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Águas Residuais Biogás

Águas residuais ao biogás: do lixo ao tesouro

Águas Residuais Biogás

Por: Jesper Køks Andersen e Zahra Khadir.

Como as estações de tratamento de águas residuais dos EUA podem aprender com o exemplo de outros países para fazer a transição para instalações de recuperação de recursos de águas residuais e criar comunidades mais sustentáveis e habitáveis.

Na Dinamarca, um país tão pequeno que aparentemente poderia estar escondido num dos Grandes Lagos, a nossa abordagem para transformar águas residuais em biogás vai muito além do processamento. Proporciona aos serviços públicos dinamarqueses vantagens económicas, segurança energética e benefícios ambientais, e faz parte da nossa estratégia nacional para alcançar a neutralidade climática.

Ao embarcar numa jornada rumo ao tratamento eficiente de águas residuais há mais de 40 anos, a Dinamarca dedicou-se a desbloquear todo o potencial das águas residuais como recurso. Esta jornada colocou a nossa pequena nação na vanguarda do desenvolvimento de soluções e práticas para recuperar de forma responsável e inovadora os recursos dos nossos resíduos. Neste processo, as empresas de serviços públicos dinamarquesas transformaram a forma como vemos e utilizamos as águas residuais, de lixo a tesouro.

Os benefícios da produção de biogás a partir de águas residuais

Agora, vamos explorar por que a transição para a produção de biogás a partir de águas residuais é uma escolha que vale a pena considerar:

Uma fonte de energia renovável: Utilizar biogás significa aproveitar uma fonte de energia renovável significativa. Para os serviços públicos de águas residuais, esta mudança é um passo em direção a operações mais ecológicas. Alinhando-se com os objetivos ambientais globais e minimizando a sua pegada de carbono. Esta abordagem desempenha um papel crucial na redução das emissões de gases com efeito de estufa, minimizando o impacto ecológico da gestão de resíduos. Além disso, a utilização do digerido como biofertilizante fecha eficazmente o ciclo dos nutrientes, promovendo práticas agrícolas sustentáveis.

Vantagens económicas: A geração interna de energia pode reduzir substancialmente os custos operacionais dos serviços públicos de águas residuais. Além disso, a capacidade de vender o excesso de energia oferece um incentivo financeiro significativo, aumentando a viabilidade económica do investimento na tecnologia do biogás.

Segurança energética: Produzir energia no local significa que as concessionárias são menos afetadas pelas flutuações no mercado de energia. Este nível de auto-suficiência é especialmente valioso, pois garante um fornecimento de energia mais estável e seguro.

A opção pela produção de biogás a partir de águas residuais oferece um espectro de benefícios, desde ganhos ambientais e económicos até à promoção da inovação tecnológica. É uma abordagem holística que posiciona as concessionárias de águas residuais como líderes em práticas sustentáveis e gestão de recursos.

A jornada histórica da Dinamarca no desenvolvimento de biogás

A jornada da Dinamarca no sentido de aproveitar o biogás proveniente do tratamento de águas residuais começou no início do século XX, com os primeiros digestores a serem instalados em estações de tratamento de águas residuais dinamarquesas na década de 1920. Estas iniciativas iniciais marcaram o início do que mais tarde se tornou uma evolução na recuperação de recursos. Os primeiros digestores foram instalados para estabilizar o lodo, e o gás servia apenas para aquecer os digestores. Agora, produzimos biogás, eletricidade e calor a partir de lodo e recuperamos nutrientes e areia.

O Plano de Ação Dinamarquês para o Ambiente Aquático de 1987 foi outro momento importante, abordando desafios como o esgotamento do oxigénio nos ambientes aquáticos. Este plano exigiu uma redução significativa na descarga de nutrientes das águas residuais, o que levou a melhorias nas instalações de tratamento em todo o país. Estas modernizações não só cumpriram as normas ambientais, mas também aceleraram o desenvolvimento da infra-estrutura de biogás.

“A opção pela produção de biogás a partir de águas residuais oferece um espectro de benefícios, desde ganhos ambientais e económicos até à promoção da inovação tecnológica”.

Nos últimos anos, a produção de biogás renovável tornou-se central na estratégia da Dinamarca para alcançar a neutralidade climática até 2050, e para alcançar especificamente a neutralidade climática para o setor da água até 2030. As emissões do setor da água são frequentemente ignoradas.

No entanto, a utilização, o armazenamento e a distribuição da água e a falta de tratamento de águas residuais são responsáveis por aproximadamente 10% das emissões de gases com efeito de estufa a nível mundial. O governo dinamarquês apoiou as metas ambiciosas com uma série de incentivos, incluindo relatórios sobre as emissões do sector da água e subsídios para o desenvolvimento da tecnologia do biogás. As iniciativas do governo contribuíram para tornar a Dinamarca um líder mundial neste domínio.

Das águas residuais à energia limpa

Nos processos avançados de tratamento de águas residuais da Dinamarca, a utilização de lamas é estratégica. Ao acumular maiores quantidades nos tanques de digestão, aumentamos significativamente a produção de energia através do biogás. Este método não se trata apenas de uma gestão eficiente de resíduos, mas também de maximizar a recuperação de energia.

Nosso processo gerencia cuidadosamente a aeração de águas residuais. Ao empregar mecanismos de controle precisos e medições on-line da qualidade da água em tempo real, reduzimos efetivamente o teor de nitrogênio na água. Essa atenção aos detalhes garante que cada etapa do tratamento contribua para um resultado mais limpo e sustentável.

A eficiência energética é um foco principal, com a introdução de bombas energeticamente eficientes que melhoram o transporte de águas residuais. Priorizamos o uso estratégico dos equipamentos existentes, optando por atualizações em vez de substituições imediatas quando viável. Esta abordagem prolonga a vida útil da nossa infraestrutura, ao mesmo tempo que aumenta a sua eficiência.

A conservação de energia é ainda mantida através de um isolamento melhorado, da redução dos requisitos de aquecimento e da utilização inovadora de bombas de calor. Também recuperamos calor de equipamentos como transformadores, garantindo que nenhuma energia seja desperdiçada.

O método dinamarquês de produção de biogás

Coleta e pré-tratamento: Nossa jornada começa com a coleta de águas residuais de diversas fontes. A fase de pré-tratamento é crítica, envolvendo processos como triagem e sedimentação e, às vezes, técnicas avançadas como hidrólise térmica. Essas etapas quebram moléculas complexas, preparando o material orgânico para a digestão.

Digestão anaeróbica: No centro do nosso processo está a digestão anaeróbica. Num ambiente livre de oxigênio, microrganismos específicos metabolizam a matéria orgânica, produzindo biogás rico em metano. Mantemos cuidadosamente as condições ideais para a atividade microbiana para garantir a eficiência desta etapa.

Melhoria e limpeza do biogás: Uma vez que tenhamos o biogás, ele não estará pronto para uso imediato. Ele passa por um processo de limpeza ou atualização, removendo contaminantes como sulfeto de hidrogênio e umidade. E às vezes separando dióxido de carbono para aumentar a concentração de metano.

Geração de energia através de CHP: Nosso uso de tecnologia combinada de calor e energia (CHP) é um destaque importante. Estas unidades convertem eficientemente o biogás em eletricidade e calor. Maximizando o conteúdo energético do biogás e fornecendo soluções sustentáveis para as necessidades de energia e aquecimento.

Gestão do digerido: Finalmente, o processo gera digerido, um subproduto rico em nutrientes. Esse material é então utilizado como biofertilizante, contribuindo para práticas agrícolas sustentáveis.

Em resumo, a abordagem da Dinamarca para transformar águas residuais em biogás é uma combinação de inovação, eficiência e sustentabilidade. Cada etapa do nosso processo reflete nosso compromisso com práticas ambientais e soluções sustentáveis.

Tecnologia dinamarquesa em ação nos EUA

Passando dos benefícios da produção de biogás, vejamos uma implementação prática da tecnologia dinamarquesa nos EUA. O Distrito de Recuperação de Água de Kishwaukee, nos EUA, deu passos significativos em direção à energia sustentável. A instalação de Illinois adoptou um gerador CHP construído na Dinamarca, utilizando-o para converter esgotos em energia eléctrica. Esta aplicação inovadora da tecnologia CHP permite a conversão eficiente do biogás, obtido a partir de águas residuais, numa fonte de eletricidade. A implementação da tecnologia foi além de complementar as necessidades de energia da instalação. Kishwaukee alcançou um nível de eficiência onde é capaz de vender energia excedente para o Data Center DeKalb da Meta, apresentando um modelo bem-sucedido e economicamente viável de conversão de águas residuais em energia. A conquista não só destaca a eficácia das tecnologias dinamarquesas de águas residuais, mas também constitui um exemplo de colaboração internacional em energias renováveis e gestão sustentável de resíduos.

Explorando o potencial inexplorado do biogás nas ETAR dos EUA

Seguindo o exemplo dado pelo Distrito de Recuperação de Água de Kishwaukee, fica claro que o potencial de produção de biogás nas estações de tratamento de águas residuais (ETARs) dos EUA é significativo, mas em grande parte subutilizado. A EPA dos EUA estima que uma quantidade impressionante de gás digestor – cerca de 1 pé cúbico por cada 100 galões de águas residuais – pode ser produzida, enfatizando o vasto potencial inexplorado neste sector.

“Nas ETAR dos EUA, a oportunidade para a produção de biogás oferece não apenas benefícios ambientais, mas também
económicos”.

A energia gerada a partir destas ETAR poderia potencialmente satisfazer até 12% da procura nacional de electricidade, de acordo com a EPA. Esta área pouco explorada na produção de biogás é mais do que apenas uma solução para geração de eletricidade; oferece uma fonte de energia versátil para aquecimento e combustível para transporte. A implementação de métodos de tratamento inovadores poderia aumentar esta eficiência, transformando a gestão de resíduos numa fonte significativa de energia renovável.

Nas ETAR dos EUA, a oportunidade para a produção de biogás oferece não apenas benefícios ambientais, mas também económicos. Ao utilizar esta tecnologia, já eficaz em sectores dos EUA como o processamento de alimentos e a agricultura, estas instalações poderiam reduzir significativamente as emissões de gases com efeito de estufa. Gerando ao mesmo tempo uma fonte de energia renovável com boa relação custo-benefício.

Investir na tecnologia do biogás não envolve apenas o presente; trata-se de preparar o caminho para o futuro. Promove a inovação e o desenvolvimento tecnológico, incentivando métodos de produção de energia mais eficientes e ecológicos, e constitui um grande exemplo a seguir por outros setores.

Trazendo inovações dinamarquesas para os EUA

À medida que exploramos o potencial de produção de biogás nas ETAR dos EUA, a Water Technology Alliance (WTA) nas Representações Diplomáticas Dinamarquesas está disposta a promover a partilha de conhecimentos, parcerias e intercâmbio de melhores práticas nos sectores da água dinamarquês e norte-americano.

Se você está considerando como a experiência dinamarquesa poderia beneficiar suas ETARs, a equipe da WTA em Chicago, Palo Alto, Houston e Washington, DC, está pronta para ajudar. Sinta-se à vontade para entrar em contato com nossa equipe para obter mais informações.

Sobre os Autores:

Jesper Køks Andersen é cônsul geral da Dinamarca em Chicago e chefe do departamento de recursos hídricos, onde lidera a Aliança Dinamarquesa de Tecnologia de Água. Com uma sólida experiência no Ministério dos Negócios Estrangeiros dinamarquês, Jesper é especializado em aconselhamento de exportação para empresas dinamarquesas nos EUA e tem uma vasta experiência no fortalecimento da Dinamarca e dos EUA. relações, particularmente na gestão sustentável da água.

Zahra Khadir é consultora de marketing e comunicação baseada em Chicago, trabalhando principalmente com a Water Technology Alliance. Sua função envolve liderar estratégias de marketing e comunicação para promover e apoiar as iniciativas da WTA em tecnologia e gestão de água.

Fonte: Water Online

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