A reutilização da água está tornando-se uma parte importante do gerenciamento de recursos hídricos. À medida que essa tendência cresce, é vital entender como escolher o sistema de reutilização mais econômico, tanto em termos de investimento de capital inicial como das despesas de operação em longo prazo. Uma pesquisa da Xylem demonstra agora como os clientes podem adquirir uma solução ideal, dependendo dos diferentes métodos de tratamento, das finalidades da reutilização e do tamanho da instalação.
Em 2012, a Xylem e o Instituto Sueco de Pesquisa Ambiental (IVL) iniciaram um amplo projeto de pesquisa sobre a reutilização da água. A missão era entender os custos da construção de estações de reutilização da água, suas despesas de operação ao longo de 20 anos e como obter a solução mais eficiente em termos ambientais.
Aleksandra Lazic, engenheira de processos sênior do departamento de pesquisa e desenvolvimento em tratamento da Xylem, esteve envolvida com o projeto de pesquisa desde o início. Ela afirma que uma ferramenta de medição e decisão importante ao construir ou aperfeiçoar uma estação sustentável de reutilização da água é o custo do ciclo de vida (LCC) da estação. O LCC, enfoque deste artigo, inclui as despesas de capital (CAPEX) e as despesas operacionais (OPEX).
Resultado 1: as despesas operacionais podem custar mais do que as despesas de capital em longo prazo
A pesquisa envolveu primeiro um estudo piloto em Hammarby Sjöstadsverk, com a observação de oito diferentes linhas de tratamento. Em seguida, os pesquisadores fizeram uma modelagem integral de quatro efluentes em estações de três tamanhos: 20.000 PE, 100.000 PE e 500.000 PE. A modelagem, baseada em condições de mercado na Espanha, revelou que, para estações de mais de 100.000 PE, as OPEX constituem a maior parte dos custos do ciclo de vida, e não as CAPEX.
“Isso é realmente interessante e importante, porque muitas pessoas somente enfocam nos custos iniciais do investimento, no quanto elas pagam no momento”, comenta Lazic. “Na verdade, a pesquisa demonstra que o investimento de capital inicial não é um indicador adequado de uma solução econômica sustentável. É necessário observar os custos de operação em longo prazo para determinar o custo de todo o ciclo de vida. Com essas informações, podemos mostrar aos clientes interessados em soluções sustentáveis como eles podem obter os menores custos em longo prazo para o tamanho específico de sua estação.”
Resultado 2: o tamanho da estação é importante para determinar a solução sustentável mais econômica
“O tamanho da estação desempenha um papel enorme”, afirma Lazic. “Um exemplo é a reutilização para a agricultura, onde você pode obter a mesma qualidade de efluente a partir de dois tipos de equipamento diferentes: um filtro de meio duplo ou um filtro de disco. Se um cliente tiver o menor tamanho de estação deste estudo, 20.000 PE, e somente estiver interessado em encontrar uma solução econômica, então a linha com filtro de disco será aceitável, apesar de usar produtos químicos. À medida que aumenta o tamanho da estação, no entanto, observamos que o filtro de meio duplo levou a um custo do ciclo de vida mais baixo.”
“Criamos uma matriz de dados sobre os custos do ciclo de vida”, conta Lazic. “Com base no tamanho da estação dos clientes, nos requisitos regionais e no interesse em reduzir custos de forma sustentável, podemos ajudá-los a encontrar a solução que atende às suas necessidades.”
Resultado 3: a etapa secundária do tratamento é a que tem maiores custos de construção e operação
Ao construir uma estação de tratamento para reutilização da água, além das etapas convencionais do tratamento de águas residuais, a estação também necessita de etapas terciárias e de desinfecção. A pesquisa revela que o maior investimento inicial, principalmente devido ao custo civil, e os maiores custos de operação em longo prazo derivam da etapa secundária do tratamento.
“Para compreender qual parte do processo é a principal responsável pelos custos, analisamos cada etapa, desde a etapa preliminar até a desinfecção e o tratamento dos lodos”, explica Lazic. “Fizemos isso para aprender onde devemos concentrar nossos esforços de pesquisa e desenvolvimento, de maneira a diminuir o custo geral do ciclo de vida. O que descobrimos é que a etapa secundária do tratamento, o SBR, é a que tem a maior fração do custo.”
O SBR representa 65% do investimento total de capital de uma estação, seguido pelo tratamento dos lodos e pela filtração rápida de meio duplo por gravidade, ambos com 9%, e pelo UV, com 2%. Isto significa que a melhoria da qualidade da água para a reutilização aumenta o LCC apenas em uma porcentagem baixa. Além disso, ao analisar os custos de operação de uma estação ao longo de 20 anos, observamos que o consumo de energia representa 56% do total de custos. A metade dessa energia é usada pelo SBR.
“Recomendamos a otimização do tratamento secundário para obter o tratamento mais sustentável”, conclui Lazic. “Estes resultados também nos levaram a continuar o nosso trabalho sobre a etapa secundária do tratamento, para podermos reduzir sua pegada e o consumo de energia. Por exemplo, usamos esta pesquisa para diminuir a pegada da nossa solução de SBR ICEAS em 15%, o que reduz as CAPEX em 10–15%.”
A Xylem também desenvolveu um controlador de processo para sua solução de SBR ICEAS chamada OSCAR. Devido ao trabalho realizado em Hammarby, foram desenvolvidos módulos de controle adicionais que diminuíram o consumo de energia em 20%, e as OPEX em 10–15%.