Como o uso de micróbios para gerar energia a partir de dejetos humanos poderia ajudar a reduzir a dependência de combustíveis fósseis

Normalmente não pensamos no que acontece depois de deitarmos os nossos resíduos na sanita, mas uma equipa de investigadores da Colúmbia Britânica está a experimentar formas de converter as nossas águas residuais em energia.

A equipe trabalhou no laboratório e na extensa Estação de Tratamento de Águas Residuais da Ilha Lulu, de 24 acres, em Richmond, Colúmbia Britânica, onde construíram uma minifossa séptica de última geração que povoaram com populações microbianas naturais que digerem a matéria orgânica.

O biogás, subproduto desse processo, consiste em metano, dióxido de carbono e uma pequena porcentagem de outros compostos como sulfeto de hidrogênio, nitrogênio e oxigênio.

Pode ser processado em uma forma mais limpa para produzir eletricidade. Os envolvidos dizem que o que é interessante é a forma como cultivam a população microbiana para produzir mais biogás.

“Criamos o ambiente certo para que cresçam e prosperem”, afirma a engenheira Lillian Zaremba, gestora do programa de inovação colaborativa da Metro Vancouver, uma agência regional que serve 21 comunidades no Lower Mainland da Colúmbia Britânica.

O projeto ocorre na Estação de Tratamento de Águas Residuais da Ilha Lulu, que trata milhões de litros de águas residuais de 220 mil residências em Richmond, cerca de 20 quilômetros ao sul de Vancouver.

Micróbios em uso

Steven Hallam, professor de microbiologia do Instituto de Ciências da Vida da Universidade da Colúmbia Britânica, diz que a verdadeira magia é microscópica.

“Esses residentes invisíveis que vivem neste ambiente construído e construído pelo homem estão, em última análise, fazendo todo o trabalho que produz o recurso, o recurso renovável a partir dos resíduos”, disse Hallam.

“É como uma linha de montagem circular. É um ecossistema.”

Hallam faz parte de uma equipe que desenvolve métodos inovadores para gerar energia de forma eficiente a partir de águas residuais que foram previamente tratadas e lançadas no mar. Ele espera que projetos como este mudem a atitude da sociedade em relação ao desperdício.

“Fomos ensinados que a diluição é a solução para a poluição, certo?” “Quero dizer, longe da vista, longe da mente.”

A usina da Ilha Lulu processa o metano obtido e o utiliza para gerar energia.

O excedente é vendido à concessionária de gás da Colúmbia Britânica, FortisBC, gerando cerca de US$ 1 milhão anualmente, que é usado para operar a usina. Grande parte da pesquisa é conduzida usando um grande dispositivo prateado estilo Willy Wonka.

O dispositivo, apelidado de “fermentador de bebês”, foi instalado na estação de tratamento de águas residuais da Ilha Lulu, onde serve como plataforma local ou laboratório onde os testes podem ser realizados. No fermentador de bebês, os micróbios – os chamados metanógenos – decompõem os resíduos.

O gás metano resultante é então enviado para uma série de outras estruturas, incluindo uma grande bolha branca, onde é purificado o suficiente para ser misturado ao sistema de fornecimento de gás. A usina de biogás da Ilha Lulu entrou em operação em 2021 e custou US$ 11 milhões até o momento. Agora produz 60.000 gigajoules de energia anualmente.

No Canadá, existem 300 projetos ativos de biogás a partir de resíduos agrícolas ou de aterros que geram energia suficiente para abastecer cerca de meio milhão de residências anualmente, de acordo com a Associação Canadense de Biogás.

Dimensionamento

Em 2018, microbiologistas e engenheiros ambientais da UBC iniciaram pesquisas microbianas que eventualmente levaram a um plano de biorreator patenteado.

Dois projetos de pesquisa financiados pelo Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e Engenharia e pelo Fundo de Inovação em Sustentabilidade do Metro Vancouver trabalharam juntos para encontrar maneiras de gerar energia a partir de águas residuais e recuperar calor e amônia das águas residuais.

Em 2022, o Escritório de Marcas e Patentes dos EUA concedeu à Metro Vancouver uma patente para Enriquecimento Sintrófico para Digestão Melhorada (SEED), o sistema ou biorreator que eles desenvolveram com base em experimentos de pesquisadores da UBC.

Atualmente está sendo trabalhado um novo protótipo do biorreator, que será testado em um pequeno fermentador. Deve ser concluído até 2027. Zaremba diz que isto lhes permitirá ampliar o sistema e aumentar a produção de metano em até 50 por cento, embora o objectivo inicial seja apenas de 15 a 20 por cento. Ela diz que o objetivo é eventualmente compartilhar a tecnologia com outras 180 estações de tratamento de águas residuais no Canadá, mas ressalta que isso pode custar dezenas de milhões.

“Se pudermos demonstrar o seu sucesso e houver um modelo de negócio positivo, isso significa que pode ser usado noutros locais com digestores e podemos produzir mais gás natural renovável e de baixo carbono, reduzindo a nossa dependência de combustíveis fósseis e ajudando o nosso país a alcançar os seus objectivos climáticos”, disse Zaremba.

Eles dizem que o projeto ajudará a cumprir as metas da Lei de Energia Limpa da Colúmbia Britânica de fazer a transição de 15% do consumo de gás da província para energia renovável ou de baixo carbono até 2030.

Solução viável ou ferramenta de marketing?

O conceito “parece certamente novo”, de acordo com Guru Gurumurthy, analista sénior do programa de electricidade do Pembina Institute, com sede em Toronto, um think tank que defende uma transição energética eficaz.

No entanto, ele diz que este sistema não é barato, observando que “na verdade contribui para as emissões de gases com efeito de estufa”. Gurumurthy acredita que a energia eólica ou solar são soluções mais viáveis ​​porque “são as soluções energéticas mais económicas disponíveis hoje”.

Outros críticos questionam se a produção de metano a partir do biogás é uma solução eficaz para as alterações climáticas ou apenas outra forma de comercializar o gás como energia renovável.

Eddie Dearden diz que depois de aprender mais sobre as alterações climáticas há cerca de uma década, desistiu da sua carreira como engenheiro químico na indústria do carvão para se concentrar no design de casas sustentáveis.

Ele apresentou uma queixa à Comissão de Concorrência do Canadá acusando as empresas de gás de enganar os consumidores sobre o impacto ambiental do uso do gás. Ele também é um dos demandantes que está processando o FortisBC por suposta “lavagem verde” – marketing que faz a empresa parecer mais ecologicamente correta do que realmente é – e está pressionando os governos locais para mudar o termo “gás natural” para “gás fóssil” para combater o deixar claro ao público que a utilização deste combustível deve ser eliminada gradualmente, tendo em conta as alterações climáticas.

“Basicamente, eles produzem um dos gases de efeito estufa mais poderosos: o metano”, diz Dearden. Ele acredita que o Canadá deveria parar de usar este gás porque é muito difícil de conter.

Zaremba diz que a central eléctrica de Lulu está agora a reutilizar o excesso de gás que foi anteriormente queimado. Ela diz que vender o gás para reaproveitamento evita que o metano escape para a atmosfera.

“Capturamos metano, limpamos e queimamos”, disse ela. “Seria ótimo se pudéssemos mudar completamente para a eletricidade e para a energia solar ou eólica renovável. Pessoalmente, vejo isto como um passo no caminho para a transição energética.”