“Estações de tratamento esgoto em todo o mundo oferecem uma importante opção para a captura de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa”
Pesquisadores em Princeton concluíram que as ETEs que atendem municípios em todo o mundo oferecem uma ótima opção para a captura de dióxido de carbono e outros gases do efeito estufa. Embora alertando que a pesquisa e o desenvolvimento são necessários antes que os sistemas possam ser implantados, a equipe identificou vários caminhos potencialmente viáveis para usar o esgoto como sumidouro de carbono. Ou seja, as ETEs poderiam limpar a atmosfera à medida que limpam a água. Foto: iStock
Em um artigo na revista Nature Sustainability analisando várias técnicas possíveis em 18 de dezembro de 2018, pesquisadores da Princeton University (EUA) concluíram que as estações de tratamento esgoto (ETEs) que atendem municípios em todo o mundo oferecem uma importante opção para a captura de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa. Embora alertando que a pesquisa e o desenvolvimento são necessários antes que os sistemas possam ser implantados, a equipe identificou vários caminhos potencialmente viáveis para usar o esgoto como sumidouro de carbono – ou seja, as instalações de esgoto poderiam limpar a atmosfera à medida que limpam a água.
“A indústria da água poderia desempenhar um papel importante no combate às mudanças climáticas”, disse o autor sênior Jason Ren, professor de engenharia civil e ambiental do Centro Andlinger para Energia e Meio Ambiente. “É uma idéia muito interessante porque as pessoas sempre pensam em energia ou transporte, mas a água não é considerada um fator importante na redução de carbono”.
As ETEs são operações industriais massivas que usam uma variedade de técnicas para remover poluentes antes que o efluente retorne ao meio ambiente. Embora a maioria das pessoas nunca pense sobre os sistemas, o volume de água é impressionante. A cidade de Nova York, por exemplo, opera 14 estações de esgoto e tratam 1,3 bilhão de galões ou 4.921.035 m3 de água por dia.
Nos últimos anos, os pesquisadores propuseram métodos com a finalidade de usar esses efluentes para capturar carbono suficiente na compensação de quantidade gerada para abastecer os equipamentos pesados usados na operação das estações de esgoto. Eles descobriram que algumas técnicas não somente permitiriam que as ETEs equilibrassem suas próprias emissões (a água de limpeza requer considerável uso de energia), como também poderiam absorver carbono extra que os operadores bombeavam para o esgoto enquanto se moviam pelas estações.
“Se considerar isso como um recurso, é possível converter parte do material residual, incluindo o CO2 em produtos”, disse Ren. “Você poderia realmente ganhar dinheiro.”
Geralmente, os operadores usariam tubulações para bombear o gás de dióxido de carbono no esgoto das ETEs. Eles, então, usariam uma variedade de técnicas para converter o gás em minerais de carbonato, biocombustíveis ou um fertilizante baseado em lodo chamado biochar.
Os pesquisadores revisaram uma série de técnicas, incluindo:
Captura de carbono microbiano eletrolítico
Estas técnicas utilizam uma combinação de bactérias e uma baixa carga elétrica para alterar a alcalinidade da água e, com a adição de silicatos, converter o dióxido de carbono em carbonato sólido e bicarbonato. Além dos sólidos, que podem ser usados pela indústria, o processo cria grandes quantidades de gás hidrogênio. Os pesquisadores observaram que essa técnica é usada atualmente no laboratório e que é necessário um trabalho adicional para mostrar se ela é econômica e aplicável em nível industrial.
Eletrossíntese microbiana
A eletrossíntese microbiana é semelhante à técnica microbiana eletrolítica, exceto que o processo depende de bactérias para capturar diretamente o dióxido de carbono e convertê-lo em outros compostos orgânicos, como o etanol ou o ácido fórmico. Os pesquisadores notaram que a tecnologia é promissora, mas grandes avanços são necessários para o desenvolvimento completo do processo.
Cultivo de microalgas
O cultivo de microalgas poderia ser usado como complemento de outros processos. Algas e bactérias usam o dióxido de carbono, nitrogênio e fósforo nos efluentes para crescer. Os operadores então coletam as algas, que podem ser usadas como ração animal, para o tratamento do solo ou na produção de biocombustíveis. Os pesquisadores disseram que o trabalho está avançando na identificação das melhores comunidades microbianas locais, pequenos e intensivos biorreatores, e técnicas eficientes para separar sólidos e líquidos.
Produção de biochar
Este método converte lodo de efluentes e microalgas em material que melhora a capacidade do solo para reter água e nutrientes. A técnica, que remove patógenos, é geralmente autossuficiente em termos de energia, embora a maioria dos biochar é agora feita a partir de plantas secas. Os pesquisadores disseram que o uso de lodo de efluentes para fazer biochar pode exigir mais energia ou medidas adicionais para dar conta do teor suplementar de água.
Um biorreator usado no laboratório de Jason Ren, no Andlinger Center for Energy and the Environment (EUA). “A indústria da água poderia desempenhar um papel importante no combate às mudanças climáticas”, disse Ren, professor de engenharia civil e ambiental no Andlinger Center for Energy and the Environment. Foto: Sameer A. Khan / Fotobuddy
Ren afirmou que em muitos locais, as Etes já estão localizadas perto de instalações industriais que emitem grandes quantidades de dióxido de carbono, assim como usinas de energia, fábricas de cimento e refinarias. Ele explicou que o uso dos sistemas de esgoto para capturar o carbono poderia fornecer um retorno econômico para essas empresas na forma de créditos de carbono, e que a técnica poderia ser usada por indústrias que já administram seus próprios sistemas de tratamento de efluentes, como produtores de petróleo e gás, cervejarias e destilarias. Ao analisar os potenciais benefícios ambientais e econômicos dessa operação, eles descobriram que milhões de toneladas de CO2 poderiam ser capturadas e utilizadas, enquanto bilhões de dólares em receita poderiam ser gerados tanto nos EUA e China, os dois maiores emissores de CO2 do mundo.
Os pesquisadores advertem que, embora muitas técnicas sejam promissoras, “o conceito ainda é recente”. Eles disseram que o pleno uso da tecnologia exigirá trabalho não só de cientistas, mas também de reguladores, investidores e da indústria.
Jerald Schnoor, professor de engenharia da Universidade de Iowa (EUA), comentou que os líderes nacionais devem considerar o tratamento de efluentes como parte dos esforços para diminuir a pegada de carbono do país nas próximas décadas.
“O tratamento de efluentes é um dos maiores usuários de energia e emissores de gás de efeito estufa de uma planilha municipal”, contou Schnoor, que não esteve envolvido nesta pesquisa. “As tecnologias existem em escala piloto para atingir zero de pegadas de carbono e energia, mas não são comprovadas como escaláveis ou rentáveis no momento atual. Como o país agora embarca em iniciativas de “infraestrutura verde”, como está sendo discutido pelo novo Congresso, isso deve ser uma alta prioridade ”.
Além de Ren, os autores incluem o primeiro autor Lu Lu, pesquisador associado em Princeton; Catherine Peters, professora de engenharia civil e ambiental em Princeton; Jeremy Guest, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign; Greg Rau, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz; e Xiuping Zhu, da Louisiana State University. O apoio ao projeto foi fornecido em parte pela National Science Foundation (NSF), nos Estados Unidos.