• Nenhum resultado encontrado

Sistemas de Cogera¸c˜ao com C´elula de Combust´ıvel

5.6 Tecnologias Dispon´ıveis

5.6.3 Tipo de tecnologias de Cogera¸c˜ao

5.6.3.4 Sistemas de Cogera¸c˜ao com C´elula de Combust´ıvel

As c´elulas de combust´ıvel s˜ao equipamentos cujo funcionamento se baseia na hidr´olise que, ao contr´ario da eletr´olise que consiste na decomposi¸c˜ao da ´agua atrav´es da absor¸c˜ao de eletricidade, aproveita a energia qu´ımica das rea¸c˜oes entre o hidrog´enio e o oxig´enio para gerar energia el´etrica [31] [26].

De acordo com [32], teoricamente, uma c´elula de combust´ıvel possui uma vida ´util infinita pois apenas necessita do fornecimento de hidrog´enio e oxig´enio. J´a as c´elulas comuns de l´ıtio, por exemplo, consomem os seus pr´oprios el´etrodos limitando desta forma o seu tempo de vida.

Os autores de [19] referem que estes equipamentos s˜ao constitu´ıdos por dois el´etrodos e um eletr´olito. A fun¸c˜ao do eletr´olito ´e a de atuar como um meio que permita aos

5.6. TECNOLOGIAS DISPON´IVEIS 101

Figura 5.11 – Motor Stirling, configura¸c˜ao alfa. Fonte: [19].

i˜oes (H+, OH

, O2−, entre outros) atravessarem e alternarem entre os el´etrodos.

Na parte exterior, existe uma liga¸c˜ao el´etrica entre os dois el´etrodos em que um funciona como c´atodo e o outro como ˆanodo, sendo nesta zona que se liga o recetor (carga). O ˆanodo ´e alimentado pelo combust´ıvel enquanto que o c´atodo pelo oxidante. Considerando o caso de maior simplicidade, em que o combust´ıvel ´e o hidrog´enio, as rea¸c˜oes eletroqu´ımicas que ocorrem s˜ao as seguintes [31]:

ˆ

Anodo: H2 −−→ 2 H++ 2 e–

C´atodo: O2+ 4 H++ 4 e– −−→ 2 H2O

102 CAP´ITULO 5. COGERAC¸ ˜AO E MICRO-COGERAC¸ ˜AO

el´etrico at´e ao c´atodo, originando desta forma uma corrente el´etrica cont´ınua. A rea¸c˜ao global do processo ´e a seguinte [31]:

2 H2+ O2 −−→ 2 H2O

A figura 5.12 ilustra o esquema de funcionamento de uma c´elula de combust´ıvel.

Figura 5.12 – Esquema de funcionamento de uma c´elula de combust´ıvel. Fonte: [34].

Atualmente, existem pelo menos cinco tipos de c´elulas de combust´ıvel [26]:

• C´elula de combust´ıvel de ´acido fosf´orico – PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell); • C´elula de combust´ıvel alcalina – AFC (Alkaline Fuel Cell);

• C´elula de combust´ıvel de carbonatos fundidos – MCFC (Molten Carbonate

Fuel Cell );

• C´elula de combust´ıvel de ´oxidos s´olidos – SOFC (Solid Oxide Fuel Cell); • C´elula de combust´ıvel com membrana de permuta prot´onica – PEMFC

5.6. TECNOLOGIAS DISPON´IVEIS 103

Na tabela 5.2 s˜ao apresentadas as especifica¸c˜oes de cada um dos tipos de c´elulas acima mencionados [31].

Tabela 5.2 – Especifica¸c˜oes das diferentes c´elulas de combust´ıvel. Adaptado de: [31]. Tipo de Eletr´olito Portador Temperatura Combust´ıvel Eficiˆencia Intervalos c´elula da Carga de Opera¸c˜ao El´etrica de Potˆencia

Hidrog´enio

AFC KOH OH- 60–90oC Puro 55–60% <7 kW

Pol´ımeros Hidrog´enio

PEFMC s´olidos H+ 70–90oC Puro, 35–45% 5 – 250 kW

tolera CO2

´

Acido Hidrog´enio

PAFC Fosf´orico H+ ≃ 200oC Puro, 35–45% 200 kW

tolera CO2

L´ıtio e H2,

MCFC Carbonato CO2−3 600–650oC CO, 45–55% 2–3 MW

de Pot´assio CH4

Eletr´olito H2,

SOFC de ´oxido O2− ≃ 1000oC CO, 45–55% 50kW – 5MW

s´olido CH4

Os dois principais tipos de c´elulas de combust´ıvel desenvolvidos para Micro- Cogera¸c˜ao s˜ao as PEMFC e as SOFC [24] [35].

Nas figuras5.13e5.14est˜ao ilustrados os esquemas de funcionamento das tecnologias PEFMC e SOFC, respetivamente.

104 CAP´ITULO 5. COGERAC¸ ˜AO E MICRO-COGERAC¸ ˜AO

Figura 5.13 – Esquema de funcionamento de uma c´elula PEFMC. Fonte: [36].

Figura 5.14 – Esquema de funcionamento de uma c´elula SOFC. Fonte: [37].

5.6.3.5 Sistemas de Cogera¸c˜ao com ciclo Rankine orgˆanico

O principio de gera¸c˜ao de eletricidade utilizando o processo do ciclo de Rankine orgˆanico corresponde praticamente ao ciclo de Rankine convencional, tendo apenas como diferen¸ca o facto de que, em vez de ser usada ´agua, ´e utilizado um fluxo orgˆanico com um ponto de ebuli¸c˜ao inferior ao da ´agua. Desta forma, ´e poss´ıvel aproveitar o calor a partir de fontes com temperaturas mais baixas [32].

5.6. TECNOLOGIAS DISPON´IVEIS 105

O flu´ıdo de trabalho ´e injetado no evaporador ocorrendo a sua evapora¸c˜ao por aplica¸c˜ao de calor. O vapor resultante ´e conduzido ´a turbina onde ´e expandido e, no final do processo, condensado, recorrendo a um fluxo de ´agua fria ou atrav´es de contacto com o ar ambiente. O fluxo condensado ´e conduzido novamente para o evaporador fechando desta forma o ciclo termodinˆamico [32].

A figura 5.15ilustra o esquema de funcionamento de um sistema que implementa o ciclo de Rankine.

Figura 5.15 – Esquema de funcionamento do ciclo Rankine. Fonte: [38].

Segundo [32], este tipo de equipamentos ´e mais frequentemente utilizado na ind´ustria de processamento de madeira e em redes de DHC (District Heating and

Cooling). Para sistemas de dimens˜oes muito pequenas ´e complicado obter valores

106 CAP´ITULO 5. COGERAC¸ ˜AO E MICRO-COGERAC¸ ˜AO

5.6.4

Compara¸c˜ao

entre

as

diferentes

tecnologias

de

Cogera¸c˜ao

Tendo em conta que a sele¸c˜ao da tecnologia de Cogera¸c˜ao a implementar num determinado projeto ´e um fator crucial para o sucesso do mesmo, ´e necess´ario uma an´alise cuidada uma vez que a decis˜ao depende de diversos fatores. Cada tecnologia tem os seus pr´os e contras, impostos pelas suas caracter´ısticas. Na tabela

5.3apresentada de seguida s˜ao enumeradas as principais diferen¸cas e vantagens entre cada uma das tecnologias descritas neste cap´ıtulo [19] [20] [24] [26] [27]:

5 .6 . T E C N O L O G IA S D IS P O N ´IV E IS 1 0 7

Tabela 5.3 – Vantagens e desvantagens das diferentes tecnologias de cogera¸c˜ao em estudo. Adaptado de: [19] [20] [24] [26] [27].

Tecnologia Vantagens Desvantagens

M ot or es alt er n at iv

os ◮Custos de investimento baixos; ◮Manuten¸c˜oes frequentes; ◮Eficiˆencia elevada em carga parcial ◮Motores ruidosos;

◮Tempos de arranque reduzidos; ◮Gases emitidos extremamente poluentes; ◮Elevado tempo de vida; ◮Elevado n´ıvel de vibra¸c˜oes.

◮Elevada fiabilidade;

◮Tecnologia plenamente desenvolvida;

M ic ro -t u rb in

as ◮Dimens˜oes e peso reduzidos; ◮Custos elevados;

◮Pouco poluente; ◮S´o disponibilizam calor a baixas temperaturas; ◮N˜ao necessitam refrigera¸c˜ao; ◮Tecnologia ainda em fase de matura¸c˜ao; ◮Elevado tempo de vida;

◮Manuten¸c˜oes reduzidas; M ot or es S ti rl in

g ◮Manuten¸c˜ao reduzida; ◮Custos elevados;

◮Baixos n´ıveis de ru´ıdo; ◮Fiabilidade ainda em d´uvida;

◮Emiss˜oes reduzidas de poluentes; ◮Tecnologia ainda em fase de matura¸c˜ao; ◮N˜ao precisa de caldeira suplementar;

◮Elevado rendimento te´orico

P ilh as co m b u st ´ıv

el ◮Baixos n´ıveis de ru´ıdo; ◮Custos muito elevados; ◮Pouco poluente; ◮Fiabilidade duvidosa;

◮Dimens˜oes compactas; ◮Necessitam pr´e-processamento de combust´ıvel; ◮Modularidade; ◮Tecnologia em fase de matura¸c˜ao;

◮Manuten¸c˜oes reduzidas; ◮Temperaturas altas nas SOFC; ◮Necess´aria cont´ınua sa´ıda de calor;

C ic lo R a n ki n

e ◮Eficiˆencia muito elevada; ◮Elevado n´ıvel de vibra¸c˜oes;

◮F´acil arranque e paragem; ◮Invi´avel para instala¸c˜oes com necessidades ◮Pouca manuten¸c˜ao; energ´eticas diminutas;

◮Tempo de vida longo;

108 CAP´ITULO 5. COGERAC¸ ˜AO E MICRO-COGERAC¸ ˜AO

Na tabela 5.4 apresentada de seguida s˜ao enumeradas algumas caracter´ısticas de opera¸c˜ao e custos t´ıpicos de algumas das tecnologias de Cogera¸c˜ao [19] [20] [24] [26] [27]:

Tabela 5.4 – Caracter´ısticas de opera¸c˜ao e custos t´ıpicos de algumas das tecnologias de cogera¸c˜ao em estudo. Adaptado de: [19] [20] [24] [26] [27].

Tipo de Turbinas Motores Otto Motores Turbinas Micro- Pilhas de Tecnologia a g´as a G´as Natural Diesel a vapor turbinas Combust´ıvel Rendimento 15-35% 22-40% 25-45% 10-40% 18-29% 35-45% El´etrico Rendimento 40-60% 40-60% 40-60% 40-60% 40-60% 20-50% T´ermico Rendimento 60-85% 70-80% 70-85% 60-85% 55-75% 55-90% Global Potˆencia 0,2-100 0,05-5 0,015-30 0,5-100 0,03-0,35 0,01-0,25 T´ıpica (MWe) Rela¸c˜ao 1,25-2 0,4-1,7 0,4-1,7 2-10 1-2,5 1,1 Pt/Pe Desempenho

Mau M´edio Bom Bom M´edio Muito Bom

a Carga Parcial Custo de 600-800 700-1400 700-1400 700-1900 1300-2500 >2500 Investimento (e/kWe) Custos de 2-7 7-15 6-12 3 10 2-12 O&M (e/MWhe) Intervalos de 30000 - 24000 - 25000 - >50000 5000 - 10000 - Manuten¸c˜ao (h) 50000 60000 30000 40000 40000 Tempos de 10m-1h 10s 10s 1h-1d 1m 3h-2d arranque

Ru´ıdo M´edio Alto Alto Alto M´edio Baixo

Densidade de

20-500 35-50 35-50 >100 5-70 5-20

6

Valoriza¸c˜ao de Sub-Produtos

em ETAR

6.1

Estabiliza¸c˜ao Anaer´obia

6.1.1

Considera¸c˜oes gerais

O tratamento de ´aguas residuais conduz `a produ¸c˜ao de lamas como subprodutos dos processos f´ısicos, qu´ımicos e biol´ogicos que ocorrem numa ETAR. A figura 6.1

apresenta um diagrama de uma linha convencional de ´aguas residuais urbanas, com especial destaque para as opera¸c˜oes das quais resulta a produ¸c˜ao de lamas, bem como a sequˆencia de tratamento da fase s´olida.

Geralmente, as lamas s˜ao o resultado das opera¸c˜oes de decanta¸c˜ao e de oxida¸c˜ao biol´ogica da mat´eria orgˆanica. De acordo com os autores [39], as lamas produzidas tˆem que ser sujeitas a tratamentos espec´ıficos e adequados para:

• reduzir o seu conte´udo em ´agua e, consequentemente, o volume ocupado;

• estabilizar a mat´eria orgˆanica;

• possibilitar o cumprimento das disposi¸c˜oes legais relativas ao destino final das 109

110 CAP´ITULO 6. VALORIZAC¸ ˜AO DE SUB-PRODUTOS EM ETAR

Figura 6.1 – Diagrama esquem´atico de uma linha de tratamento convencional de ´aguas residuais. Adaptado de [2].

lamas, quer para valoriza¸c˜ao agr´ıcola, quer para deposi¸c˜ao em aterro sanit´ario ou central de compostagem.

Segundo [40] e [41], o processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia permite:

• a estabiliza¸c˜ao bioqu´ımica das lamas;

• a destrui¸c˜ao de parte significativa dos microrganismos patog´enicos presentes nas lamas;

• a produ¸c˜ao de biog´as;

• a limita¸c˜ao da emiss˜ao de odores provenientes da mat´eria orgˆanica em decomposi¸c˜ao;

• o favorecimento da eficiˆencia da etapa de desidrata¸c˜ao.

No entanto, apesar do processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia apresentar diversas vantagens, est˜ao tamb´em associadas algumas limita¸c˜oes, tais como [39]:

6.1. ESTABILIZAC¸ ˜AO ANAER ´OBIA 111

• decomposi¸c˜ao parcial da mat´eria orgˆanica;

• velocidades de rea¸c˜ao lentas, o que exige a constru¸c˜ao de digestores volumosos e dispendiosos;

• vulnerabilidade do processo a inibidores;

• produ¸c˜ao de sobrenadante com concentra¸c˜oes elevadas de s´olidos vol´ateis e compostos azotados;

• presen¸ca de humidade e de contaminantes no biog´as, como di´oxido de carbono e sulfureto de hidrog´enio;

• presen¸ca de siloxanos vol´ateis no biog´as que podem danificar os equipamentos de convers˜ao energ´etica (motogerador, caldeira, entre outros) pela forma¸c˜ao de micro-cristais de s´ılica.

6.1.2

Caracteriza¸c˜ao do processo

Segundo os autores de [2], a estabiliza¸c˜ao anaer´obia ´e um processo que se baseia na decomposi¸c˜ao da mat´eria orgˆanica e inorgˆanica na ausˆencia de oxig´enio, resultando biomassa estabilizada e uma mistura gasosa composta maioritariamente por metano e di´oxido de carbono. No decorrer do processo, a mat´eria orgˆanica vol´atil presente nas lamas ´e convertida em gases, representando uma quantidade que pode variar entre 45 e 55%, de acordo com a rea¸c˜ao qu´ımica apresentada de seguida [42]:

C5H7O2N + 3 H2O −−→ 5

2CO2+ 52CH4+ NH3

em que a primeira parcela (C5H7O2N) representa a mat´eria vol´atil biodegrad´avel.

Segundo v´arios autores, de entre os quais [39], [43], [44] e [45], o processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia pode ser dividido em quatro fases distintas, em fun¸c˜ao da natureza dos microrganismos que atuam no processo e do tipo de processamento

112 CAP´ITULO 6. VALORIZAC¸ ˜AO DE SUB-PRODUTOS EM ETAR

do substrato. Estas quatro fases s˜ao designadas por hidr´olise, acidog´enese, acetog´enese e metanog´enese.

A figura 6.2 apresentada de seguida representa um diagrama do processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia de forma simplificada.

Figura 6.2 – Diagrama simplificado do processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia. Adaptado de [44] e [45].

• Hidr´olise: a mat´eria orgˆanica insol´uvel e os compostos com elevado peso molecular (p.e., prote´ınas, l´ıpidos, entre outros) s˜ao degradados em substˆancias orgˆanicas sol´uveis (p.e., amino´acidos e a¸c´ucares). A degrada¸c˜ao destes compostos ´e efetuada a partir da liberta¸c˜ao de enzimas extra-celulares

6.1. ESTABILIZAC¸ ˜AO ANAER ´OBIA 113

(celulases, amilases, proteases e lipases) por bact´erias anaer´obias que decomp˜oe as mol´eculas complexas em compostos mais simples [2] [46].

• Acidog´enese: os mon´omeros formados na etapa anterior podem, deste modo, entrar nas c´elulas das bact´erias anaer´obias para se proceder `a sua fermenta¸c˜ao, bem como `a oxida¸c˜ao dos ´acidos gordos de cadeia longa e alco´ois a ´acidos gordos vol´ateis [2] [47].

• Acetog´enese: ocorre a decomposi¸c˜ao dos produtos da acidog´enese, nomeadamente os ´acidos gordos vol´ateis, em acetato, di´oxido de carbono e hidrog´enio, e tamb´em do pr´oprio di´oxido de carbono e hidrog´enio em acetato [45] [47] [2].

• Metanog´enese: corresponde `a convers˜ao do ´acido ac´etico e da mistura composta por hidrog´enio e por di´oxido de carbono, em metano [2].

6.1.3

Tipos de digestores

6.1.3.1 Caracteriza¸c˜ao geral

O processo de estabiliza¸c˜ao anaer´obia ´e realizado em reatores, tamb´em denominados digestores, onde os microrganismos (biomassa) entram em contacto com a mat´eria orgˆanica a estabilizar (substrato) em condi¸c˜oes de ausˆencia de oxig´enio molecular [2].

Quanto ao modo como os reatores s˜ao alimentados e quanto `a forma de extra¸c˜ao dos res´ıduos digeridos, os digestores podem ser classificados como descont´ınuos (batch) ou cont´ınuos. Os digestores descont´ınuos s˜ao alimentados alternadamente com a descarga do res´ıduo digerido. Os digestores cont´ınuos mantˆem uma quantidade constante de res´ıduo em digest˜ao, sendo que a quantidade de res´ıduo inserida ´e igual `a quantidade de res´ıduo extra´ıda [47].

Dentro dos digestores cont´ınuos, pode ainda ser feita uma divis˜ao em trˆes grandes grupos [45]:

114 CAP´ITULO 6. VALORIZAC¸ ˜AO DE SUB-PRODUTOS EM ETAR

• digestores de biomassa suspensa: os microrganismos encontram-se suspensos no material em digest˜ao, formando grˆanulos. A sua permanˆencia no reator depende da capacidade de sedimenta¸c˜ao desses agregados de microrganismos. S˜ao mais utilizados no tratamento de lamas ou ´aguas residuais com elevadas concentra¸c˜oes de mat´eria orgˆanica biodegrad´avel em suspens˜ao. Exemplos:

— reator de mistura completa (CSTR - continuously stirred tank reactor ); — reator de leito de lamas de fluxo ascendente (UASB - upflow anaerobic

sludge blanket);

— reator de contacto;

— reator de fluxo-pist˜ao (plug-flow );

• digestor de biomassa fixa: a reten¸c˜ao dos microrganismos ´e promovida atrav´es de meios de suporte inertes nos quais se fixam, formando uma pel´ıcula fina (tamb´em designada de biofilme) conservada no interior do reator. S˜ao mais apropriados a ´aguas residuais cuja mat´eria orgˆanica se encontra maioritariamente na forma sol´uvel, por forma a evitar a sua colmata¸c˜ao. Exemplos:

— filtro anaer´obio de fluxo ascendente ou descendente; — reator de leito fluidizado ou expandido;

• digestores h´ıbridos: podem ser utilizados no tratamento de ´aguas residuais com teores de s´olidos em suspens˜ao numa faixa relativamente ampla, se bem que a sua eficiˆencia seja mais elevada para cargas orgˆanicas sol´uveis. Exemplo:

— filtro h´ıbrido.

Segundo [47], do conjunto de digestores referidos, destacam-se os reatores de biomassa suspensa, em geral, e os reatores de mistura completa, em particular, por serem os mais aplicados na estabiliza¸c˜ao de lamas em ETAR. As suas principais caracter´ısticas s˜ao:

6.1. ESTABILIZAC¸ ˜AO ANAER ´OBIA 115

• reator de mistura completa, CSTR: as lamas a digerir s˜ao misturadas com o conte´udo do digestor, sendo o contacto entre os microrganismos e o substrato proporcionado por uma agita¸c˜ao eficiente do material em digest˜ao. Uma vez que este tipo de reator n˜ao prevˆe qualquer mecanismo de reten¸c˜ao da biomassa, ´e necess´ario garantir que o tempo de reten¸c˜ao hidr´aulico ´e superior `a velocidade de crescimento das popula¸c˜oes microbianas;

• reator de leito de lamas de fluxo ascendente, UASB: a reten¸c˜ao da biomassa no digestor ´e conseguida pela tendˆencia natural que os microrganismos apresentam para formar densos agregados (entre 1 e 5 mm de diˆametro) pass´ıveis de sedimentar no interior do reator, sem necessidade de uma part´ıcula inerte de suporte inicial. Os grˆanulos de biomassa de maior dimens˜ao e velocidade de sedimenta¸c˜ao formam um manto de lamas na zona inferior do digestor, enquanto os flocos mais leves e com menor concentra¸c˜ao de biomassa se situam na zona superior. O g´as produzido e alguma biomassa flutuante s˜ao separados da fase l´ıquida por interm´edio do separador g´as-s´olido- l´ıquido instalado no topo do digestor;

• reator de contacto: a principal caracter´ıstica do processo de contacto consiste no controlo da perda de biomassa atrav´es da sua separa¸c˜ao da fase l´ıquida e recircula¸c˜ao ao digestor. Desta forma, ´e poss´ıvel manter uma concentra¸c˜ao de biomassa elevada no reator. Contudo, ´e expect´avel que durante o processo de separa¸c˜ao da biomassa (por sedimenta¸c˜ao, flota¸c˜ao ou centrifuga¸c˜ao) e posterior recircula¸c˜ao ocorra uma redu¸c˜ao da atividade metanog´enica da biomassa;

• reator de fluxo-pist˜ao: o substrato, ao ser introduzido numa das extremidades do reator, induz a desloca¸c˜ao de toda a massa no interior do digestor e a consequente sa´ıda de lama digerida em quantidade igual `a da lama introduzida. A existˆencia de zonas segmentadas no interior do reator contribui para que o tempo de reten¸c˜ao da biomassa seja superior ao tempo de reten¸c˜ao hidr´aulico do res´ıduo. Estes reatores podem ser desprovidos de equipamentos eletromecˆanicos ou podem ser agitados atrav´es de um agitador

116 CAP´ITULO 6. VALORIZAC¸ ˜AO DE SUB-PRODUTOS EM ETAR

de eixo horizontal. Geralmente, s˜ao utilizados na digest˜ao de res´ıduos pecu´arios semi-s´olidos, apresentando um rendimento idˆentico aos CSTR.

Os autores de [39] classificam ainda os digestores anaer´obios como sendo de baixa ou alta carga. No caso dos digestores de baixa carga, s˜ao mais f´aceis de conceber e necessitam de um per´ıodo de digest˜ao de 30 a 60 dias. Normalmente, as lamas em digest˜ao n˜ao s˜ao aquecidas nem agitadas. Apesar do biog´as produzido induzir alguma mistura, verifica-se a estratifica¸c˜ao dos res´ıduos digeridos nas seguintes quatro zonas de diferentes densidades: camada superficial de escumas, sobrenadante que retorna `a linha de tratamento da fase l´ıquida da instala¸c˜ao de tratamento, lamas em digest˜ao e lamas digeridas, como pode ser observado na figura 6.3.

Segundo [48], este tipo de reatores apenas s˜ao aplic´aveis em pequenas esta¸c˜oes de tratamento de ´aguas residuais.

Os digestores de alta carga diferem dos anteriores pelo facto do substrato ser aquecido e completamente misturado, e de serem alimentados a uma taxa cont´ınua. A combina¸c˜ao destes fatores concorre para a estabilidade das condi¸c˜oes do processo de digest˜ao, o que se repercute no aumento da sua eficiˆencia e permite a constru¸c˜ao de digestores de menores dimens˜oes. O esquem´atico de um digestor de alta carga pode ser observado na figura 6.4 apresentada de seguida.

Nos reatores de mistura completa, o tempo de reten¸c˜ao hidr´aulico (TRH) ´e idˆentico ao tempo de reten¸c˜ao de s´olidos (TRS). A mistura da lama em digest˜ao pode ser assegurada pela recircula¸c˜ao do g´as libertado no processo de digest˜ao, pelo seu bombeamento ou por agitadores mecˆanicos. O aquecimento das lamas em digest˜ao ´e efetuado por interm´edio de permutadores de calor. A alimenta¸c˜ao constante do reator ´e um aspeto que se reveste de particular importˆancia, especialmente para as bact´erias metanog´enicas, de modo a manter a estabilidade do processo e a evitar choques de carga [48].

Segundo [41], os processos de digest˜ao de alta carga s˜ao, geralmente, concebidos em duas fases, acoplando um digestor de alta carga a um segundo reator. Neste ´ultimo ocorre a separa¸c˜ao s´olido-l´ıquido, permitindo a acumula¸c˜ao e posterior extra¸c˜ao

6.1. ESTABILIZAC¸ ˜AO ANAER ´OBIA 117

Figura 6.3 – Diagrama esquem´atico de um digestor de baixa carga. Adaptado de [39].

das lamas digeridas e sa´ıda de sobrenadante. A figura 6.5 apresentada de seguida apresenta um diagrama esquem´atico simplificado do funcionamento do processo de digest˜ao anaer´obio em duas fases.

O autor de [49] enumera algumas desvantagens da utiliza¸c˜ao do processo em duas fases destacando-se as seguintes duas:

• as bact´erias acidog´enicas, quando presentes no reator onde ocorre a metanog´enese, induzem a flota¸c˜ao das lamas, afetando negativamente a reten¸c˜ao da biomassa no digestor e a qualidade do sobrenadante;

118 CAP´ITULO 6. VALORIZAC¸ ˜AO DE SUB-PRODUTOS EM ETAR

Figura 6.4 – Diagrama esquem´atico de um digestor de alta carga. Adaptado de [39].

• custos significativamente superiores aos custos de utiliza¸c˜ao de um ´unico reator.

Os digestores podem apresentar diversos formatos, sendo os trˆes mais comuns apresentados na figura 6.6 apresentada de seguida.

Vantagens do formato cil´ındrico:

• permite armazenar um volume significativo de biog´as;

Documentos relacionados