Recuperação de Metano Dissolvido por meio de contactores de membrana
O tratamento de esgoto produz uma variedade de gases que, caso não adequadamente gerenciados, podem levar a problemas de odores, corrosão, riscos ocupacionais, perdas energéticas, ou mesmo intensificação do efeito estufa.
Os problemas relacionados a essas emissões gasosas estão associados principalmente à presença do sulfeto de hidrogênio (H2S) e do metano (CH4) no biogás e/ou nas emissões fugitivas a partir das diversas unidades da ETE.
Em ETEs com reatores anaeróbios, as unidades por onde passam os efluentes dos reatores (incluindo os decantadores dos próprios reatores) são pontos especialmente críticos em relação às emissões de H2S e CH4. Isso ocorre devido aos elevados teores desses gases dissolvidos nos efluentes, os quais podem ser liberados e dispersados na atmosfera, contribuindo fortemente para esses problemas.
No tratamento de esgoto, estima-se que entre 30 a 40 % do total de CH4 produzido em reatores anaeróbios se encontra dissolvido na fase líquida, sendo liberado para a atmosfera caso medidas de controle não sejam utilizadas.
Essa situação produz diferentes impactos:
- Redução do potencial de aproveitamento energético ao não conseguir aproveitar o metano dissolvido (CH4-D) como parte do biogás recuperado.
- Incremento das emissões de gases de estufa (GEE), uma vez que o CH4-D é liberado para a atmosfera. Notar que o metano apresenta potencial de aquecimento global até 28 vezes maior que o do CO2.
- Risco de explosão devido à mistura do gás CH4 liberado com o O2 atmosférico.
Diferentes tecnologias têm sido exploradas na literatura para a remoção do CH4-D, a maioria delas baseadas em princípios de dessorção, entre elas os contactores de membrana desgaseificadora (CMD).
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Os CMDs apresentam as seguintes vantagens: sistemas muito compactos, dessorção sem contato entre as fases líquida e gasosa (contacto não dispersivo), que permite variar o sentido e a geometria de contato entre elas, além de possibilitar a operação do sistema com relações gás / líquido (G/L) muito baixas sem afetar o contato entre as fases. Por esse motivo, os CMD têm sido apontados como uma opção com potencial para conseguir elevadas eficiências de remoção de CH4 da fase líquida e, simultaneamente, recuperar um gás residual com elevado conteúdo de CH4 que poderia ser aproveitado energeticamente.
No entanto, os CMDs são uma técnica delicada que requerem um sistema automatizado de acondicionamento (remoção de sólidos dos efluente anaeróbio) e limpeza frequente (lavagem física e química para prevenir a incrustação da membrana) para garantir sua boa operação. Assim, comparado ao demais sistemas de dessorção, os CMDs apresentam maiores custos de implantação e operação, além de uma maior complexidade operacional.
Em resultados experimentais preliminares num sistema em escala piloto de CMD para a recuperação de CH4-D do efluente de um reator anaeróbio tratando esgoto, têm-se obtido elevadas eficiências de remoção de CH4-D (80-95%), com um gás residual com elevado teor de CH4 (20-45 %v/v), que pode ser usado para a produção de energia em combinação com o biogás do reator anaeróbio.
Assista também ao vídeo sobre recuperação de metano dissolvido:
Texto escrito por Erick Centeno, doutorando do programa de pós graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG