| Resumo: |
As crescentes preocupações com a saúde global devido ao aumento da urbanização, contaminação da água e nível de industrialização impulsionaram globalmente o mercado da
tecnologia de ozono.
O O3 é produzido usualmente pela passagem de um fluxo de O2 através de um sistema de descarga corona, que fornece energia para converter O2 em O3 [1]. A natureza reativa do
O3 normalmente limita a capacidade dos geradores de produzir O3 em concentrações superiores a 15%, resultando em elevados custos de produção [2]. O elevado consumo de O3,
o elevado tempo de retenção hidráulico no reator e a grande dimensão do mesmo, constitui um impedimento adicional à penetração em massa da tecnologia de ozono no sector de
tratamento de água [3].
OZONE4WATER pretende preencher essas lacunas desenvolvendo uma tecnologia disruptiva de ozono para tratamento de água incluindo: (i) membranas funcionalizadas para
separação de O3/O2, a fim de obter uma corrente de gás enriquecida com O3, permitindo a geração de O3 numa menor concentração utilizando uma potência específica mais baixa
(economia de energia entre 30 a 70%); e, simultaneamente o O2 da mistura de O2/O3 pode ser recuperado e reciclado de volta ao gerador de O3, economizando custos energéticos
na produção de O2 e reduzindo em 60-75% o consumo de O2. Além disso, a capacidade de produzir uma corrente de gás enriquecida com O3 aumenta a eficácia da corrente de O3
porque a sua maior pressão parcial fornece uma maior força motriz para reações na fase líquida; e (ii) o desenvolvimento de uma solução compacta de injeção de O3 em corrente
lateral para tratamento de água, integrando um reator de membranas tubo-em-tubo (RMTT) e um misturador estático pressurizado micro/meso-estruturado (NETmix) [4], capaz de
melhorar a transferência de massa de O3 da fase gasosa para a fase líquida para ~100%, originado uma corrente de água enriquecida com O3 sem bolhas, resultando num tanque
de reação compacto a jusante.
O projeto começará pelo desen  |
Resumo
As crescentes preocupações com a saúde global devido ao aumento da urbanização, contaminação da água e nível de industrialização impulsionaram globalmente o mercado da
tecnologia de ozono.
O O3 é produzido usualmente pela passagem de um fluxo de O2 através de um sistema de descarga corona, que fornece energia para converter O2 em O3 [1]. A natureza reativa do
O3 normalmente limita a capacidade dos geradores de produzir O3 em concentrações superiores a 15%, resultando em elevados custos de produção [2]. O elevado consumo de O3,
o elevado tempo de retenção hidráulico no reator e a grande dimensão do mesmo, constitui um impedimento adicional à penetração em massa da tecnologia de ozono no sector de
tratamento de água [3].
OZONE4WATER pretende preencher essas lacunas desenvolvendo uma tecnologia disruptiva de ozono para tratamento de água incluindo: (i) membranas funcionalizadas para
separação de O3/O2, a fim de obter uma corrente de gás enriquecida com O3, permitindo a geração de O3 numa menor concentração utilizando uma potência específica mais baixa
(economia de energia entre 30 a 70%); e, simultaneamente o O2 da mistura de O2/O3 pode ser recuperado e reciclado de volta ao gerador de O3, economizando custos energéticos
na produção de O2 e reduzindo em 60-75% o consumo de O2. Além disso, a capacidade de produzir uma corrente de gás enriquecida com O3 aumenta a eficácia da corrente de O3
porque a sua maior pressão parcial fornece uma maior força motriz para reações na fase líquida; e (ii) o desenvolvimento de uma solução compacta de injeção de O3 em corrente
lateral para tratamento de água, integrando um reator de membranas tubo-em-tubo (RMTT) e um misturador estático pressurizado micro/meso-estruturado (NETmix) [4], capaz de
melhorar a transferência de massa de O3 da fase gasosa para a fase líquida para ~100%, originado uma corrente de água enriquecida com O3 sem bolhas, resultando num tanque
de reação compacto a jusante.
O projeto começará pelo desenvolvimento de membranas cerâmicas (p.e. zeólitas) e de matriz mista (p.e. PDMS/silicalita-1), com propriedades personalizadas para a separação de
O2/O3 (Tarefa 1). As propriedades da membrana serão avaliadas e integradas na simulação matemática para o projeto e otimização do processo de separação e dissolução dos
gases, considerando uma configuração de RMTT. Ao mesmo tempo, a dissolução de O3 no NETmix (Tarefa 2) será avaliada em função das propriedades do reator e dos parâmetros
físico-químicos, através do uso de ferramentas de dinâmica computacional de fluidos (CFD). Esses resultados serão usados para projetar, construir e iniciar um protótipo laboratorial
compacto de injeção de O3 em corrente lateral, integrando um RMTT e o misturador NETmix (Tarefa 3). O protótipo será validado na pré e pós-oxidação de água para consumo
humano e tratamento terciário de águas residuais urbanas (ARU), permitindo acesso a água potável segura e acessível [5] e produção de ARU tratadas seguras para irrigação [6]
(Tarefa 4). Por fim, o impacto ambiental, económico e social da tecnologia desenvolvida e a implementação futura serão avaliados por meio de uma Avaliação do Ciclo de Vida (ACV)
(Tarefa 5). A exploração & disseminação dos resultados do projeto e a formação avançada de recursos humanos serão considerados essenciais e são o foco principal do projeto
(Tarefa 6).
Este projeto reúne diferentes investigadores da academia e da indústria com competências e experiências complementares em separação de gases/tecnologia de membrana [7]
(FEUP), simulação em CFD/misturadores estáticos [8] (FEUP), ozonização/reatores para tratamento de água [9] (FEUP), projeto/implementação de soluções de ozono para
tratamento de água (Enkrott), desenho/construção/operação de sistemas de abastecimento de água e ARU (AdP) e ACV (SIMBIENTE).
A investigação em equipa procurará obter liderança científica na área de tecnologia de ozonização para tratamento de água, contribuindo para o acumular de conhecimentos e
competências do sector empresarial e do sistema científico e tecnológico nacional (Tabela 1). Além disso, uma melhor descontaminação da água tem fortes impactos sociais, tanto
para a proteção do ambiente quanto para a manufatura. Os parceiros da indústria têm um canal privilegiado nos mercados de tratamento de água, o que é uma vantagem óbvia
para promover o uso dos dados de TRL 4 obtidos neste projeto, como argumento convincente para investimentos adicionais para apoiar a comercialização.
Vítor Vilar, PI do projeto, obteve um contrato individual de "Investigador Principal" (CEECIND/01317/2017), financiado pela FCT, obtendo a mais alta classificação dada pelo painel de
avaliação de Tecnologias de Engenharia Ambiental, para desenvolver um projeto de investigação com objetivos semelhantes ao OZONE4WATER. Nesse sentido, o projeto
OZONE4WATER fornecerá os fundos solicitados necessários para apoiar as metas propostas no contrato individual de trabalho do PI. |