BR112017023185B1 - equipamento e processo para dissolução massiva de gases em líquidos - Google Patents
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Abstract
a presente invenção situa-se nos campos da engenharia química e ambiental, sendo relacionada a um equipamento para a dissolução massiva de gases em líquidos, mediante a formação de filmes finos de líquido e a troca de gases com os referidos filmes. o equipamento adicionalmente proporciona a movimentação de líquidos a grandes distâncias a partir do movimento ascendente de bolhas em seu interior. em uma concretização, o equipamento compreende meios para alterar a direção do fluxo de água, sendo este aspecto particularmente útil para a recuperação de corpos líquidos como lagoas e enseadas. além de proporcionar elevada taxa de dissolução de gases em líquidos, o equipamento da invenção é muito eficiente energeticamente e tem capacidade volumétrica muito grande, contornando assim as limitações do estado da técnica e sendo útil para a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos, podendo, em certas aplicações, operar de forma energeticamente autônoma. a invenção é aplicável a diversas situações nas quais a dissolução energeticamente eficiente de gases em líquidos é desejada. exemplos incluem: a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos como lagoas, rios, lagunas, enseadas, manguezais e praias; processos de conservação e/ou melhoria da produtividade de sistemas de aquicultura; sistemas de tratamento de efluentes; e a fixação de gases como o co2, dentre outros.
Description
Relatório Descritivo de Patente de Invenção
Equipamento e Processo para Dissolução Massiva de Gases em Líquidos
Criação e Campo da Invenção [0001] A presente invenção situa-se nos campos da Engenharia Química e Ambiental, sendo relacionada a um equipamento e um processo para a dissolução massiva de gases em líquidos de forma energeticamente eficiente e/ou com aproveitamento de energia de fontes alternativas, sendo particularmente útil para a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos. O equipamento da invenção é também referido como “Pulmão”, por ser altamente eficiente na dissolução de ar em líquidos, analogamente ao que nosso órgão faz no sangue.
[0002] A invenção é aplicável a diversas situações nas quais é desejável a dissolução controlada e ajustável de gases em líquidos em grande quantidade, alta taxa de dissolução e eficiência energética, podendo operar com autonomia energética ou com reduzida necessidade de alimentação externa de energia, ou seja, de redes de distribuição de energia e/ou de combustíveis. Exemplos incluem, mas não se limitam a, conservação e/ou recuperação de recursos hídricos, como lagoas, rios, enseadas, manguezais e praias, a remoção cargas orgânicas indesejáveis, a revitalização de corpos líquidos e/ou balneabilização dos mesmos, bem como processos de conservação e/ou melhoria de condições de qualidade, produtividade e/ou eficiência ambiental de processos de aquicultura, como o cultivo de peixes, camarões, algas e outros organismos cultiváveis em meio líquido.
Antecedentes da Criação/Invenção [0003] A dissolução de gases em líquidos é um problema técnico particularmente relevante nos casos de gases pouco solúveis, o que limita a quantidade de gases dissolvidos, sua velocidade de dissolução e/ou envolve elevada demanda energia e custo para ser realizado. A oxigenação de grandes
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 6/81 / 71 corpos líquidos, por exemplo, é um desafio técnico ainda não superado - como evidenciam os eventos de mortandade de peixes na Lagoa (laguna) Rodrigo de Freitas (RJ), bem como o estado do complexo de lagoas da Baixada de Jacarepaguá (RJ) e do complexo lagunar de Osório (RS), dentre vários outros casos no Brasil ou outros países. Neste contexto, a severa crise hídrica que assola diversos países e mais recentemente o Brasil tem chamado a atenção para a questão da gestão dos recursos hídricos e a necessidade de novas tecnologias para superar os gargalos existentes.
[0004] De especial importância no contexto da presente invenção são os “corpos líquidos”, ou seja, rios, lagoas, represas, lagunas, enseadas, praias e manguezais. O crescimento desordenado das cidades e especialmente a falta de adequado manejo dos recursos hídricos e/ou de efluentes têm gerado crescente pressão sobre tais corpos líquidos, seja pelo uso excessivo da água, seja pelo despejo de cargas orgânicas nos mesmos, ou ambos, provocando substancial aumento da concentração de substâncias indesejáveis e elevada demanda de oxigênio (DBO, DQO, demanda bioquímica de oxigênio e demanda química de oxignio, respectivamente).
[0005] Também têm tido significativo aumento as iniciativas de processos de aquicultura para a produção de alimentos em cativeiro, notadamente em tanques de cultivo de peixes, camarões, algas etc. Esta indústria tem também enfrentado dificuldades técnicas relativas à produtividade e/ou à qualidade dos produtos, da água de uso, reúso ou de descarte.
[0006] Em ambos os casos citados acima, a baixa concentração de oxigênio dissolvido na água é um problema técnico frequente e ainda não resolvido de forma satisfatória. Apesar de serem disponíveis variados dispositivos e processos para a dissolução de gases em líquidos, como a aeração forçada e seu uso na conservação ou recuperação de corpos líquidos, tais sistemas são infelizmente limitados ou pela baixa capacidade volumétrica, baixa eficiência de introdução de gases nos corpos líquidos, pelo alto consumo de energia para tanto, ou por ambos.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 7/81 / 71 [0007] A introdução de ar em corpos líquidos tem sido utilizada há muitos anos como forma de melhorar o desempenho de sistemas de tratamento biológico para a remoção de carga orgânica, sendo predominantemente aplicada a efluentes líquidos, ou seja, em ambientes contidos como as estações de tratamento. Semelhante abordagem vem sendo adotada para a melhoria da qualidade e/ou produtividade de sistemas e aquicultura como o de peixes, camarões, algas e outros organismos cultiváveis em tanques ou outros corpos líquidos. Certas espécias de peixes somente se desenvolvem plenamente em ambientes com água muito fria, provavelmente em função da elevada quantidade de oxigênio dissolvido em tais circunstâncias. Em ambos os casos, entretanto, as tecnologias disponíveis têm substanciais limitações. Além disso, corpos líquidos abertos, como rios, lagoas, enseadas e praias não são em geral ambientes propícios à abordagem de introdução de ar/oxigênio de forma forçada, devido às limitações das tecnologias atuais. A presente invenção proporciona uma solução para estes problemas.
[0008] Uma dificuldade significativa no estado da técnica relativo aos sistemas de aeração de corpos líquidos (tanto em sistemas de bioremediação aeróbica quanto em aquicultura) reside no fato de que a grande maioria de tais sistemas requer muita energia para a dissolução de ar no corpo líquido, sendo ademais pouco eficientes para aumentar significativa- e efetivamente a taxa e a quantidade da dissolução do oxigênio no corpo líquido. Neste contexto, é fato conhecido que a solubilidade do oxigênio em água é baixa, o que é agravado em temperaturas elevadas como as típicas de regiões tropicais. Assim sendo, a introdução e efetiva dissolução de ar/oxigênio em grandes corpos líquidos em condições abertas ou tropicais tem sido um grande desafio técnico, uma vez que em tais condições a quantidade de oxigênio dissolvido no corpo líquido é predominantemente baixa, sendo particularmente mais crítica quando temperatura é alta e/ou a carga orgânica é elevada. A presente invenção também proporciona uma solução para estes problemas.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 8/81 / 71 [0009] Existem no mercado e no estado da técnica diferentes abordagens para a dissolução forçada de gases em líquidos. Entretanto, os equipamentos da técnica têm limitações, pois nenhum deles tem, concomitantemente, elevada taxa de dissolução de gases, baixo consumo energético e alta capacidade volumétrica. São conhecidos dispositivos e equipamentos com elevada taxa de dissolução de gases e alta eficiência energética, mas com baixa capacidade volumétrica. Também são conhecidos equipamentos com alta capacidade volumétrica, porém com baixa taxa de dissolução de gases. Assim sendo, há na técnica uma demanda por equipamentos e processos que não somente proporcionem o aumento da quantidade ou da velocidade de dissolução de gases no corpo líquido, mas que tenham elevada capicadade volumétrica, baixo consumo energético e alta taxa de dissolução de gases. A presente invenção também proporciona uma soluação a estes problemas.
[0010] Os equipamentos atualmente disponíveis para a introdução de gases em líquidos apresentam ainda outras diversas dificuldades técnicas, incluindo, sem se limitar a: (i) são pouco eficientes energeticamente; (ii) têm limitada capacidade de efetiva dissolução de gases em líquidos, tanto do ponto de vista da velocidade quando da quantidade total de gases dissolvidos; (iii) a introdução de ar/oxigênio em corpos líquidos de elevadas dimensões demanda grande quantidade de energia de fonte externa, fator este que a inviabilizam prática- e/ou economicamente; (iv) é muito difícil controlar as condições ambientais em corpos líquidos de grandes dimensões, sendo a dinâmica de fluidos um fator adicional que pode modificar grandemente o perfil e concentração de substâncias presentes no corpo líquido; (v) normalmente não têm capacidade de ajuste da quantidade de gases dissolvidos e/ou da direção do fluxo de líquido de acordo com o interesse; (vi) não são disponíveis ainda equipamentos que proporcionem todas estas vantagens concomitantemente. Estas e outras dificuldades técnicas são superadas pela presente invenção.
[0011] Em decorrência das limitações dos equipamentos e processos conhecidos as abordagens para a conservação e/ou recuperação de corpos
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 9/81 / 71 líquidos degradados são muito limitadas e em geral demandam um tempo elevado para a efetiva recuperação - isso se e quando a velocidade de degradação das cargas orgânicas presentes no corpo líquido por conta da aeração forçada é maior do que a velocidade de entrada de novas cargas orgânicas, o que frequentemente não é o caso. Assim sendo, há na técnica uma demanda por equipamentos e processos que não somente proporcionem o aumento da quantidade e da velocidade de dissolução de gases no corpo líquido para a remoção de cargas orgânicas, mas especialmente que sejam ajustáveis a diferentes condições, seja para responderem a condições climáticas, a variações de chegada de cargas orgânicas ou a outros fatores. Esta demanda/dificuldade técnica ocorre em diversos tipos de sistemas líquidos, sejam de tratamento de efluentes, seja na recuperação de corpos líquidos degradados, ou na aquicultura - onde ademais o tipo e a quantidade de peixes, camarões ou outros organismos cultivados também exercem influência na concentração de oxigênio dissolvido na água e/ou na carga orgânica que se deseja remover ou converter. Semelhantemente, a ocorrência de chuvas, marés e outras condições ambientais também impactam tanto os tanques de cultivo de peixes quanto lagoas, rios, enseadas e outras áreas abertas. A presente invenção também proporciona uma solução para estes problemas.
[0012] Na conservação e/ou recuperação de corpos líquidos é também conhecida a abordagem de introduzir grandes quantidades de microrganismos capazes de degradar as cargas orgânicas produzidas ou depositadas no corpo líquido. Este tipo de abordagem visa melhorar o desempenho da remoção de carga orgânica, proporcionando maior eficiência do processo como um todo e diminuindo o consumo de energia e/ou o tempo requerido para a recuperação. Entretanto, a introdução de microrganismos que não estão/estavam previamente presentes no corpo líquido pode ensejar preocupações ambientais e regulatórias complexas. Assim, são muito limitadas as opções de uso das capacidades ou “habilidades” de microrganismos exógenos ou exóticos para
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 10/81 / 71 degradar substâncias indesejáveis em tais circunstâncias. Além disso, a aquisição de microrganismos previamente cultivados e adicionados na forma de pó contendo grande quantidade de esporos ou microrganismos liofilizados, não é adequada ao enriquecimento de flora microbiana específica em corpos líquidos fechados ou abertos devido a diversas limitações técnicas: o custo e disponibilidade dos microrganismos, que em geral são importados e sofrem com a variação cambial; as dificuldades logísticas de transporte e estoque; os riscos ambientais e/ou à saúde humana, por se tratar de transporte de material microbiano em grande quantidade; e, particularmente, a limitação da quantidade disponível para introdução nos corpos líquidos e o baixo estado de ativação metabólica dos organismos quando introduzidos nestas condições. Adicionalmente, um problema crítico que frequentemente impossibilita o tratamento de cursos d'água, como lagos, lagoas, rios, canais, braços de rios ou do mar, baías etc., é a proibição da introdução de microrganismos exógenos em tais cursos de água, por seu possível e/ou desconhecido impacto ambiental. A presente invenção também proporciona uma solução para estes problema, ao revelar um equipamento e processo que proporciona dissolução massiva de gases nos referidos corpos líquidos contaminados com cargas orgânicas ou efluentes de diferentes origens, situação na qual o equipamento e processo da presente invenção opcionalmente compreende também um dispositivo ou subsistema para o enriquecimento ex-situ e seletivo de organismos previamente existentes nos corpos líquidos e sua reintrodução onsite.
[0013] A dissolução intensiva de gases em líquidos proporcionada pelo equipamento e processo da invenção é também adequada à dissolução e fixação de CO2 gerado em plantas industriais. O equipamento da invenção é também útil para a dissolução de tais gases em líquidos, concretização na qual os gases (ou parte deles) contendo dióxido de carbono oriundo de fábricas são dissolvidos em água em um tanque de cultivo de algas. Esta abordagem reduz o impacto ambiental de fábricas emissoras de dióxido de carbono. As algas, As
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 11/81 / 71 algas utilizam o CO2 para seu crescimento e/ou produção de substâncias de interesse econômico, além de produzirem oxigênio. Neste contexto, é importante salientar que em temperatura ambiente o CO2 é 26 vezes mais solúvel em água do que o O2.
[0014] Em ao menos uma de tais circunstâncias, as abordagens atualmente disponíveis para a introdução de gases em líquidos apresentam diversas dificuldades técnicas, incluindo, sem se limitar a: (i) são pouco eficientes energeticamente; (ii) têm limitada capacidade de efetiva dissolução de gases em líquidos, tanto do ponto de vista da velocidade quando da quantidade total de gases dissolvidos; (iii) a introdução de ar/oxigênio em tais corpos líquidos, especialmente em elevadas dimensões, em geral demanda grande quantidade de energia de fonte externa, fatores estes que a inviabilizam prática- e/ou economicamente; (iv) é muito difícil controlar as condições ambientais em corpos líquidos de grandes dimensões, sendo a dinâmica de fluidos um fator adicional que pode modificar grandemente o perfil e concentração de substâncias presentes no corpo líquido; (v) os sistemas conhecidos normalmente não têm capacidade de ajuste da quantidade de gases dissolvidos de acordo com as condições ambientais ou disponibilidade de energia; (vi) os sistemas conhecidos normalmente não têm capacidade de deslocamento de grandes quantidades de líquido, a diferetens profundidades, sem consumo significativo de energia; (vii) nos casos de tecnologias que fazem uso de microrganismos, é de se ressaltar a proibição do uso de microrganismos exóticos ao sistema ecológico em questão, o que limita sua aplicabilidade; além disso tais abordagens dificilmente são ajustáveis em termos de quantidade de microrganismos adicionados e/ou seu estado de ativação metabólica. Estas e outras dificuldades técnicas são superadas pela presente invenção.
[0015] As buscas na literatura patentária apontaram alguns documentos parcialmente relevantes no contexto da presente invenção, que serão descritos a seguir.
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8/71 [0016] O documento US 7,494,534, intitulado “Method, device, and system for controlling dissolved amount of gas, revela um dispositivo para controlar a quantidade de gás dissolvido em um líquido. O referido dispositivo compreende: uma parte redutora de pressão capaz de reduzira pressão dentro de um tanque através da conexão de uma abertura na parte superior do tanque fechado com uma bomba de vácuo através de uma tubulação; um elemento para a injeção de fluido tratado e pressurizado, dentro da parte superior do tanque com um bico (nozzle) capaz de cobrir grande parte da área com pressão reduzida; uma parte geradora de espuma de líquido que recebe o fluido tratado em um container no centro da abertura do mesmo e gerando uma grande quantidade de bolhas na parte do fundo do mesmo. Esse arranjo converte bolhas de ar em bolhas de líquido. O dispositivo compreende ainda uma parte de bomba recuperadora que permite que as bolhas de líquido transbordem da parte superior do container e vertam a uma parte inferior, temporariamente armazenando as bolhas de líquido como fluido tratado desaerado, ao final recolhendo o fluido tratado.
[0017] O documento WO 2007/125996, intitulado “Water quality improving unit and water quality improving device, revela uma unidade de melhoria da qualidade da água. Referida unidade inclui um dispositivo que aumenta a transparência da água através da remoção da carga orgânica, que flutua na superfície da água junto com microbolhas, e pode melhorar a qualidade da água através do equilíbrio de gases dissolvidos, como oxigênio e nitrogênio. A referida unidade compreende um corpo tendo uma porção oca, formada quase rotacionalmente simetricamente e com diâmetro reduzido em direção a ambas as direções axiais. A periferia na direção tangencial da unidade compreende uma abertura para introdução de líquido. Aberturas para jatos de gás-líquido dirigidos verticalmente são dispostas de forma a se abrirem em uma direção vertical ao longo da direção axial do eixo de simetria rotacional da parte oca. São também providos, nas porções de diâmetro reduzido da parte oca, um tubo carreador de uma estrutura conectado com a abertura que dirige o jato gás
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9/71 líquido para cima, havendo uma folga ou espaço entre eles. Também compreende um container gerador de bolhas de líquido conectado com a parte superior do corpo, de maneira a formar um agregado de bolhas de líquido a partir do fluxo ascendente da mistura.
[0018] O documento WO 2001/097958, intitulado “Fine air bubble generator and fine air bubble generating device with the generator1’, revela um gerador de pequenas bolhas de ar capaz de prevenir a formação de agregados de reagentes e rejeitos. Referido dispositivo proporciona a produção de grandes quantidades de pequenas bolhas de ar na água e compreende: um corpo gerador (1a) com uma parte oca em simetria rotacional; uma abertura para a entrada e ar-líquido na direção tangencial; e aberturas para o insuflamento de ar-líquido na direção do eixo de simetria da parte oca.
[0019] O documento US 8,292,271, intitulado “Aeration unit, aeration apparatus equipped therewith and method of aeration revela um equipamento e urn método de aeração. Referido equipamento é de múltiplos estágios, constituído de: um difusor para produzir bolhas na água; um canal gerador de espuma de líquido, para converter bolhas de ar em bolhas de líquido; uma câmara de retenção de gases com espaço para reter o gás na água e uma parte para acumular bolhas recém formadas por baixo da câmara de retenção de gás.
[0020] O documento US 2008/018534, intitulado “Aeration method, aeration apparatus and aeration system, revela um método e aparelho para aeração útil para a melhoria das condições de sistemas de tratamento de esgoto, do cultivo de peixes e outros organismos aquáticos, entre outros. O aparelho proporciona dissolução de gás em água de forma altamente eficiente e compreende: uma seção de spray de gás (22) para gerar partículas de bolhas de gás na água a ser tratada (1W), uma seção de ascensão de bolhas (3P) para proporcionar o movimento ascendente das bolhas geradas, na qual as bolhas de gás são empurradas até uma posição acima da superfície da água, se convertendo em bolhas de líquido ou filmes finos; e uma seção de transferência (5P) na qual a água tratada (2W) pode ser transferida.
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10/71 [0021] O documento EP 2558189, intitulado “A microbubble generator1’, revela um gerador de microbolhas compreendendo: uma bomba configurada para misturar um líquido em um gás, formando uma mistura gás-líquido pressurizada; uma câmara de contato em conexão hidráulica com a bomba e configurada para aumentar a dissolução de gás na referida mistura gás-líquido pressurizada; e uma válvula em conexão hidráulica com a câmara de contato. O arranjo é configurado para descarregar uma emulsão de microbolhas compreendendo o líquido e as microbolhas de gás.
[0022] O documento US 8,366,938, intitulado “Method and device for purifying liquid effluents, foi publicado em 05Fev2013. Referido documento revela um método no qual água é separada de outras substâncias pelo borbulhamento de ar, em um aparato vertical (3), em efluentes alimentados uma taxa de fluxo “D”. O aparato tem uma superfície livre e inclui pelo menos dois compartimentos (4, 5, 6, 7) que se comunicam entre si para proporcionar a circulação sucessiva de cima para baixo e de baixo para cima, entre a porção inferior do aparato e um nível médio, a uma taxa de fluxo de ar pelo menos três vezes superior à taxa de fluxo do efluente. A fase sobrenadante é continuamente descarregada e a oxidação química dos líquidos ou gases do referido efluente é simultaneamente conduzida no mesmo aparato. A taxa de oxidação química e a taxa de fluxo (e tamanho) das bolhas são selecionadas de forma a obter progressivamente a separação das fases sólido/líquido e líquido/líquido na superfície do aparato para obter uma demanda química de oxigênio (DQO) abaixo de um limite predeterminado.
[0023] O documento US 2005/0279713, intitulado “System and method for dissolving gases in liquids, foi publicado em 22Dez2005. Referido documento revela um equipamento e método para dissolver gás em um líquido e compreende um tanque de saturação e uma fonte de gás pressurizado conectada a uma área de gás (head space) do tanque de saturação. O tanque de saturação contempla um tanque pressurizado que contém pelo menos um bico injetor que permite a passagem de líquido para dentro do tanque
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11/71 pressurizado e uma saída para o líquido contendo gás dissolvido. Mediante a passagem de líquido contendo gás em um segundo fluido, o gás é liberado na forma de microbolhas. As microbolhas auxiliam na floculação de partículas em suspensão e promovem a dissolução do gás no segundo fluido. O gás preferido é ar, oxigênio ou ozônio, sendo os aplicáveis ao uso no tratamento de rios, lagoas e instalações industriais.
[0024] O documento US 6,676,837, intitulado “Solar aeration system”, foi publicado em 13Jan2004. Referido documento revela um sistema de aeração movido a energia solar compreendendo uma batería. O dispositivo descrito no referido documento é aplicável a sistemas de aquicultura e não requer o uso de fonte externa de alimentação de energia. O dispositivo usa uma coluna laminar de água para aumentar a circulação de água no reservatório de água que se quer aerar.
[0025] O documento US 6,773,592, intitulado “Systems and methods for treating waste water using an inoculum, foi publicado em 10Ago2004. Referido documento revela um método para tratar efluentes/esgoto e envolve ο tratamento do sistema de coleta antes que o efluente chegue à unidade de tratamento. Um aspecto chave do referido método é a introdução de um inóculo de microrganismos selecionados em uma zona quiescente da rede de coleta. A zona quiescente é onde o efluente é significativamente desacelerado na rede de coleta e pode ser temporariamente estacionário, ou seja, uma estação de bombeamento ou área baixa em duas seções de um duto. Microrganismos tendem a se multiplicar nestas zonas quiescentes. A introdução de inóculo de um cultivo competitivo a microrganismos indesejáveis (que prejudicam a degradação do efluente) melhora a eficiência de todo o sistema de tratamento. O referido método se assemelha à abordagem conhecida do estado da técnica, de adição de microrganismos cultivados off-site.
[0026] O documento SI 24084 A, de um inventor esloveno, revela uma turbina geradora de bolhas movida por um motor elétrico. A referida turbina, conhecida como Toring Turbine, proporciona a aeração de líquidos em larga escala
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12/71 mediante o efeito de ejeção de água das pás da turbina e a consequente sucção gerada no interior da turbina. A turbina é oca e conectada a um eixo oco dotado de furos na região acima do nível da água, onde se conecta com o motor elétrico. Assim, a rotação gerada pelo motor proporciona a formação de sucção de ar externo por dentro do eixo oco, sendo o fluxo de ar submetido à força de cisalhamento das pás da turbina, gerando microbolhas. O referido equipamento tem elevada capacidade volumétrica de introdução de gás no líquido, mas não proporciona elevada taxa de dissolução de gás no líquido, uma vez que forma uma mistura de macrobolhas e microbolhas. Além disso, a área de influência da turbina se restringe a um diâmetro em torno da mesma, ou seja, são necessários vários destes dispositivos em lagos ou grandes áreas de água, além de serem requeridos dispositivos de flutuação e redes elétricas até locais distantes das margens.
[0027] O documento EP 2143483 B1 = US 8,292,271, intitulado “Aeration unit, aeration apparatus equipped therewith revela um aparato de aeração baseado no princípio de formação de filmes finos de líquido. Referido aparato/dispositivo é considerado o mais próximo em relação ao equipamento da presente invenção, sendo constituído de: um difusor de ar para produzir bolhas convencionais de ar na água dentro de um tubo cilíndrico contendo um canal gerador de filmes finos de líquido, para converter bolhas de ar em bolhas de líquido. O que caracteriza o referido dispositivo é o fato de que acima do canal gerador de filmes finos (ou espuma de líquido) há uma câmara de retenção de gases com espaço para reter o gás na água e uma parte para acumular bolhas recém formadas por baixo da câmara de retenção de gás. O referido equipamento tem severas limitações de capacidade volumétrica de dissolução de gases em volumes massivos de líquidos. Além disso, em função da sua limitada capacidade volumétrica individual, o referido dispositivo acarreta dificuldades no uso e montagem, pois quando se deseja aerar grandes volumes de líquido são necessárias grandes quantidades de dispositivos. O dispositivo comercialmente disponível de acordo com a referida patente tem
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13/71 diâmetro de 4 cm na região formadora de filmes finos de líquido e capacidade máxima de aeração completa (ou seja, saturação com oxigênio) de apenas 20 litros de água por minuto. O equipamento da presente invenção, em contraste, proporciona uma escala de dissolução de gases muito maior, ordens de magnitude superior ao referido dispositivo da técnica. Os exemplos mostrados nas figuras 4, 13 e 17, proporcionam, respectivamente, a aeração completa (ou seja, saturação com oxigênio) de 1200, 2400 e 9600 litros de água por minuto. Adicionalmente, o equipamento da invenção proporciona também outras vantagens estruturais e operacionais, como será mais detalhado a seguir.
[0028] Em resumo, são conhecidos na técnica equipamentos para a introdução de gases em líquidos e os princípios de funcionamento são basicamente os seguintes: (i) introdução de bolhas de gás de tamanho regular e uso de força mecânica para facilitar sua dissolução. Esta técnica é pouco eficiente energeticamente e proporciona baixa taxa de dissolução de gases; (ii) introdução de microbolhas, que devido à sua melhor relação área volume aumentam a taxa de dissolução de gases no líquido. Em geral estes equipamentos fazem uso da geração de fluxos de alta velocidade de líquido, gerando vácuo que proporciona a introdução de gás na forma de microbolhas, como é o caso de dispositivos tipo Venturi e outros que funcionam com base em água pressurizada, ou ainda em turbinas como a exemplificada no documento SI 24084 A. Esta técnica, em qualquer das circunstâncias citadas acima, requer elevada energia para a movimentação de líquidos com alta velocidade e com isso proporcionar a geração de microbolhas; (iii) dispositivos que proporcionam a aeração através de filmes finos de líquido, como o revelado no EP 2143483. Entretanto, este dispositivo padece da baixa capacidade volumétrica, não sendo aplicável na prática a situações de elevado volume de líquido a ser aerado, devido à complexidade de montagem e uso e ao custo.
[0029] O equipamento da presente invenção difere daqueles descritos nos referidos documentos, dentre outras, por diversas razões técnicas. De um lado,
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 18/81 / 71 o equipamento da invenção proporciona incremento substancial da quantidade e velocidade de dissolução de gases no corpo líquido, com baixo consumo energético, baixo custo, alta capacidade de volumétrica de dissolução de gases - algumas ordens de magnitude superior aos congêneres conhecidos. Além disso, o equipamento da invenção proporciona a troca de gases (ou stripping) em vez de apenas introduzir gases em grande quantidade. Neste aspecto, uma diferença técnica fundamental é que no sistema da invenção não há injeção de espécies gasosas no líquido mas sim a troca de gases, enquanto que nos sistemas convencionais ocorre injeção de gases, que podem levar ao sério problema da saturação com gases indejesáveis. Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para alterar/controlar a direção do fluxo da água, sendo esta ainda outra vantagem técnica adicional que não é atingida pelos dispositivos/equipamentos do estado da técnica.
[0030] O processo da presente invenção difere dos referidos documentos, dentre outras razões técnicas, por proporcionar um processo eficiente para o incremento substancial da quantidade e velocidade de dissolução de gases no corpo líquido, com baixo consumo energético e capacidade de ajuste a diferentes circunstâncias de operação, climáticas e/ou de disponibilidade de energia de fontes externas. O processo da invenção convenientemente combina as características do equipamento da invenção com as características de outros equipamentos disponíveis no estado da técnica, proporcionando vantagens técnicas substanciais.
[0031] Com base na literatura patentária e não patentária nota-se claramente a necessidade da busca por novas soluções alternativas àquelas já existentes, para contornar as limitações dos equipamentos e processos para a diluição massiva de gases em líquidos, úteis para a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos. O presente pedido de patente revela soluções a estes problemas. Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 19/81 / 71 presente invenção que, aos olhos dos inventores, possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.
Sumário da Criação/Invenção [0032] O conceito inventivo comum aos diversos contextos de proteção da presente invenção é um “Pulmão”, um equipamento especificamente desenvolvido para o incremento substancial da quantidade e velocidade de dissolução de gases em tais líquidos. O equipamento da invenção tem capacidade de ajuste a diferentes circunstâncias de operação e elevada eficiência energética, operando de forma energeticamente autônoma ou com reduzida demanda de alimentação externa de energia. O equipamento é particularmente útil para dissolução massiva de gases em líquidos, sendo portanto útil para a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos, melhoria da eficiência de estações de tratamento de efluentes, de sistemas de aquicultura, de sistemas de fixação de CO2, dentre outros.
[0033] O equipamento da invenção funciona com base no princípio de air lift em conjunto com a formação de filmes finos e líquido e tem capacidade de dissolução de mais de 1000 L de gás por minuto no líquido, havendo concretizações com capacidade de vários dissolução completa de gases, ou seja, até a saturação desejada, de vários m3/s de líquido. O equipamento opera submerso no líquido no qual se deseja dissolver o gás de interesse. A partir da introdução de gás em uma zona submersa dentro do equipamento, bolhas convencionais de gás formadas ascendem devido ao natural empuxo. Por “convencionais” na presente invenção se refere às bolhas formadas sem a necessidade de elevadas perdas de carga associadas à formação de microbolhas, por exemplo. As bolhas em ascensão passam por uma ou mais zonas de restrição de área de seção transversal, e em seguida passam por uma colméia com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação às zonas anteriores, o que promove adensamento e/ou coalescência das bolhas. Em seguida, as bolhas passam por uma zona de expansão da área de seção
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 20/81 / 71 transversal, o que promove a expansão das bolhas, formação de filmes finos de líquido e a explosão de tais filmes. O líquido resultante da explosão das bolhas de filme fino de líquido é saturado com os gases desejados introduzidos e extravasa por um canal, por gravidade, enquanto o gás remanescente liberado segue seu percurso de ascensão. O gás liberado em ascensão pode passar por novo ciclo equivalente ao anteriormente descrito, com subsequente recuperação de nova quantidade de líquido saturado com os gases desejados. Em uma concretização, o gás é ar e o líquido é água, mas a invenção não é limitada a essas substâncias.
[0034] É um dos objetos da invenção um equipamento para diluição massiva de gases em líquidos compreendendo:
- um corpo rígido contendo uma zona de maior área de seção transversal na região inferior e uma zona de menor área de seção transversal na região superior, o referido corpo rígido compreendendo uma ou mais região(ões) de entrada de líquido na parte inferior; uma ou mais região(ões) de saída de líquido na parte superior e/ou inferior; e uma ou mais região(ões) de saída de gases na parte superior, o referido corpo rídigo contendo, em seu interior:
- um ou mais dispositivo(s) formadores de bolhas convencionais de gás na região inferior;
- uma ou mais colmeias formadoras de filmes finos de líquido, referidas colmeias dotadas de uma pluralidade canais internos com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação à zona de menor área de seção transversal na região inferior do corpo rígido, o líquido no qual o gás foi dissolvido sendo extravasado após passar pela referida colméia.
[0035] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende uma parede de separação no interior do referido corpo rígido, dividindo-o verticalmente ao menos parcialmente em duas regiões. Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para inverter a direção do fluxo de líquido que passa por seu interior, proporcionando desta forma a escolha da direção de fluxos de líquido em
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 21/81 / 71 corpos líquidos. Referidos meios de inversão de fluxo são muito simples de fácil operação, facilitando processos de controle de fluxo e de aeração em corpos líquidos como lagoas e enseadas.
[0036] Em uma concretização, o equipamento adicionalmente inclui um ou mais conjuntos de tubulações externas, conectados à entrada e/ou à saída de líquido. Devido ao princípio de operação do equipamento da invenção, a movimentação de líquidos é viabilizada a grandes distâncias, proporcionando na prática a dissolução de gases mesmo em profundidades de vários metros. Dependendo do arranjo das tubulações de líquidos conectadas ao equipamento da invenção, efeitos técnicos como o direcionamento de fluxos e a formação de plumas de líquidos contendo gases desejáveis em regiões de interesse são viabilizados, com baixo ou nenhum consumo energético externo.
[0037] Em uma concretização, o equipamento da invenção faz uso do fluxo previamente existente de líquidos (a exemplo do caso de fluxo de rio ou de desnível em qualquer corpo líquido) como força propulsora para a dissolução de gases. Nesta concretização, a referida força propulsora é responsável pela movimenção do líquido, pela injeção/sucção do gás ou por ambos, situação na qual o equipamento da invenção opera sem alimentação externa de energia ou com reduzida alimentação externa de energia.
[0038] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende: (i) um ou mais dispositivo(s) de dissolução de gases em líquidos, selecionado dentre geradores de microbolhas, nanobolhas, filmes finos de líquido, ou combinações dos mesmos; e/ou (ii) um ou mais subsistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido.
[0039] O(s) subsistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido é(são) selecionado(s) dentre: (iia) um ou mais sistemas de controle de acionamento de bombas, operando de acordo com a disponibilidade de energia e/ou seu custo, ou ainda de acordo com ciclos climáticos, biológicos ou geofísicos; (iib) um ou mais sistema(s) de aproveitamento de energia cinética ou potencial disponível, incluindo
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 22/81 / 71 gravidade, fluxos de gás e/ou de líquido existentes, como por exemplo desnível de água, fluxo de rios ou de motores de barcos, bombas de recalque e/ou dispositivos pneumáticos; (iic) um ou mais subsistema(s) de geração de energia, como eólica, solar, de fluxo de maré, ou transformação química, entre outros; ou (iid) um ou mais subsistemas ex situ de enriquecimento de microrganismos, que proporciona a redução da demanda energia para a dissolução de gases no líquido em questão.
[0040] O processo da invenção faz uso do equipamento da invenção. O equipamento e o processo da invenção proporcionam: elevado incremento da taxa de dissolução de gases em líquidos e/ou da quantidade total de gases dissolvidos em líquidos; a redução do consumo energético, ou da necessidade de alimentação externa de energia para a dissolução de gases em um corpo líquido; o ajuste do equipamento às condições ambientais ou necessidades circunstanciais, ou ambos concomitantemente.
[0041] O processo da invenção é particularmente útil para a revitalização, conservação e/ou balneabilização de corpos líquidos abertos, como lagoas, rios, lagunas e enseadas, bem como no aumento da produtividade, qualidade e/ou eficiência ambiental de processos de aquicultura. Nestes casos, a invenção é útil para a remoção de cargas orgânicas indesejáveis dissolvidas ou dispersas em corpos líquidos. O processo da invenção é também útil para a dissolução de outros gases em líquidos, a exemplo de CO2 produzido em fábricas que é convenientemente dissolvido pelo equipamento e processo da invenção para fixação desta fonte de carbono e/ou sua biotransformação e outras substâncias de interesse econômico. Ainda outros gases ou combinações dos mesmos são convenientemente dissolvidos em larga escala com o equipamento e/ou processo da invenção, incluindo Ozônio e mistura deste com ar e/ou outros gases.
[0042] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução, na descrição a seguir.
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Breve Descrição das Figuras [0043] A figura 1 ilustra esquematicamente o conceito inventivo, em suas diferentes concretizações e aplicações, sendo indicados: (i) Pulmão, um ou mais equipamento(s) da invenção para a dissolução massiva de gases em líquidos; B uma bomba de ar ou de líquido, que é opcional e usada em algumas concretizações; D um ou mais dispositivo(s) selecionado dentre geradores de microbolhas, nanobolhas, filmes finos de líquido, ou combinações dos mesmos, que é opcional e usado em algumas concretizações; F um dispositivo de flutuação, que é opcional e usado em algumas concretizações, podendo ser um barco; (ii) S.E.E., um ou mais sistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido selecionado dentre: (iia) um ou mais sistemas de controle de acionamento de bombas, operando de acordo com a disponibilidade de energia e/ou seu custo, ou ainda de acordo com ciclos climáticos, biológicos ou geofísicos; (iib) um ou mais sistema(s) de aproveitamento de energia cinética ou potencial disponível, incluindo gravidade, fluxos de ar ou de líquido existentes, como o caso de barcos, bombas de recalque, dispositivos pneumáticos; (iic) um ou mais subsistema(s) de geração de energia, como eólica, solar, de fluxo de maré, ou transformação química, entre outros; e/ou (iid) um ou mais subsistemas ex situ de enriquecimento de microrganismos, que proporciona a redução da demanda de dissolução de gases no líquido em questão para o crescimento de microrganismos e, portanto, reduz o consumo global de energia.
[0044] A figura 2 mostra uma representação esquemática de uma concretização de equipamento da invenção. Em A) é mostrada uma concretização de equipamento (20) para a dissolução massiva de gases em líquidos visualizado em versão “explodida”, que opera pelo princípio de air lift; uma bomba de gás injeta gás na parte interna do equipamento pelo duto (21), que é perfurado na parte horizontal; as bolhas formadas no líquido ascendem e passam por uma ou mais zonas de restrição de área de seção transversal, passando em seguida por uma colméia (ou hive) (26), a qual é dotada de uma
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 24/81 / 71 série de canais internos com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação às áreas inferiores (23, 24). A passagem das bolhas pela referida colméia propicia a formação de filmes fino de líquido, ao menos em parte devido à coalescência das bolhas. A formação de filmes finos de líquido proporciona tanto a saturação do líquido com o gás que entra quanto a remoção dos gases que previamente estavam no líquido (fenômeno também chamado de stripping). O equipamento da invenção é também muito útil para dessaturar certos gases do líquido, ou seja, remover gases indesejados no líquido, substituindo-os por gases desejados. Em B) É mostrado o mesmo equipamento, porém em versão sólida. São mostrados: a entrada de gases (21) a saída de gases (22), entradas de líquido (23) e uma representação esquemática da opcional parede de separação (25). Em C) é mostrada a vista lateral em corte da colméia, em uma concretização na qual a área de cada seção de entrada de líquidos e gases (parte inferior, 1,2 cm2) é maior do que a área de cada seção de saída de líquidos e gases (parte superior, 1 cm2).
[0045] A figura 3 mostra uma concretização do equipamento da presente invenção. Em A) é mostrado equipamento na forma de tronco piramidal com dimensões de 60 X 44 X 100 cm, respectivamente altura, largura e comprimento. A parte superior tem 15 cm de largura. Esta configuração de tronco piramidal proporciona estabilidade em leitos ou cursos d'água e também a ascensão das bolhas convencionais de ar insufladas dentro do equipamento, sua passagem pela redução de seção transversal e subsequente passagem pela colmeia através da qual as bolhas coalescem e formam filmes finos de líquido. As bolhas de líquido do filme se rompem após passarem pela colméia, de forma que o líquido saturado de gases novos extravasa pelo duto lateral (34) conforme indicado. Os gases restantes são liberados pela abertura superior (32). Esta concretização de equipamento da invenção proporciona capacidade de saturação completa de gases desejáveis (ou aeração) no líquido de 1200 litros por minuto (somente um dos lados) ou de até 2400 litros de líquido por minuto (operando em ambos os lados). Nesta concretização, o
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 25/81 / 71 equipamento opera com dois sopradores, cada um do modelo CV-51M (SNatural), de 0,5 CV e com capacidade de vazão de 1200 litros de ar por minuto, pressão de 1200 mm de coluna d'agua, insuflando ar através de um tubo de 100mm perfurado de cada lado da parede de separação, com furos de 1mm. Em B) é mostrada uma representação esquemática desta concretização do equipamento da invenção em versão explodida, sendo mostrados os dutos de entrada de água (33) e o duto perfurado (31) para insuflar gás, bem como, no topo, as saídas de líquido gaseificado/aerado (34) e o gás residual (32). Em C) é mostrada uma vista em perspectiva desta concretização do equipamento da invenção, sendo mostrado no topo a área onde se localizam duas colméias (uma de cada lado da parede central de separação) cada uma contendo 7 cm de profundidade e de largura, e 100 cm de comprimento. Nesta concretização, cada abertura quadrangular da colméia tem área de 1cm2 Em D) é mostrada uma vista em corte lateral desta concretização do equipamento da invenção, sendo indicadas posições onde são colocados os dois tubos perfurados para insuflamento de gás (embaixo), e ascensão das bolhas. As setas indicam os fluxos de líquido provocados pela ascensão das bolhas, que passam pelas colméias e extravasam pelas laterais.
[0046] A figura 4 mostra uma vista lateral em corte de um equipamento de acordo com a figura 3, porém em uma configuração com uma parede de separação contendo apenas uma colméia (45) do lado direito, de forma que o insuflamento de gás pelo lado direito gera ascensão de bolhas e com isso gera um fluxo ascendente de líquido (43), que passa pela colméia e extravasa para o lado esquerdo (44). Nesta concretização, o equipamento opera com um soprador do modelo CV-51M (SNatural), de 0,5 CV e com capacidade de vazão de 1200 litros de gás por minuto, pressão de 1200 mm de coluna d'água, insuflando, de um dos lados da parede de separação, gases através de um tubo (41) de 100cm, perfurado. Esta configuração proporciona capacidade de gaseificação/aeração completa de líquido é de até 1200 litros por minuto, com fluxo da direita para a esquerda.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 26/81 / 71 [0047] A figura 5 mostra detalhes da parede de separação usada no meio do equipamento descrito na figura 4. Em A) é mostrada embaixo uma tubulação (51) perfurada para o insuflamento de gás na parte inferior e, na parte superior, os detalhes da colméia (53) por onde o líquido e as bolhas convencionais passam, formando os filmes finos de líquido no final. A vista em perspectiva mostra somente um dos lados, como a usada na figura 4, mas a parede de separação (52) pode ter uma colméia e um tubo perfurado também do outro lado, como ilustrado na figura 3D. Em B) são mostrados detalhes de uma outra concretização de parede de separação (52) usada no equipamento descrito na figura 3 ou 4, mostrando na parte superior os detalhes da colméia (53) por onde o líquido e as bolhas convencionais passam, formando os filmes finos de líquido e logo abaixo da colméia várias pequenas extensões (54) na vertical para proporcionar separação dimensional das zonas de líquido e bolhas ascendentes. Referidas extensões se distribuem ao longo da extensão da parede de separação, perpendiculares à mesma.
[0048] A figura 6 mostra detalhes de uma outra concretização equipamento da invenção (sendo representada apenas metade do equipamento), dotado de uma divisão adicional (63) para proporcionar separação dimensional das zonas de líquido e bolhas ascendentes. Referida divisão adicional é única e disposta ao longo da extensão da parede de separação, paralela à mesma em uma dimensão e angulada em outro, para dividir proporcionalmente a área de fluxo ascendente de líquido e bolhas. Essa configuração é convenientemente usada em conjunto com a concretização mostrada na figura 4.
[0049] A figura 7 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento da invenção, que proporciona a inversão do fluxo de líquido mediante alteração de posição da parede de separação (posição 1 ou 2). Referida concretização se apresenta com uma parede de separação contendo dois tubos perfurados para injeção de gás, um de cada lado, sendo apenas um deles ativado de acordo com a direção de fluxo desejada, sabendo-se que é o fluxo ascendente de bolhas que determina a
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 27/81 / 71 direção do fluxo de líquido devido ao princípio do air lift. Em A), a parede de separação é posicionada no ponto 1 e o gás é insuflado apenas no lado esquerdo do equipamento, proporcionando o fluxo de líquido da esquerda para a direita. Em B), a parede de separação é posicionada no ponto 2 e o gás é insuflado apenas no lado direito do equipamento, proporcionando o fluxo de líquido da direita para a esquerda.
[0050] A figura 8 mostra uma representação esquemática de uma concretização alternativa de tubo de injeção de gás/aeração, que pivota ou gira ao longo de seu eixo radial, proporcionando a alteração da direção do fluxo ascendente de bolhas. Nesta concretização, a parede de separação fica em uma posição fixa e o tubo de injeção de gás é posicionado ao final inferior da mesma, no fundo e alinhado com a parede. Em A) o fluxo de líquido é direcionado da esquerda para a direita mediante o giro do tubo de injeção de gás para a posição 1. Em B) o fluxo de líquido é direcionado da direita para a esquerda mediante o giro do tubo de injeção de gás para a posição 2.
[0051] A figura 9 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização do equipamento, que proporciona a inversão do fluxo de líquido sem mudança de posição da parede de separação ou giro do tubo de injeção de gás/aeração. Referida concretização se apresenta com uma parede de separação e um único tubo de injeção de gás (91), acima do qual existe uma meia cana que muda de posição para direcionar o gás para um dos lados do equipamento, determinando a direção do fluxo de líquido. Em A), a meia cana é posicionada no lado direito do equipamento, de forma a permitir o fluxo de bolhas somente pelo lado esquerdo, fazendo com que o fluxo de líquido ocorra da esquerda (93) para a direita (94). Em B), a meia cana é posicionada no lado esquerdo do equipamento, de forma a permitir o fluxo de bolhas somente pelo lado direito, fazendo com que o fluxo de líquido ocorra da direita (93) para a esquerda (94).
[0052] A figura 10 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização de equipamento cuja configuração é de acordo com a figura 3A ou 9B, sendo
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 28/81 / 71 evidenciada a meia cana posicionada no lado esquerdo e o fluxo de líquido da direita (103) para a esquerda (104).
[0053] A figura 11 mostra uma representação esquemática das tubulações ligadas a uma concretização de equipamento da presente invenção submerso em um tanque de água. As setas indicam a direção do fluxo de água que entra (113) e sai do equipamento (114), sendo também indicada a entrada (111) e saída de gases (112). São também mostradas no topo as válvulas à esquerda (115) e à direita (116) que proporcionam a alteração de fluxo ou fluxo bidirecional, quando ambas estão abertas. Nesta concretização, o sistema de alteração de direção de fluxo é distinto do descrito nas figuras 9-10, sendo feito através de placas deslizantes que fecham um ou outro lado do equipamento junto à placa central de separação.
[0054] A figura 12 mostra em mais detalhes as placas deslizantes de separação indicadas na figura 11. À esquerda (A) é mostrada a posição aberta que permite a passagem de gases nos dois lados do equipamento; no centro da figura (B) é mostrada a posição que proporciona a passagem de gás somente do lado direito do equipamento; à direita da figura (C) é mostrada a posição das placas deslizantes que proporciona a passagem de gás somente do lado esquerdo do equipamento.
[0055] A figura 13 mostra uma visão em corte de outra concretização do equipamento da invenção, sendo mostrados dois dutos de gaseificação/insuflamento junto à região central interna do equipamento, duas tubulações dotadas de válvulas (uma à esquerda, 136, outra à direita, 137) para o extravasamento de líquido aerado e um sistema de cinco válvulas nas tubulações de insuflamento de gás (131), para controle da direção de insuflamento e consequentemente do fluxo de líquido.
[0056] A figura 14 mostra em A) detalhes dos tubos de gaseificação/ insuflamento de ar (141) numa visão em perspectiva sem o restante do equipamento descrito na figura 13. Em B) são mostrados detalhes do sistema de válvulas para as tubulações de insuflamento de ar. Com a válvula 5 fechada
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 29/81 / 71 e as válvulas 1-2, 3-4 abertas, o equipamento opera com duas bombas sopradoras de gás (bomba 1, B1, e bomba 2, B2), o fluxo de líquido sendo ascendente em ambos os lados do equipamento, que opera em sua capacidade máxima, o líquido contendo o gás dissolvido sendo extravasado pelas tubulações laterais (136 e 137) mostradas na figura 13. Com a válvula 5 aberta, ao menos quatro modos de operação são possíveis: (i) com as válvulas 1, 2 e 4 abertas e a válvula 3 fechada, somente a bomba 1 insufla gás e alimenta os dois lados do equipamento; (ii) com as válvulas 2, 3 e 4 abertas e a válvula 1 fechada, somente a bomba 2 insufla gás e alimenta os dois lados do equipamento; (iii) com as válvulas 1 e 4 abertas e as válvulas 2 e 3 fechadas, somente a bomba 1 insufla ar e alimenta o lado direito do equipamento, enquanto o lado esquerdo serve para extravasamento (situação na qual as das saídas 136 e 137 mostradas na figura 13 ficam fechadas); (iv) com as válvulas 3 e 2 abertas e as válvulas 1 e 4 fechadas, somente a bomba 2 insufla gás e alimenta o lado esquerdo do equipamento, enquanto o lado direito serve para extravasamento (situação na qual as válvulas das saídas 136 e 137 mostradas na figura 13 ficam fechadas). Esse arranjo de válvulas proporciona muita flexibilidade na operação, segurança para a hipótese de falha de uma das bombas e também reversão do fluxo de líquido à escolha do operador com simples mudanças de válvulas. Os versados na técnica imediatamente saberão que sistemas de controle automático, pneumático e/ou eletrônico destas válvulas são facilmente implementáveis a partir da presente descrição.
[0057] A figura 15 mostra uma representação esquemática de outra concretização de equipamento da invenção, a qual é dotada de três estágios consecutivos de colméias para a formação de filmes finos de líquido. Em A) é mostrada a vista em corte lateral (somente metade do equipamento) e em B) a vista em perspectiva do equipamento como um todo. Na vista em corte são mostrados: o ponto de insuflamento de gás (151) e ascensão das bolhas que subsequentemente passam por uma zona de restrição de área de seção transversal e em seguida pela colméia; as bolhas coalescem e explodem ao
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 30/81 / 71 final da colméia devido ao aumento de área; o líquido contendo gases dissolvidos extravasa pelo duto à direita da colméia, enquanto as bolhas de gás ascendem para o segundo estágio e assim por diante. A cada estágio, a ascensão das bolhas provoca o efeito airlift, fazendo com que volume de líquido equivalente ao volume de gás em ascensão seja arrastado para cima. Consequentemente, nessa concretização em três estágios, para cada 1200 litros de ar insuflados no equipamento, 3600 litros de água fluem pelo equipamento e são completamente saturados com oxigênio, sem com isso requerer energia adicional (em relação à configuração com um estágio). Assim, com 0,5HP de potência de bomba de ar na metade do equipamento, 3600 litros de água por minuto são completamente saturados com oxigênio. Para o equipamento operado com os dois lados e duas bombas (ou uma bomba com o dobro de capacidade), o equipamento desta concretização proporciona, com 1HP de potência de bomba de ar no equipamento, 7200 litros de água por minuto completamente saturados com oxigênio.
[0058] A figura 16 mostra duas representações esquemáticas em corte lateral de outras concretizações de equipamento da invenção (mostrada somente a metade esquerda), ambos com três estágios sucessivos de formação de filmes finos. Em ambos os casos, as entradas de água a ser aerada são feitas pela região central do equipamento, ao contrário da concretização da figura 15, na qual isso é feito pelas laterais. Em A) é mostrada uma concretização na qual as divisões e passagens de água são feitas em ângulo e em B) tais elementos são mais arredondados.
[0059] A figura 17 ilustra ainda outra concretização de equipamento da invenção, a qual mostra uma vista em corte lateral de somente metade do equipamento. Nesta concretização são mostrados quatro estágios sucessivos de formação de filmes finos, o que (para as mesmas dimensões ilustradas na figura 3, o equipamento proporciona, com 0,5HP de potência de bomba de ar na metade do equipamento, a saturação completa com oxigênio de 4800 litros de água por minuto). Para o equipamento operado com os dois lados e duas
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 31/81 / 71 bombas (ou uma bomba com o dobro de capacidade), o equipamento desta concretização proporciona, com 1HP de potência de bomba de ar no equipamento, 9600 litros de água por minuto completamente saturados com oxigênio. Uma concretização de dimensões maiores, compreendendo uma colméia com 52,5 cm de largura, 7 cm de profundidade e 200cm de comprimento (ou duas colmeias com a metade da dimensão cada uma) e o corpo rígido tendo formato de tronco cônico com 200cm de comprimento, 100cm de altura e 150cm de largura, tem capacidade de aeração completa, ou saturação completa de água com o oxigênio do ar, de 1m3/s de água. Para tanto, a demanda energética é da ordem de 10HP ou 7,5kW quando usado um ou mais soprador(es) movido(s) a energia elétrica externa. Esta configuração proporciona a dissolução de 38,6g de O2/s, 138,9 kg de O2/h, ou 3,33 ton de O2/dia, o que equivale à carga orgânica diária (DBO) de esgoto doméstico de uma população de 62 mil habitantes (base de 54 gramas diárias de DBO por habitante, por IMHOFF em 2000).
[0060] A figura 18 mostra uma representação esquemática de uma concretização de processo da invenção, na qual um equipamento de acordo com a figura 4 é instalado em um tanque para cultivo de peixes. São mostrados os detalhes das instalações das tubulações (181, 183, 184) e a posição do equipamento em relação ao nível da água (185).
[0061] A figura 19 mostra uma representação esquemática de uma concretização de processo da invenção, na qual tem-se uma vista por cima de um equipamento de acordo com a figura 4, porém com capacidade de aeração completa (saturação) de 1000 litros por minuto de água, disposto em um tanque de água. O equipamento desta concretização inclui 5 tubulações de entrada de água (193) e 5 tubulações de saída de água (194), cada tubo levando ou recebendo 200 litros de água por minuto. Nas concretizações em que o equipamento da invenção proporciona a alteração da direção do fluxo de líquido, o operador escolhe para qual lado será formada uma corrente de líquido e em que momento. Esta característica técnica adicional do
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 32/81 / 71 equipamento da invenção proporciona processos nos quais a inversão de fluxo é etapa útil no processo, com no caso de aeração de corpos líquidos sujeitos à maré e/ou influência de entradas de cargas orgânicas localizadas, bem como para facilitar a desobstrução de equipamento ou partes dele com plásticos e outros materiais sólidos que eventualmente entrem em contato com o equipamento, situação na qual o equipamento é “auto-limpante”, proporcionando substanciais vantagens de controle de processo.
[0062] A figura 20 mostra uma representação esquemática de um processo de troca de gases em um tanque de cultivo para aquicultura, vista por cima. A representação mostra um equipamento de acordo com a figura 4, com capacidade de dissolução completa de gases (saturação com os gases desejados) de 1000 litros por minuto de água, instalado em um tanque de aquicultura de 40m x 30m de dimensão. Os pontos 1-10 indicam as posições de início ou final das tubulações que se conectam ao equipamento da invenção. As entradas e saídas são escolhidas para maximizar a homogeneização do líquido do tanque, alternando os locais onde é feita a sucção do líquido (ainda não gaseificado) e a descarga do líquido já gaseificado. Neste arranjo, o ponto 1 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 7; o ponto 2 é o local de sucção de água ainda não gaseificada, sendo a descarga de água gaseificada feita no ponto 6; o ponto 3 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 10; o ponto 4 é o local de sucção de água ainda não gaseificada, sendo a descarga de água gaseificada feita no ponto 9; o ponto 5 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 8.
[0063] A figura 21 mostra uma representação esquemática de outra disposição de tubulações ligadas a um equipamento usado em uma concretização de processo da presente invenção. As setas indicam a direção do fluxo de água que entra e sai do equipamento.
[0064] A figura 22 ilustra esquematicamente uma concretização de processo da invenção, no qual um corpo líquido de 1000L recebe dissolução de gases
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29/71 com: (i) um equipamento (220) de acordo com a figura 3, conectado a um compressor (221) de ar limpo (Schulz); (ii) um arranjo de dois dispositivos de dissolução de gases em líquidos, sendo um dispositivo (222) gerador de microbolhas do modelo BT-50 (Riverforest Corporation) em conexão hidráulica com uma bomba de líquido (223) de 0,5 HP (WEG), e um dispositivo gerador de microbolhas e filmes finos (224) de líquido modelo FBT-50 (Riverforest Corporation) conectado hidraulicamente a uma bomba de líquido (225) de 0,5 HP (WEG); e (iii) um subsistema ex situ (226) de enriquecimento de microrganismos (B Braun), que proporciona a adicional redução da demanda energia para a dissolução de gases no líquido em questão, uma vez que ο enriquecimento ex situ não demanda adicional dissolução de gás in situ.
[0065] A figura 23 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento da invenção, consistindo de uma unidade flutuante (230), também representada pelo símbolo compreendendo: uma bomba de ar (231) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (232) formador(es) de filmes finos de líquido; uma bomba de água (233) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (234) formador(es) de microbolhas e/ou de filmes finos de líquido, referido(s) dispositivo(s) (234) dotado(s) de tomada de ar junto à superfície do líquido, sendo também indicada a tubulação (235) de entrada de líquido na bomba (233); um controlador (236) de acionamento das bombas, opcionalmente ligado a um gerador a diesel de eletricidade; um painel solar (237) ligado ao controlador (236) e/ou às bombas (231, 233); uma turbina eólica (238) de geração de energia, ligada ao controlador (236) e/ou às bombas (231, 233); e uma representação esquemática da linha d'água (239).
[0066] A figura 24 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento da invenção, consistindo de uma outra unidade flutuante (240) compreendendo: uma bomba de ar (241) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (242) formador(es) de filmes finos de líquido; um subsistema ex-situ (243) de enriquecimento de microrganismos,
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 34/81 / 71 para incremento substancial da quantidade de microrganismos previamente existentes no corpo líquido e sua reintrodução (244), proporcionando redução da quantidade de energia necessária para a aeração no corpo líquido requerida para o crescimento dos microrganismos (o crescimento ex-situ economiza energia e proporciona crescimento mais substancial); um controlador (245) de acionamento das bombas, opcionalmente ligado a um gerador a diesel de eletricidade; um painel solar (247) ligado ao controlador (245) e/ou à bomba (241) ou subsistema ex-situ de enriquecimento (243); uma turbina eólica (248) de geração de energia, ligada ao controlador (245) e/ou à bomba (241) ou subsistema ex-situ de enriquecimento (243); e uma representação esquemática da linha d'água (249).
[0067] A figura 25 mostra uma representação esquemática do subsistema exsitu (250) de enriquecimento de cultivos microbianos mostrado na figura 23 ou 24, para subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos nele cultivados ao corpo líquido. São indicados: reator (250) para enriquecimento ex-situ de microrganismos; entrada de ar (251) no reator; filtro de ar (252), opcionalmente incluindo também um dispositivo gerador de microbolhas de ar; saída de gases (253) do reator; motor agitador (254); pás agitadoras (255); saída (256) do mosto fermentado no reator, rico em microrganismos; entrada (257) de fluido para controle da temperatura na camisa do reator; saída (258) de fluido de controle da temperatura na camisa do reator; e sonda (259) indicadora de parâmetros físico-químicos no reator, opcionalmente sendo ligado ao controle de entrada de fluido para controle de temperatura e/ou a outro elemento de controle do reator.
[0068] A figura 26 mostra um gráfico que mostra a curva de saturação de oxigênio em água (sem salinidade) de acordo com a temperatura, indicando também os limites mínimos de oxigênio no corpo líquido e respectivos fenômenos associados. Nas ordenadas são indicados os valores de concentração de oxigênio dissolvido em água, em mg/L (ou ppm); nas abscissas são indicadas as temperaturas em graus Celsius. (261) indica a
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 35/81 / 71 curva de saturação ou dissolução máxima de oxigênio em água em diferentes temperaturas; (262) indica a concentração de oxigênio dissolvido mínima recomendável para o cultivo de peixes; (263) indica a concentração de oxigênio dissolvido mínima recomendável para o tratamento de água; (264) indica a concentração de oxigênio dissolvido abaixo da qual ocorre a formação de odores desagradáveis no corpo líquido.
[0069] A figura 27 mostra uma representação esquemática de uma concretização de processo da invenção, no qual é representado o equipamento e processo para a recuperação/revitalização da Enseada do Bom Jesus, na Ilha do Fundão. São mostrados em A) uma foto da Ilha do Fundão, a seta indicando a localização da Enseada do Bom Jesus; em B) uma representação esquemática da Enseada do Bom Jesus, na qual uma representação esquemática de uma concretização de equipamento da invenção proporciona o aumento da velocidade de dissolução de oxigênio, o aumento de quantidade total de oxigênio dissolvido no corpo líquido e substancial redução de energia para tal fim, sendo ademais ajustável às condições de maré e demais condições climáticas. Segundo dados do INEA (2014), a região mais crítica de toda a Baia da Guanabara em termos de carga orgânica ficam no entorno da Ilha do Fundão.
[0070] A figura 28 mostra uma representação esquemática (sem proporção de escala) de uma concretização da invenção, na qual o equipamento e o processo da invenção são utilizados para o aumento do nível de oxigênio dissolvido e da qualidade da água de uma lagoa, rio ou tanque de aquicultura. São mostrados: três unidades do equipamento da invenção (280), cada um com capacidade de aeração de 2400 L de água por minuto, colocados no corpo líquido; a representação esquemática de uma bomba de ar (281) com capacidade de insuflamento de ar de 7200 L de ar por minuto, opcionalmente incluindo um controlador (282) de acionamento/ajuste da bomba para momentos de demanda de aeração no corpo líquido; a tubulação de ar (283)
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 36/81 / 71 que conecta a bomba de ar (281) aos equipamenros (280) para diluição massiva de ar no líquido; e uma turbina eólica (284) geradora de energia.
[0071] A figura 29 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização da invenção, na qual o equipamento e o processo da invenção são utilizados para o aumento do nível de oxigênio dissolvido e da qualidade da água de um rio ao lado de uma autopista ou avenida. São mostrados: três unidades do equipamento da invenção (290), cada um com capacidade de aeração de 2400 L de água por minuto, colocados no corpo líquido; a representação esquemática de uma bomba de ar ou compressor de ar (291) com capacidade de insuflamento de ar de 7200 L de ar por minuto, opcionalmente incluindo um controlador (292) de acionamento/ajuste da bomba/compressor para momentos de demanda de aeração no corpo líquido; a tubulação de ar (293) que conecta a bomba/compressor de ar (291) aos equipamentos (290) para diluição massiva de ar no líquido; e uma lombada (294) geradora de energia elétrica para alimentar a bomba (291). A lombada (294) opcionalmente é uma lombada pneumática que alimenta o compressor (291) diretamente com ar.
[0072] A figura 30 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização da invenção, na qual a energia do motor de propulsão do barco é aproveitada para a geração de microbolhas e/ou filmes finos de líquido, dispensando, desta forma, o uso de outras bombas ou outras fontes de energia. Esta concretização da invenção viabiliza, na prática, a conversão de barcos e navios em unidades de devolução de oxigênio aos corpos líquidos por onde navegam. São indicados: em A) um barco (300) com motor de centro e (301) o fluxo hidrodinâmico gerado na região posterior do barco, ou seja, após o efeito de propulsão. Em B) é mostrada uma representação esquemática desta concretização da invenção, na qual um barco (300) com motor de centro compreende um dispositivo gerador de microbolhas e/ou de filmes finos de líquido (302) fixado em região posterior à hélice do barco, de forma a aproveitar o fluxo hidrodinâmico gerado pela movimentação do barco. O movimento do
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 37/81 / 71 líquido dentro do dispositivo provoca uma sucção, havendo um respiro acima da superfície do líquido por onde o ar entra no dispositivo (302) provocando a formação de microbolhas e/ou filmes finos de líquido na água (303), aerando-a.
Descrição Detalhada da Criação/Invenção [0073] O conceito inventivo comum aos diversos contextos de proteção da presente invenção é um equipamento especificamente desenvolvido para o incremento substancial da quantidade e velocidade de dissolução de gases em tais líquidos. O equipamento da invenção tem capacidade de ajuste a diferentes circunstâncias de operação e elevada eficiência energética, operando de forma energeticamente autônoma ou com reduzida demanda de alimentação externa de energia. O equipamento é particularmente útil para dissolução massiva de gases em líquidos, sendo portanto útil para a conservação e/ou recuperação de corpos líquidos, melhoria da eficiência de estações de tratamento de efluentes, de sistemas de aquicultura, de sistemas de fixação de CO2, dentre outros.
[0074] O equipamento da invenção funciona com base no princípio de air lift em conjunto com a formação de filmes finos e líquido e tem capacidade de dissolução de mais de 1000 L de gás por minuto no líquido, sem limite definido de ampliação de escala, uma vez que o dimensionamento só depende da configuração do equipamento. O equipamento opera submerso no líquido no qual se deseja dissolver o gás de interesse. A partir da introdução de gás em uma zona submersa dentro do equipamento, bolhas convencionais de gás formadas ascendem devido ao natural empuxo. Por “convencionais” na presente invenção se refere às bolhas formadas sem a necessidade de elevadas perdas de carga associadas à formação de microbolhas, por exemplo. As bolhas em ascensão passam por uma ou mais zonas de restrição de área de seção transversal, e em seguida passam por uma colméia com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação às zonas anteriores, o que promove adensamento e/ou coalescência das bolhas. Em seguida, as
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 38/81 / 71 bolhas passam por uma zona de expansão da área de seção transversal, o que promove a expansão das bolhas, formação de filmes finos de líquido e a explosão de tais filmes. O líquido resultante da explosão das bolhas de filme fino de líquido é saturado com os gases desejados introduzidos e extravasa por um canal, por gravidade, enquanto o gás remanescente liberado segue seu percurso de ascensão. O gás liberado em ascensão pode passar por novo ciclo equivalente ao anteriormente descrito, com subsequente recuperação de nova quantidade de líquido saturado com os gases desejados. Em uma concretização, o gás é ar e o líquido é água, mas a invenção não é limitada a essas substâncias.
[0075] O equipamento para diluição massiva de gases em líquidos compreende:
- um corpo rígido contendo uma zona de maior área de seção transversal na região inferior e uma zona de menor área de seção transversal na região superior, o referido corpo rígido compreendendo uma ou mais região(ões) de entrada de líquido na parte inferior; uma ou mais região(ões) de saída de líquido na parte superior e/ou inferior; e uma ou mais região(ões) de saída de gases na parte superior, o referido corpo rídigo contendo, em seu interior:
- um ou mais dispositivo(s) formadores de bolhas convencionais de gás na região inferior;
- uma ou mais colmeias formadoras de filmes finos de líquido, referidas colmeias dotadas de uma pluralidade canais internos com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação à zona de menor área de seção transversal na região superior do corpo rígido, o líquido no qual o gás foi dissolvido sendo extravasado após passar pela referida colméia.
[0076] Em uma concretização, o corpo rígido do equipamento da invenção adicionalmente compreende uma parede de separação em seu interior, dividindo o corpo rígido verticalmente ao menos parcialmente em duas regiões.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 39/81 / 71 [0077] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para inverter a direção do fluxo de líquido que passa por seu interior. Em uma concretização, o referido meio para inverter a direção de fluxo é selecionado dentre: rotação de um tubo perfurado para uma ou outra áera interna do equipamento da invenção; uso de barreira física que muda de posição, para desviar o fluxo de gases para uma ou outra área interna do equipamento da invenção; uso de um tubo perfurado em cada área interna do equipamento, acionando seletivamente uma, outra ou ambas as áreas mediante válvulas; ou combinações dos mesmos.
[0078] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende um ou mais conjuntos de tubulações externas, conectados à entrada e/ou à saída de líquido.
[0079] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende um meio de sucção ou injeção de gases para seu interior, cuja força motriz é um fluxo de líquidos ou de desnível em qualquer corpo líquido.
[0080] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende: (i) um ou mais dispositivo(s) de dissolução de gases em líquidos, selecionado dentre geradores de microbolhas, nanobolhas, filmes finos de líquido, ou combinações dos mesmos; e/ou (ii) um ou mais subsistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido.
[0081] Em uma concretização, o(s) referido(s) subsistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido é(são) selecionado(s) dentre: (iia) um ou mais sistemas de controle de acionamento de bombas, operando de acordo com a disponibilidade de energia e/ou seu custo, ou ainda de acordo com ciclos climáticos, biológicos ou geofísicos; (iib) um ou mais sistema(s) de aproveitamento de energia cinética ou potencial disponível, incluindo gravidade, fluxos de gás e/ou de líquido existentes, como por exemplo desnível de água, fluxo de rios ou de motores de barcos, bombas de recalque e/ou dispositivos pneumáticos; (iic) um ou mais subsistema(s) de geração de energia, como eólica, solar, de fluxo de maré, ou transformação
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 40/81 / 71 química, entre outros; e/ou (iid) um ou mais subsistemas ex situ de enriquecimento de microrganismos, que proporciona a redução da demanda energia para a dissolução de gases no líquido em questão.
[0082] Em uma concretização, o equipamento da invenção adicionalmente compreende meios para flutuação e/ou uma ou mais bombas de gás e/ou de líquido.
[0083] O processo para a dissolução massiva de gases em líquidos da invenção compreende o uso do equipamento da invenção.
[0084] Em uma concretização, o processo da invenção compreende a dissolução do oxigênio do ar; de CO2; de ozônio e/ou outros gases; e combinações dos mesmos.
[0085] Em uma concretização, o processo da invenção compreende adicionalmente: (i) o uso de um ou mais dispositivo(s) de dissolução de gases em líquidos, selecionado dentre geradores de microbolhas, nanobolhas, filmes finos de líquido, ou combinações dos mesmos; e/ou (ii) o uso de um ou mais subsistema(s) para otimizar energeticamente a introdução/dissolução de gás no líquido.
[0086] O equipamento da invenção proporciona muito mais flexibilidade de operação e uma ampliação significativa da quantidade e velocidade de dissolução de gases no corpo líquido, e consequentemente da capacidade de remoção de carga orgânica. De um lado, a quantidade de oxigênio presente no ar (21% em volume, 23% em peso) e a densidade do ar (aproximadamente 1,2 kg/m3), determinam que cada metro cúbico de ar tem 276g de O2. Por outro lado, 8,3 mg/L é o limite de saturação de oxigênio dissolvido em água fresca na temperatura de 25°C; e 6,6 mg/L em água do mar (35 ppm de salinidade), conforme mostram as tabelas 1 e 2 abaixo, respectivamente.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 41/81 / 71 [0087] Tabela 1 - Solubilidade do Oxigênio em água fresca (sem salinidade)
| Pressão abs | mm Hg | 760 | 1520 | 3040 | ||||||
| psi | 14.7 | 29.3 | 58.7 | |||||||
| bar | 1 | 2 | 4 | |||||||
| kPa | 101.1 | 202.2 | 404.3 | |||||||
| Temperatura | Solubilidade | |||||||||
| oC | oF | pMol | mg/L | mL/L | pMol | mg/L | mL/L | pMol | mg/L | mL/L |
| 5 | 41 | 399 | 12.8 | 9.1 | 798 | 25.5 | 18.2 | 1595 | 51.1 | 36.4 |
| 10 | 50 | 353 | 11.3 | 8.2 | 705 | 22.6 | 16.4 | 1411 | 45.1 | 32.8 |
| 15 | 59 | 315 | 10.1 | 7.5 | 630 | 20.2 | 14.9 | 1260 | 40.3 | 29.8 |
| 20 | 68 | 284 | 9.1 | 6.8 | 568 | 18.2 | 13.7 | 1137 | 36.4 | 27.3 |
| 25 | 77 | 258 | 8.3 | 6.3 | 517 | 16.5 | 12.6 | 1034 | 33.1 | 25.3 |
| 30 | 86 | 236 | 7.6 | 5.9 | 473 | 15.2 | 11.8 | 947 | 30.3 | 23.6 |
| 35 | 95 | 218 | 7 | 5.5 | 436 | 14 | 11 | 872 | 27.9 | 22.1 |
| 40 | 104 | 202 | 6.5 | 5.2 | 404 | 12.9 | 10.4 | 808 | 25.9 | 20.8 |
[0088] Tabela 2 - Solubilidade do Oxigênio em água do mar (salinidade 35 ppm)
| Pressão abs | mm Hg | 760 | 1520 | 3040 | ||||||
| psi | 14.7 | 29.3 | 58.7 | |||||||
| bar | 1 | 2 | 4 | |||||||
| kPa | 101.1 | 202.2 | 404.3 | |||||||
| Temperatura | Solubilidade | |||||||||
| oC | oF | pMol | mg/L | mL/L | pMol | mg/l | mL/L | pMol | mg/L | mL/L |
| 5 | 41 | 308 | 9.9 | 7 | 616 | 19.7 | 14.1 | 1233 | 39 | 28 |
| 10 | 50 | 275 | 8.8 | 6.4 | 550 | 17.6 | 12.8 | 1099 | 35.2 | 25.6 |
| 15 | 59 | 248 | 7.9 | 5.9 | 495 | 15.9 | 11.7 | 991 | 31.7 | 23.4 |
| 20 | 68 | 225 | 7.2 | 5.4 | 450 | 14.4 | 10.8 | 901 | 28.8 | 21.7 |
| 25 | 77 | 206 | 6.6 | 5 | 413 | 13.2 | 10.1 | 826 | 26.4 | 20.2 |
| 30 | 86 | 190 | 6.1 | 4.7 | 381 | 12.2 | 9.5 | 761 | 24.4 | 18.9 |
| 35 | 95 | 176 | 5.6 | 4.5 | 353 | 11.3 | 8.9 | 706 | 22.6 | 17.9 |
| 40 | 104 | 165 | 5.3 | 4.2 | 329 | 10.5 | 8.5 | 658 | 21.1 | 16.9 |
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 42/81 / 71 [0089] No limite em que o O2 presente no ar seja totalmente dissolvido na água, cada metro cúbico de ar totalmente dissolvido na água representa a dissolução de 276g de oxigênio.
[0090] A aplicação do conceito inventivo da invenção resolve vários problemas técnicos no setor, incluindo proporcionar a elevada taxa e dissolução e elevada quantidade de gases dissolvidos em líquidos, com redução substancial do tempo para dissolução e do consumo de energia relacionado à introdução de gases (por exemplo, ar) no corpo líquido.
[0091] Em uma concretização, o equipamento da invenção é conectado a uma bomba de ar; a referida bomba pode ser suprida continuamente com energia de uma turbina eólica, ou pode ser acionada/suprida de energia em momentos de baixa demanda (por exemplo, durante a noite, quando a concentração de oxigênio dissolvido em lagoas tende a diminuir) de forma a aproveitar uma energia que não seria utilizada pelo sistema elétrico.
[0092] Em uma outra concretização, o equipamento da invenção opera de forma autônoma e sustentável, ou seja, sem input externo de energia, proporcionando dissolução de gases em líquidos de forma contínua ou semicontínua sem consumo de energia de fonte externa.
[0093] Em uma concretização, o equipamento da invenção compreende subsistema um de controle de acionamento de bombas que opera de acordo com ciclos e/ou dimensões fluidodinâmicas. Essa concretização, descrita em mais detalhes em ao menos um exemplo na seção “descrição detalhada da invenção” é particularmente útil para o aumento de eficiência e/ou redução do consumo de energia para de dissolução de gases em corpos líquidos abertos, como é o caso de lagunas, enseadas, baías e assemelhados.
[0094] Em uma concretização, o equipamento da invenção compreende um subsistema ex-situ de enriquecimento de cultivos microbianos, para subsequente ou concomitante reintrodução no referido corpo líquido. Esta concretização proporciona a seleção de microrganismos específicos já previamente presentes no sistema ecológico do corpo líquido, seu
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 43/81 / 71 enriquecimento e reintrodução no corpo líquido, diminuindo ou evitando, desta forma, impacto ambiental indesejado ou risco, além de reduzir a energia necessária para a dissolução de gases no corpo líquido a ser recuperado devido à maior eficiência e velocidade de recuperação do corpo líquido.
[0095] No caso do uso do equipamento e/ou do processo da invenção para a conservação, recuperação e/ou balneabilização de corpos líquidos como lagoas, rios, lagunas e enseadas, o substancial incremento da taxa de dissolução de oxigênio no corpo líquido, com baixo consumo energético para tanto e capacidade de ajuste às condições do local, proporciona diversas vantagens. Além das vantagens já citadas acima, em uma concretização o equipamento e o processo da invenção proporcionam condições para que os organismos presentes no corpo líquido tenham elevada atividade metabólica em condições aeróbicas, proporcionando degradação ou conversão da carga orgânica de forma acelerada e sem a introdução de substâncias ou organismos exógenos.
[0096] Tais concretizações, independentemente uma da outra, proporcionam, dentre outras vantagens: maior taxa (velocidade) de dissolução do oxigênio nos corpos líquidos; maior capacidade (quantidade) de introdução de gases em líquidos; baixo consumo de energia para a dissolução do oxigênio no corpo líquido e/ou redução substancial da necessidade de alimentação externa de energia; ajuste às condições ambientais; ou ambos.
[0097] Estas vantagens proporcionam: maior qualidade, produtividade e eficiência ambiental em processos de aquicultura; maior velocidade e eficiência e menor consumo de energia na remoção de cargas orgânicas de corpos líquidos; redução ou eliminação de impacto ambiental indesejado ou de risco. A invenção também proporciona a seleção de regimes de aeração compatíveis com o(s) ciclo(s) biológico(s) que se pretende promover; a estratégia de uso e reintrodução de microrganismos específicos para atuar no corpo líquido; a seleção de faixas de concentração de microrganismos para atuar no corpo líquido; a seleção do momento em que tais organismos são adicionados; a
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 44/81 / 71 elevada velocidade de alteração de concentração de microrganismo(s) no corpo líquido, o que viabiliza o ajuste do processo de remediação acordo com as variações de carga orgânica do material de entrada no corpo líquido; elevada taxa de metabolismo dos microrganismos cultivados ex-situ e adaptados às condições ecológicas do local para degradar e/ou transformar as substâncias indesejáveis no corpo líquido. Esses fatores, isoladamente ou combinadamente, proporcionam a redução dos tempos de recuperação do corpo líquido; aumento substancial do desempenho de sistemas de bioremediação.
[0098] Além de a presente invenção proporcionar uma solução para o problema da elevada quantidade de energia requerida para a dissolução de gases em líquidos, contribui neste processo tanto por evitar a formação de gases indesejáveis quanto por proporcionar sua remoção (como metano, H2S e outros), através do equipamento da invenção.
[0099] O equipamento da invenção proporciona uma eficiente e vantajosa abordagem para a bioremediação de corpos líquidos.
[0100] As abordagens conhecidas no estado da técnica não proporcionam os mesmos efeitos técnicos que a invenção. Além disso, não proporcionam todos os efeitos técnicos da invenção de forma concomitante: a elevada velocidade de alteração de concentração de gases no corpo líquido, a elevada quantidade total de gases efetivamente dissolvidos no tempo, o ajuste do processo de dissolução de gases de acordo com as cargas orgânicas existentes ou variações da carga orgânica de entrada, como é o caso de determinadas áreas ou enseadas na Baía da Guanabara, por exemplo; a redução dos tempos de recuperação do corpo líquido; a redução ou eliminação do consumo externo de energia. O equipamento da invenção proporciona muito mais flexibilidade de operação do que os convencionais e uma ampliação significativa da capacidade e velocidade de remoção de carga orgânica - devido à ampla, veloz e energeticamente eficiente dissolução de gases como o oxigênio aos corpos líquidos.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 45/81 / 71 [0101] O processo da invenção é aplicável, dentre outros, à conservação e/ou recuperação de lagos, rios, lagunas, enseadas, praias e manguezais.
[0102] Os exemplos a seguir mostrados têm o intuito somente de exemplificar algumas das inúmeras maneiras de se concretizar a invenção sem, contudo, limitar o escopo da mesma.
Exemplo 1. Equipamento para dissolução massiva de gases em líquidos [0103] A figura 3 mostra uma concretização do equipamento da presente invenção. Em A) é mostrado equipamento na forma de tronco piramidal com dimensões de 60 X 44 X 100 cm, respectivamente altura, largura e comprimento. A parte superior tem 15 cm de largura. Esta configuração de tronco piramidal proporciona estabilidade em leitos ou cursos d'água e também a ascensão das bolhas convencionais de ar insufladas dentro do equipamento, sua passagem pela redução de seção transversal e subsequente passagem pela colmeia através da qual as bolhas coalescem e formam filmes finos de líquido. As bolhas de líquido do filme se rompem após passarem pela colméia, de forma que o líquido saturado de gases novos extravasa pelo duto lateral conforme indicado. Os gases restantes são liberados pela abertura superior. Esta concretização de equipamento da invenção proporciona capacidade de saturação completa de gases desejáveis (ou aeração) no líquido de até 2400 litros de líquido por minuto. Nesta concretização, o equipamento opera com dois sopradores, cada um do modelo CV-51M (SNatural), de 0,5 CV e com capacidade de vazão de 1200 litros de ar por minuto, pressão de 1200 mm de coluna d'água, insuflando ar através de um tubo de 100mm perfurado de cada lado da parede de separação, com furos de 1mm. Em B) é mostrada uma representação esquemática desta concretização do equipamento da invenção em versão explodida, sendo mostrados os dutos de entrada de água (33) e o duto perfurado (31) para insuflar gás, bem como, no topo, as saídas de líquido gaseificado/aerado (34) e o gás residual (32). Em C) é mostrada uma vista em perspectiva desta concretização do equipamento da invenção, sendo mostrado no topo a área onde se localizam duas colméias (uma de cada lado da parede
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 46/81 / 71 central de separação) cada uma contendo 7 cm de profundidade e de largura, e 100 cm de comprimento. Cada abertura quadrangular da colméia tem área de 1cm2. Em D) é mostrada uma vista em corte lateral desta concretização do equipamento da invenção, sendo indicadas posições onde são colocados os dois tubos perfurados para insuflamento de gás (embaixo), e ascensão das bolhas. As setas indicam os fluxos de líquido provocados pela ascensão das bolhas, que passam pelas colméias e extravasam pelas laterais.
[0104] O equipamento desta concretização ou de qualquer de suas concretizações, proporciona muito mais flexibilidade de operação e uma ampliação significativa da quantidade e velocidade de dissolução de gases em líquido, e consequentemente da capacidade de remoção de carga orgânica indesejada. De um lado, a quantidade de oxigênio presente no ar (21% em volume, 23% em peso) e a densidade do ar (aproximadamente 1,2 kg/m3), determinam que cada metro cúbico de ar tem 276g de O2. Por outro lado, 8,3 mg/L é o limite de saturação de oxigênio dissolvido em água fresca na temperatura de 25°C.
[0105] Esta concretização do equipamento da invenção (um estágio de formação de filmes finos, injeção de 1200 litros de ar por minuto) proporciona uma capacidade de saturação de 1200 litros de água por minuto, o que equivale à dissolução de até 9,6 g de O2 por minuto ao custo energético de 0,5 HP.
Exemplo 2. Equipamento para dissolução massiva de gases em líquidos dotado de meios para alterar a direção de fluxo de líquidos [0106] Em algumas concretizações do equipamento da invenção, ilustradas a seguir em conjunto com as figuras 4-14, uma vantagem técnica adicional é obtida. O controle da direção do fluxo de líquido dentro de um corpo líquido, sem com isso requerer energia adicional em relação à já utilizada para a aeração do líquido. A figura 4 mostra uma vista lateral em corte de um equipamento de acordo com a figura 3, porém em uma configuração com uma parede de separação contendo apenas uma colméia (45) do lado direito, de
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 47/81 / 71 forma que o insuflamento de gás pelo lado direito gera ascensão de bolhas e com isso gera um fluxo ascendente de líquido (43), que passa pela colméia e extravasa para o lado esquerdo (44). Nesta concretização, o equipamento opera com um soprador do modelo CV-51M (SNatural), de 0,5 CV e com capacidade de vazão de 1200 litros de gás por minuto, pressão de 1200 mm de coluna d'água, insuflando, de um dos lados da parede de separação, gases através de um tubo (41) de 100cm, perfurado. Esta configuração proporciona capacidade de gaseificação/aeração completa de líquido é de até 1200 litros por minuto, com fluxo da direita para a esquerda.
[0107] A figura 5 mostra detalhes da parede de separação usada no meio do equipamento descrito na figura 4. Em A) é mostrada embaixo uma tubulação (51) perfurada para o insuflamento de gás na parte inferior e, na parte superior, os detalhes da colméia (53) por onde o líquido e as bolhas convencionais passam, formando os filmes finos de líquido no final. A vista em perspectiva mostra somente um dos lados, como a usada na figura 4, mas a parede de separação (52) pode ter uma colméia e um tubo perfurado também do outro lado, como ilustrado na figura 3D. Em B) são mostrados detalhes de uma outra concretização de parede de separação (52) usada no equipamento descrito na figura 3 ou 4, mostrando na parte superior os detalhes da colméia (53) por onde o líquido e as bolhas convencionais passam, formando os filmes finos de líquido e logo abaixo da colméia várias pequenas extensões (54) na vertical para proporcionar separação dimensional das zonas de líquido e bolhas ascendentes. Referidas extensões se distribuem ao longo da extensão da parede de separação, perpendiculares à mesma.
[0108] A figura 6 mostra detalhes de uma outra concretização equipamento da invenção (sendo representada apenas metade do equipamento), dotado de uma divisão adicional (63) para proporcionar separação dimensional das zonas de líquido e bolhas ascendentes. Referida divisão adicional é única e disposta ao longo da extensão da parede de separação, paralela à mesma em uma dimensão e angulada em outro, para dividir proporcionalmente a área de fluxo
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 48/81 / 71 ascendente de líquido e bolhas. Essa configuração é convenientemente usada em conjunto com a concretização mostrada na figura 4.
[0109] A figura 7 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento da invenção, que proporciona a inversão do fluxo de líquido mediante alteração de posição da parede de separação (posição 1 ou 2). Referida concretização se apresenta com uma parede de separação contendo dois tubos perfurados para injeção de gás, um de cada lado, sendo apenas um deles ativado de acordo com a direção de fluxo desejada, sabendo-se que é o fluxo ascendente de bolhas que determina a direção do fluxo de líquido devido ao princípio do air lift. Em A), a parede de separação é posicionada no ponto 1 e o gás é insuflado apenas no lado esquerdo do equipamento, proporcionando o fluxo de líquido da esquerda para a direita. Em B), a parede de separação é posicionada no ponto 2 e o gás é insuflado apenas no lado direito do equipamento, proporcionando o fluxo de líquido da direita para a esquerda.
[0110] A figura 8 mostra uma representação esquemática de uma concretização alternativa de tubo de injeção de gás/aeração, que pivota ou gira ao longo de seu eixo radial, proporcionando a alteração da direção do fluxo ascendente de bolhas. Nesta concretização, a parede de separação fica em uma posição fixa e o tubo de injeção de gás é posicionado ao final inferior da mesma, no fundo e alinhado com a parede. Em A) o fluxo de líquido é direcionado da esquerda para a direita mediante o giro do tubo de injeção de gás para a posição 1. Em B) o fluxo de líquido é direcionado da direita para a esquerda mediante o giro do tubo de injeção de gás para a posição 2.
[0111] A figura 9 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização do equipamento, que proporciona a inversão do fluxo de líquido sem mudança de posição da parede de separação ou giro do tubo de injeção de gás/aeração. Referida concretização se apresenta com uma parede de separação e um único tubo de injeção de gás (91), acima do qual existe uma meia cana que muda de posição para direcionar o gás para um dos lados do
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 49/81 / 71 equipamento, determinando a direção do fluxo de líquido. Em A), a meia cana é posicionada no lado direito do equipamento, de forma a permitir o fluxo de bolhas somente pelo lado esquerdo, fazendo com que o fluxo de líquido ocorra da esquerda (93) para a direita (94). Em B), a meia cana é posicionada no lado esquerdo do equipamento, de forma a permitir o fluxo de bolhas somente pelo lado direito, fazendo com que o fluxo de líquido ocorra da direita (93) para a esquerda (94).
[0112] A figura 10 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização de equipamento cuja configuração é de acordo com a figura 3A ou 9B, sendo evidenciada a meia cana posicionada no lado esquerdo e o fluxo de líquido da direita (103) para a esquerda (104).
[0113] A figura 11 mostra uma representação esquemática das tubulações ligadas a uma concretização de equipamento da presente invenção submerso em um tanque de água. As setas indicam a direção do fluxo de água que entra (113) e sai do equipamento (114), sendo também indicada a entrada (111) e saída de gases (112). São também mostradas no topo as válvulas à esquerda (115) e à direita (116) que proporcionam a alteração de fluxo ou fluxo bidirecional, quando ambas estão abertas. Nesta concretização, o sistema de alteração de direção de fluxo é distinto do descrito nas figuras 9-10, sendo feito através de placas deslizantes que fecham um ou outro lado do equipamento junto à placa central de separação.
[0114] A figura 12 mostra em mais detalhes as placas deslizantes de separação indicadas na figura 11. À esquerda (A) é mostrada a posição aberta que permite a passagem de gases nos dois lados do equipamento; no centro da figura (B) é mostrada a posição que proporciona a passagem de gás somente do lado direito do equipamento; à direita da figura (C) é mostrada a posição das placas deslizantes que proporciona a passagem de gás somente do lado esquerdo do equipamento.
[0115] A figura 13 mostra uma visão em corte de outra concretização do equipamento da invenção, sendo mostrados dois dutos de
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 50/81 / 71 gaseificação/insuflamento junto à região central interna do equipamento, duas tubulações dotadas de válvulas (uma à esquerda, 136, outra à direita, 137) para o extravasamento de líquido aerado e um sistema de cinco válvulas nas tubulações de insuflamento de gás (131), para controle da direção de insuflamento e consequentemente do fluxo de líquido.
[0116] A figura 14 mostra em A) detalhes dos tubos de gaseificação/ insuflamento de ar (141) numa visão em perspectiva sem o restante do equipamento descrito na figura 13. Em B) são mostrados detalhes do sistema de válvulas para as tubulações de insuflamento de ar. Com a válvula 5 fechada e as válvulas 1-2, 3-4 abertas, o equipamento opera com duas bombas sopradoras de gás (bomba 1, B1, e bomba 2, B2), o fluxo de líquido sendo ascendente em ambos os lados do equipamento, que opera em sua capacidade máxima, o líquido contendo o gás dissolvido sendo extravasado pelas tubulações laterais 6 e 7 mostradas na figura 13. Com a válvula 5 aberta, ao menos quatro modos de operação são possíveis: (i) com as válvulas 1,2 e 4 abertas e a válvula 3 fechada, somente a bomba 1 insufla gás e alimenta os dois lados do equipamento; (ii) com as válvulas 2, 3 e 4 abertas e a válvula 1 fechada, somente a bomba 2 insufla gás e alimenta os dois lados do equipamento; (iii) com as válvulas 1 e 4 abertas e as válvulas 2 e 3 fechadas, somente a bomba 1 insufla ar e alimenta o lado direito do equipamento, enquanto o lado esquerdo serve para extravasamento (situação na qual as válvulas 6 e 7 mostradas na figura 13 ficam fechadas; (iv) com as válvulas 3 e 2 abertas e as válvulas 1 e 4 fechadas, somente a bomba 2 insufla gás e alimenta o lado esquerdo do equipamento, enquanto o lado direito serve para extravasamento (situação na qual as válvulas 6 e 7 mostradas na figura 13 ficam fechadas. Esse arranjo de válvulas proporciona muita flexibilidade na operação, segurança para a hipótese de falha de uma das bombas e também reversão do fluxo de líquido à escolha do operador com simples mudanças de válvulas. Os versados na técnica imediatamente saberão que sistemas de
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 51/81 / 71 controle automático, pneumático e/ou eletrônico destas válvulas são facilmente implementáveis a partir da presente descrição.
Exemplo 3. Equipamento para dissolução massiva de gases em líquidos com múltiplos estágios [0117] A figura 15 mostra uma representação esquemática de outra concretização de equipamento da invenção, a qual é dotada de três estágios consecutivos de colméias para a formação de filmes finos. Em A) é mostrada a vista em corte lateral (somente metade do equipamento) e em B) a vista em perspectiva do equipamento como um todo. Na vista em corte são mostrados: o ponto de insuflamento de gás (151) e ascensão das bolhas que subsequentemente passam por uma zona de restrição de área de seção transversal e em seguida pela colméia; as bolhas coalescem e explodem ao final da colméia devido ao aumento de área; o líquido contendo gases dissolvidos extravasa pelo duto à direita da colméia, enquanto as bolhas de gás ascendem para o segundo estágio e assim por diante. A cada estágio, a ascensão das bolhas provoca o efeito airlift, fazendo com que volume de líquido equivalente ao volume de gás em ascensão seja arrastado para cima. Consequentemente, nessa concretização em três estágios, para cada 1200 litros de ar insuflados no equipamento, 3600 litros de água fluem pelo equipamento e são completamente saturados com oxigênio, sem com isso requerer energia adicional (em relação à configuração com um estágio). Assim, com 0,5HP de potência de bomba de ar na metade do equipamento, 3600 litros de água por minuto são completamente saturados com oxigênio. Para o equipamento operado com os dois lados e duas bombas (ou uma bomba com o dobro de capacidade), o equipamento desta concretização proporciona, com 1HP de potência de bomba de ar no equipamento, 7200 litros de água por minuto completamente saturados com oxigênio.
[0118] A figura 16 mostra duas representações esquemáticas em corte lateral de outras concretizações de equipamento da invenção (mostrada somente a metade esquerda), ambos com três estágios sucessivos de formação de filmes
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48/71 finos. Em ambos os casos, as entradas de água a ser aerada são feitas pela região central do equipamento, ao contrário da concretização da figura 15, na qual isso é feito pelas laterais. Em A) é mostrada uma concretização na qual as divisões e passagens de água são feitas em ângulo e em B) tais elementos são mais arredondados.
[0119] A figura 17 ilustra ainda outra concretização de equipamento da invenção, a qual mostra uma vista em corte lateral de somente metade do equipamento. Nesta concretização são mostrados quatro estágios sucessivos de formação de filmes finos, o que (para as mesmas dimensões ilustradas na figura 3) proporciona, com 0,5HP de potência de bomba de ar na metade do equipamento, a saturação completa com oxigênio de 4800 litros de água por minuto. Para o equipamento operado com os dois lados e duas bombas (ou uma bomba com o dobro de capacidade), o equipamento desta concretização proporciona, com 1HP de potência de bomba de ar no equipamento, 9600 litros de água por minuto completamente saturados com oxigênio. O equipamento desta concretização proporciona a dissolução de 14% do ar injetado em cada lado, ou seja, para 1200 litros de ar injetado por minuto em cada lado do equipamento, 4800 litros por minuto de água são saturados com oxigênio. O equipamento desta concretização, portanto, proporciona a dissolução de até 76,8 g de O2 por minuto e satura com oxigênio 9600 litros de água por minuto ao custo energético de 1 HP.
[0120] Testes realizados com água coletada do canal do Cunha, uma água muito mal-cheirosa devido à emissão de gás sulfídrico, demonstraram que a eliminação do cheiro ocorreu na primeira hora de aeração forçada com o equipamento desta concretização da invenção.
[0121] De se ressaltar que o equipamento da invenção proporciona o ajuste da dissolução de gases no líquido proporcionalmente à demanda de oxigênio no local e/ou ao tempo desejado de recuperação - o mesmo sendo válido para áreas maiores. Consequentemente, os versados na arte saberão, a partir dos ensinamentos ora apresentados, que o equipamento não apenas promove o
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 53/81 / 71 aumento de eficiência e competitividade das empresas que atuam no segmento de saneamento ambiental, mas também a revitalização de áreas cuja atividade econômica está estagnada parcial ou completamente por conta da degradação ambiental. O uso do equipamento, adaptado a cada situação que requeira aeração/oxigenação, em diferentes escalas, proporciona para a recuperação de corpos líquidos como a despoluição da Baía de Guanabara (e outros corpos como lagoas, lagos em parques etc), processos amplamente favorecidos em ambiente saudável e aeróbico, bem como potencialmente em tratamento de água poluída e reaproveitamento como água de reúso em sistemas de abastecimento.
Exemplo 4. Equipamento e Processo para conservação e/ou recuperação de corpos líquidos [0122] A figura 22 ilustra esquematicamente uma concretização de processo da invenção, no qual um corpo líquido de 1000L recebe dissolução de gases com: (i) um equipamento (220) de acordo com a figura 3, conectado a um compressor (221) de ar limpo (Schulz); (ii) um arranjo de dois dispositivos de dissolução de gases em líquidos, sendo um dispositivo (222) gerador de microbolhas do modelo BT-50 (Riverforest Corporation) em conexão hidráulica com uma bomba de líquido (223) de 0,5 HP (WEG), e um dispositivo gerador de microbolhas e filmes finos (224) de líquido modelo FBT-50 (Riverforest Corporation) conectado hidraulicamente a uma bomba de líquido (225) de 0,5 HP (WEG); e (iii) um subsistema ex situ (226) de enriquecimento de microrganismos (B Braun), que proporciona a adicional redução da demanda energia para a dissolução de gases no líquido em questão, uma vez que o enriquecimento ex situ não demanda adicional gaseificação in situ.
[0123] Testes realizados no laboratório com o equipamento desta concretização da invenção indicam uma eficiência de 70% de dissolução do ar com o equipamento, podendo ser maior a depender das condições de operação. Nestas condições, o equipamento da invenção proporciona, para a injeção de cada metro cúbico de ar no líquido, a dissolução de 193,2g de O2 (e
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161,2g de O2 para o caso do uso de ar com elevada umidade, cuja densidade é de aproximadamente 1 kg/m3 de ar).
[0124] Testes adicionais realizados com água coletada do canal do Cunha, uma água muito mal-cheirosa devido à emissão de gás sulfídrico, demonstraram que a eliminação do cheiro ocorreu na primeira hora de aeração forçada com o equipamento desta concretização da invenção.
Exemplo 5. Equipamento com subsistema de geração de energia [0125] Vantagens semelhantes àquelas proporcionadas pelo equipamento dos exemplos anteriores são proporcionadas pelo equipamento de outra concretização da invenção, esquematicamente mostrado na figura 29, que mostra uma concretização de equipamento (290) da invenção utilizado para o aumento do nível de oxigênio dissolvido e da qualidade da água de uma laguna. Nesta concretização são usadas duas bombas (291) de ar de 7,5 HP com capacidade de insuflamento de 7m3/min de ar cada uma. Referidas bombas são controladas por um dispositivo de acionamento que comuta a alimentação de uma turbina eólica (94) de 2MW da rede elétrica para as bombas, preferencialmente durante momentos de baixa demanda de energia na rede e, portanto, de maior disponibilidade de energia. Conectados por tubulações às referidas bombas de ar (291) sete equipamentos (290) da invenção, com capacidade de 2000 L/min (cada um) de dissolução de ar/oxigênio na água da laguna. A Lagoa Marcelino Ramos, no Complexo Lagunar de Osório (RS) tem DBO de aproximadamente 10 mg/L (Lissner & Gruber, 2009). A região é também conhecida pela ampla proliferação de algas, que produzem oxigênio durante o dia - mas o consomem durante a noite, provocando baixa substancial da concentração de oxigênio dissolvido durante a noite. Consequentemente, a operação do equipamento da invenção durante a noite contribui para resolver o problema ambiental e também para não onerar a rede elétrica, tanto por usar um gerador eólico de energia quanto pelo fato de deixá-lo inteiramente disponível para fornecer energia à rede durante o dia.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 55/81 / 71 [0126] Operando por 8 horas consecutivas durante a noite, os sete equipamentos da invenção usados neste processo proporcionam a dissolução de 65 kg de O2 por noite, a um consumo energético aproximado de 11,2kW, ou seja, 0,05% da capacidade de energia de uma única turbina eólica como a disponível no parque eólico de Osório, que tem ao todo 75 turbinas eólicas de 2MW cada uma, ou seja, o consumo energético do equipamento para operar nestas condições é de apenas 0,00066% da capacidade de geração de energia do referido parque eólico. Neste regime de operação, a quantidade de oxigênio devolvido à referida Lagoa equivale ao tratamento de aproximadamente 6.500 m3 de água (com DBO 10) por noite em regime de 8 horas de operação, ou seja, o processo da invenção desta concretização supre toda a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de um volume de 6.500m3 por ciclo noturno.
Exemplo 6. Equipamento e Processo para a Conservação da Qualidade da Água e Melhoria de Produtividade em Sistemas de Aquicultura [0127] A produção intensiva de alimentos demanda uma quantidade de água substancialmente grande, sendo conhecido que o consumo de água na agricultura e pecuária pode vir a competir com o uso de água para consumo humano. Uma alternativa que vem crescendo substancialmente no mundo, inclusive no Brasil, é a Aquicultura, sistema de produção de alimentos cultivados em ambientes aquáticos. Dentre outros exemplos, a produção de peixes merece destaque por ser uma fonte de proteína e por ter elevada capacidade de ampliação de escala, notadamente no Brasil.
[0128] Entretanto, a produção de peixes em larga escala - e especialmente o aumento da produtividade destes processos de aquicultura - enfrenta problemas técnicos relacionados ao consumo de oxigênio nestes corpos líquidos e à produção de carga orgânica na água, seja devido à grande quantidade de peixes, à carga orgânica por eles produzida, ou por ambos concomitantemente. Tais problemas limitam muito a produtividade de tais processos, além de gerar problemas ambientais devido à carga orgânica descartada, à utilização de maior quantidade de água limpa, e às necessidades
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 56/81 / 71 operacionais frequente de troca de água. Além disso, esses problemas técnicos prejudicam a qualidade da água e consequentemente os peixes que nela vivem, bem como limitam a taxa de crescimento dos peixes. A presente invenção provê uma solução a estes problemas.
[0129] A figura 18 mostra uma representação esquemática de uma concretização de processo da invenção, na qual um equipamento de acordo com a figura 4 é instalado em um tanque para cultivo de peixes (Tambaquis). São mostrados os detalhes das instalações das tubulações (181, 183, 184) e a posição do equipamento em relação ao nível da água (185).
[0130] A figura 20 mostra uma representação esquemática de um processo de troca de gases em um tanque de cultivo para aquicultura, vista por cima. A representação mostra um equipamento de acordo com a figura 4, com capacidade de dissolução completa de gases (saturação com os gases desejados) em 1200 litros por minuto de água, instalado em um tanque de aquicultura de 40m x 30m de dimensão. Os pontos 1-10 indicam as posições de início ou final das tubulações que se conectam ao equipamento da invenção. As entradas e saídas são escolhidas para maximizar a homogeneização do líquido do tanque, alternando os locais onde é feita a sucção do líquido (ainda não gaseificado) e a descarga do líquido já gaseificado. Neste arranjo, o ponto 1 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 7; o ponto 2 é o local de sucção de água ainda não gaseificada, sendo a descarga de água gaseificada feita no ponto 6; o ponto 3 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 10; o ponto 4 é o local de sucção de água ainda não gaseificada, sendo a descarga de água gaseificada feita no ponto 9; o ponto 5 é o local de descarga de líquido gaseificado succionado do ponto 8.
[0131] Nesta concretização, o equipamento da invenção é aplicado à conservação/oxigenação de um tanque de 12.500m3 de água para a produção de peixes, e compreende: duas bombas de ar de 0,5 HP com capacidade de insuflamento de 1,2 m3/min de ar no tanque cada uma (operando em
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 57/81 / 71 redundância com bomba(s) suplementar(es), para o caso de eventual falha de uma bomba a outra atuar em sua substituição imediata ou rapidamente). Referida(s) bomba(s) é(são) controlada(s) por um dispositivo de acionamento que comuta a alimentação de duas turbinas eólicas de 1 kW cada, modelo Gerar 246 (Enersud); um conjunto de 10 painéis solares Yingli de 250 W cada; e/ou um gerador a diesel de energia 4kVA; para a(s) bomba(s). Conectado por tubulação de ar à(s) referida(s) bomba(s) de ar está um equipamento da invenção com capacidade de 2400 L/min de dissolução de ar/oxigênio na água do tanque. É sabido que ocorre diminuição substancial da concentração de oxigênio dissolvido durante a noite. O equipamento da invenção, operando em sua capacidade máxima de dissolução de 2400 L/min de ar, proporciona a dissolução de 23,2 g de O2/min, ou 33,4 kg de O2 por dia. Em um volume de 12.500 m3, significa o equivalente à dissolução de 2,7 mg de O2/L de água em todo o tanque por dia. O equipamento da invenção é configurado para operar com a energia mais disponível durante o ciclo. Durante o dia, aproveita a energia solar e/ou eólica; à noite, a eólica; e em qualquer período a energia do gerador na medida em que não estiver disponível a energia solar ou a eólica. Operando somente com gerador a diesel, o equivalente em suprimento externo de energia é de aproximadamente 0,75 kW/h. Tal demanda é passível de ser integralmente suprida por painéis solares e/ou por turbinas eólicas enquanto estiver disponível o sol ou houver incidência de ventos.
[0132] As condições de aeração forçada avaliadas proporcionaram, no pior cenário, o incremento de 10% na produtividade de peixes cultivados em tanques, a melhoria de 5% na conversão alimentar (é sabido da literatura que peixes cultivados em águas com mais quantidade de oxigênio dissolvido têm melhor conversão alimentar, ou seja, requerem menos quantidade de ração para ganhar peso) e redução de 10% no tempo de ciclo de crescimento, ou seja, o tempo para o peixe chegar ao peso desejado.
[0133] A Introdução de ar (O2) muda muito as características do corpo líquido: Desaparece o mau cheiro; Melhora as condições do cultivo de peixes; Aumenta
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 58/81 / 71 a conversão alimentar (ou seja, diminui a quantidade de aeração necessária para a engorda do peixe); Viabiliza a produção intensiva de peixes, ou seja, o aumento da densidade de peixes por áres de tanque, devido à grande disponibilidade de ar no líquido e a melhor qualidade da água. Além disso, o stripping dos gases constantemente renova o ar dissolvido, evitando toxicidade. Exemplo 7. Processo para a Conservação ou Melhoria da Qualidade da Água em um Rio (Rio Arroio Fundo, Rio de Janeiro) [0134] A grave crise hídrica mencionada neste relatório não é somente relacionada à disponibilidade de água em quantidade, mas também em qualidade. Fontes de água cujo uso não é considerado atualmente, como águas usadas ou águas de rios poluídos podem ser ao menos parcialmente tratadas no leito do próprio rio mediante aeração intensiva com o equipamento da invenção. Nesta concretização, o equipamento da invenção é usado em conjunto com outros equipamentos conhecidos do estado da técnica. Fazendose referência ao Rio Arroio Fundo, no Rio de Janeiro, tem-se que a demanda pelo tratamento de suas águas é muito grande, devido à enorme quantidade de despejos (essencialmente esgoto doméstico de comunidades em seu entorno). No referido Rio, um arranjo no qual turbinas comercialmente disponíveis (Toring Turbine) são instaladas antes da estação de tratamento de rio, cada uma proporcionado a introdução de 10L/s de ar no corpo líquido na forma de microbolhas, a um custo energético de 2HP. A introdução das microbolhas ajudar a diminuir a DBO do rio também auxilia nos processo de flotação atualmente utilizados. Após a estação de tratamento do rio, equipamentos da presente invenção de acordo com a figura 3, 4 ou 17 complementam a aeração do leito do rio, diminuindo o odor. A depender da quantidade de turbinas e equipamentos da invenção instalados no rio, grande parte ou até mesmo toda a DBO pode ser suprida (através da diluição massiva de oxigênio do ar, a baixo custo energético).
Exemplo 8. Equipamento e Processo para a Recuperação da Enseada do Bom Jesus, na Ilha do Fundão
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 59/81 / 71 [0135] Com a grave crise hídrica que assola o País e diversas outras regiões do mundo, tornou-se ainda mais evidente a necessidade de desenvolvimento de tecnologias de conservação de recursos hídricos e/ou de recuperação de áreas degradadas. No presente exemplo, são providas soluções para a recuperação, revitalização e conservação de uma pequena enseada na Ilha do Fundão, junto ao Parque Tecnológico, na área indica na figura 27, que fica entre a antiga Ilha Bom Jesus e a antiga Ilha Sapucaia.
[0136] A Ilha do Fundão, que alberga a Cidade Universitária, com a UFRJ, o Centro de Pesquisas da Petrobrás, e o Parque Tecnológico, tem 523 hectares (mais de 5 milhões de metros quadrados) e conta com 508 domicílios (2010) na Vila Residencial - Bairro Cidade Universitária) e é margeada por um lado pelo Canal do Cunha, e por outro lado pela Baía de Guanabara (latitude 22°51'27,24S e longitude 43ten°13'49,38W). Embora em ambiente potencialmente bucólico, as suas praias e enseadas são pesadamente poluídas por material flutuante (garrafas, plásticos etc.), esgoto e lodo acumulado. O mau cheiro no entorno da Ilha é marcante, sendo perceptível não somente no Canal do Fundão e no Canal do Cunha, por onde passam milhares de pessoas por dia, mas também em quase toda a Ilha do Fundão.
[0137] Algumas características das origens dos contaminantes e o fluxo dos sedimentos são importantes na compreensão da problemática ambiental da Ilha do Fundão. Quanto ao transporte de sedimentos, verificou-se nas regiões Leste e Sul, entrada de sedimentos da área externa da baía para a porção central da região Leste. No Canal do Fundão, o transporte residual indicou saída de sedimentos, com transporte longitudinal à ilha, enquanto na região Norte, observou-se que o transporte residual ocorre da Ilha do Governador em direção à Ilha do Fundão. A análise ambiental do Canal do Fundão revela que os teores de matéria orgânica chegam a valores acima de 25%. As regiões Leste e Sul apresentam teores em torno de 20%, enquanto na região Norte os valores ficaram em torno de 4%, evidenciando uma possível correlação de maiores teores de matéria orgânica em regiões com sedimentos finos
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 60/81 / 71 (Mendonça, Raphaels de Paiva e Ribeiro, Vivian Almeida Faxas, 2014). As regiões do Canal do Fundão e do Canal do Cunha encontram-se muito assoreadas, com profundidade máxima de 0,5 m em muitos lugares. Embora a dragagem (em 2007-2010) tenha minimizado inicialmente os problemas, o canal voltou rapidamente à situação inicial, já que não foram colocadas outras medidas para melhorar a situação.
[0138] O volume de aproximadamente 30.000 m3 de água, a renovação de até 100% do seu volume diariamente, devido às marés (duas ocorrências de maré ao dia, com amplitude média de 0,5 m cada), e a média de DBO na área adjacente à Enseada do Bom Jesus (de 10 a 50 mg/L, dados INEA, 2014), estabelecem os parâmetros para o cálculo do regime de operação do processo da invenção, para que o mesmo efetivamente reduza a carga orgânica. O processo desta concretização da invenção proporciona, como deve proporcionar, no mínimo, a dissolução de mais oxigênio na água do que demanda de oxigênio que chega a cada dia na Enseada, na forma de carga orgânica vinda da maré (uma vez que não há nenhum outro ponto de despejo na Enseada). Com a operação dos equipamentos da invenção na Enseada, essa passa a gradualmente diluir a carga orgânica em seu entorno, de forma que após algum tempo de operação a vizinhança da Enseada também se beneficia do efeito de oxigenação, proporcionando a revitalização e restauração de ecossistemas aeróbicos no seu entorno.
[0139] Esta concretização do processo da invenção foi desenvolvida para a recuperação de ambiental do referido corpo líquido e faz uso de 20 equipamentos da invenção como o ilustrado na figura 9, com capacidade de saturação completa com oxigênio em 1200 L de água por minuto, cada um conectado a uma bomba de ar 0,5 HP (SNatural, modelo CV-51M) com capacidade de insuflar 1200 L/min de ar. Alternativamente, são usados 10 equipamentos da invenção com capacidade de saturação completa com oxigênio em 2400 L de água por minuto, cada um conectado a duas bombas de ar 0,5 HP (SNatural, modelo CV-51M) com capacidade de insuflar 1200 L/min
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57/71 de ar cada uma. As bombas/sopradores são ligados a um gerador a diesel de eletricidade de 15 kVA. Opcionalmente, o suprimento de energia é auxiliado por dezesseis painéis solares Modelo Yingli 250, com capacidade de 250W cada um; e por quatro turbinas eólicas de geração de energia, modelo Enersud Gerar 246, com capacidade de 1kW cada.
[0140] Operando 24h por dia, os equipamentos desta concretização da invenção proporcionam a dissolução de 334 kg O2 /dia, o suprimento equivalente à remoção diária de 334 kg de DBO. Considerando uma DBO média de 10 mg/L nas águas que chegam à Enseada do Bom Jesus, neste regime de operação, a quantidade de oxigênio devolvida à referida Enseada equivale ao tratamento de aproximadamente 33.400 m3 de água (com DBO 10) por dia. Em outras palavras, nestas condições o processo da invenção proporciona o suprimento de toda a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de todo o volume que entra na referida enseada diariamente, sobrando ainda a capacidade adicional de suprimento de oxigênio suficiente para a remoção de 34 kg de DBO por dia (a referida Enseada tem aproximadamente 30.000m3 de volume total. Considerando a maré, tem-se que até um igual volume de água entra e sai da Enseada a cada dia). Nestas condições, o processo desta concretização da invenção proporciona, portanto, a remoção de 1 tonelada de DBO da Enseada a cada 30 dias. Com a gradual redução da DBO das águas da Enseada, a capacidade volumétrica de recuperação aumenta proporcionalmente, até que todo o volume da Enseada seja completamente recuperado. Tudo isso a um consumo energético externo aproximado de 7,5kW/dia (sem uso de painéis solares ou turbinas eólicas).
[0141] De se ressaltar que a tecnologia da invenção proporciona o ajuste da dissolução de gases no líquido proporcionalmente à demanda de oxigênio no local e/ou ao tempo desejado de recuperação - o mesmo sendo válido para áreas maiores ou DBOs maiores.
[0142] Alternativamente, é utilizado um equipamento da invenção de acordo com a figura 17, com quatro estágios, compreendendo colméias com 52,5 cm
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 62/81 / 71 de largura, 7 cm de profundidade e 200cm de comprimento (ou duas colmeias com a metade da dimensão cada uma) e o corpo rígido tendo formato de tronco cônico com 200cm de comprimento, 100cm de altura e 150cm de largura na base. Referida concretização de equipamento tem capacidade de aeração completa, ou saturação completa de água com o oxigênio do ar, de 1m3/s de água. Para tanto, a demanda energética é da ordem de 10HP ou 7,5kW quando usado um ou mais soprador(es) movido(s) a energia elétrica externa. Esta configuração proporciona a dissolução de 38,6g de O2/s, 138,9 kg de O2/h, ou 3,33 ton de O2/dia. Considerando alternativamente uma DBO média de 50 mg/L nas águas que chegam à Enseada do Bom Jesus, neste regime de operação a quantidade de oxigênio devolvida à referida Enseada equivale ao tratamento de aproximadamente 66.800 m3 de água (com DBO 50) por dia. Em outras palavras, nestas condições o processo da invenção proporciona o suprimento de toda a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de todo o volume que entra na referida enseada diariamente, sobrando ainda a capacidade adicional de suprimento de oxigênio suficiente para a remoção de 1,8 ton de DBO por dia (a referida Enseada tem aproximadamente 30.000m3 de volume total. Considerando a maré, tem-se que até um igual volume de água entra e sai da Enseada a cada dia). Nestas condições, o processo desta concretização da invenção proporciona, portanto, a remoção de 1,8 toneladas de DBO da Enseada por dia. Com a rápida redução da DBO das águas da Enseada, a capacidade volumétrica de recuperação aumenta proporcionalmente, até que todo o volume da Enseada seja completamente recuperado. Tudo isso a um consumo energético externo aproximado de 10 HP ou 7,5kW (sem uso de painéis solares ou turbinas eólicas). Nesta concretização, como a capacidade de dissolução de oxigênio é substancialmente superior à demanda de oxigênio relacionada à carga orgânica que entra na referida Enseada, em poucos dias após a completa recuperação das condições aeróbicas na Enseada, a mesma passa a formar uma pluma de água aerada no seu entorno, irradiando a zona aeróbica para as
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59/71 áreas próximas no entorno da Ilha do Fundão. Essa abordagem, dada a baixa magnitude de energia demandada, viabiliza na prática a balneabilização deste e outras regiões congêneres.
[0143] Consequentemente, os versados na arte saberão, a partir dos ensinamentos ora apresentados, que a tecnologia da presente invenção não apenas promove o aumento de eficiência e competitividade das empresas que atuam no segmento de saneamento ambiental, mas também a revitalização de áreas cuja atividade econômica está estagnada parcial ou completamente por conta da degradação ambiental. O uso do equipamento e do processo da invenção, adaptados à cada situação que requeira aeração/oxigenação, em diferentes escalas, proporciona para a recuperação de corpos líquidos como a despoluição de parte(s) da Baía de Guanabara (e outros corpos como lagoas, lagos em parques etc). Os referidos corpos líquidos são amplamente favorecidos pelo equipamento ou processo da invenção, que proporciona ambiente saudável e aeróbico com baixo consume energético.
[0144] O presente exemplo também contribui no estudo paramétrico e na demonstração de prova de princípio em corpos de água de maior volume. As tecnologias aqui descritas são igualmente aplicáveis a situação em água salgada (região costeira e lagoas, criação de crustáceos) quanto de água doce (lagos, criação de peixes em água doce, águas usadas).
Exemplo 9. Equipamento e Processo para a Recuperação da Lagoa Rodrigo de Freitas, Rio de Janeiro [0145] A Lagoa Rodrido de Freitas tem volume de aproximadamente 5 milhões de m3 de água, substancial recebimento de água de rios das bacias de seu entorno e também tem comunicação com o mar, havendo momentos, devido às marés e/ou o controle do canal do Jardim de Alah, em que há fluxo de entrada da água do mar ou de saída pelo referido canal.
[0146] A Lagoa Rodrigo de Freitas é conhecida por seus episódios de mortandade de peixes, o que impacta a vida dos pescadores da região, os moradores do entorno e o potencial turístico, e lazer e esportes. Este fenômeno
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 64/81 / 71 tem sido objeto de variados estudos e projetos para resolver este e outros problemas relacionados à contaminação de suas águas. A carga orgânica que chega à Lagoa devido a despejos clandestinos ou situações de fortes chuvas não é completamente mobilizada pelos organismos que ali vivem, resultando na estratificação de suas águas. Enquanto na superfície a aeração devido aos ventos é substancial, em zonas mais profundas a quantidade de oxigênio dissolvido cai drasticamente, havendo várias zonas contendo lodo com matária orgânica em regime essencialmente anaeróbico. Dependendo das condições climáticas, regimes de chuvas, ventos e despejos, a situação pode ficar crítica ou próxima do crítico. Dentre diversas razões, uma em especial contribui para esse quadro: a incompatibilidade entre a quantidade de carga orgânica que chega à Lagoa e sua capacidade de mobilizá-la, devido à pouca disponibilidade de oxiênio dissolvido, especialmente nas zonas mais profundas.
[0147] Esta concretização do processo da invenção foi desenvolvida para a recuperação de ambiental de uma região do referido corpo líquido e faz uso de 2 equipamentos da invenção como o ilustrado na figura 9 ou 14, com capacidade de saturação completa com oxigênio em 1200 L de água por minuto, cada um conectado a uma bomba de ar 0,5 HP (SNatural, modelo CV51M) com capacidade de insuflar 1200 L/min de ar. As bombas/sopradores de ar são ligados na rede de energia do entorno da Lagoa. Opcionalmente, o suprimento de energia de cada bomba é auxiliado por quatro painéis solares Modelo Yingli 250, com capacidade de 250W cada um, que alimentam uma bateria durante o dia, sendo descarregada durante a noite para almentar a bomba de ar; ou por um pequena turbinas eólica de geração de energia, modelo Enersud Gerar 246, com capacidade de 1kW.
[0148] Operando somente por 8 horas durante a noite (das 10 às 6), que é o momento mais crítico da concentração de oxigênio dissolvido (não produzido O2 pelas algas à noite), os equipamentos desta concretização da invenção proporcionam a dissolução de 11,1 kg O2 /noite, o suprimento equivalente à remoção diária de 11,1 kg de DBO a um custo energético de 1 HP ou 0,75kW.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 65/81 / 71 [0149] Conforme ilustrado na figura 18, o equipamento da invenção proporciona o deslocamento de líquido do fundo da lagoa e sua completa aeração, sendo o líquido aerado devolvido ao fundo, ou seja, justamente a região mais crítica e com dificuldade de aeração natural, onde ademais são depositados os sedimentos, que são têm pouca capacidade de mobilização devido ao ambiente pouco aerado.
[0150] Nesta concretização, o equipamento da invenção proporciona a alteração da direção do fluxo de líquido, de forma que o operador escolhe para qual lado será formada uma corrente de líquido e em que momento. Esta característica técnica adicional do equipamento da invenção proporciona um processo de inversão de fluxo de líquido, que é particularmente útil na aeração deste corpo líquido que é sujeito à maré, à influência de entradas de cargas orgânicas localizadas, bem como para facilitar a desobstrução de equipamento ou partes dele com plásticos e outros materiais sólidos que eventualmente entrem em contato com o equipamento, ou seja, o equipamento é “autolimpante”, proporcionando substanciais vantagens de controle de processo.
[0151] Além disso, conforme ilustra a figura 19, cada unidade do equipamento da invenção, quando equipado com 5 tubulações de entrada e 5 de saída de líquido, proporciona uma grande área de influência ou formação de plumas de água aerada de acordo com a disposição dos tubos. Usando-se tubos de 50 m cada em um equipamento de capacidade de 1000L/min de fluxo, 200L/min passam por cada tubo, proprorcionando uma área de influência de um raio de até 200m no entorno. Essa recuperação é particularmente útil para a revitalização da área e para beneficar as práticas esportivas em seu entorno.
[0152] Um equipamento com esta configuração, instalado junto à Namoradeira da Lagoa, opera submerso, sem prejuízo visual, sendo operado preferencialmente à noite, proporcionando a manutenção de uma região de maior concentração de oxigênio dissolvido em seu entorno. Isso é viabilizado tanto pela capacidade de dissolução de oxigênio na água quanto devido ao ajuste da direção de fluxo de líquido nas tubulações, feito de acordo com o
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62/71 fluxo de água (influenciado pelos ventos e/ou condições de fluxo no canal do Jardim de Alah).
[0153] Essa abordagem, dada a baixa magnitude de energia demandada, viabiliza na prática a balneabilização de áreas específicas da Lagoa ou de toda a Lagoa, dependendo da quantidade, especificação dos equipamentos e localização dos mesmos.
Exemplo 10: Processo de Tratamento de Corpo Líquido incluindo a seleção de microrganismos do próprio meio, enriquecimento dos mesmos e retorno ao corpo líquido [0154] Uma concretização da invenção é voltada especificamente a resolver um problema regulatório, que frequentemente impossibilita o tratamento de cursos d’ agua, como lagos, lagoas, rios, canais, braços de rios ou do mar, baías etc. A dificuldade docorrente da proibição da introdução de microrganismos exógenos em tais corpos, por seu possível e/ou desconhecido impacto ambiental, é resolvida pelo uso do equipamento da invenção junto a tais corpos d'água. Fazendo-se referência à figura 23, tem-se que uma concretização do equipamento da invenção consiste de uma unidade flutuante (230), também representada pelo símbolo compreendendo: uma bomba de ar (231) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (232) formador(es) de filmes finos de líquido; uma bomba de água (233) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (234) formador(es) de microbolhas e/ou de filmes finos de líquido, referido(s) dispositivo(s) (234) dotado(s) de tomada de ar junto à superfície do líquido, sendo também indicada a tubulação (235) de entrada de líquido na bomba (233); um controlador (236) de acionamento das bombas, opcionalmente ligado a um gerador a diesel de eletricidade; um painel solar (237) ligado ao controlador (236) e/ou às bombas (231, 233); uma turbina eólica (238) de geração de energia, ligada ao controlador (236) e/ou às bombas (231, 233); e uma representação esquemática da linha d'água (239).
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 67/81 / 71 [0155] A figura 24 mostra uma representação esquemática de uma concretização do equipamento da invenção, consistindo de uma outra unidade flutuante (240) compreendendo: uma bomba de ar (241) conectada por tubulação a um ou mais dispositivo(s) (242) formador(es) de filmes finos de líquido; um subsistema ex-situ (243) de enriquecimento de microrganismos, para incremento substancial da quantidade de microrganismos previamente existentes no corpo líquido e sua reintrodução (244), proporcionando redução da quantidade de energia necessária para a aeração no corpo líquido requerida para o crescimento dos microrganismos (o crescimento ex-situ economiza energia e proporciona crescimento mais substancial); um controlador (245) de acionamento das bombas, opcionalmente ligado a um gerador a diesel de eletricidade; um painel solar (247) ligado ao controlador (245) e/ou à bomba (241) ou subsistema ex-situ de enriquecimento (243); uma turbina eólica (248) de geração de energia, ligada ao controlador (245) e/ou à bomba (241) ou subsistema ex-situ de enriquecimento (243); e uma representação esquemática da linha d'água (249).
[0156] Descrito em mais detalhe na figura 25 é o subsistema ex-situ de enriquecimento, para subsequente ou concomitante introdução dos microrganismos nele cultivados ao corpo líquido. São indicados: reator (250) para enriquecimento ex-situ de microrganismos; entrada de ar (251) no reator; filtro de ar (252), opcionalmente incluindo também um dispositivo gerador de microbolhas de ar; saída de gases (253) do reator; motor agitador (254); pás agitadoras (255); saída (256) do mosto fermentado no reator, rico em microrganismos; entrada (257) de fluido para controle da temperatura na camisa do reator; saída (258) de fluido de controle da temperatura na camisa do reator; e sonda (259) indicadora de parâmetros físico-químicos no reator, opcionalmente sendo ligado ao controle de entrada de fluido para controle de temperatura e/ou a outro elemento de controle do reator.
[0157] Nas condições convencionais no corpo líquido, a concentração do microrganismo de interesse é algumas ordens de magnitude inferior àquela
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 68/81 / 71 obtida no reator (250), que proporciona o enriquecimento ao menos 1000 vezes maior da concentração do microrganismo de interesse. Nestas condições, o controle da população microbiana no corpo líquido é feito pela adição do conteúdo do cultivo ex-situ em uma proporção de 1/1000 (ou ainda menor, dependendo das condições de operação de reator). É importante ressaltar que esta não é a única vantagem da presente invenção: a obtenção de elevados títulos de microrganismos fora do corpo líquido e sua subsequente reintrodução, em elevada quantidade e alto estado de ativação metabólica, potencializa a eficiência do processo de bioremediação pelas razões já indicadas neste relatório. Consequentemente, a quantidade de energia requerida para introduzir gases em tal volume menor é também substancialmente menor. Assim, a obtenção de elevadas concentrações de microrganismos no subsistema ex-situ do equipamento da invenção é viabilizada com substancial redução da energia, especialmente quando comparada à energia requerida para a introdução de gases (e semelhante concentração de microrganismos) em todo o corpo líquido.
Exemplo 11. Equipamento e Processo para a melhoria da qualidade da água de estações de tratamento de efluentes [0158] Nesta concretização, é descrito um equipamento e um processo para a melhoria da qualidade da água de estações de tratamento de efluentes. No presente exemplo, é descrita a competa saturação da água de saída de uma estação de tratamento de efluentes, para reduzir o impacto ambiental na área onde o liquido é descartado e/ou para viabilizar ou melhorara as condições de reúso da referida água.
[0159] Tomando-se como exemplo a Estação da de Tratamento de Efluentes da Alegria, Rio de Janeiro, tem-se que a vazão atual é de 1,5 a 2,5 m3/s. Como o teor de matéria orgânica é de 0,2%, pode-se considerar que o volume de líquido que entra é igual ao volume que sai (desprezando evaporações). Como praticamente nenhuma estação de tratamento de efluentes nesta escla remove
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 69/81 / 71 a totalidade da matéria orgânica, pode-se usar a premissa de que a água que sai da estação tem baixa concentração de oxigênio dissolvido.
[0160] O processo desta concretização da invenção proporciona a completa saturação da água com oxigênio, de forma que a água obtida após o referido processo é saturada, rica em oxigênio, beneficiando a região da Baia da Guanabara onde é atualmente despejada. Alternativamente, viabiliza também seu reúso. Esta concretização do processo da invenção faz uso de dois equipamentos da invenção de acordo com a figura 17, com quatro estágios, compreendendo colméias com 52,5 cm de largura, 7 cm de profundidade e 200cm de comprimento (ou duas colmeias com a metade da dimensão cada uma) e o corpo rígido tendo formato de tronco cônico com 200cm de comprimento, 100cm de altura e 150cm de largura na base. Referida concretização de equipamento tem capacidade de aeração completa, ou saturação completa de água com o oxigênio do ar, de 1m3/s de água cada equipamento.
[0161] Para tanto, a demanda energética total é da ordem de 20HP ou 15kW quando usado um ou mais soprador(es) movido(s) a energia elétrica externa. Esta configuração proporciona a dissolução de 77,2 g de O2/s, ou 6,67 ton de O2/dia. Alternativamente, os equipamentos dessa concretização da invenção aproveitam a energia do fluxo e desnível de água disponível na zona de saída da referida estação. Especificamente, o desnível e/ou o fluxo de água é convenientenmente usado como força motriz para a sucção ou injeção de gases no interior dos equipamentos da invenção, a partir do efeito Venturi, conhecido dos versados na técnica. Assim, nesta concretização do equipamento da invenção o refeido dispositivo formador de bolhas convencionais de gás na região inferior do equipamento não é um tubo perfurado conexto a uma bomba sopradora de ar, mas o final de um tubo de Venturi configurado para succionar ar da atmosfera, aproveitando a energia do fluxo de água e/ou do desnível de água disponíveis no local.
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66/71 [0162] Nesta concretização, como a capacidade de dissolução de oxigênio é muito grande, em poucos dias a água passa a formar uma pluma de água aerada no seu entorno, irradiando a zona aeróbica para as áreas próximas no entorno da Estação, potencialmente influenciando positivamente a comunidade que habita a Ilha do Fundão. Essa abordagem, dada a baixa magnitude de energia demandada, viabiliza na prática a balneabilização deste e outras regiões congêneres.
[0163] Consequentemente, os versados na arte saberão, a partir dos ensinamentos ora apresentados, que a tecnologia da presente invenção não apenas promove o aumento de eficiência e competitividade das empresas que atuam no segmento de saneamento ambiental, mas também a revitalização de áreas cuja atividade econômica está estagnada parcial ou completamente por conta da degradação ambiental. O uso do equipamento e do processo da invenção, adaptados à cada situação que requeira aeração/oxigenação, em diferentes escalas, proporciona uma contribuição para a recuperação de corpos líquidos e a despoluição de parte(s) da Baía de Guanabara. Os referidos corpos líquidos são amplamente favorecidos pelo equipamento ou processo da invenção, que proporciona ambiente saudável e aeróbico com baixo consumo energético.
[0164] O presente exemplo também contribui como prova de conceito em uma estação de tratamento de efluentes, podendo ser subsequentemente usado o mesmo princípio no próprio tratamento do efluente, que requer elevada quantidade de aeração e é atualmente uma demanda energética considerável. Estimativas feitas a partir da consideração da carga orgânica total (DBO vs volume) indicam que a tecnologia da presente invenção proporciona substancal redução do consumo de energia para a dissolução de oxigênio nesta e em outras estações de tratamento de efluentes, nas quais a demanda de nergia para a aeração corresponde a aproximadamente 50% de toda a demanda de energia da estação.
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Exemplo 12. Economia de Tempo e/ou de Energia na Recuperação de Áreas Degradadas [0165] Um sistema de recuperação de áreas degradadas dotado de um equipamento de acordo com a presente invenção é particularmente útil para a operação energeticamente eficiente. Além de reduzir a quantidade de energia requerida para um mesmo patamar de tratamento, referidos equipamento e processo proporcionam redução do tempo necessário à bioremediação ou remoção de carga orgânica.
[0166] Adicionalmente, o equipamento e o processo da invenção são ajustáveis à disponibilidade de energia, de forma síncrona ou anti-síncrona aos ciclos de disponibilidade de energia no sistema elétrico que os supre. Neste contexto, uma vez que o tempo médio de degradação de carga orgânica com o uso do equipamento da invenção é muito menor que o tempo de correspondente em sistemas convencionais, o processo da invenção viabiliza maior flexibilidade no ajuste da operação de acordo com o tempo de ciclo de demanda energética no sistema elétrico onde o sistema está conectado - dado que os meios para ajustar a quantidade de energia introduzida no sistema desempenham substancial alteração dos custos ou riscos energéticos de operação tanto dos equipamentos de bioremediação quanto do sistema elétrico no qual os mesmos são conectados.
[0167] A aplicação do conceito inventivo da presente invenção adicionalmente proporciona, portanto, ajuste do uso de energia no equipamento da invenção para que os momentos de maior consumo de energia do equipamento ocorram em momentos de maior disponibilidade ou menor custo de energia oferecida pelo operador do processo de bioremediação. Do ponto de vista do operador do sistema, a invenção é particularmente útil para diminuir a quantidade de energia consumida, podendo tal redução ser ampliada em momentos de pico de demanda, aumentando a segurança e reduzindo os riscos de falhas no sistema elétrico.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 72/81 / 71 [0168] O uso da invenção também proporciona a redução do consumo de energia em momentos de pico, por que o equipamento da invenção pode ter o consumo de energia reduzido em tais momentos até um mínimo que não comprometa o patamar de remoção de carga orgânica atingível pelos sistemas convencionais. Estes efeitos técnicos da invenção são altamente relevantes e de difícil obtenção pelos sistemas convencionais, trazendo substanciais vantagens: do ponto de vista do operador do sistema elétrico, o uso da invenção aumenta a eficiência do sistema elétrico como um todo, notadamente em sistemas elétricos baseados em usinas hidrelétricas, nas quais a energia produzida não é armazenada, ao menos não adequadamente ou substancialmente. A invenção contribui, portanto, para reduzir o consumo de energia.
[0169] Além disso, também proporciona a redução, seletiva no tempo, do impacto de seu consumo de energia sobre sistemas elétricos, que podem assim ser operados com menos variação de demanda em momentos críticos como é o caso de picos típicos de demanda que são critério de dimensionamento de sistemas de energia seja inferior àquele observado sem o uso da invenção.
Exemplo 13. Equipamento e Processo para a Conservação ou Melhoria da Qualidade da Água em um Rio ou Lagoa usando energia alternativa [0170] A grave crise hídrica mencionada neste relatório não é somente relacionada à disponibilidade de água em quantidade, mas também em qualidade. Fontes de água cujo uso não é considerado atualmente, como águas usadas ou águas de rios poluídos podem ser ao menos parcialmente tratadas no leito do próprio rio mediante oxigenação com o equipamento da invenção.
[0171] Nesta concretização, ilustrada na figura 29, o equipamento e o processo da invenção são utilizados para o aumento do nível de oxigênio dissolvido e da qualidade da água de um rio ou lagoa ao lado de uma autopista ou avenida. São mostrados: três unidades do equipamento da invenção (290), cada um
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 73/81 / 71 com capacidade de aeração de 2400 L de água por minuto, colocados no corpo líquido; a representação esquemática de uma bomba de ar ou compressor de ar (291) com capacidade de insuflamento de ar de 7200 L de ar por minuto, opcionalmente incluindo um controlador (292) de acionamento/ajuste da bomba/compressor para momentos de demanda de aeração no corpo líquido; a tubulação de ar (293) que conecta a bomba/compressor de ar (291) aos equipamentos (290) para diluição massiva de ar no líquido; e uma lombada (294) geradora de energia elétrica para alimentar a bomba (291). A lombada (294) opcionalmente é uma lombada pneumática que alimenta o compressor (291) diretamente com ar.
[0172] O equipamento desta concretização da invenção tem capacidade de dissolução de ar proporcional à quantidade de veículos que passa pela lombada a cada período. Cada conjunto de equipamentos desta concretização da invenção proporciona a dissolução de 100 kg de O2 por dia, sem consumo energético de fonte de alimentação externa. Essa quantidade de oxigênio proporciona o equivalente à remoção de 100kg de DBO por dia da água por conjunto. Para cada rio, considerando-se a vazão e a DBO lançada por dia no rio, calcula-se a quantidade de conjuntos de equipamentos desta concretização da invenção a cada trecho (distância) de pista de rodagem para proporcionar devolução de oxigênio dissolvido no corpo líquido de acordo com o parâmetro pretendido.
[0173] Neste contexto, importa ressaltar que a solução ora provida é sustentável energeticamente e praticamente não implica em custos operacionais (exceto por manutenção preventiva e/ou corretiva). Ademais, a capacidade do equipamento da invenção aumenta proporcionalmente ao aumento do fluxo de veículos, o que demonstra que a solução de invenção não só é sustentável no momento como tende a se manter sustentável no tempo: quanto maior o fluxo de veículos, mais capacidade de oxigenação do corpo líquido proporciona o equipamento da invenção.
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 74/81 / 71 [0174] Os versados na arte saberão, a partir dos ensinamentos desta concretização da invenção, que diferentes configurações do equipamento (capacidade de insuflamento de ar) ou diferentes fluxos de veículos podem alterar substancialmente as proporções/capacidades ora exemplificadas.
Exemplo 14. Barco dotado de sistema de aeração para aproveitamento de energia para a conservação das águas onde navega [0175] A figura 30 mostra uma representação esquemática de uma outra concretização da invenção, na qual a energia do motor de propulsão do barco é aproveitada para a geração de microbolhas e/ou filmes finos de líquido, dispensando, desta forma, o uso de outras bombas ou outras fontes de energia. Esta concretização da invenção viabiliza, na prática, a conversão de barcos e navios em unidades de devolução de oxigênio aos corpos líquidos por onde navegam. São indicados: em A) um barco (300) com motor de centro e (301) o fluxo hidrodinâmico gerado na região posterior do barco, ou seja, após o efeito de propulsão. Em B) é mostrada uma representação esquemática desta concretização da invenção, na qual um barco (300) com motor de centro compreende um dispositivo gerador de microbolhas e/ou de filmes finos de líquido (302) fixado em região posterior à hélice do barco, de forma a aproveitar o fluxo hidrodinâmico gerado pela movimentação do barco. O movimento do líquido dentro do dispositivo provoca uma sucção, havendo um respiro acima da superfície do líquido por onde o ar entra no dispositivo (302) provocando a formação de microbolhas e/ou filmes finos de líquido na água (303), aerando-a.
Exemplo 15 - Dissolução massiva de CO2 gerado em plantas industriais [0176] O equipamento e processo de invenção é também adequado ao uso para a dissolução de CO2 gerado em plantas industriais, a exemplo das fábricas de cimento. Estima-se que além de consumir em torno de 2% de toda a energia global, as cimenteiras também são responsáveis por 5% da emissão de CO2 de todo o mundo. A produção de uma tonelada de cimento gera entre 600 kg a 1 ton de CO2, sendo também produzidos óxido de enxofre, gases contendo nitrogênio, monóxido de carbono, todos eles poluentes. O
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 75/81 / 71 equipamento da invenção é também útil para a dissolução de tais gases em líquidos. Nesta concretização, parte dos gases contendo dióxido de carbono oriundo de fábrica de cimento são dissolvidos em água, em um tanque de cultivo de algas, que utilizam o CO2 para seu crescimento e produzem oxigênio, reduzindo com isso o impacto ambiental da fábrica de cimento. As algas, fixam o CO2 dissolvido e o utilizam para a produção de substâncias de interesse econômico. Neste contexto, é importante salientar que em temperatura ambiente o CO2 é 26 vezes mais solúvel em água do que o O2, notadamene em condições de teor ou pressão parcial aumentada como é o caso frequente de emissão de fábricas.
[0177] Fazendo-se uso de um equipamento como o ilustrado no exemplo 1, com capacidade de troca de gases em 1200 L de água por minuto (com 1200 Litros de gases por minuto), saturando o referido volume de água com o CO2 presente no referido gás, tem-se que 250 g de CO2 são dissolvidos por minuto na água.
[0178] Fazendo-se uso de um equipamento de quarto estágios como o ilustrado na figura 17, com capacidade de troca de gases de 1m3/s (com 4m3 de líquido saturado com gases por segundo), satura-se o referido volume de água com o CO2 presente no gás, de forma que tem-se que 86,5 ton de CO2 são dissolvidos por dia na água.
[0179] Essas concretizações são idealmente feitas em um processo no qual são cultivadas algas que consomem o CO2 e o convertem em outras substâncias de interesse econômico.
Claims (4)
1. Equipamento (20) para dissolução massiva de gases em líquidos compreendendo:
- um corpo rígido contendo uma zona de maior área de seção transversal na região inferior e uma zona de menor área de seção transversal na região superior, tendo uma ou mais regiões de entrada de líquido (23) na parte inferior; uma ou mais regiões de saída de líquido (24) na parte do topo ou do fundo; e uma ou mais regiões de saída de gás (22) na parte superior, referido corpo rígido contendo em seu interior,
- um ou mais dispositivos (21) convencionais de formação de bolhas de gás na região inferior;
- uma ou mais colmeias (26) formadoras de filmes finos de líquido, referidas colmeias dotadas de uma pluralidade de canais internos com área de seção transversal ainda mais reduzida em relação à zona de menor área de seção transversal (23, 24) na região inferior, o líquido no qual o gás foi dissolvido sendo extravasado após passar pela referida colmeia; e
- uma parede de separação (25, 52) em seu interior, dividindo verticalmente o corpo rígido em ao menos duas regiões, o equipamento sendo caracterizado pelo fato de que o corpo rígido adicionalmente compreende:
- um meio para inverter a direção de fluxo de líquido, selecionado dentre: rotação de um tubo perfurado de uma área interna para outra, dentro do equipamento; uso de uma barreira física que muda de posição para direcionar o fluxo de gases de uma área interna do equipamento para outra área interna; uso de um duto perfurado em cada área interna do equipamento, acionando seletivamente por meio de válvulas um, outro, ou ambos os dutos perfurados presentes em cada área; ou combinações dos mesmos.
2. Equipamento de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por
Petição 870200004735, de 10/01/2020, pág. 77/81
2 / 2 adicionalmente compreender um flutuador e/ou uma ou mais bombas de gás e/ou de líquido.
3. Processo para a dissolução massiva de gases em líquidos caracterizado por compreender as etapas de:
- instalar, submerso no líquido no qual se deseja dissolver o gás de interesse, um equipamento (20) conforme descrito na reivindicação 1; e
- introduzir gás em uma zona submersa (21) do referido equipamento, formando bolhas e filmes finos de líquido e saturando o líquido com os gases desejados.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de dissolução de CO2 em água, em taxa de 0,5kg CO2/HP.min a 6kg de CO2/HP.min.
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