Análise de inventário de ciclo de vida

Os dados utilizados neste estudo são maioritariamente dados primários, fornecidos diretamente pela empresa A4F, provenientes de faturas de fornecedores. Foram também utilizados dados secundários, sempre que necessário ou na situação de indisponilidade de dados primários, os quais foram obtidos da literatura de artigos científicos, relatórios e bases de dados comerciais tais como o Ecoinvent V3 integrado no software SimaProTM _7.3.

3.1.9.1 Dados primários

Os dados primários utilizados no inventário são dados que são fornecidos pela empresa A4F, com base em estudos e observações realizados nos projetos que foram surgindo ao longo dos anos. Um estudo de análise de ciclo vida de um produto ou processo apresenta maior qualidade e credibilidade se for com base em informações reais, pois permite obter resultados mais concretos e com um maior grau de confiança.

No caso da avaliação da pegada hídrica de um fotobioreator para a produção de microalgas é fundamental conhecer todas as caraterísticas do FBR, incluindo o número de horas que este opera, saber em que etapas do processo a água é diretamente utilizada e qual a sua origem.

Além dos consumos diretos, a água também é necessária para a produção dos materiais utilizados na construção dos equipamentos, como por exemplo o reator, e para a produção de nutrientes e compostos químicos. Apesar da empresa não ter conhecimento dos consumos de água envolvidos em todos estes aspetos, é importante recolher o máximo de informação possível sobre os materiais de construção utilizados, os nutrientes introduzidos no meio de cultura e o composto usado para descontaminar a água do processo. Após a recolha destes dados, é possível consultar uma base de dados que permita fornecer informações sobre a pegada hídrica associada a cada “input”.

Na Tabela 5 encontram-se as principais caraterísticas do reator em estudo e na Tabela 6 as informações relevantes dos “inputs” considerados na construção do reator e no cultivo das microalgas.

Tabela 5 - Principais caraterísticas do FBR da A4F.

Caraterísticas Descrição

Tipo de FBR FBR fechado horizontal tubular

Volume útil (m3_{) 1,5}

Área de implantação (m2_{) * 22,4}

Concentração de biomassa (g/L) 2 – 3

Produtividade areal de biomassa seca (g.m-2_.dia-1_{) 10}

Produção média de biomassa seca (kg/ano) 73,92

Tempo de operação (dias/ano) 330

* A área de implantação corresponde à área total dos tubos mais a área do reservatório onde circulam as microalgas.

Avaliação da pegada hídrica de um fotobioreator para produção de microalgas

Materiais e Métodos 26

Tabela 6 – Funcionalidades dos materiais usados na contrução do reator e origem dos nutrientes e composto químico usados no cultivo das microalgas.

Processo Materiais de construção Função

Construção do

FBR Reator _{- Vidro borossilicato Tubos do reator e curvas em U}

- Aço inoxidável Reservatório, serpentina, bomba, tubo de distribuição e tubagens

- Aço galvanizado Suporte do tubo de distribuição - Ferro fundido Suporte das tubagens e curvas em U - Polipropileno

Suporte dos tubos e acessórios - Borracha acrilonitrilo de

butadieno

Processo Etapa Origem

Operação do FBR /

Cultivo das microalgas

Preparação do meio de cultura

- Água Rede pública

- Carbono Dióxido de carbono puro industrial

- Azoto Nitrato de potássio

- Fósforo Hidrogenofosfato de potássio

- Ferro *

- Magnésio *

Descontaminação da água do processo

- Cloro Hipoclorito de sódio

* Não foi possível obter informações quanto à origem dos nutrientes ferro e magnésio utilizados pela empresa A4F.

3.1.9.2 Dados secundários

A pesquisa de dados secundários surge apenas quando informações imprescindíveis para o estudo não se encontram disponíveis ou não são do conhecimento da empresa, pelo que é necessário consultar a literatura, artigos científicos, relatórios e base de dados. Por exemplo, a quantidade de água consumida para a produção de alguns materiais e nutrientes usados para a construção e alimentação do FBR, encontram-se nas bases de dados existentes no software SimaProTM _{7.3. Para a contabilização da pegada hídrica associada ao consumo de energia}

elétrica para a produção da biomassa, são necessários dados acerca da pegada hídrica associada à produção desta energia. Uma vez que não se encontraram estes dados a nível nacional, consultou-se em artigos científicos a produção de energia elétrica com base na sua origem. O software SimaProTM _{7.3. é uma ferramenta profissional que permite analisar e monitorizar o}

em todas as etapas do ciclo de vida. O SimaProTM _{tem integrado uma das bases de dados mais}

conhecidas, o Ecoinvent, frequentemente usado para avaliar impactos ambientais e socioeconómicos.

O Ecoinvent baseia-se em mais de 20 anos de experiência no desenvolvimento de metodologias de análise de ciclo de vida (ACV) para diferentes setores industriais com o objetivo de ajudar as empresas a fabricarem produtos que estejam em harmonia com o meio ambiente.

Para o estudo em questão, a consulta desta base de dados permite obter a quantidade de água consumida de cada material usado na construção do reator, dos nutrientes necessários para o meio de cultura e do composto químico usado na descontaminação da água. Algumas considerações a cerca dos valores obtidos a partir da base de dados do Ecoinvent encontram-se no Anexo 1.

Na Tabela 7 encontram-se os consumos de água dos materiais usados na contrução do reator e nas Tabelas 8 e 9 encontram-se os consumos dos nutrientes e do composto químico, respetivamente, usados no cultivo das microalgas.

Tabela 7 – Consumos de água dos materiais utilizados na construção do reator.

Construção do reator

Material Consumo de água *

(m3_{/kg material)} Vidro borossilicato 4,72 Aço inoxidável 114,37 Aço galvanizado 0,0033 Ferro fundido 2,82 Polipropileno 0,034

Borracha de nitrilo butadieno 0,69

* Os consumos de água foram consultados na base de dados do Ecoinvent 2.1

(Frischknecht et al., 2007), à exceção do consumo de água do aço galvanizado que foi obtido no artigo World Steel Association (2015).

Avaliação da pegada hídrica de um fotobioreator para produção de microalgas

Materiais e Métodos 28

Tabela 8 – Consumos de água dos nutrientes usados na preparação do meio de cultura.

Preparação do meio de cultura

Nutrientes Fonte dos nutrientes Consumo de água * (m3_{/kg nutriente)}

Carbono CO2 puro industrial 2,20

Azoto Nitrato de potássio 6,85

Fósforo Hidrogenofosfato de potássio 12,22

Ferro -

Magnésio -

* Os consumos de água foram consultados na base de dados do Ecoinvent 2.1 (Frischknecht et al., 2007).

Os nutrientes ferro e magnésio não apresentam consumos de água uma vez que não foi possível recolher informação da empresa sobre a fonte destes dois nutrientes e consequentemente saber os consumos de água através da base de dados Ecoinvent. No entanto, segundo a A4F, estes compostos são utilizados em quantidades muito baixas comparativamente com os restantes, pelo que a sua pegada hídrica não influencia o resultado final.

Tabela 9 – Consumo de água do composto químico usado na descontaminação da água do processo.

Descontaminação da água do processo

Composto químico Origem Consumo de água * (m3_{/kg composto)}

Cloro Hipoclorito de sódio 5,50

* O consumo de água foi consultado na base de dados do Ecoinvent 2.1 (Frischknecht et al., 2007).

4 Resultados e Discussão

Para o cálculo da pegada hídrica do fotobioreator (FBR) consideraram-se apenas as etapas do processo que são pertinentes. Deste modo, foram incluídas as etapas de construção e operação do fotobioreactor e cultivo de microalgas, recolhendo todos os dados e informação relativos a cada uma das etapas. Os resultados de ACV da etapa de cultivo das microalgas são reais, pois foram obtidos com base em dados primários, i.e. provenientes da operação de uma unidade piloto de produção de microalgas da empresa A4F.

Como foi referido anteriormente, apenas existem consumos de água doce pelo que todos os valores apresentados para a pegada hídrica se referem à pegada hídrica azul. As pegadas hídricas verde e cinza são nulas, primeiramente por se tratar de um fotobioreator fechado que tem como principal vantagem a inexistência de perdas de água por evaporação, sendo esta pegada mais comum em “open ponds”, e uma vez que o meio de cultivo é reciclado quase na sua totalidade, a água residual que resulte desta etapa é tratada com hipoclorito de sódio antes de ser descarregada.