Sistema combina biotecnologia, inteligência artificial e análise de dados para melhorar o aproveitamento do gás gerado pela decomposição dos resíduos urbanos
Uma nova tecnologia pretende aumentar a produção de biogás em aterros sanitários e ampliar o aproveitamento energético dos resíduos urbanos. O projeto combina biotecnologia, inteligência artificial e análise de dados para identificar os fatores que influenciam a geração de metano e encontrar formas de melhorar o desempenho dos poços de captação.
A pesquisa é desenvolvida no âmbito do projeto INT 14/2023, tem como pesquisador Alvaro Viana e será testada em um aterro sanitário real. A iniciativa conta com fomento da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ).
A proposta é atuar principalmente nos poços que apresentam baixa produção de biogás. Por meio da análise de dados do aterro, o sistema deverá identificar as condições que interferem na geração do gás e indicar a quantidade adequada de um composto capaz de estimular a atividade das bactérias responsáveis pela produção de metano.
“Nosso objetivo é entender por que alguns poços apresentam uma produção de biogás menor do que outros e, a partir da análise dessas informações, encontrar uma forma de melhorar esse desempenho. A inteligência artificial será uma ferramenta importante para identificar os fatores que mais influenciam essa produção”, explica Álvaro Freitas.
Inteligência artificial a serviço dos aterros
O biogás é produzido naturalmente pela decomposição dos resíduos orgânicos. Entre os gases presentes está o metano, que pode ser captado e utilizado para gerar energia. Após tratamento e purificação, também pode ser transformado em biometano, um combustível renovável.
O desafio é que a produção de biogás varia de uma área para outra dentro de um mesmo aterro. Características dos resíduos, umidade, condições físicas do local, presença de microrganismos e fatores ambientais podem influenciar diretamente a quantidade de gás produzida.
Para entender essas diferenças, o projeto prevê a criação de um banco de dados com informações sobre os microrganismos presentes nos resíduos, o funcionamento dos sistemas de captação de biogás e as características químicas, físicas e geomecânicas dos aterros.
Essas informações serão analisadas por algoritmos de machine learning, ou aprendizado de máquina. A tecnologia deverá ajudar a separar as variáveis mais importantes e identificar os fatores que têm maior impacto sobre a produção de biogás.
Com isso, será possível buscar uma resposta para uma questão prática: quanto do composto deve ser aplicado em cada poço para obter o melhor resultado?
Biotecnologia para aumentar a produção de metano
O projeto também utiliza técnicas de biologia molecular para estudar as bactérias presentes nos resíduos e entender sua relação com a produção de metano.
Uma das linhas da pesquisa é aperfeiçoar o uso de metais de transição para estimular a atividade das chamadas bactérias metanogênicas, que participam da formação do metano durante a decomposição da matéria orgânica.
A tecnologia deverá permitir a aplicação controlada do composto tanto em resíduos já aterrados quanto em resíduos recém-dispostos.
“Estamos trabalhando com a possibilidade de estimular a atividade das bactérias metanogênicas por meio de um composto aplicado de forma controlada. A ideia é encontrar a quantidade adequada para cada situação, evitando uma aplicação indiscriminada e buscando o melhor resultado possível na geração de metano”, afirma Álvaro Freitas.
Mais gás pode significar mais energia
O objetivo final é aumentar a quantidade de biogás captada nos aterros e, consequentemente, ampliar seu aproveitamento energético.
Com mais biogás disponível, o operador poderá ter maior potencial para gerar energia elétrica ou produzir biometano, dependendo da estrutura e da finalidade de cada empreendimento.
A tecnologia também apresenta potencial econômico. O aumento da produção de biogás pode representar uma nova fonte de receita para os operadores dos aterros.
Um dos diferenciais do modelo de negócios proposto pela Alta Geotecnia Ambiental é justamente relacionar a remuneração ao resultado obtido. Na prática, a empresa poderá ser remunerada de acordo com o aumento efetivo da geração de biogás, criando um modelo em que o retorno está ligado ao sucesso da solução.
“Se conseguirmos aumentar a produção e a captação de biogás nos poços que hoje apresentam baixo desempenho, teremos não apenas um ganho ambiental, mas também um potencial de aproveitamento energético e econômico. A proposta é transformar um problema relacionado aos resíduos em uma oportunidade de geração de energia renovável”, destaca Álvaro Freitas.
Laboratório e monitoramento remoto
O projeto prevê a implantação de um laboratório experimental e computacional para avaliar os aspectos bioquímicos e geomecânicos dos resíduos.
Também serão desenvolvidas técnicas para a aplicação do composto no aterro e um sistema de monitoramento remoto, permitindo acompanhar o desempenho da solução e as condições dos poços de captação.
A expectativa é desenvolver uma tecnologia escalável, que possa ser adaptada para diferentes aterros sanitários.
Ciência, meio ambiente e inovação
A pesquisa reúne diferentes áreas do conhecimento, como biotecnologia, inteligência artificial, tecnologia da informação, energia e gestão de resíduos.
Além da aplicação prática, o projeto apresenta potencial para gerar novas tecnologias e propriedade intelectual. Entre as possibilidades estão patentes relacionadas ao composto, aos algoritmos e aos equipamentos utilizados no processo de aplicação.
A Alta Geotecnia Ambiental já atua tecnicamente em aterros e desenvolve soluções relacionadas ao monitoramento ambiental, gestão de resíduos e aproveitamento energético. A empresa também vem ampliando sua atuação no desenvolvimento de soluções relacionadas ao biometano produzido em aterros sanitários.
O projeto busca, assim, transformar um desafio ambiental em uma oportunidade de geração de energia renovável e valor econômico: aproveitar melhor os resíduos que já existem, produzir mais biogás e aumentar o potencial de geração de energia limpa nos aterros sanitários.
