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Muitas pessoas ouvem a palavra "água residual" e pensam apenas numa poça suja e desagradável de imundície. Na verdade, a água residual é isso e é pior: contém várias bactérias, fungos, parasitas e vírus que afetam negativamente a saúde individual e pública. E-coli, salmonela, febre tifoide, lombrigas e hepatite (A e B) estão entre os organismos encontrados nas águas residuais. Embora pareça um mal ambiental irrecuperável, a água residual realmente contém algo de valor: biogás. A capacidade de extrair dióxido de carbono (CO₂) e metano (CH₄) deste subproduto aparentemente terrível tem enormes implicações para a qualidade ambiental e a conservação de energia. Tudo começa com a digestão anaeróbia.
O biogás das águas residuais pode alimentar motores de combustão que o convertem em energia mecânica. Por sua vez, essa dinâmica pode alimentar um gerador para produzir eletricidade. Assim, o que antes era menos que inútil é agora um recurso natural. O biogás pode alimentar um veículo ou um sistema de transporte público inteiro — e faz ambos atualmente. Como mencionado acima, o biogás é composto principalmente por dióxido de carbono e metano. Também possui pequenas quantidades de nitrogénio, hidrogénio e monóxido de carbono. Estes componentes podem ocorrer em pilhas de compostagem, pântanos, estrume animal, excrementos de vida selvagem, etc. Também podem ser destilados de fontes como águas residuais.
Nem todas as águas residuais são criadas iguais — pelo menos em termos de produção de biogás. A quantidade de sólidos dentro de um dado volume de água; onde a água se encontra num espectro de pH (acidez vs. alcalinidade); e a temperatura, tudo isso influencia a adequação da água residual para o tratamento de águas residuais com biogás. O mesmo acontece com a força orgânica — um termo estranho, sim — que é uma medida de quanto oxigénio é absorvido para decompor o material orgânico presente na água. Águas residuais de baixa força podem ser tratadas de forma mais eficiente aerobicamente; substrato de alta força, anaerobicamente.
O objetivo do tratamento de águas residuais por digestor anaeróbio é reduzir a quantidade de lodo descartável ao mínimo. A água e o lodo são depositados num tanque inicial onde permanecem entre 10 a 20 dias, aquecidos a uma temperatura de pouco menos de 100 graus Fahrenheit. Não há oxigénio presente. Isso facilita a transformação da matéria orgânica contida. No tanque subsequente, os materiais constituintes são peneirados e separados: o lodo assenta no fundo do tanque, com a água a subir acima. Isso diminui o volume de resíduos que realmente terá que ser descartado. Depois, o lodo é espessado e estabilizado. O resultado desta atividade de tratamento de águas residuais por digestores é que 40 a 60 por cento dos sólidos orgânicos que compõem o lodo são convertidos em CH₄ e CO₂. O metano é o biogás mais útil para o tratamento de águas residuais devido à sua capacidade de combustão. Da produção de biogás a partir do tratamento de águas residuais, este CH₄ representa entre 60 e 65 por cento.
O uso de técnicas anaeróbias é ótimo quando a força orgânica da água residual é maior. Isso significa que há mais matéria orgânica por cada volume dado de água residual. Isso às vezes é quantificado como mais de 4.000 ppm (partes por milhão). Tais concentrações são frequentemente encontradas nas águas residuais provenientes de instalações de processamento de alimentos e bebidas, por exemplo, enquanto as emitidas por algumas refinarias e estações de tratamento de esgoto municipal podem ter concentrações de menos de 1.000 ppm e podem indicar opções aeróbias. Em termos de investimento, uso de energia e produção de lodo, a digestão anaeróbia apresenta custos mais baixos do que a aeróbia.
A Estação de Tratamento South em Renton, Washington, abriga uma célula de combustível que converte 154.000 pés cúbicos de biogás em um megawatt de eletricidade diariamente. Esta produção é suficiente para alimentar 1.000 residências. Por ser utilizada, em vez disso, para alimentar a estação de tratamento, poupa ao Departamento de Recursos Naturais e Parques do Condado de King cerca de $400.000 anualmente. A Agência de Saneamento Central Marin opera uma instalação de recuperação de recursos hídricos em San Rafael, CA. Através da digestão anaeróbia, a CMSA produz quase toda a sua própria energia, vendendo o excedente de volta à rede. Esta central processa nove a 13 milhões de galões de águas residuais diariamente.
Se a sua instalação liberta águas residuais, tem interesse em garantir que os seus perigos são mitigados. Além disso, também beneficiará quando essa descarga tiver uso prático em termos de criação de energia. Indústrias tão variadas como a agricultura, farmacêutica, petrolífera, produção química, manufatura e tecnologia da informação devem lidar com subprodutos de resíduos em maior ou menor grau. Na digestão anaeróbia, estes pilares da economia moderna podem ter a certeza de que as suas pegadas ambientais são mais superficiais — até invisíveis — devido a este princípio científico. Melhor ainda, há menos dependência de combustíveis fósseis e mais do que antes era lixo tóxico. A digestão anaeróbia promete um futuro mais limpo.
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