Estruvita em Plantas de Biogás

Estruvita em Plantas de Biogás

Um desafio operacional e uma oportunidade de recuperação e valorização de nutrientes

1. Introdução

A crescente demanda por fontes de energia renováveis e a necessidade de gerenciar resíduos orgânicos de forma sustentável têm impulsionado o setor de biogás globalmente. No entanto, a operação de plantas de biogás não está isenta de desafios, e um dos mais persistentes e complexos é a formação de estruvita. Este mineral, embora frequentemente associado a problemas operacionais, representa também uma oportunidade singular para a recuperação de nutrientes essenciais, como fósforo e nitrogênio, transformando um subproduto indesejado em um fertilizante de alto valor agregado.

2. O que é estruvita?

A estruvita, quimicamente conhecida como fosfato de amônio e magnésio hexahidratado (MgNH₄PO₄·6H₂O), é um composto cristalino que se precipita em ambientes ricos em seus íons precursores – magnésio, amônio e fosfato – sob condições de pH alcalino e temperatura favorável. Em plantas de biogás, o digestato, subproduto do processo de digestão anaeróbia, é um caldo rico nesses elementos, tornando-se um ambiente propício para a formação espontânea da estruvita. A liberação de amônio e fosfato durante a degradação da matéria orgânica, aliada ao pH naturalmente elevado do digestato, cria um cenário ideal para a nucleação e o crescimento desses cristais.

3. Qual o impacto da formação de estruvita?

Os impactos da formação descontrolada de estruvita nas plantas de biogás são multifacetados e, em sua maioria, negativos. O principal problema reside na sua capacidade de formar incrustações sólidas em tubulações, bombas, válvulas e outros equipamentos. Essas incrustações não apenas reduzem o diâmetro interno das tubulações, causando perda de carga e diminuição da vazão, mas também podem levar à obstrução completa do sistema, comprometendo seriamente a eficiência operacional da planta. A consequência direta é o aumento dos custos de operação e manutenção (OPEX), decorrente da necessidade de paradas não programadas para limpeza, da substituição de equipamentos danificados e da mão de obra intensiva para a remoção das incrustações. Em última instância, a formação excessiva de estruvita pode reduzir a capacidade de processamento da planta e prejudicar a sua viabilidade econômica.

⇒ Sintonize no Biogás: ouça episódios de podcast

4. Gestão preventiva e corretiva

Diante desses desafios, a gestão da estruvita exige uma abordagem estratégica que combine medidas preventivas e corretivas. A prevenção é, sem dúvida, a mais eficaz. Estratégias como o controle rigoroso do pH do digestato, mantendo-o abaixo da faixa crítica de precipitação, e a minimização da turbulência em pontos sensíveis do sistema são cruciais. A seleção de materiais mais lisos para tubulações também pode retardar o acúmulo. No entanto, a abordagem mais promissora e sustentável tem sido a recuperação controlada da estruvita. Em vez de combater sua formação, a ideia é induzi-la intencionalmente em reatores dedicados, fora dos equipamentos críticos da planta. Isso permite a remoção dos nutrientes da corrente de digestato, reduzindo o risco de incrustações indesejadas, e, simultaneamente, a produção de um fertilizante valioso.

5. Oportunidades

A recuperação de estruvita como fertilizante representa uma oportunidade significativa para a economia circular. O fósforo, um recurso finito e não renovável, é essencial para a segurança alimentar global. A sua recuperação a partir de efluentes, na forma de estruvita, contribui para a redução da dependência de fontes minerais e minimiza o risco de eutrofização de corpos d'água. Países como os da Europa têm liderado o caminho nessa área, impulsionados por regulamentações ambientais mais rigorosas e pela busca por soluções sustentáveis para a gestão de nutrientes. A adoção de tecnologias de precipitação controlada, a busca por fontes alternativas de magnésio e a otimização dos processos de recuperação são exemplos de como a estruvita está sendo transformada de um problema em um recurso valioso.

6. Considerações finais

A estruvita em plantas de biogás é um fenômeno que exige atenção e manejo adequado. Embora possa gerar desafios operacionais significativos, a compreensão de sua química e a implementação de estratégias inteligentes de prevenção e recuperação abrem caminho para a valorização de resíduos e a produção de fertilizantes sustentáveis. A pesquisa contínua e a troca de experiências internacionais são fundamentais para otimizar esses processos, garantindo a eficiência das plantas de biogás e contribuindo para um futuro mais sustentável na gestão de recursos e resíduos. 

Para compreender mais sobre o tema estruvita recomendamos a leitura as referências a seguir.

⇒ Assine nossa Newsletter

8. Referências

• ANTES, Fabiane Goldschmidt et al. Remoção de estruvita em linhas de tratamento de dejetos de animais. 2024. Disponível em: infoteca.cnptia.embrapa.br
• DE TEVES INÁCIO, Caio et al. Precipitação de Estruvita em Lixiviado de Compostagem para uso como Fertilizante. Revista Virtual de Química, v. 14, n. 5, 2022. Disponível em: embrapa.br
• MORAES, Aolibama da Silva de et al. Precipitação de estruvita em águas residuárias da bovinocultura leiteira e lixiviado de compostagem de esterco de cavalo. Disponível em: bdtd.ibict.br/UFRRJ

Gostou do assunto?

Quer saber mais sobre o biogás no Brasil?