Energia a partir do esgoto

E se eu te dissesse que podemos produzir energia através da água do esgoto doméstico? Isso mesmo, a partir de xixi e cocô! Essa é uma das mais novas descobertas científicas relacionadas a produção de energia.

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Combustíveis fósseis, até quando?

Sabemos que os combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral e gás natural) ainda são as principais matérias primas na produção mundial de energia. Porém, os combustíveis fósseis são extraídos das profundezas da terra e são finitos, portanto, mais cedo ou mais tarde não teremos essas fontes de energia. Mais do que isso, a queima dos combustíveis fósseis é irreversivelmente prejudicial para o meio ambiente, pois libera para a atmosfera uma quantidade gigantesca de gases do efeito estufa que estavam aprisionados, contribuindo para o aquecimento global[1].

Como o próprio nome já diz, o aquecimento global é o aumento da temperatura da atmosfera e dos oceanos. Este fenômeno é decorrente da absorção de parte da radiação solar, portanto, se houver uma quantidade aumentada de gases do efeito estufa, a radiação não se dissipará de volta para o espaço e ficará presa na atmosfera.

Intensificação do efeito estufa e mudanças climáticas

O efeito estufa em si é importante para manter a atmosfera habitável, porém o aumento demasiado das temperaturas acarreta uma série de problemas como: o derretimento das áreas com gelo e consequente aumento do nível da água dos oceanos (cidades costeiras poderão sumir do mapa); longos períodos de seca; aumento das queimadas em florestas; aumento das ondas de calor; aumento da duração, da intensidade e do número de tempestades tropicais e furacões[2].

Fontes de energia renovável? Yes, please!

Por conta dessa lista de problemas, é muito importante que fontes sustentáveis de energia sejam utilizadas, ou seja, fontes que gerem uma menor quantidade de gases do efeito estufa, que não poluam as águas e a atmosfera, além de serem mais baratas e seguras. Atualmente, as fontes renováveis de energia são: solar, eólica (vento), geotérmica (a partir do calor subterrâneo), hidroeletricidade, células de combustível (hidrogênio e oxigênio); bioenergia (biogás e biocombustíveis a partir de biomassa)[3] e célula combustível microbiana[4].

Microrganismos: os heróis que tratam esgoto e produzem energia sustentável!

Como o nosso foco neste texto é produção de energia a partir de esgoto doméstico, vou explicar as duas formas mais conhecidas até o momento:

  1. Biogás

A primeira é o biodigestor ou digestão anaeróbia (ausência de oxigênio) e está presente nas plantas de tratamento de água e esgoto, principalmente em países desenvolvidos. É largamente utilizada no processo final de tratamento de esgoto municipal, também para o tratamento de esterco animal (Figura 1) e outros resíduos orgânicos (ex. restos de alimento, bagaço de cana, lixo urbano etc). Este bioreator possui microrganismos capazes de fermentar os materiais orgânicos e produzir metano (biogás)[6]. O metano é então canalizado e utilizado para a produção de energia através de sua queima.

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Figura 1. Exemplo de biodigestor utilizado no tratamento de esterco de animais e restos de alimento e para a produção de biogás (metano) e fertilizante (co-produto). Fonte: imagem de domínio público retirada da Wikipedia[5].

  1.      Células Combustíveis Microbianas

O segundo método de produção de energia usando água do esgoto é conhecido como célula combustível microbiana. Esta tecnologia ainda não é uma realidade em grande escala, mas é realizada em pequenos biorreatores em laboratório[4].

Neste biorreator, as bactérias são utilizadas para consumir os resíduos orgânicos, tornando a água limpa através de um sistema que produz eletricidade, assim como nas pilhas comuns. Para isso, um eletrodo (ânodo) é colocado no fundo do biorreator com água de esgoto e é conectado por um fio condutor a um outro eletrodo (cátodo), em contato com o ar atmosférico (oxigênio). O ânodo e o cátodo são separados por uma membrana, para evitar que o oxigênio entre em contato com o ânodo e o processo desacelere. Além disto, no fio condutor que liga os dois eletrodos há uma pequena lâmpada que se acende com a passagem dos elétrons (produção de eletricidade), assim como apresentado na Figura 2.

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Figura 2. Exemplo de biorreator de célula combustível microbiana. As células dos microrganismos formam um biofilme (agregado de células) no ânodo (anode) onde ocorrerá a conversão dos compostos orgânicos em gás carbônico (CO2), prótons (H+) e elétrons (e). Os elétrons caminharão em direção ao cátodo (cathode) passando pela lâmpada e iluminando-a (produção de eletricidade). No cátodo, ocorre formação de água pura (H2O) através da reação química entre oxigênio (O2), próton (H+) e 1 elétron (e). Fonte: Wikipedia[7]

Nos dois processos acima apresentados é interessante observar a produção de energia a partir de materias que consideramos lixo, sem utilidade ou valor. Quando conseguimos reciclar todo esse material orgânico, estamos reduzindo a quantidade de resíduos enviados para aterros sanitários (lixões) e melhorando o processo de tratamento de esgoto. Em ambos os casos, estamos solucionando grandes problemas decorrentes do aumento populacional mundial.

Por fim, aguardemos o avanço da ciência e tecnologia das células combustíveis microbianas para combinarmos de forma mais sustentável o tratamento de esgoto e a produção de eletricidade dentro de um único biorreator.

Texto por: Silva, A.R.

Referências:

[1] http://www.eesi.org/topics/fossil-fuels/description

[2] http://climate.nasa.gov/

[3] http://www.eesi.org/topics/renewable-energy/description

[4] http://www.wur.nl/en/show/Generating-electricity-from-waste-water.htm

[5] https://pt.wikipedia.org/wiki/Biomassa#/media/File:Biodigestor.JPG

[6] V. Nallathambi Gunaseelan, Anaerobic digestion of biomass for methane production: A review, Biomass and Bioenergy, Volume 13, Issue 1, 1997, Pages 83-114, ISSN 0961-9534. (Acesso em: 19/09/2016, disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953497000202)

[7] MFCGuy2010 – Own work, CC BY-SA 3.0, (Acesso em 19/09/2016, disponível em: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11750679)

*imagem retirada do Pixabay (CC0 Public Domain, Free for commercial use, No attribution required).

 

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