Integração de biogás de três gerações para estufas comerciais da região do Volga

Identificação do ponto problemático

O Distrito Federal do Volga, que abrange regiões como o Tartaristão, é um importante centro para a agricultura comercial avançada e em grande escala, especificamente complexos de estufas fechados. A viabilidade económica destas operações está perpetuamente ameaçada pelo elevado custo do aquecimento no Inverno e da electricidade necessária para a iluminação artificial. Além disso, para maximizar o rendimento das colheitas, estes ambientes fechados requerem uma suplementação contínua de dióxido de carbono (CO2) para a fotossíntese. Depender do fornecimento externo de gás natural para aquecimento e aquisição de CO2 industrial engarrafado cria despesas operacionais elevadas e voláteis.

Integração de cenário

Uma ampla operação comercial de estufa de tomate e pepino na República do Tartaristão requer eletricidade de base estável para os seus conjuntos de iluminação LED suplementares, grandes quantidades de energia térmica para aquecimento hidrónico durante o inverno prolongado e um fornecimento constante de CO2 limpo. A instalação gera resíduos orgânicos a partir de restos de plantas e produtos não comercializáveis, que anteriormente exigiam remoção remunerada.

Efeito de resolução

A integração de um digestor anaeróbico acoplado a uma avançada unidade combinada de calor e energia (CHP) e a um sistema de purificação de gases de escape oferece uma solução completa de trigeração (energia, calor, CO2). O biogás gerado a partir dos resíduos agrícolas é utilizado como fonte primária de combustível para os motores de combustão interna da cogeração.

Para garantir a confiabilidade e a longevidade do motor CHP, o biogás bruto deve passar por um condicionamento rigoroso. Uma unidade de dessulfuração utilizando meio de esponja de ferro (Fe2O3) é implantada, reduzindo quimicamente a concentração de H2S até parâmetros estritos de <50 ppm. Após a combustão, o motor CHP opera com parâmetros termodinâmicos específicos, oferecendo uma eficiência elétrica de aproximadamente 40% e uma eficiência térmica de 45%. A energia térmica é capturada através de trocadores de calor de placas e encaminhada para a rede de tubulação hidrônica da estufa.

Crucialmente para esta aplicação agrícola, os gases de escape do motor CHP não são liberados para a atmosfera. É encaminhado através de um sistema conversor catalítico especializado equipado com tecnologia Ureia-SCR (Redução Catalítica Seletiva). Este sistema utiliza um catalisador à base de vanádio, reduzindo as emissões de óxido de nitrogênio (NOx) para menos de 250 mg/Nm³ e reduzindo o monóxido de carbono (CO) a níveis insignificantes. O fluxo de exaustão resultante, agora purificado em gás CO2 de alta concentração, é canalizado com segurança diretamente para a cobertura da estufa. Ao aderir a estes rigorosos parâmetros de purificação de gás e recuperação térmica, os operadores de estufas da região do Volga podem alcançar um ecossistema energético de circuito fechado, estabilizando os seus custos operacionais através da geração interna de recursos.