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Utilizando o potencial do esgoto: de consumidor de energia a produtor de energia

Produzir energia e ser mais eficiente em seu uso não são apenas decisões economicamente sábias, mas também demonstra responsabilidade local



Com bombas, difusores de aeração, motores e ventiladores funcionando 24 horas por dia, 7 dias por semana, o setor de água naturalmente é responsável por grande parte do uso total de energia e, portanto, das emissões de gases de efeito estufa (GEE). Do ponto de vista dos EUA, a EPA estima que o fluxo de água dos EUA é responsável por 45 milhões de toneladas de GEE anualmente, com uso de energia correspondendo a 2% do consumo nacional. Em um nível econômico, o consumo de energia relacionado à operação de águas residuais e estações de água, em média, é responsável por aproximadamente 35% do orçamento de energia de um município americano típico.


As iniciativas para economizar energia e, assim, reduzir os custos operacionais assumem muitas formas – desde o investimento em equipamentos altamente eficientes, como drives de frequência variável (VFDs), ventiladores eficientes, melhores controles com misturadores mecânicos, até a mudança para iluminação LED e sensores nos edifícios das instalações.


No entanto, economizar energia o levará apenas até certo ponto. Para se tornarem neutras em termos de energia e, em seguida, começar a produzir energia, algumas concessionárias até instalam painéis solares para fornecer energia renovável no local – mas existe uma oportunidade imensa, e muitas vezes não utilizada, para as plantas gerarem energia e calor por meio do uso inteligente de carbono. Várias concessionárias encontraram uma maneira de utilizar esta oportunidade e perceberam impactos econômicos e ambientais.

Dinamarca: Produza mais do que se usa


O setor de água dinamarquês está entre os mais sustentáveis ​​do mundo e, antes de 2030, o setor de água pretende ser neutro em termos de clima e energia. A meta ambiciosa é parte da iniciativa climática do governo dinamarquês, que se comprometeu a reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2) do país em 70% até 2030.


No entanto, a jornada em direção ao gerenciamento sustentável de águas residuais está em andamento há anos. Aarhus Vand e VCS Denmark são duas das empresas de serviços públicos dinamarquesas progressistas que têm trabalhado estrategicamente para desenvolver concessionárias de energia neutra por décadas. Tudo começou com o desafio de economizar energia e se tornar mais eficiente, e agora, depois de anos de trabalho contínuo, Aarhus Vand pode anunciar que as emissões de GEE estão 77% mais baixas do que em 2008.


“Em nossa estação de tratamento de águas residuais em Marselisborg, agora produzimos 50% mais energia do que usamos. Ao implementar soluções de eficiência energética e produzir biogás a partir do lodo, somos quase capazes de cobrir o consumo de energia para todo o ciclo da água, desde a extração da água subterrânea até as estações de bombeamento, distribuição de água e tratamento de águas residuais”, diz Claus Homann, diretor de operações da Aarhus Vand.


Per Henrik Nielsen, diretor de projetos da VCS Dinamarca, reconhece as iniciativas feitas em Aarhus Vand, pois eles também têm trabalhado diligentemente para otimizar suas operações por décadas. Hoje, a VCS Dinamarca já alcançou a neutralidade como empresa de abastecimento de água e esgoto, incluindo edifícios de escritórios, veículos, etc. Como Aarhus Vand, eles não estão adicionando energia solar, gorduras / óleos / graxas (FOG) ou outras fontes externas de carbono à mistura.


Destaca-se que o desejo de se tornar uma empresa de serviços públicos sustentável decorre de três fatores: economia, responsabilidade e curiosidade. Nielsen explica:


“Em primeiro lugar, tem que ser um bom investimento do ponto de vista econômico. Em segundo lugar, temos a responsabilidade de fornecer água saudável e potável para nossa comunidade. E, terceiro, temos que continuar capacitando nossos funcionários e dando-lhes o desejo de otimizar e fazer melhor, em vez de apenas atender aos requisitos”.


Desde 2014, as concessionárias dos EUA têm visitado a Dinamarca por meio do programa de extensão da Danish Water Technology Alliance. A experiência é clara – as melhores e as próximas práticas da Dinamarca também são aplicáveis ​​nos EUA.

Downers Grove: uma instalação premiada com Net-Zero em Illinois


Uma das concessionárias de serviços públicos dos EUA que participou de uma excursão de delegação à Dinamarca é o Downers Grove Sanitary District, em Illinois – e eles já viram os benefícios de economizar e produzir energia. Doze anos atrás eles começaram, o que acabou sendo uma jornada rumo a uma instalação líquida zero quando turbo sopradores de alta eficiência e difusores de aeração de bolha fina foram instalados na fábrica.


“A vantagem mais óbvia é o dinheiro economizado nas contas de eletricidade da usina. As vantagens adicionais são a boa percepção pública de nosso distrito, o orgulho e moral dos funcionários. Recebemos um subsídio da Fundação da Comunidade de Energia Limpa de Illinois por ser uma instalação com energia líquida zero. Como parte do programa de subsídios, criamos um Centro Educacional Net-Zero, que será usado durante as visitas à fábrica para ensinar os alunos e o público sobre eficiência energética ”, explicou Amy Underwood, gerente geral do Distrito Sanitário Downers Grove.


Além de implementar as soluções de eficiência energética, um dos principais componentes na redução do uso de energia e das emissões de GEE tem sido a instalação de unidades econômicas combinadas de calor e energia (CHP) para iniciar a produção de energia. O funcionamento dos CHPs mudou parte do enfoque do tratamento de águas residuais, já que alguns dos mecânicos foram treinados para manter e operar os CHPs com foco na co-digestão e limpeza de gás. A transformação apresentou alguns desafios iniciais, mas no final, Underwood enfatiza que as mudanças valeram a pena em vários níveis.


“A mentalidade dos funcionários mudou para melhor depois que tivemos números concretos sobre quanta eletricidade podemos economizar e produzir e o dinheiro resultante que estamos economizando. Oferecer passeios ao público também ajudou na mentalidade dos funcionários, já que os visitantes ficam bastante impressionados com a co-digestão e a transformação de gordura em eletricidade. No geral, é muito mais trabalhoso, mas agora há um sentimento de orgulho pelas grandes coisas que estamos fazendo”, afirmou Underwood.


No processo de se tornarem instalações neutras em energia, as três concessionárias mencionam o controle de dados e a automação como ferramentas importantes. Medir o processo em todos os momentos apresenta percepções que são inestimáveis ​​no controle das operações. Por meio dos insights, é possível ajustar as operações e garantir que você não use mais energia do que realmente precisa. Na Downers Grove, eles implementaram várias soluções baseadas em dados para medir o processo em todos os momentos e ajustar automaticamente as operações para atender aos requisitos.


“As bombas de esgoto bruto operam em inversores de frequência. A planta possui turbo ventiladores de alta eficiência que fornecem ar para os tanques de aeração. A velocidade do soprador é controlada usando feedback das sondas de OD [oxigênio dissolvido] e um analisador de amônia para garantir que estamos fornecendo apenas a quantidade de oxigênio necessária para o processo. Algumas das bombas de lodo ativadas de retorno estão em VFDs e alguns equipamentos da planta alternam entre os modos de fluxo alto e baixo”, explicou Underwood.


As três concessionárias aumentaram a automação de suas operações como parte do trabalho estratégico com sustentabilidade. No entanto, eles destacam que isso tem mais benefícios do que apenas ser sustentável, porque, como eles começaram a controlar suas operações por meio de decisões baseadas em dados e otimizaram seus processos para se tornarem neutros em energia, eles também são capazes de cortar custos operacionais. Além disso, em tempos como estes de pandemia global, eles conseguiram manter as operações com um número limitado de funcionários devido às operações automatizadas.

Na verdade, de acordo com a Nielsen, os dados não são apenas essenciais, são um pré-requisito:


“Operar sua planta sem dados é como dirigir um carro à noite sem as luzes acesas. Você precisa da luz para manobrar seu carro com segurança na estrada, assim como você precisa coletar dados e usá-los para automatizar e otimizar suas operações de maneira segura ”, disse Nielsen.

A otimização das operações pode ser um bom início


Desenvolver uma ETAR sustentável e liberar o potencial das águas residuais não é algo que você faz da noite para o dia. Exige muito trabalho, grandes investimentos e desenvolvimento de funcionários. Além disso, pode ser difícil para as pequenas empresas de serviços públicos produzirem energia, pois a quantidade de água residual pode não ser suficiente para constituir um bom caso de negócios. No entanto, os benefícios de pelo menos otimizar as operações e se tornar mais eficiente em termos de energia é um bom lugar para começar.


“As pequenas concessionárias podem economizar energia por meio da otimização de processos, tornando-se melhores no controle de processos biológicos e talvez também de processos químicos. Porém, concessionárias com capacidade de mais de 200.000 PE (equivalente em população) devem começar a produzir energia. A tecnologia para fazer isso existe; agora só precisamos fazer acontecer”, aconselhou Homann.



Fonte: Water Online

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