A energia é o coração de uma empresa, a água é o sangue

A potência pode de facto ser um factor dominante tanto na separação do ar como na produção e cogeração de hidrogénio, mas a gestão da água não é certamente posta de lado.

Com um consumo de água de 79 milhões de metros cúbicos por ano, o Air Liquide é igual ao consumo de água dos seus clientes. Cerca de setenta profissionais em todo o mundo estão actualmente a lidar com o tema da água. Paul McNicholas lidera estes especialistas em água, e oferece a sua visão sobre um abastecimento de água acessível, fiável e sustentável.

A Air Liquide é um dos bem conhecidos fornecedores de vários gases para a indústria siderúrgica, petroquímica, química, de processos e alimentar. Outros ambientes típicos em que estes gases são utilizados incluem a indústria vidreira e automóvel. Além disso, a empresa fornece gases altamente especializados e de alta qualidade para a indústria electrónica de alta tecnologia, bem como gases médicos.

Alguns destes gases são produzidos através da divisão do ar. A empresa também produz gás hidrogénio através da reforma a vapor do biogás ou gás natural, ou através da electrólise da água. Um subproduto deste processo é o monóxido de carbono, que também tem o seu próprio mercado. Dependendo do seu volume, os gases chegam ao cliente por gasoduto, camião ou botija de gás. Os gases são muitas vezes essenciais para o processo. Por conseguinte, a empresa opta por uma produção próxima do cliente, ou "por cima da vedação", como a empresa lhe chama. A Air Liquide é assim capaz de fornecer uma taxa de fiabilidade de 99,99 por cento, o que é realizado tanto pela redundância no, como pela distribuição dos gases. A Air Liquide tem 324 grandes instalações de separação de ar e 46 fábricas de hidrogénio e monóxido de carbono em todo o mundo.

Uma segunda parte importante da empresa é o ramo da co-geração, que assegura o fornecimento de vapor e electricidade a várias grandes empresas químicas internacionais (petro). A fábrica de Pergen nas instalações da Shell Pernis, por exemplo, é totalmente explorada pela Air Liquide. As instalações da Huntsman incluem também uma central eléctrica da Air Liquide. Existem dezassete instalações deste tipo em todo o mundo.

Uma das divisões da empresa francesa que não é tão conhecida entre os holandeses são as actividades de tratamento de águas (resíduos). Esta é uma actividade lógica, devido à utilização de oxigénio para a produção de ozono no mundo da água. A investigação e as aplicações, no entanto, estendem-se para além dos simples gases. O departamento de I&D da empresa também investiga a utilização de membranas para optimizar a distribuição de gases na água.

Consumo de água

Não será surpresa que a energia seja um factor dominante tanto na separação do ar, como na produção de hidrogénio e na co-geração. Mas a gestão da água não é certamente negligenciada. Cerca de setenta profissionais em todo o mundo estão a examinar o tema da água. O britânico Paul McNicholas lidera estes especialistas em água e, embora esteja ao lado da instalação de Pérgen, desenvolve a sua visão de um abastecimento de água acessível, fiável e sustentável: "No que diz respeito ao consumo de água, estamos quase à altura dos nossos clientes", explica McNicholas. Ele revela uma tabela de 2015 em que o consumo de água de 79 milhões de metros cúbicos por ano é apenas um pouco inferior ao consumo de DOW Chemical, e excede mesmo o consumo da BASF. As empresas petroquímicas superam amplamente a Air Liquide no que diz respeito à entrada de água, mas muita desta água acaba por voltar ao sistema de água: "Ao dividirmos o ar, utilizamos água para arrefecer o ar comprimido", continua McNicholas. "Aproximadamente setenta por cento da água evapora durante este processo, enquanto os restantes trinta por cento são tratados no local, ou descarregados para a instalação local mais próxima de águas residuais. Este processo representa sessenta por cento do nosso consumo de água, os outros quarenta por cento são devidos a outros processos, tais como a co-geração. A maior parte desta água desaparece nos processos dos clientes".

O desaparecimento pode ser um pouco exagerado, uma vez que o vapor de água é, em última análise, parte de todo o sistema, mas a empresa precisa sempre de água e energia para continuar o fornecimento de vapor tratado aos seus clientes. 'Os nossos clientes estão, além disso, a colocar exigências cada vez maiores à qualidade do vapor', acrescenta McNicholas. 'Em alguns casos, nós próprios produzimos esta água, como na nossa filial de Bayport (Estados Unidos, ed.) onde não só separamos o ar e produzimos hidrogénio, mas também produzimos vapor da nossa própria água produzida. A vantagem de um sistema tão integrado é que se pode produzir de forma muito mais rentável e eficiente em termos energéticos. Uma combinação de processos exotérmicos e endotérmicos requer relativamente pouca energia adicional. Também podemos reutilizar o calor residual na água de retorno. Esta abordagem integral nem sempre é, infelizmente, possível. No caso da Shell Pernis, fornecemos vapor para o local e energia para a Eneco. Desde a entrada em funcionamento da Pergen em 2008, a água tem sido fornecida pela Evides Industriewater. Em colaborações como esta, visamos obviamente a maior eficiência alcançável, mas a fiabilidade do fornecimento é igualmente importante".

A fábrica demiwater foi recentemente ampliada com uma instalação de tratamento de condensados. Esta unidade de polimento de condensado (CPU) trata a água que permanece após o vapor ter transferido o seu calor para o processo, a fim de alcançar uma qualidade adequada para a criação imediata de vapor.

Tensão da água

A recuperação de água tem menos prioridade nos Países Baixos do que em qualquer outra parte do mundo. 'A água que utilizamos normalmente acaba num tratamento colectivo de águas residuais, ou numa instalação comunitária de tratamento de esgotos', continua McNicholas. 'No caso da separação do ar, só utilizamos a água para arrefecer o ar, que quase não contamina a água. A reutilização da água pode ser interessante para as instalações de co-geração, pois muitas vezes contém energia sob a forma de calor".

O stress hídrico é mais notório noutros países, e há investimentos substanciais na diminuição da procura de água. 'Os melhores exemplos vêm de Singapura e da China', de acordo com McNicholas. O stress hídrico nestas áreas é de tal forma sentido, que as autoridades têm de intervir no consumo de água". Na China, somos, por exemplo, obrigados a reciclar e reutilizar 65 por cento da nossa água. O mesmo se aplica ao Brasil, onde conseguimos reduzir 63 por cento do consumo de água. Há alguns casos na China em que não podemos sequer descarregar uma única gota de água. Estes requisitos são de facto muito rigorosos: a única coisa permitida a sair da fábrica é o pó. Cada gota de água deve ser reutilizada.

Descarga de líquido zero

McNicholas duvida que este tipo de soluções de descarga líquida zero sejam, do ponto de vista energético e ambiental, as melhores: "Em muitos casos é melhor deixar a natureza fazer a sua coisa, e tratar a água naturalmente. Em áreas com grande stress hídrico, aplicam-se outras considerações, quanto mais não seja porque as autoridades locais são capazes de fazer cumprir estas exigências. A legislação é assim o melhor motivador da inovação e dos investimentos na poupança e no tratamento da água. McNicholas está convencido de que esta legislação se tornará mais rigorosa: "À medida que as alterações climáticas continuarem, surgirão mais áreas de stress hídrico. As previsões para 2050 são de que a procura de água irá aumentar com 55 por cento. A maior parte desta percentagem deve-se à indústria transformadora, que verá a sua procura aumentar neste período de tempo em quatrocentos por cento. O consumo de água das empresas de serviços públicos também aumentará, e estima-se que aumente em 140 por cento. A população mundial também está a aumentar rapidamente, correspondendo a um aumento de 130 por cento do consumo doméstico de água. Se a indústria continuar desta forma, poderá muito bem haver escassez. As pessoas são sempre colocadas à frente dos processos, e portanto a indústria terá de encontrar formas de reduzir o seu consumo de água.

Qualidade da água

A par da quantidade, a qualidade da água é outra preocupação: "A micro-poluição e os subprodutos biocidas, em particular, criam um problema crescente no tratamento da água. Em muitos países, também na Europa, está a ser considerada legislação para reduzir esta contaminação. Muitas destas contaminações podem ser resolvidas através da utilização do ozono. Fornecemos oxigénio puro, que pode ser utilizado para fazer ozono".

McNicholas ainda não está inteiramente convencido se a água está a receber a atenção da indústria que merece: "O nosso consumo de energia e os seus custos conexos excedem de longe também o da água. Existe uma ligação directa entre energia e água, em que a energia é o coração de uma empresa, e a água é o sangue".

Pérgen

A central de cogeração Pergen nas instalações da Shell Pernis fornece setecentas toneladas de vapor por hora, e gera aproximadamente trezentas megawatts de electricidade. Para uma central de co-geração altamente eficiente como Pergen, a qualidade é, juntamente com a segurança do abastecimento de água, outra questão importante. Um requisito é uma condutividade inferior a 0,2 micro Siemens e um teor total de carbono orgânico de menos de duzentas partes por bilião.

Com uma capacidade total de 1,055 metros cúbicos de água demi aquática por hora, a instalação é uma das maiores do seu género na Europa. A instalação é alimentada com água industrial de Evides Industriewater. Como a água é de uma qualidade constante e elevada, as dimensões da instalação de água de processo permanecem bastante modestas. O processo demiwater baseia-se na troca iónica, uma vez que esta tecnologia de tratamento tem uma recuperação relativamente elevada. Isto resulta em poupanças na água de alimentação e numa diminuição das descargas de águas residuais. A água de alimentação passa por duas condutas para dois tanques de ruptura de 10.000 metros cúbicos cada. A partir destes tanques, a água é bombeada para a instalação demi, que consiste em cinco linhas de produção no total. Cada linha de produto inclui um filtro catiónico com uma resina fraca e altamente ácida, uma torre de desgasificação de CO2, um filtro de aniões com uma resina alcalina fraca e altamente forte, e um filtro de leito misto como polidor. A etapa final de polimento inclui a condução da água através de uma instalação de osmose inversa, para finalmente atingir os baixos valores de COT, conforme estabelecido no contrato.

Este artigo foi originalmente publicado em UTILIDADES páginas 9-11 NÚMERO 01 - Fevereiro 2017, ACHTTIENDE JAARGANGANG.