Co-processing of Poultry Biowaste in MSW-to-Energy Kilns: Technical and Financial Feasibility of Wet Flue-Gas Desulfurization Sorbent Isolation in Varanasi, India

As usinas de energia e as instalações de valorização energética de resíduos enfrentam um desafio constante e duplo: elas devem queimar combustível para gerar eletricidade enquanto, simultaneamente, purificam o gás tóxico de dióxido de enxofre de sua exaustão antes que este escape para a atmosfera. Para limpar este gás, essas instalações dependem tradicionalmente de lavadores úmidos, torres massivas que pulverizam uma lama de água e calcário triturado para absorver o ácido. No entanto, o próprio calcário é um problema. Ele deve ser extraído da terra em minas a céu aberto destrutivas, um processo que cicatriza a paisagem, destrói habitats e libera emissões significativas de carbono durante o transporte. Ao mesmo tempo, cidades em rápido crescimento na Índia geram montanhas de resíduos orgânicos, incluindo toneladas de cascas de ovos de galinha que são geralmente descartadas em aterros sanitários, onde apodrecem, exalam odor e poluem o solo. A questão que os pesquisadores fizeram foi se esses dois problemas distintos poderiam ser resolvidos por uma única solução simples: poderiam as cascas de ovos descartadas substituir o calcário minerado?

Um pesquisador liderado por V S Narasimha Sai Sangapu, da NTPC Limited, investigou essa possibilidade especificamente para o distrito de Varanasi, na Índia. Eles focaram na instalação de Valorização Energética de Resíduos da NTPC e na planta de dessulfurização de Vindhyachal, próxima dali. Seu estudo confirma que as cascas de ovos são quimicamente quase idênticas ao calcário de alta qualidade, compostas por aproximadamente noventa e cinco por cento de carbonato de cálcio. No entanto, usá-las diretamente é impossível porque as cascas de ovos brutas são revestidas por uma membrana resistente e repelente à água. Se jogadas no sistema de lavagem à base de água, esta membrana impede que as cascas se misturem adequadamente, criando uma lama espessa e pegajosa que entope tubulações e destrói as bombas. O pesquisador descobriu que um simples tratamento térmico resolve isso. Ao aquecer as cascas de ovos a quinhentos graus Celsius, a membrana orgânica queima completamente, deixando para trás um pó quebradiço e amante de água que se comporta exatamente como o calcário padrão.

O estudo mapeia um sistema de ciclo fechado completo para fazer isso funcionar em um cenário do mundo real. Primeiro, o pesquisador estimou que o distrito de Varanasi, impulsionado por sua grande população local e milhões de turistas anuais, gera entre três vírgula três e cinco vírgula um toneladas métricas de resíduos de cascas de ovos brutas a cada dia. Esse resíduo é coletado de cozinhas comerciais e vendedores de rua. Em vez de enviá-las para um aterro sanitário, as cascas são co-torradas junto com resíduos sólidos municipais nos reatores da planta. Esse processo de aquecimento não apenas remove a membrana problemática, mas também carboniza a matéria orgânica, transformando-a em uma fonte de combustível conhecida como carvão verde.

O pesquisador então projetou um sistema mecânico para separar os dois materiais resultantes. À medida que a mistura quente sai do reator, ela passa por uma série de rolos e peneiras vibratórias. Como as cascas de ovos torradas tornaram-se quebradiças e o carvão permanece denso e resistente, o maquinário pode facilmente triturar as cascas em um pó fino enquanto deixa os pedaços de carvão intactos. Um sistema final de corrente de ar sopra o pó leve das cascas de ovos para uma câmara de coleta para os lavadores, enquanto o carvão mais pesado é direcionado para os silos de combustível da planta. Essa separação é crucial; garante que o combustível usado para alimentar a planta seja limpo, enquanto o pó é puro o suficiente para ser usado como um agente de limpeza química.

Quando esse pó de casca de ovo torrada é introduzido no lavador úmido, ele reage com o dióxido de enxofre no gás de exaustão. A reação química neutraliza o ácido e produz um subproduto sólido chamado gesso, que é um material de alta pureza que pode ser vendido para uso na construção e agricultura. O estudo calcula que este sistema poderia capturar entre um vírgula oitenta e seis e dois vírgula oitenta e oito toneladas métricas de emissões de dióxido de enxofre diariamente, produzindo mais de seis toneladas métricas de gesso comercializável.

A análise financeira sugere que isto não é apenas uma ideia ambiental, mas um modelo de negócio lucrativo. O pesquisador calculou que o uso de cascas de ovos processadas custa significativamente menos do que comprar e transportar calcário minerado, especialmente ao considerar os subsídios para o desvio de resíduos de aterros sanitários e a receita da venda do gesso. Em um período de quinze anos, projeta-se que o projeto pague seus custos iniciais de equipamento em pouco mais de três anos. O estudo indica um forte retorno sobre o investimento, com o projeto permanecendo lucrativo mesmo se a coleta de cascas de ovos for menos eficiente do que o esperado. O modelo mostra que o sistema pode suportar flutuações nos preços dos combustíveis e problemas de abastecimento, desde que pelo menos metade do resíduo de cascas de ovos disponível seja coletado.

Além dos números, o estudo destaca o impacto ambiental mais amplo. Ao usar cascas de ovos, a planta evita a necessidade de extrair até mil trezentas e cinquenta toneladas de calcário natural todos os anos, preservando ecossistemas locais e reduzindo a pegada de carbono associada à mineração e ao transporte. Também elimina os perigos ambientais das cascas de ovos apodrecendo em aterros sanitários, como a liberação de gases malcheirosos e a contaminação do solo. A pesquisa conclui que esta abordagem oferece um caminho viável e financeiramente sólido para transformar um produto de resíduo comum em um recurso industrial crítico, criando uma economia circular onde o resíduo da cidade ajuda a alimentar e limpar a indústria.