PT2374867E - Método e dispositivo para a exploração de uma instalação de fermentação - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA A EXPLORAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE FERMENTAÇÃO" 0 invento diz respeito a um método para aexploração de uma instalação de fermentação, processo esseque é conforme ao conceito genérico constante da reivindi¬cação 1.

Em métodos equivalentes faz-se passar um fluidode percolação através de um substrato contido numfermentador, sendo o fluido percolado usualmente recolhidona base do fermentador, em seguida reconduzido de volta pa¬ra o recipiente contendo o fluido de percolação e finalmen¬te conduzido de novo para o fermentador. Em consequência,no fermentador e também no recipiente contendo o fluido depercolação é produzido biogás contendo metano, biogás esseque é evacuado do fermentador e/ou do recipiente contendo ofluido de percolação e depois sujeito a um processamentodestinado a aumentar a concentração do metano nele contido.No decurso deste seu processamento, o biogás que se preten¬de obter é libertado de outros seus componentes indesejadose depois conduzido ao local onde é objecto de uma utiliza¬ção ulterior. No decurso do processamento é obtida umaquantidade considerável de CO2.

Para que, uma vez terminado o processo de fermen¬tação, o biogás possa ser conduzido para fora do fermenta-dor e conduzido para o local do seu processamento, o volumecontendo o biogás que se situa por cima do substrato tem deser purgado do biogás nele contido com recurso a um gás depurga. Em EP 1 997 875 AI é foi dada a conhecer a utiliza¬ção para este fim de gás contendo C02 resultante do proces¬samento .

No decurso do processo de fermentação são tambémproduzidas quantidades não despiciendas de biogás, as quaisse encontram aliás 'capturadas' no seio do substrato. Estasquantidades de biogás são libertadas quando da manipulaçãodo material ou quando do processamento ulterior dos resí¬duos da fermentação. Assim sendo, as fracções de biogás li¬bertadas, em particular metano, alcançam a atmosfera deforma descontrolada.

Em EP 1 428 868 AI (Dl) é dada a conhecer umainstalação de fermentação em que foi possível evacuar fer-mentadores com recurso a um biogás produzido nos fermenta-dores integrantes dessa instalação de fermentação. Estebiogás consiste contudo num biogás com um teor elevado demetano, passível de reaproveitamento numa instalação de re¬ciclagem, ou seja, é com recurso a um biogás altamente com¬bustível que o biogás igualmente detentor de um elevadoteor de metano é expulso do fermentador que se pretendeevacuar. Uma tal purga não permite por conseguinte obter umproduto com um teor de metano mais elevado. No caso do Dl (EP 1 428 868 Al), o processo de purga destina-se apenas aconfigurar de modo mais vantajoso em termos de custos ofornecimento de calor ao fermentador.

Em EP 1 811 015 Al é dada a conhecer uma instala¬ção de fermentação de líquidos em que, no âmbito de um pro¬cesso cíclico, o biogás produzido no fermentador é utiliza¬do no mesmo fermentador a titulo de gás de purga. Tambémneste caso o biogás é empurrado por meio de biogás com umaconcentração de metano igualmente elevada, pelo que o ren¬dimento do processo em termos de metano não aumenta em con¬sequência da purga. Neste caso, a purga com recurso a bio¬gás serve apenas para que seja mais intima a misturação dabiomassa liquida, pelo que em termos do papel desempenhadoa referida purga se substitui ao uso de um agitador.

Também os documentos EP 1 736 535 A, WO 02/06439A e WO 2005/054423 A dão a conhecer instalações de fermen¬tação. A todas as instalações de fermentação e métodosneles dados a conhecer é contudo comum a permanência doproblema do metano cativo no substrato.

Ao invento subjazia por isso a tarefa de proporum processo em que as desvantagens mencionadas não ocorres¬sem e em que fossem reduzidas a um mínimo as fugas de me¬tano .

De acordo com o invento, este objectivo é alcan¬çado por via das características constantes da reivindica¬ ção 1. Nas reivindicações dependentes são apresentadas for¬mas vantajosas de execução do invento.

No método de acordo com o invento, o gás de purgacontendo CO2 é forçado a atravessar o substrato. Depreferência, o gás de purga é introduzido na zona adjacenteà base do fermentador sob alta pressão e de forma a disper-sar-se planarmente. Deste modo o substrato é completamentepurgado no que respeita à fracção de biogás nele contida, aqual transita para o volume situado acima do substrato, po¬dendo ser evacuada de modo conhecido e encaminhada para olocal onde ocorre o seu processamento. Neste processo, ogás de purga contendo CO2 pode ser retirado enquanto gás deescape da instalação de processamento do biogás. Alternati¬va ou complementarmente pode introduzir-se no fermentadorque se pretende purgar biogás contendo CO2 produzido numoutro fermentador em resultado de uma fase inicial da fer¬mentação ai ocorrida,.

Com recurso ao exemplo de execução representadona figura anexa, e de forma esquemática, descrever-se-á emseguida em mais pormenor uma variante do processo à margemdo âmbito de protecção definido na reivindicação 1.

Um fermentador 1 é enchido com um substrato la.Apenas é mostrado um fermentador, embora se possa utilizarinstalações com uma multiplicidade de fermentadores. 0 fer¬mentador 1 encontra-se ligado a um recipiente 2 destinadoao fluido de percolação através de uma conduta de alimenta¬ ção 21a, com recurso à qual o fluido de percolação 2a éintroduzido no fermentador 1, fluido de percolação esse quedepois irá percolar através do substrato la no decurso doprocesso de fermentação. 0 percolado é recolhido na zonainferior do fermentador 1 e reconduzido para o recipiente 2por via de uma conduta de realimentação 21b.

No decurso do processo de fermentação forma-sebiogás, que se acumula prioritariamente no volume lb que,no fermentador 1, se situa por cima do substrato. No subs¬trato la encontra-se igualmente presente biogás, que, es¬tando ai capturado, não alcança espontaneamente o volumelb. Também no recipiente 2 destinado ao fluido de percola¬ção se forma biogás adicional. 0 biogás presente nas zonaslb e la do fermentador é evacuado com recurso ao método depurga em conformidade com o invento. Para tal foramprevistas, por um lado, a presença de uma conduta 12destinada ao biogás e disposta entre o fermentador 1 e orecipiente 2 destinado ao fluido de percolação e, por outrolado, a presença de uma outra conduta 23 disposta entre orecipiente 2 destinado ao fluido de percolação e uma insta¬lação de processamento 3. Utiliza-se para efeito da purga ogás contendo CO2 gerado no decurso do processamento reali¬zado na instalação de processamento 3. Subentender-se-ádoravante que a expressão 'gás contendo C02' designa um gáscontendo primordialmente C02. Embora também possa conterexclusivamente C02, não é impensável que estejam presentesoutros componentes.

Além de metano altamente concentrado, que é dis-ponibilizado por via da conduta 32, no decurso do processa¬mento do biogás é sobretudo produzido gás de escape con¬tendo C02, gás esse que pode ser evacuado por via da con¬duta 33 ou introduzido por via da conduta 31 na conduta depurga 4 conducente ao fermentador 1. 0 conector de purga deque é munido o fermentador 1 foi posicionado de forma a queo gás de purga canalizado através da conduta de purga 4 se¬ja obrigatoriamente conduzido através do substrato. Paratal, foi previsto que na base lc do fermentador 1 ou na vi¬zinhança da mesma, ou ainda numa das paredes do fermentador1, numa sua zona ld ainda ocupada pelo substrato, estivessepresente um conector para efeito do acoplamento da condutade purga 4. Pode além disso ter sido prevista a presença deum dispositivo de distribuição (não representado) com essafinalidade de fazer passar o gás de purga através de diver¬sos locais do substrato. Tal pode ser posto em prática nointerior do fermentador 1 ou logo à partida, por via de umaramificação da conduta de purga 4 a montante do fermentador 1. Em qualquer dos casos pode estar presente uma multipli¬cidade de conectores de purga. 0 gás de purga contendo CO2 é introduzido no fer¬mentador 1 sob pressão de modo a que o biogás ainda cativono seio do substrato la seja expulso de dentro deste. Noprocesso é aberto o conector providenciado para efeito doacoplamento da conduta 12 destinada ao biogás, ou é abertauma válvula 12a correspondente, de modo a que o biogás ex¬pulso do substrato la e do volume lb isento de substrato seja evacuado através do recipiente 2 contendo fluido depercolação e da conduta 23 conducente à instalação de pro¬cessamento 3. Uma vez expulso o biogás para fora do fermen-tador 1 ou um vez alcançado um ponto de inversão predefi-nido — ponto esse que pode ser calculado com base num li¬miar de concentração do biogás (metano), por exemplo — aválvula 12a presente na conduta 12 volta a ser fechada,sendo aberta uma válvula de escape 11a que dá passagem paraa conduta 11 de gás de escape. A válvula 31a existente naconduta de C02 é fechada, sendo interrompida a alimentaçãocom CO2 · Segue-se uma nova purga com recurso a ar fresco,cuja alimentação é feita por via de uma conduta 5 de arfresco de que é provida a conduta de purga 4. 0 gás de es¬cape expulso para fora do fermentador através da conduta 11é então submetido a um tratamento e/ou evacuado de formasque não serão descritas em mais pormenor no presente texto.

Na variante do processo representada na figura éutilizado como gás de purga biogás contendo C02 produzidono decurso de uma fase inicial da fermentação ocorrida numoutro fermentador. De acordo com o invento é utilizado bio¬gás que é produzido num outro fermentador (não representa¬do) . Numa primeira fase do processo de fermentação gera-seuma grande quantidade de C02 no biogás. Este biogás conten¬do C02 que é produzido num fermentador pode ser utilizadona purga de um outro fermentador na medida em que ao co-nector destinado ao gás de purga de que é provido o fermen¬tador que se pretende purgar seja ligada a conduta destina¬da ao biogás exibida por um outro fermentador. 0 recurso ao método de acordo com o inventopermite reduzir consideravelmente as fugas de metano. Per¬mite além disso aumentar a eficiência da produção de biogásao permitir que também o biogás que ainda se encontra pre¬sente no substrato seja conduzido para o local do seu pro¬cessamento .

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para a exploração de uma instalaçãode fermentação provida de pelo menos um fermentador (1) quese pretende purgar e contém um substrato (la), em que osubstrato (la) é percolado com um fluido de percolação (2a)proveniente de um recipiente (2), sendo extraído o biogásque, no decurso do processo de percolação, se formou nofermentador (1) que se pretende purgar e/ou no recipiente(2) que contém o fluido de percolação, em que o biogásformado no decurso de uma fase inicial de um processo defermentação ocorrido num outro fermentador (1), biogás essequ em consequência exibe um teor de C02 superior ao usual,é introduzido no fermentador (1) que se pretende purgar porintermédio de uma conduta de purga (4) destinada à evacua¬ção do biogás formado no fermentador (1) que se pretendepurgar, em que o gás de purga contendo C02 é introduzido nofermentador (1) que se pretende purgar de modo a ter deatravessar o substrato (la) na medida em que um conector depurga de que é provido o fermentador que se pretende purgarse encontra ligado a uma conduta destinada ao biogás daqual é provido o outro fermentador que seja.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o gás de purga contendo C02 ser conduzidoatravés do substrato de modo a que o gás que ainda seencontra presente no substrato (la) seja expulso para o vo¬lume do fermentador (1) que se encontra isento de substra- to .
3. 3. Método de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado por o gás de purga contendo C02ser introduzido na base do fermentador (1).
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por o gás de purga contendo C02 ser dis¬tribuído na zona adjacente à base do fermentador (1) de mo¬do a gue o substrato (la) seja ascendentemente atravessadode forma essencialmente uniforme pelo gás de purga contendoC02.
5. 5. Método de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado por, após a purga com recurso aogás de purga contendo C02, ser introduzido ar fresco nofermentador (1) por via da conduta de purga (4).
6. 6. Método de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado por no decurso da introdução dogás de purga contendo C02, a extracção do biogás serrealizada por via de uma conduta de evacuação (12, 23).
7. 7. Métodode acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado por, uma vez terminado oprocesso de purga com o gás contendo C02, ser fechada a conduta de evacuação do biogás e ser aberta uma conduta(11) destinada a gás de escape.