Um projeto que 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 promete aumentar a produção de biogás em aterros sanitários, além de ampliar o aproveitamento dos resíduos urbanos. Desenvolvida no âmbito do projeto INT 14/2023, tendo como pesquisador Álvaro Viana, a pesquisa será realizada 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 ideia é atuar sobretudo nos poços que apresentam baixa produção de biogás. Através 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.

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.

Segundo o pesquisador, o desafio é que a produção de biogás varia de uma área para outra dentro de um mesmo aterro. Ele explica ainda que 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.

As 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.

A partir daí, será possível buscar uma resposta para a seguinte questão prática: quanto do composto deve ser aplicado em cada poço para obter o melhor resultado?

O projeto também recorre ao uso de 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. Segundo o pesquisador, o projeto trabalha ainda 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 — acrescenta Freitas.

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. O projeto prevê ainda a implantação de um laboratório experimental e computacional para avaliar os aspectos bioquímicos e geomecânicos dos resíduos. 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.