Avaliação de lavador de gases do tipo Venturi, operando com solução de hidróxido de sódio, para dessulfuração de biogás com altas concentrações de H2S / Evaluation of a Venturi gas scrubber operating with sodium hydroxide solution for desulphurization of biogas with high H2S concentrations

RESUMO

RESUMO O processo de metanização tem sido empregado com sucesso como tratamento biológico de distintas tipologias de efluentes orgânicos. Para conversão do biogás em energia, o sulfeto de hidrogênio (H2S) é o principal composto a ser removido. A metanização da vinhaça, principal efluente do setor sucroenergético, gera um biogás com concentrações de H2S que podem ultrapassar os 30.000 ppmV, com grande variação devido às condições operacionais das usinas. Processos químicos de dessulfuração apresentam-se como uma alternativa que alia robustez e maior controle operacional do processo, além de não resultarem em diluição da concentração de metano, como ocorre em processos biológicos. Entretanto, a principal desvantagem desses processos é a demanda de compostos químicos, resultando em custos operacionais elevados. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica de se realizar uma dessulfuração química de biogás com altas concentrações de H2S, além de determinar as concentrações de hidróxido de sódio (NaOH) em meio aquoso que proporcionassem altas eficiências de remoção de H2S e que possibilite que o efluente desse processo seja passível de regeneração por microrganismos sulfo-oxidantes. Foi utilizado um lavador do tipo Venturi, com uma solução de 5,00 x 10-2 mol.L-1 de NaOH. Na faixa de pH de crescimento desses microrganismos, as eficiências de remoção de H2S variaram de 99,3 a 99,9%. Constatou-se que é possível atingir eficiências máximas de remoção de H2S utilizando soluções de 5,00 x 10-3 mol.L-1 de NaOH, obtendo um efluente com pH adequado ao crescimento de microrganismos sulfo-oxidantes. Verificou-se, ainda, que o CO2 exerce grande influência na competição pelas hidroxilas presentes no meio.

ABSTRACT

ABSTRACT The methanation process has been successfully used as a biological treatment method for different effluent typologies. For biogas to energy conversion, the hydrogen sulfide (H2S) is the most important compound that must be removed. The methanation of vinasse, which is the major effluent of the sugar and ethanol industry, results in a biogas with hydrogen sulfide concentrations that might exceed 30,000 ppmV. The concentrations may vary considerably according to the operational conditions of the production process. Chemical desulphurization processes are presented as an alternative that combines robustness and provides better operational process control. Moreover, the chemical desulphurization does not result in dilution of the methane concentration, which is side effect noticed in the biological desulphurization processes. However, the main disadvantage of the chemical desulphurization is exactly the high demand for chemical compounds, which results in high operational costs. The present research investigated the technical feasibility of applying a chemical desulphurization process to treat biogas with high hydrogen sulfide concentrations; the research also aimed to determine the sodium hydroxide (NaOH) concentration in the aqueous medium, as the NaOH presence enables high efficiency of hydrogen sulfide removal and allows the effluent regeneration by sulfo-oxidant microorganisms. The experiments were carried out using a Venturi absorption tower with a NaOH chemical solution of 5.00 x 10-2 mol.L-1. In the pH range favorable to this microorganisms, the H2S removal efficiency varied from 99.3 to 99.9%. It was observed that it is possible to achieve maximum efficiency of removal of H2S using solutions of 5.00 x 10-3 mol.L-1 NaOH, obtaining an effluent with proper pH to grow sulfo oxidant microorganisms. Moreover, it was verified that carbon dioxide significantly influenced the competition for the hydroxyls present in the solution.