Um sistema desenvolvido pela TreaTech spin-off da EPFL pode transformar lodo de estações de tratamento de águas residuais em sais minerais - que podem ser usados ​​em fertilizantes, por exemplo - e biogás. A pesquisa da empresa está sendo financiada por várias entidades dos setores público e privado, e uma planta piloto em grande escala está sendo construída. O sistema está programado para ser instalado em uma estação de tratamento de águas residuais em 2022.

As estações de tratamento de águas residuais produzem um efluente comumente conhecido como lodo. Os operadores da planta anteriormente descartavam esse lodo diretamente como fertilizante, mas isso foi tornado ilegal na Suíça há pouco mais de dez anos devido à crescente concentração de poluentes encontrados nos efluentes. Como resultado, a lama é geralmente seca em bolos e queimada, levando milhares de toneladas de fósforo com ele todos os anos. Isso é importante porque o fósforo é um composto essencial em vários processos biológicos, incluindo fotossíntese, mas não havia nenhum método viável para reciclar o fósforo em fluxos de efluentes até agora. Engenheiros do Laboratório de Processamento Catalítico e Sustentável da EPFL desenvolveram um sistema capaz de recuperar o fósforo, cujo mercado é estimado em CHF 33 bilhões. O sistema foi desenvolvido pela TreaTech, uma empresa desmembrada do laboratório. O sistema da TreaTech também pode produzir biogás a partir do efluente graças à tecnologia, chamado de gaseificação térmica, desenvolvido no Instituto Paul Scherrer.

Para reduzir os custos de transporte, o lodo, que é 95 por cento de água, é primeiro desidratado pelas estações de tratamento de águas residuais, requerendo, por sua vez, uma grande quantidade de energia que tem um custo próprio. O resíduo é então incinerado em outro local. "Nosso sistema pode recuperar lodo diretamente de estações de tratamento de águas residuais sem qualquer secagem ou outro processamento preliminar necessário, "diz Frédéric Juillard, CEO da TreaTech. Em seu sistema, o fluxo do efluente é alimentado em uma alta pressão, separador de alta temperatura (> 22,1 MPa e 400 ° C), onde o fluido entra em um estado supercrítico (ou seja, entre líquido e gás). Isso reduz drasticamente a solubilidade do fósforo e dos sais minerais no fluido, fazendo com que eles se cristalizem em sólidos que podem ser facilmente recuperados. "Mais de 90 por cento do fósforo pode ser recuperado, "sublinha o CEO.

Convertendo quase 100 por cento da matéria orgânica em biogás

Algumas estações de tratamento de águas residuais já possuem sistemas de reciclagem de lodo em biogás. "Mas os biodigestores que eles usam atualmente podem converter apenas 40-50 por cento da matéria orgânica, "diz Gaël Peng, co-fundador e CTO da TreaTech. O digerido restante é seco e transportado para instalações de incineração. Isso gera custos substanciais e requer muita energia. "O processamento e descarte de lodo respondem por cerca de 40 por cento dos custos operacionais totais de uma estação de tratamento de águas residuais, "acrescenta Peng. Juillard, portanto, queria incorporar tecnologia para gerar biogás em seu sistema, para ajudar os operadores da planta a reduzir custos e aumentar as taxas de conversão.

Ele passou vários meses estudando diferentes tecnologias em desenvolvimento ao redor do mundo, mas encontrei a solução a menos de 200 km da EPFL, no Instituto Paul Scherrer. Os cientistas estavam trabalhando em um novo tipo de reator que usa rutênio como catalisador e que pode atingir uma taxa de conversão de quase 100 por cento em biogás, que pode ser usado para produzir calor ou eletricidade, ou mesmo como biocombustível. A água resultante é isenta de toxicidade e pode ser bombeada diretamente de volta para os sistemas municipais de água.

O que mais, a tecnologia dos cientistas também economiza uma quantidade considerável de tempo - seus reatores podem transformar lodo em biogás em apenas 20 minutos, enquanto os biodigestores existentes precisam de cerca de 30 dias. Isso também pode economizar espaço nas estações de tratamento de águas residuais e não deixa resíduos.

Teste em larga escala

A pesquisa da TreaTech está sendo apoiada pelo Instituto Paul Scherrer e também pelo Escritório Federal de Energia da Suíça. A empresa testou com sucesso um protótipo e agora está construindo uma versão em grande escala. Ela planeja instalar seu sistema em uma estação de tratamento de águas residuais em 2022 - bem a tempo de ajudar os operadores da usina a cumprir os novos regulamentos de reciclagem de fósforo que podem entrar em vigor na Suíça em 2026. Ao exigir que as empresas reciclem o fósforo, o governo suíço espera evitar os custos e riscos ambientais da importação do produto químico.

Agora que a TreaTech testou com sucesso seu protótipo, está construindo uma planta piloto 100 vezes maior e com capacidade para tratar 100 kg / h de lodo. A pesquisa da empresa está sendo apoiada pelo Escritório Federal de Energia da Suíça e obteve CHF 4,4 milhões em financiamento de uma parceria público-privada. A planta piloto deve ser concluída até o final do ano, e o sistema está programado para ser instalado em uma estação de tratamento de águas residuais em 2022, com capacidade para processar 3 toneladas métricas de lodo por hora.

A próxima etapa será adaptar o sistema para uso em outras aplicações, como para o tratamento de águas residuais industriais, águas residuais de usinas de dessalinização ou resíduos de biomassa.