p As estações de tratamento de águas residuais empregam uma variedade de processos eficazes e estabelecidos para tratar esgotos e águas residuais. Por enquanto, Contudo, não há ideal, método uniformemente reconhecido para a remoção de substâncias vestigiais. Pesquisadores do Instituto Fraun-hofer para o Meio Ambiente, Segurança e Tecnologia de Energia A UMSICHT está tentando mudar isso. Em um projeto conhecido como ZeroTrace, eles estão buscando uma abordagem integrada que combina seu próprio composto de carvão ativado com um processo de regeneração elétrica recém-desenvolvido. O resultado é um método que promete eficiência, sustentabilidade e viabilidade em larga escala. p Quando as pessoas na Alemanha abrem a torneira, eles geralmente podem ter certeza de que a água que flui é mais do que adequada para beber. Isso se deve essencialmente ao grande número de estações de tratamento, que empregam uma variedade de mecanismos mecânicos altamente eficazes, métodos biológicos e químicos para livrar nossas águas residuais de impurezas. Ainda assim, substâncias residuais, como resíduos farmacêuticos, produtos químicos domésticos e os agentes de contraste usados ​​em imagens de raios-X são mais difíceis de remover. Infelizmente, estes podem representar um sério perigo para humanos e animais, mesmo em concentrações muito baixas.

p Para lidar com este problema, mais e mais plantas estão sendo adaptadas com um nível adicional de tratamento, projetado para remover tais substâncias vestigiais. Isso inclui o uso de processos químico-oxidativos, que pode criar subprodutos problemáticos. Em geral, Contudo, o método de escolha é carvão ativado. O carvão ativado tem uma estrutura extremamente porosa, o que dá uma grande área de superfície, dentro e fora. Quatro gramas de carvão ativado têm uma superfície do tamanho de um campo de futebol. É capaz de adsorver outras substâncias - de acordo com seu estado carregado - como uma esponja absorvendo um líquido.

p Maior foco na sustentabilidade

p De um modo geral, o carvão ativado oferece uma maneira eficaz de remover substâncias residuais de águas residuais. Na prática, Contudo, muitas vezes há uma desvantagem fundamental. Ilka Gehrke é chefe do departamento de meio ambiente e uso de recursos do Fraunhofer Institute for Environmental, Segurança e Tecnologia de Energia UMSICHT em Oberhausen. Ela explica:"No momento, a maioria dos processos usa carvão ativado na forma de pó. Uma vez que isso tenha adsorvido tanto material quanto possível, é eliminado por combustão. Agora, isso é obviamente um grande problema em termos de sustentabilidade, especialmente porque o carvão ativado é muitas vezes feito de uma matéria-prima não renovável, ou seja, carvão preto padrão. "

p Pesquisadores da Fraunhofer UMSICHT, portanto, se uniram a vários parceiros industriais em um projeto conjunto financiado pelo Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha. ZeroTrace visa otimizar o uso de carvão ativado para a remoção de traços de substâncias de águas residuais. A equipe de pesquisa está buscando uma abordagem integrada que também inclui uma investigação sobre a gestão da inovação e a conservação de recursos. Desde o ínicio, os pesquisadores puderam, portanto, levar em consideração os vários fatores que impulsionam ou inibem a inovação neste campo.

p Gehrke e sua equipe estão investigando o uso de carvão ativado granular feito de materiais renováveis, como madeira ou casca de coco. Ao contrário do carvão ativado em pó, esses grânulos podem ser reativados por tratamento em temperatura muito alta. Isso remove as substâncias adsorvidas, reativando assim o carbono gasto para reutilização. Atualmente, Contudo, esse carbono gasto frequentemente tem que ser transportado por longas distâncias para reativação. Além disso, quando os pedaços de carbono são misturados em um leito fluidizado, há alta abrasão, levando a um esgotamento substancial do material.

p Um método de regeneração adequado levou ao produto inicial correto

p Os pesquisadores, portanto, se concentraram no desenvolvimento de um processo de regeneração que poderia ser realizado diretamente nas estações de tratamento de águas residuais. “O processo usa um efeito físico de campos elétricos, "Gehrke explica." É uma ideia que outros já perseguiram em relação à purificação de gás. Para nosso projeto, fomos capazes de transferir muitos dos princípios para um cenário de base líquida. Naquela época, processos elétricos eram muito caros, então a pesquisa acabou sendo engavetada. Mas agora poderemos usar cada vez mais o excedente de energia produzida a partir de fontes renováveis. No futuro, podemos esperar ver energia barata sendo disponibilizada em horários de pico de geração. "

p A ideia por trás do novo processo é baseada em um fenômeno conhecido como adsorção por oscilação de campo elétrico (EFSA):o carbono gasto é aquecido eletricamente até o ponto em que os poluentes adsorvidos são dessorvidos ou queimados. Para que isso funcione, tanto o carvão ativado quanto o reator devem atender a certas especificações. O carvão ativado deve ter uma condutividade elétrica suficientemente alta, para que conduza a quantidade necessária de energia. Ao mesmo tempo, Contudo, também deve ter uma resistência elétrica suficientemente alta, de modo que ele se aqueça até a temperatura necessária à medida que a corrente flui por ele. Para este propósito, Gehrke e sua equipe desenvolveram seu próprio composto de carvão ativado. O material de base é carvão em pó, que é misturado com grafite. Isso lhe confere uma condutividade elétrica três vezes maior que a do carvão ativado normal, sem qualquer diminuição em suas propriedades de adsorção. Quanto ao reator, a principal dificuldade era construí-lo de forma que pudesse suportar temperaturas de até 650 graus Celsius. A equipe de Gehrke optou por um processo de regeneração contínua:"A ideia é remover continuamente pequenas quantidades de carbono gasto do tanque de decantação por meio de um transportador, para regenerar isso e, em seguida, alimentá-lo de volta para o tanque. Isso requer apenas um reator relativamente pequeno, porque nunca precisa processar mais do que uma fração do carbono total gasto em qualquer momento, e a própria regeneração dura apenas alguns minutos. E, como o carbono gasto não se move dentro do reator, há abrasão mínima, portanto, estimamos que teremos apenas que reabastecê-lo com um máximo de 10 por cento de novo carvão ativado por ciclo. "

p Resultados promissores com grande potencial

p O uso deste composto de carvão ativado passou por testes na estação de tratamento de águas residuais do parceiro industrial Wuppertal-Buchenhofen, onde foi mostrado que ele adsorve com sucesso substâncias residuais. Para testar o processo de regeneração, os pesquisadores montaram um reator protótipo em um local removido da estação de tratamento. Este reator, que tem capacidade de 40 a 50 litros, também apresentou resultados encorajadores. No final de uma fase de projeto de quase 3 anos, Gehrke está, portanto, confiante:"Nossos testes mostraram não apenas que nosso processo conserva recursos, mas também que é econômico e competitivo." Atualmente, os parceiros estão discutindo possíveis projetos de acompanhamento envolvendo pilotos ampliados localizados na planta de tratamento de águas residuais.