Como a IA ajuda a aumentar o biogás em aterros sanitários

Um projeto inovador que integra biotecnologia, inteligência artificial e análise de dados está focado em identificar os principais fatores que afetam a geração de metano, buscando otimizar o desempenho dos sistemas de captação de biogás em aterros sanitários. Essa iniciativa promete elevar a produção de biogás e melhorar o aproveitamento dos resíduos urbanos.

Desenvolvido sob o projeto INT 14/2023, com o pesquisador Álvaro Viana liderando a equipe, o estudo será realizado em um aterro sanitário real. A pesquisa conta com o apoio financeiro da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj).

A atenção principal está voltada aos poços que apresentam baixa geração de biogás. Por meio da análise detalhada dos dados coletados no aterro, o sistema de inteligência artificial identifica as condições que influenciam a produção do gás e sugere a dose ideal de um composto que estimula a atividade das bactérias responsáveis pela formação do metano.

— Nosso objetivo é compreender as razões pelas quais alguns poços geram menos biogás que outros e, com base nesses dados, encontrar maneiras de otimizar essa produção. A inteligência artificial será fundamental para destacar os fatores que mais impactam essa geração — explica Álvaro Freitas.

O biogás surge naturalmente da decomposição dos resíduos orgânicos presentes no aterro. Entre seus componentes está o metano, que pode ser captado para gerar energia. Após passar por processos de tratamento e purificação, esse gás pode se transformar em biometano, um combustível renovável e limpo.

O pesquisador destaca que a produção de biogás varia significativamente dentro de diferentes áreas de um mesmo aterro. Características dos resíduos, umidade, condições físicas, a presença de microrganismos e fatores ambientais são elementos que influenciam a quantidade de gás produzido.

Para desvendar essas variações, o projeto criará um banco de dados abrangente, incluindo informações sobre os microrganismos nos resíduos, o funcionamento dos sistemas de captação de biogás e as propriedades químicas, físicas e geomecânicas dos aterros.

Esses dados serão processados por algoritmos de aprendizado de máquina, que ajudarão a selecionar as variáveis mais importantes e a identificar os fatores que exercem maior influência na produção de biogás.

Com isso, será possível responder a uma questão prática: qual a quantidade ideal do composto a ser aplicada em cada poço para maximizar sua produção.

Além disso, o projeto utiliza técnicas de biologia molecular para estudar as bactérias presentes nos resíduos e a relação dessas com a produção de metano. Uma das frentes da pesquisa é aprimorar o uso de metais de transição para estimular a atividade das bactérias metanogênicas, essenciais para a formação do metano durante a decomposição da matéria orgânica.

A aplicação controlada do composto será possível tanto em resíduos já depositados quanto em materiais recém-dispostos, permitindo um estímulo adequado à atividade bacteriana.

— A ideia é definir a dosagem correta para cada situação, evitando aplicações excessivas e buscando o melhor resultado na geração do metano — acrescenta Freitas.

Com o aumento da disponibilidade do biogás, os operadores terão um potencial maior para gerar energia elétrica ou produzir biometano, conforme a infraestrutura e finalidade de cada empreendimento.

Além do impacto ambiental e energético, essa tecnologia pode representar uma relevante oportunidade econômica. A elevação na produção de biogás pode gerar novas fontes de receita para os gestores dos aterros sanitários.

O projeto também prevê a instalação de um laboratório experimental e computacional para avaliar aspectos bioquímicos e geomecânicos dos resíduos, desenvolver técnicas para aplicação do composto nos aterros e implementar um sistema de monitoramento remoto para acompanhar o desempenho e as condições dos poços de captação.

Espera-se que a tecnologia seja escalável, adaptável para diferentes tipos e tamanhos de aterros sanitários, ampliando seu impacto e aplicação.