O estrume é uma importante fonte de poluição ambiental e de emissões de gases com efeito de estufa. Ele também contém uma grande quantidade de amônia, que é uma valiosa fonte de nitrogênio para fertilizantes e outros produtos químicos.
No entanto, os métodos convencionais de recuperação de amônia do estrume consomem muita energia ou são ineficientes.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveu um novo processo eletroquímico que pode simultaneamente recuperar amônia e co-produzir produtos químicos úteis a partir de águas residuais de esterco.
O processo utiliza um reator escalonável e de baixo custo que pode operar em condições ambientais e com eletricidade renovável. Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista Environmental Science & Technology.
Como funciona o processo eletroquímico?
O processo eletroquímico consiste em dois eletrodos imersos em águas residuais de esterco. O ânodo é feito de tecido de carbono revestido com nanopartículas de platina, enquanto o cátodo é feito de tecido de carbono revestido com nanopartículas de óxido de cobre.
Quando uma voltagem é aplicada aos eletrodos, a amônia é oxidada no ânodo e a água é reduzida no cátodo.
A oxidação da amônia produz prótons e elétrons, que são transferidos para o cátodo através do circuito externo e do eletrólito, respectivamente.
Os prótons e elétrons reagem com a água no cátodo para produzir gás hidrogênio e íons hidróxido.
Os íons hidróxido reagem então com as nanopartículas de óxido de cobre para formar hidróxido de cobre, que pode ser posteriormente convertido em carbonato de cobre ou outros produtos químicos à base de cobre.
O processo eletroquímico pode recuperar até 99% da amônia das águas residuais de esterco, ao mesmo tempo que coproduz gás hidrogênio e hidróxido de cobre.
O gás hidrogênio pode ser usado como combustível limpo ou matéria-prima para outros processos químicos, enquanto o hidróxido de cobre pode ser usado como fungicida, pigmento ou precursor de outros produtos químicos à base de cobre.
O processo também reduz a demanda química de oxigênio e o teor total de nitrogênio das águas residuais, facilitando o tratamento e a descarga.
Quais são os benefícios e desafios do processo eletroquímico?
O processo eletroquímico oferece vários benefícios em relação aos métodos convencionais de recuperação de amônia do esterco.
Em primeiro lugar, é mais eficiente em termos energéticos e amigo do ambiente, uma vez que utiliza eletricidade renovável e não gera quaisquer subprodutos nocivos.
Em segundo lugar, é mais económico e rentável, pois co-produz produtos químicos valiosos que podem compensar os custos operacionais e gerar receitas adicionais.
Terceiro, é mais flexível e adaptável, pois pode funcionar em diversas condições e com diferentes tipos de estrume.
No entanto, o processo eletroquímico também enfrenta alguns desafios que precisam ser enfrentados antes que possa ser amplamente aplicado.
Um dos principais desafios é a contaminação dos eletrodos por matéria orgânica e outras impurezas presentes nas águas residuais, o que pode reduzir o desempenho e a durabilidade do processo.
Outro desafio é a separação e purificação dos produtos das águas residuais, o que pode agregar complexidade e custo ao processo.
Os pesquisadores estão trabalhando na otimização dos parâmetros do processo e no desenvolvimento de estratégias eficazes para superar esses desafios.
O processo eletroquímico é uma tecnologia promissora que pode transformar resíduos em riqueza, recuperando amônia e coproduzindo produtos químicos a partir de águas residuais de esterco.
Pode também contribuir para a economia circular e o desenvolvimento sustentável da indústria pecuária.
Os investigadores esperam que o seu trabalho possa inspirar mais investigação e inovação neste campo e abrir caminho para a comercialização do processo.
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