Um tipo completamente novo de biorreactor para a produção biológica de metano permitiu a utilização de níveis extremamente elevados de pressão para os primeiros e tempo de novos padrões de eficiência definidos para a conversão de CO 2 e H 2 em metano. Essa melhoria significativa em comparação com os biorreatores convencionais se reduz a bilhões de microrganismos que realmente ganham vida sob extrema pressão, assim como a empresa austríaca Krajete GmbH, que projetou o biorreator e agora construiu a primeira planta piloto para testar a tecnologia. A instalação bem-sucedida exigia uma combinação de experiência na implementação de instalações químicas e conhecimentos biológicos.

A pressão está ligada! Declarações políticas de intenção sobre as mudanças climáticas e a transformação de energia estão colocando o ônus na indústria de apresentar idéias cada vez mais inteligentes. Uma dessas idéias, criada pela empresa austríaca Krajete GmbH, concentra-se na produção de gás ecológico – usando fermentação de gás para produzir metano a partir de CO 2 . A empresa desenvolveu um biorreator que oferece enormes ganhos na taxa de conversão usando pressão extremamente alta . A chave para esse sucesso é o que chamamos de archaea – microorganismos que viveram em tempos pré-históricos e são usados ​​para condições de pressão extrema. E, de maneira útil, eles também podem transformar o CO 2 em gás natural “verde”.

Limpo e eficiente

“Nossa fábrica alcançou taxas de conversão anteriormente inatingíveis, porque uma pressão mais alta acelera os processos de transformação química”, explicou Alexander Krajete, CEO da Krajete GmbH. “Além disso, o processo de fermentação das arquéias utiliza hidrogênio. Isso significa que o CO 2 normalmente produzido durante a fermentação biológica também é convertido em metano e não representa mais um contaminante como na fermentação de biomassa. Portanto, com esse maior rendimento, a planta produz metano praticamente puro em vez de biogás impuro. Com base nesse princípio, quase todos os gases de emissão contendo CO 2 podem ser atualizados diretamente “.

A empresa desenvolveu a planta de fermentação de alta eficiência através da combinação inovadora de dois campos que normalmente são vistos como completamente distintos: química e biologia. “No setor de engenharia de instalações químicas, é sabido que pressões mais altas aumentam as taxas de conversão”, diz Krajete, referindo-se à idéia por trás do biorreator de alto desempenho. “Mas aplicar esse conceito simples a um biorreator é uma grande tarefa, porque os microorganismos usados ​​precisam ser capazes de suportar essa pressão. E a maioria deles não.”

Micróbios pré-históricos domesticados

A Krajete GmbH conseguiu aproveitar seu amplo conhecimento de arquéias, um grupo de microrganismos que existem na Terra há bilhões de anos e hoje em dia são encontrados em locais onde temperaturas ou pressões extremas são a norma. A empresa já havia conseguido “domesticar” a arquéia da produção de gás natural em 2013. Cinco patentes foram registradas para garantir esse sucesso. O desenvolvimento do biorreator de alto desempenho permitirá que a empresa capitalize totalmente o potencial dessa abordagem. “Nossa instalação piloto mostrou que podemos obter 500 litros de metano por hora com apenas dez litros de líquido a uma pressão de 15 bar. Esses números para a produção de gás natural biossintético são incomparáveis ​​em qualquer lugar do mundo”.

Um elemento particularmente desafiador do processo de desenvolvimento foram os sensores resistentes à pressão, que medem os “sinais vitais” da fermentação de gases (como níveis de pH e potencial redox). Estes foram desenvolvidos especialmente para o biorreator de alto desempenho por um fornecedor global líder da Alemanha. O próximo passo foi obter conhecimento detalhado de como preservar e controlar a vida sob condições de extrema pressão . A pressão no biorreator não deve ser permitido mudar muito rapidamente, apesar da necessidade de adicionar meio ou colher amostras. Mudanças rápidas de pressão colocariam a arquéia sob grande estresse e resultariam em desempenho reduzido, ou causariam a morte dos micróbios. Graças à sua longa experiência no trabalho com esses micróbios e na construção de tais instalações, a Krajete GmbH conseguiu superar o desafio. O novo design da planta não é adequado apenas para pequenos biorreatores; também pode ser usado em instalações de grande escala.