Secagem elétrica energeticamente eficiente com vapor sobreaquecido
O processo de secagem permite poupar quantidades significativas de energia e elimina a necessidade de gás natural
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Os processos de secagem industrial consomem grandes quantidades de energia e têm um impacto negativo no clima, uma vez que queimam combustíveis fósseis para aquecer o ar. Investigadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia (IGB) estão a trabalhar com parceiros da indústria numa nova abordagem para descarbonizar este processo: em vez de ar quente, estão a utilizar vapor sobreaquecido. Combinado com uma bomba de calor e controlos inteligentes, o seu processo de secagem com vapor sobreaquecido poupa quantidades significativas de energia e elimina a necessidade de gás natural.
A secagem é um processo fundamental amplamente utilizado em muitos setores, incluindo as indústrias do papel, do cimento e química. É uma etapa essencial na produção, transformação e tratamento de minerais, alimentos ou detergentes, por exemplo. Inúmeros materiais, produtos e matérias-primas são secos para os preservar, permitir o seu posterior processamento ou manter a sua qualidade. Os processos de secagem atuais dependem do ar quente. Os investigadores do Fraunhofer IGB estão agora a adotar uma abordagem diferente: no projeto LowCarbDry, estão a substituir o ar quente por vapor sobreaquecido à pressão atmosférica, ao mesmo tempo que eletrificam o processo de secagem utilizando uma bomba de calor. A equipa está a trabalhar em estreita colaboração com a Evonik Operations GmbH e o Pergande Group neste desenvolvimento. O objetivo do projeto é reduzir significativamente o consumo de energia e apoiar a integração dos sistemas energéticos, passando de combustíveis fósseis, como o gás natural, para a eletricidade renovável. Ao utilizar vapor sobreaquecido gerado a partir de eletricidade, os parceiros pretendem reduzir a procura de energia para a secagem num fator de 2 a 4, dependendo do método de secagem e do nível de temperatura.
O vapor sobreaquecido reduz o consumo de energia
«A secagem industrial consome uma quantidade significativa de energia. Durante a secagem com ar quente, o ar tem de ser aquecido para que a humidade evapore. Isto envolve normalmente a queima de gás natural, o que aumenta drasticamente as emissões de carbono. Mas, acima de tudo, parte da energia é perdida para a atmosfera através do ar de escape quente», afirma Antoine Dalibard, investigador científico do Fraunhofer IGB. «Em vez de secar produtos húmidos com ar quente, utilizamos vapor seco sobreaquecido num sistema de circuito fechado. Fechar o circuito de gás do processo minimiza a perda de calor para o exterior, tornando o processo mais eficiente do ponto de vista energético do que os métodos tradicionais de secagem com ar quente», explica Dalibard. O vapor em excesso libertado durante a secagem do produto pode, em seguida, ser condensado. Isto produz calor de condensação a uma temperatura de cerca de 90 a 100 °C, que pode ser reutilizado em muitos outros processos ou injetado numa rede de aquecimento local.
Aumentar a percentagem de eletricidade verde, reduzindo simultaneamente os custos operacionais
Através da utilização de uma bomba de calor, o processo pode ser ainda mais eletrificado, poupando energia, aumentando a eficiência energética e reduzindo os custos operacionais. «A bomba de calor aumenta a temperatura do vapor a baixa temperatura proveniente do processo de secagem, para que o calor possa ser reutilizado no processo de secagem subsequente», explica Dalibard. A recuperação de calor desta forma pode aumentar ainda mais a eficiência energética de uma instalação industrial. A utilização de vapor sobreaquecido como meio de secagem permite também a integração de um tipo especial de bomba de calor aberta: um sistema baseado na recompressão mecânica de vapor. Os compressores aumentam a pressão do vapor em excesso gerado durante o processo de secagem. O vapor comprimido é então condensado e reutilizado para fornecer o calor necessário à secagem, resultando numa eficiência energética significativamente melhorada.
Quando combinada com um sistema de controlo inovador, a unidade pode operar o processo de secagem de forma mais flexível: o controlo preditivo por modelo permite que o sistema funcione apenas quando a eletricidade é barata, graças à elevada disponibilidade de energia renovável. Isto aumenta a quota de eletricidade renovável, ao mesmo tempo que reduz ainda mais os custos operacionais. Em conjunto, estas três abordagens inovadoras — secagem a vapor, bombas de calor e maior flexibilidade — reduzem o consumo de energia em até 80 por cento, descarbonizando significativamente os processos de secagem industrial.
A tecnologia de vapor sobreaquecido pode ser utilizada numa variedade de secadores, incluindo secadores de correia, de tambor e por pulverização. «Já testámos o nosso processo de secagem numa vasta gama de aplicações. O processo permitiu-nos secar matérias-primas minerais, materiais de construção, resíduos orgânicos, bem como alimentos e rações para animais, preservando a qualidade do produto e mantendo uma elevada eficiência energética», afirma Dalibard. Os parceiros do projeto já colocaram em funcionamento sistemas-piloto de secagem por pulverização com vapor sobreaquecido.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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