O que são VOCs?

O que são Volatile Organic Compounds (VOCs)?

VOCs no Biogás: Origem, Detecção, Remoção e Impactos

O que são VOCs?

Os Volatile Organic Compounds (VOCs), ou Compostos Orgânicos Voláteis (COVs), são substâncias químicas que apresentam alta pressão de vapor e baixa solubilidade em água. Originados tanto de fontes naturais quanto de atividades humanas, os VOCs são amplamente utilizados na fabricação de tintas, produtos farmacêuticos, combustíveis e uma variedade de outros produtos industriais e domésticos.

No contexto do biogás, os VOCs representam uma impureza que pode comprometer sua qualidade e segurança de uso. Originados de diversas fontes, como processos biogênicos naturais e atividades humanas, os VOCs podem ser prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente devido à sua toxicidade e nocividade.

Qual é a origem e fonte de emissões de VOCs?

As emissões de VOCs no ambiente têm origem em duas fontes principais: biogênicas e antropogênicas.

• As emissões biogênicas são resultantes de processos naturais, como a decomposição da matéria orgânica, queima espontânea de florestas e erupções vulcânicas.
• Já as emissões antropogênicas são causadas por atividades humanas, como queima de combustíveis fósseis, incineração de resíduos sólidos e processos industriais como fabricação de tintas e vernizes, decapantes, materiais de limpeza, pesticidas, materiais de construção, produção de móveis, equipamentos de escritório como copiadoras e impressoras, fluidos corretivos, materiais gráficos e artesanais, incluindo colas e adesivos, marcadores permanentes e soluções fotográficas, assim como pode estar presente na composição de produtos de higiene, cosméticos, produtos farmacêuticos, algumas bebidas, entre outros produtos.

No contexto do biogás, a decomposição da matéria orgânica residual é uma fonte significativa de VOCs, especialmente em sistemas de digestão anaeróbia operando com resíduos sólidos urbanos, efluentes domésticos e industriais. Nesses substratos há maior probabilidade de ocorrência de produtos que irão liberar VOCs no biogás, após processo de digestão anaeróbia.

A quantidade de VOCs (Compostos Orgânicos Voláteis) no biogás pode variar dependendo da fonte e das condições específicas do processo de decomposição anaeróbia. No entanto, em geral, o biogás produzido em aterros sanitários e estações de tratamento de esgoto (ETEs) tende a ter uma concentração relativamente maior de VOCs em comparação com o biogás do setor agrícola. Isso ocorre devido à natureza dos materiais orgânicos presentes em aterros sanitários e ETEs, que podem incluir uma ampla variedade de resíduos, incluindo produtos químicos, materiais de construção, produtos de limpeza e outros materiais que contêm VOCs.

Por outro lado, no setor agrícola, os resíduos orgânicos frequentemente consistem em esterco animal, resíduos agrícolas e outros materiais orgânicos relacionados à produção agrícola. Embora ainda possam conter alguns VOCs, a concentração geralmente é menor em comparação com os aterros sanitários e ETEs, onde a diversidade e quantidade de materiais orgânicos podem ser maiores e incluir uma variedade maior de compostos químicos.

Além disso, práticas inadequadas de manejo de resíduos orgânicos e armazenamento de biogás podem contaminar e aumentar as emissões de VOCs.

Como é a detecção de VOCs?

A detecção da presença de VOCs no biogás é fundamental para garantir sua qualidade e segurança. Existem várias técnicas de análise disponíveis, incluindo cromatografia gasosa (GC), cromatografia líquida (LC), espectrometria de massa (MS), espectroscopia de infravermelho (IR) e métodos sensoriais.

A escolha da técnica adequada depende da sensibilidade necessária, composição esperada dos VOCs e disponibilidade de equipamentos.

Quais os tipos de VOCs mais comuns presentes no Biogás? 

Como exemplo, os VOCs mais comuns que podem ser detectados na composição do biogás são:

• Acetato de Etila
• Acetato de Vinila
• Acetona
• Acrilato de Etila
• Acrilato de Metila
• Acrilonitrila
• Benzeno
• Bromobenzeno
• Bromoclorometano
• Bromodiclorometano
• Bromofórmio (Tribromometano) 
• Bromometano
• Butadieno
• Ciclohexano
• cis-1,2-Dicloroeteno
• cis-1,3-dicloropropeno
• Cloreto de Alila (3-Cloropropeno) 
• Cloreto de benzila
• Cloreto de Vinila 
• Clorobenzeno
• Cloroetano
• Clorofórmio
• Clorotolueno
• Dibromo-3-Cloropropano
• Dibromoclorometano
• Dibromoetano
• Dibromometano
• Diclorobenzeno
• Diclorobenzeno 
• Diclorodifluormetano
• Dicloroetano
• Dicloroeteno 
• Dicloropropano
• Dicloropropanona
• Dicloropropeno
• Dioxano
• Estireno 
• Etanol
• Etilbenzeno
• Hexaclorobutadieno
• Hexacloroetano
• Hexanona (n-Butil Cetona)
• Iodometano
• Isopropanol
• Isopropilbenzeno (Cumeno) 
• m+p-Xileno 
• Metacrilato de Etila
• Metacrilato de Metila
• Metil Etil Cetona
• Metil Isobutil Cetona
• Metil Terc-Butil Éter
• Naftaleno
• n-Butilbenzeno
• n-Heptano 
• n-Hexano
• Nitropropano
• n-Propilbenzeno
• o-Xileno
• Percloroetileno
• p-Isopropiltolueno
• Sec-Butilbenzeno
• Somatório de Xilenos
• Terc-Butilbenzeno
• Tetracloroetano
• Tetrahidrofurano
• Tolueno
• trans-1,2-Dicloroeteno
• trans-1,4-Dicloro-2-Buteno
• Triclorobenzeno
• Tricloroetano
• Tricloroetano 
• Tricloroetileno
• Triclorofluormetano
• Tricloropropano
• Trimetilbenzeno

Qual é o teor médio de VOCs presentes no Biogás? 

Não há um teor médio e nem constante, em se tratando de RSU, esgoto doméstico ou industrial, inúmeros fatores podem afetar a composição dos resíduos, que por consequência terá relação direta na variação da presendo de VOCs no biogás.

Na mensuração dos VOCs no biogás a unidade utilizada é µg/m³. A microgramas, que é uma unidade de massa equivalente a uma milionésima parte de um grama, indica a quantidade de microgramas de uma substância específica presente em um metro cúbico de biogás. Por tanto, µg/m³ é uma unidade de medida utilizada para quantificar a concentração de VOCs no Biogás.

Como é feita a remoção de VOCs do Biogás?

A remoção eficiente de VOCs do biogás é essencial para garantir sua utilização segura e sustentável. Diversos métodos estão disponíveis para esse fim, incluindo processos físicos, químicos e biológicos.

• Métodos físicos, como adsorção em carvão ativado, podem ser empregados para remover VOCs do biogás. 
• Processos químicos, como oxidação catalítica, também são eficazes na remoção de VOCs. 
• Métodos biológicos, utilizando microrganismos para degradar os compostos orgânicos voláteis, são uma opção promissora para o tratamento de biogás contaminado com VOCs.

Quando presentes, quais são os impactos dos VOCs no Biogás?

A presença de VOCs no biogás pode causar diversos prejuízos, incluindo impactos ambientais, corrosão de equipamentos, redução da eficiência energética e riscos à saúde.

Os VOCs contribuem para a formação de smog e poluição do ar, afetando a qualidade do ar e a saúde das pessoas e animais expostos.

Além disso, a corrosão causada por VOCs pode danificar equipamentos de processamento e transporte de biogás, enquanto a presença dessas substâncias pode reduzir a eficiência energética de sistemas de geração de energia a partir do biogás.

Em termos de saúde, os VOCs podem causar irritação respiratória, alergias e efeitos carcinogênicos em casos extremos.

Considerações Finais

Em suma, os VOCs representam uma preocupação significativa no contexto do biogás, pois podem comprometer sua qualidade e segurança de uso.

A detecção e remoção eficientes de VOCs são essenciais para garantir a utilização sustentável do biogás como fonte de energia renovável.

Investimentos em tecnologias de monitoramento e tratamento de VOCs são fundamentais para mitigar os impactos negativos dessas substâncias e promover o desenvolvimento de sistemas de energia mais limpos e sustentáveis.

Referências Consultadas

• SCHWEIGKOFLER, M.; NIESSNER, R. Determination of siloxanes and VOC in landfill gas and sewage gas by canister sampling and GC-MS/AES analysis. Environmental Science and Technology, v. 33, n. 20, p. 3680-3685, 1999. DOI: 10.1021/es9902569 

• COELHO, Patrícia Isabel Calarrão. Exposição aos compostos orgânicos voláteis: trabalhadores em cozinhas escolares. 2014. Tese de Doutorado. Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa.
• GALLEGO, Eva et al. Development of a method for determination of VOCs (including methylsiloxanes) in biogas by TD-GC/MS analysis using Supel™ inert film bags and multisorbent bed tubes. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, v. 95, n. 4, p. 291-311, 2015. DOI: 10.1080/03067319.2015.1016012 
• MARTINS, Gabriel de Freitas. Compostos orgânicos voláteis (VOCs): caracterização e alternativas de remediação. 2022.

• DE SOUZA, Maria Clara R. et al. A Influência dos Compostos Orgânicos Voláteis nas Mudanças Climáticas: Uma breve revisão. 2023.

• U.S. EPA - Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos. What are volatile organic compounds (VOCs)?, Disponível em: epa.gov 
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Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são grânulos?

Sobre processos anaeróbios, em algumas condições há a formação de estruturas constituídas por micro-organismos anaeróbios, os grânulos anaeróbios.

Essas estruturas (aglomerados de diferentes micro-organismos) possibilitam de forma mais eficiente a transferência de nutrientes e favorecem a sobrevivência da comunidade microbiana.

Esses aglomerados de micro-organismos densamente agrupados contribuem para aceleração do processo de digestão anaeróbia, principalmente em lodos de reatores UASB.

Os grânulos anaeróbios são esferas muito pequenas e possuem uma vasta comunidade de seres vivos. Atuam na decomposição da matéria orgânica e possibilitam reciclagem de nutrientes.

Seguindo o conceito sobre “pequenas pérolas com conteúdo adensado” o Portal Energia e Biogás publica uma série de posts “Grânulos do Saber” -  pequenos posts para contribuir com disseminação de informações sobre processo de produção de biogás.

Acompanhe sempre o nosso conteúdo específico sobre a ciência por trás do processo anaeróbio e produção de biogás.

Em breve novos posts “Grânulos do Saber”.
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Para explorar outros conceitos, acesse o nosso Glossário.

Acesse também Biogás no Brasil.

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• Digestão Anaeróbia
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