A inclusão da tecnologia de conversão de resíduos em energia no tratamento de efluentes produz energia que pode ser usada para impulsionar as operações
Nas plantas de digestão anaeróbica, o biogás, um subproduto da digestão, sobe para o topo do digestor e é então coletado.
A digestão anaeróbica (DA) é um processo biológico que utiliza micróbios para biodegradar matéria orgânica (matéria-prima) na ausência de oxigênio. Oferece muitos benefícios no tratamento de correntes desafiadoras de efluentes, oferecendo a oportunidade de gerar valor no processo.
A digestão anaeróbica produz energia na forma de biogás, um dos recursos mais valiosos normalmente recuperados do processo. O biogás produzido contém até 70% de metano, que pode ser usado para alimentar geradores elétricos para reduzir as contas de energia da planta de tratamento. Algumas plantas convertem energia líquida zero ou até produzem um excedente de energia que pode ser vendido.
Para produzir metano, os digestores anaeróbicos são aquecidos para produzir um ambiente adequado para os microrganismos que digerem a matéria-prima, que podem incluir esterco, restos de comida, óleos, graxas e lubrificantes (FOG), resíduos orgânicos industriais e lodo. O biogás, um subproduto da digestão, sobe para o topo do digestor e é então coletado. Ele pode alimentar motores para produzir energia mecânica, calor ou eletricidade que pode alimentar fornos, caldeiras e digestores, além de veículos elétricos e abastecer residências e empresas por meio de gasoduto.
Para aumentar o valor, o biogás é frequentemente processado para remover dióxido de carbono, água e outros contaminantes. O biogás de classe inferior é geralmente usado em motores de combustão interna, enquanto classes mais altas são reservadas para motores mais eficientes e sensíveis. Processamentos adicionais podem atualizar o biogás para gás natural comprimido (GNV) ou gás natural liquefeito (GNL) para veículos a motor.
Subprodutos da Digestão Anaeróbica
O digestato, o biossólido orgânico que resta do tratamento de efluentes de DA, é valioso na agricultura, onde é usado para modificar o solo. O nitrogênio pode ser extraído para obter um fertilizante mais concentrado. Também pode ser tratado, desidratado e usado como leito para gado e para fazer vasos biodegradáveis.
A DA também produz um efluente de alta qualidade que pode ajudar a planta de tratamento de efluentes a cumprir com os requisitos e padrões de permissão para reúso em irrigação e processamento agrícola. À medida que o abastecimento de água doce do mundo se torna cada vez mais comprometido devido às atividades humanas e às mudanças climáticas, espera-se um aumento no reúso da água agrícola.
O Processo de Digestão Anaeróbica
O próprio processo de DA é confiável, com baixos requisitos de operação e manutenção. Reduz as emissões de gases de efeito estufa e pode reduzir o volume de lodo em até 90%, reduzindo a massa que deve ser eliminada nos aterros. Também foi demonstrado que reduz os microplásticos presentes na água.
O processo de tratamento começa com um sistema de coleta de resíduos orgânicos, que transfere os resíduos para um sistema de gerenciamento para armazenamento e pré-tratamento.
A digestão anaeróbica começa com a hidrólise bacteriana da matéria-prima para degradar polímeros orgânicos insolúveis, como carboidratos, tornando-os digeríveis para bactérias livres de ácido, que convertem os açúcares e aminoácidos resultantes em hidrogênio, amônia, dióxido de carbono e ácidos orgânicos.
As bactérias acetogênicas convertem os ácidos orgânicos resultantes em ácido acético, amônia, hidrogênio e dióxido de carbono. Metanógenos acabam transformando ácido acético e hidrogênio em dióxido de carbono e metano. Os digestores anaeróbicos podem empregar diferentes tipos de sistemas, incluindo lagoa coberta, fluxo de tomada, mistura completa, digestor em lote, reator geral induzido e digestor de filme fixo, mas todos funcionam de acordo com as etapas anteriores, independentemente da matéria-prima. A digestão simultânea ocorre quando diferentes tipos de matérias-primas são usados juntos no mesmo digestor.
Os produtos resultantes, sólidos, líquidos ou gasosos, são então movidos para separação, tratamento e armazenamento. O biogás passa para um sistema de gerenciamento de biogás para processamento, transporte e uso.
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Digestão Anaeróbica na Indústria
A Fluence se concentrou em três amplas aplicações de digestão anaeróbica:
Primeiro, as soluções concentram-se em efluentes que contêm uma alta concentração de COD solúvel, como efluentes de cervejarias, fábricas de papel, laticínios, plantas de processamento de alimentos e empresas farmacêuticas.
Em um estudo de caso, a Fluence adicionou um reator tanque com agitação de fluxo contínuo (digestor CSTR) a uma grande planta de processamento de laticínios no nordeste da Itália. Devido às forças do mercado, a empresa não conseguiu usar o soro de leite, um subproduto da fabricação de queijo ricota, como ração animal.
A Fluence interveio com digestão anaeróbica para converter o que era um resíduo em energia. O projeto, uma atualização para uma planta de tratamento de efluentes existente, foi instalado sem interrupção na produção. Quatro anos depois, a empresa contratou a Fluence para expandir a operação devido a um aumento na produção.
A Fluence também se concentra no tratamento anaeróbico de lodo de matadouros, plantas de processamento de peixes e plantas de processamento de produtos de origem animal. Em outro projeto em Teramo, Itália, a Fluence instalou uma planta de digestão anaeróbica para um matadouro de frango e uma planta de processamento. Essa atualização também foi feita sem interromper a produção. A planta processa 3.180 m³/d de efluentes do matadouro de aves e resíduos do empanado.
A digestão anaeróbica na planta inclui um sistema para converter resíduos em energia que gera biogás, que é convertido em energia elétrica e térmica por meio de um cogerador. Seguida pela desidratação do lodo primário e, finalmente, o efluente é processado através de um sistema de nitrificação-desnitrificação e uma clarificação final.
Com a adição da DA, a planta agora pode tratar seus efluentes com alto conteúdo de COD, de acordo com os rígidos padrões da UE e descartá-los com segurança em um rio. A solução da Fluence também foi capaz de reduzir os níveis de lodo da planta e gerar energia suficiente para alimentar as operações da planta com energia restante.
A terceira área principal de concentração do Fluence é a digestão anaeróbica de resíduos sólidos, incluindo resíduos de alimentos, esterco, resíduos agrícolas e silagem. O tipo de biomassa que cada cliente produz é diferente; portanto, antes de projetar uma planta, a biomassa é analisada para determinar sua capacidade de produzir biogás.
Independentemente da categoria, os engenheiros da Fluence avaliam cada solução potencial no contexto do modelo de negócios do cliente, calculando as economias de CAPEX e OPEX e ROI.
