Os sistemas de tratamento de águas residuais que combinam configurações convencionais com uma tecnologia relativamente nova podem colher uma série de benefícios:tamanhos menores de plantas, custos de energia mais baixos e mais poluição de nitrogênio removida.

Pesquisadores da Universidade de Michigan demonstraram como a utilização de um "reator de biofilme aerado com membrana" (MABR) em uma configuração híbrida com tecnologias tradicionais pode sobrecarregar o tratamento. Os biorreatores são os recipientes nas estações de tratamento onde as bactérias decompõem o material orgânico nos fluxos de resíduos produzidos em residências e empresas.

Com um MABR como parte do sistema, pode significar operar com um terço do custo, um terço do tamanho e com uma capacidade maior do que a tecnologia tradicional para remover nitrogênio de efluentes - a água tratada que as plantas enviam de volta aos rios e riachos. A redução dos níveis de nitrogênio no efluente de uma planta pode diminuir a contaminação dos cursos d'água locais e da água potável, e ajuda a travar o crescimento de algas prejudiciais.

"Estamos casando o MABR com a tecnologia de tratamento convencional, aproveitando os ternos fortes de cada um, "disse Glen Daigger, professor de engenharia civil e ambiental da U-M. "Nosso trabalho de modelagem demonstra a viabilidade de uma abordagem híbrida e quantifica os benefícios. Isso ajudará a definir o terreno para uma adoção muito mais ampla da tecnologia MABR."

A pesquisa de Daigger aparece esta semana em Ciência e Tecnologia da Água .

A tecnologia subjacente aos MABRs existe há mais de duas décadas, mas a comercialização começou apenas nos últimos cinco a seis anos.

Este aumento de desempenho e eficiência decorre principalmente do fato de que os MABRs não precisam da mesma quantidade de espaço que os biorreatores de águas residuais tradicionais. A maior parte do espaço nesses reatores é usada para conter as bactérias que decompõem os dejetos humanos e restos de comida.

Essas bactérias precisam de oxigênio para sobreviver, e a principal diferença entre um MABR e um reator convencional é como o oxigênio é fornecido no tanque. Um biorreator tradicional usa difusores de bolha no fundo do tanque para liberar e empurrar as bolhas de oxigênio para cima, mas é um meio de entrega ineficiente.

Um MABR depende de "aeração sem bolhas". Afinar, membranas semelhantes a tubos são revestidas com bactérias na forma de um biofilme. O oxigênio é enviado através das membranas, e passa diretamente para as bactérias no biofilme. Essa transferência direta reduz significativamente a quantidade de energia que o processo requer e permite que o biorreator seja muito menor.

Com a abordagem híbrida MABR, menos matéria orgânica é necessária para a remoção de nitrogênio para que mais esteja disponível para conversão em biogás que pode ser usado para produção de energia.

"Esta abordagem híbrida irá direcionar mais matéria orgânica que entra na planta para o digestor, onde sua decomposição pode criar mais biogás, que pode ser usado como fonte de energia, "Daigger disse.

O plano do reator híbrido elaborado na U-M terá um teste do mundo real nos próximos meses com uma versão em escala de demonstração localizada em Nanjing, China com o parceiro Nanjing Zhidao Water Technology Co., Ltd. Se for bem-sucedido, pesquisadores levarão o sistema para casa, para a estação de tratamento de águas residuais da cidade de Ann Arbor.

"Agora mesmo, MABR está em um ponto de inflexão importante no processo de desenvolvimento de tecnologia, "disse Avery Carlson, um estudante de pós-graduação assistente de pesquisa no departamento de engenharia civil e ambiental da U-M. "Nosso objetivo é desvendar algumas das interações biológicas em uma pequena unidade de tratamento aqui em Ann Arbor para facilitar a adoção de tecnologia em maior escala e em cenários com alto impacto imediato em outros lugares, como a planta piloto na China.

"Em última análise, acreditamos que os projetos híbridos MABR percorrerão um longo caminho na otimização do tratamento em plantas existentes, enquanto estabelece as bases para a captura de recursos, planta de tratamento de geração de energia do futuro. "