] 4 ^ã .. Apenas como objetivo de garantir a segurança total do processo em uma análise de missão crítica, 0 BIOMETANO é enviado para torre de adsorção com oxicatalisador (04), cujo objetivo, é impedir a passagem de qualquer traço de H2S -Gás Sulfeto de Hidrogénio não detectado pelos sensores em funcionamento.

[036] A saída do biometano da torre de adsorção é monitorada por sensores que detectam a presença de Gás Sulfeto de Hidrogénio. Quando for constatado um nível superior a 0%, 0 processo será interrompido para serem adotadas as medidas corretivas.

[037] 5 ^ã . O BIOMETANO é enviado para torre de absorção do SILOXANOS (02) onde ocorre a retirada do SILOXANOS. A torre de absorção de SILOXANOS (02) somente será instalada na unidade quando 0 BIOMETANO estiver contaminado com este agente;

[038] 6 ^ã . O BIOMETANO é enviado para um secador (7) para retirada do excesso de umidade;

[039] 7-. O BIOMETANO é pressurizado e armazenado de acordo com todas as normas de segurança, em tanques de armazenamento (08), e está pronto para ser utilizado nos veículos automotores;

[040] 8 ^ã . O BIOMETANO é abastecido nos veículos utilizando as mesmas tecnologias disponíveis para 0 abastecimento de veículos com gás natural veicular GNV. [041 ] Na primeira fase do processo, numerado acima, a compressão do biogás é calculada de acordo com sua composição. A composição do Biogás, disponível para o processo, possui contaminantes diversos (CO2, H2S, Siloxanos, particulados, umidade, etc.) que variam em função de sua origem. A origem pode ser as atividades pecuárias, com destaque para suinocultura, pecuária de leite e corte, dejetos de animais, vinhaça, bagaço e folhas da cana, aterros e ETEs, resíduos de produção alimentos/agroindustriais, agrícolas e/ou florestais. De acordo com sua composição do biogás, a pressão estabilizada do biogás está contida no intervalo de 1 a 35 bar.

[042] Na segunda fase do processo, acima, a temperatura do biogás é calculada de acordo com sua composição, onde a temperatura da água de refrigeração utilizada no processo e a temperatura do biogás são estabilizadas dentro da faixa de 1 ⁰ a 30° centígrados

[043] Ao final das etapas de tratamento e refino, todos os contaminantes removidos, em especial CO2, H2S e SILOXANOS, são liberados na saída CO2, H2S e Siloxano (09), para serem processados e valorizados economicamente para aplicações industriais.

[044] A água utilizada no processo, armazenada na caixa d ^' agua (05), é regenerada continuamente e a sua reposição é mínima ocasionada pela evaporação natural.

[045] Todas as etapas do processo são controladas por painel elétrico (72), um conjunto de sensores que são monitorados por um software supervisório, onde na ocorrência da não conformidade em caso de distorção nos parâmetros estabelecidos, 0 processo é parado até que 0 problema seja solucionado.

[046] O Biometano, gerado no micro posto, possui aplicação industrial, tendo como público alvo: [047] AGROPECUÁRIA: os produtores rurais que possuem biodigestores instalados nas propriedades e já produzem biogás, que o queimam, ou o utilizam para geração de energia elétrica. Podem, ou pretendem dispor de pequenas vazões deste biogás para abastecer veículos leves de transporte pessoal, assim como frotas dedicadas, como transportes de animais, distribuidores de rações, coletores de leite e equipamentos agrícolas, tratores, colheitadeiras, pulverizadores autopropelidos e outros equipamentos utilizados em meio rural;

[048] CENTROS URBANOS: tem aplicação em atividades que produzem resíduos sólidos orgânicos biodigeríveis ou que tenham a eles facilidades de acesso. Ainda em locais que representam custos adicionais para serem dispostos corretamente; tais como restaurantes, hotéis, hospitais, cozinhas industriais, entre outras atividades. Mais ainda se possuírem frotas dedicadas de transporte de pessoal e mercadorias (delivery) e que apresentem condições de espaços para a instalação de biodigestores e do micro posto;

[049] ETEs privadas ou públicas: estações de tratamento de pequeno porte e que produzam biogás em pequenas quantidades em seus processos, podem disponibilizar o biometano para o abastecimento de pequenas frotas (carros, ambulâncias, etc.).

[050] Esta Unidade para Refino de Biogás e Abastecimento de Biometano em um Microposto foi desenvolvida em sinergia com a tendência mundial denominada “resíduo zero”, ou seja, a reciclagem, o reuso e/ou eliminação dos resíduos descartados pelas atividades desenvolvidas pelos seres humanos. Esta tendência reforça o conceito de valorização de passivos ambientais, ou seja, o que é“lixo” ou“problema ambiental” pode se transformar em um produto com geração de renda e redução de impactos ambientais. [051 ] Outra tendência mundial, que também tem orientado iniciativas modernas de desenvolvimento sustentável, como se pretende com o Microposto é o conceito de Economia Circular. Este, parte do pressuposto de que todos os componentes produzidos dentro de um sistema, mesmo inservíveis ou descartáveis devem ser reciclados e reaproveitados pelo próprio sistema, reduzindo assim as perdas ocorridas em sistemas de Economia Linear.

[052] Ainda mais outra tendência do pensamento mundial que está na base conceituai do“Micro posto” é o conceito de Desenvolvimento Económico Local - DEL, que se iniciou em Sevilha - Espanha a fim de dar mais competitividade ao conceito de“território”, ganhou o mundo e conquista milhares de adeptos. Pelo DEL, os recursos naturais, notadamente os energéticos em situação descentralizada, ou locais, devem integrar obrigatoriamente os projetos de desenvolvimento.

[053] Por outro lado, os processos de biodigestão utilizados no tratamento dos resíduos gerados pelas atividades humanas, disponibilizam o biogás cujo aproveitamento energético (elétrico, térmico e veicular) contribuem para redução dos impactos ambientais, tanto das mudanças climáticas causadas pelas emissões de gases do efeito estufa para a atmosfera, como a poluição hídrica e dos solos causada pelo acúmulo de matéria orgânica nos ambientes.

[054] O Processo de refino de biogás e produção de biometano, descrito neste relatório, viabiliza o abastecimento de veículos com o biometano que é um gás totalmente renovável e praticamente gratuito, pois provém das atividades de tratamento de dejetos/rejeitos orgânicos.

[055] O refino do biogás viabiliza a utilização do biometano dele derivado reduzindo totalmente o risco de qualquer tipo de impacto ambiental ou danos aos veículos. Para que isto seja possível todo material utilizado ou resíduo gerado no processo pode ser reciclado e descartado comercialmente, sendo este um dos principais diferenciais em relação aos processos existentes.