Caso

Carlsberg adota o reuso de água de processo com tratamento no local

Este é um sonho de muitos anos que foi realizado agora.

Anders Kokholm, Diretor de cervejaria, Carlsberg Dinamarca

A cervejaria Carlsberg deseja reduzir o uso de água em 50% até 2030. A iniciativa Resíduo de Água Zero é parte do programa Together Towards Zero da Carlsberg. Em sua instalação de produção em Fredericia, Dinamarca, a Carlsberg desenvolveu uma planta de tratamento de Gestão de Água Total com consultores, universidades e empresas de tecnologia como a Grundfos. A instalação no local trata a água de processo usada principalmente para fins de limpeza, a purifica até a qualidade de água potável e a envia de volta para a cervejaria para ser reutilizada como água de processo. A planta recupera e reutiliza 90% de sua água de processo.

Andreas Kirketerp, Gerente de planta de Gestão de Água Total na Carlsberg em Fredericia, Dinamarca. A instalação trata e purifica a água de processo da fábrica, enviando 90% de volta para ser reutilizada como água para higiene.

 

A situação

A água é um ingrediente essencial para a produzir cerveja. Sem água, sem cerveja. A maior parte da água utilizada tradicionalmente, entretanto, não acaba na cerveja. Na unidade da Carlsberg em Fredericia, Dinamarca, em torno de 60-65% da água total é utilizada principalmente para fins de limpeza - do equipamento, pisos e superfícies até canos e tanques para lavagem de garrafas e latas e mais, incluindo torres de resfriamento e caldeiras. Isso é chamado de água de processo.

Pense sobre o que podemos fazer. Nós podemos realmente reciclar e fechar o circuito, disponibilizando a água novamente.

Søren Nøhr Bak, Diretor especialista de Água em Alimentos e Bebidas, NIRAS

“O consumo de água em cervejarias está relacionado à higiene. Historicamente, tem havido muita ênfase sobre precisar de muita água quando você está produzindo alimento,” afirma Søren Nøhr Bak, Diretor especialista de Água em Alimentos e Bebidas na NIRAS, parceiro de consultoria de engenharia da Carlsberg. “Realmente, voltando no tempo, os cervejeiros se gabavam sobre a quantidade de água que eles estavam usando, uma vez que isso era um indicador de quão limpos eles eram. Hoje, isso não faz mais sentido.”

O Grupo Carlsberg estava usando 3,4 litros de água por litro de cerveja produzida globalmente em 2015, conforme a Tenna Skov Thorsted, Gerente de Sustentabilidade da Carlsberg Dinamarca. 

“Nossa ambição é reduzir para menos de 1,7”, afirma, ou reduzir o consumo de água em 50% em todo o Grupo Carlsberg até 2030. Essa ambição vem do programa de sustentabilidade Together Towards Zero da empresa, que propõe o desperdício de água zero até 2030, entre outras metas de sustentabilidade.

A água de processo é usada para limpeza de equipamento, pisos, tubos e tanques, lavadores de garrafas e latas entre outros na fábrica

 

Um sonho de muitos anos

A nova planta é um resultado da ampla colaboração na Parceria Dinamarquesa e Produção de Alimento Industrial com Eficiência em recursos de Água (DRIP). Na DRIP, empresas, fornecedores de tecnologia, institutos de pesquisa e autoridades de saúde e alimentos trabalharam juntos para repensar como usar e reutilizar a água e expandir os limites da purificação e circularidade da água. O Grupo Carlsberg, e a Grundfos fizeram parte da DRIP, entre outras instituições.

Através de pequenos projetos de economia de água diferentes, a planta de Fredericia da Carlsberg já tinha reduzido o consumo de água para 2,8 litros de água por 1 litro de cerveja.  Para obter 1,7 litros ou menos, é necessária uma iniciativa maior. Assim em 2019, após alguns meses de diálogos com os envolvidos na cervejaria, afirma Søren Nøhr Bak, a Carlsberg decidiu pensar grande, construindo uma unidade de demonstração chamada planta de Gestão de Água Total (TWM).

“A Carlsberg tem mais de 80 cervejarias em todo mundo - algumas delas em áreas com escassez de água”, afirma Søren Nøhr Bak. “Portanto, eles queriam ter certeza de que era possível fazer este trabalho em um ambiente controlado de forma que eles pudessem, então, pegar o conceito e implementá-lo em outras cervejarias.”

O Diretor de Cervejaria da Carlsberg Dinamarca Anders Kokholm afirma, “Fazer isso tem sido um sonho de muitos anos.  Nós tínhamos pessoas trabalhando nisso com algumas outras empresas - incluindo a Grundfos - e até testamos a cerveja com a água, assim nós sabíamos que poderia ser feito. Isso ocorreu em pequena escala. Portanto foi: Vamos pegar essa ideia e colocá-la em prática.”

Água de processo aquecida é usada para pasteurizar a cerveja após ter sido selada em latas e garrafas.

 

O reuso de água no local se torna real

“A ideia básica do projeto é pegar toda a água de processo e enviá-la para uma planta de tratamento de água residual, e então limpar essa água em seguida em uma aplicação de água potável segura para se certificar de que nós possamos reutilizá-la na cervejaria,” afirma Kokholm. “Ela não será usada como água de cerveja, portanto não entrará no produto. Ela será usada somente para fins de limpeza.”

Søren Nøhr Bak, Diretor especialista de Água em Alimentos e Bebidas na NIRAS

Søren Nøhr Bak da NIRAS afirma que por conta disso nunca ter sido tentado nessa escala antes em uma empresa de alimentos e bebidas dinamarquesa, havia o risco maior de conseguir conquistar a aprovação tanto da Carlsberg quanto de autoridades dinamarquesas para avaliação de qualidade e risco. 

“Nós conversamos com todas as pessoas interessadas em qualidade”, afirma. “E isso não se trata apenas da organização de qualidade local na cervejaria em Fredericia. Isso também envolveu a organização de qualidade do Grupo, assim como as organizações de qualidade da Coca Cola e Schweppes, uma vez que essa planta também produz produtos dessas franquias. Outras partes realmente importantes eram, logicamente, as autoridades ambientais e, também, as autoridades de alimentos e bebidas na Dinamarca.”

Todas as partes assinaram, e a Pantarein Water, uma prestadora de planta de tratamento de água residual com sede na Bélgica, teve a tarefa de fornecer todo o sistema de tratamento. A Grundfos forneceria bombas e sistemas para pressurização de água e garantiria a dosagem precisa na planta.

“A Grundfos tem um imenso know-how em bombas” afirma Bryan de Bel, Gerente de projeto na Pantarein. “Durante a fase de projetos eles nos ajudaram bastante a selecionar os produtos corretos para todas as soluções que precisássemos oferecer. Nós realizamos várias conversas para obter as soluções mais duradouras e eficientes, considerando o consumo de energia e sustentabilidade. Portanto, isso fez uma grande diferença para nós.”

Søren Nøhr Bak acrescenta que a Grundfos foi escolhida porque “quando se trata de bombeamento e dosagem, nós queremos ter certeza de ter as soluções mais confiáveis. Porque se um desses componentes falhar, toda a operação cairá por terra. E também, nós queremos ter soluções que nos permitam monitorar e controlar o sistema, assim nós podemos ver constantemente como estamos atingindo os resultados esperados. Muita gente já aprendeu que não se trata apenas de bombas, e sim da inteligência presente na bomba.” 

A planta de Gestão de Água Total da Carlsberg em Fredericia, Dinamarca utiliza tratamento de água residual anaeróbico e aeróbico. O tanque anaeróbico à esquerda produz biogás, que a Calrsberg usa para produzir calor para os processos de fabricação de cerveja, acrescentando outra camada de sustentabilidade para ao projeto.

 

A planta da TWM para água pura

A planta da TWM pode tratar 2000 metros cúbicos de água de processo entrante por dia, dos quais 90% - ou 1800 m3 - é recuperado e reciclado. A planta também produz biogás, que a Calrsberg utiliza para aquecer suas instalações, adicionando uma camada extra de sustentabilidade. 

Processos de tratamento biológico aeróbio e anaeróbico combinado com a filtragem de membrana MBR removem a maioria dos poluentes e sólidos da água residual. A água tratada é, então, também filtrada em uma planta de osmose reversa de circuito fechado (CCRO) para remover sais dissolvidos na água. Então a água permeada de RO é “remineralizada”, usando carbonato de cálcio para reduzir a agressividade e garantir que a água atenda a qualidade de água potável. A água estabilizada então passa por um tratamento de luz UV. Ela também recebe uma injeção de dióxido de cloro para remover o risco bacteriano assim como prevenir o acúmulo de biofilme potencial na linha de distribuição.

As bombas Grundfos ajudam durante cada etapa do processo (veja o gráfico abaixo ou  baixe aqui), afirma Andreas Kirketerp, o Gerentes da planta de Gestão de Água total, com a Grundfos cobrindo 95% das bombas no local. 

Soluções Grundfos na Planta de TWM da Carlsberg em Fredericia Dinamarca

Bryan de Bel, Gerente de projeto com a contratada de WWTP Pantarein

Bryan de Bel, da Pantarein, afirma “Como você sabe, produtos químicos são sempre um grande risco. Portanto, para nós, economizou muito tempo e estresse ter uma solução de dosagem completa da Grundfos. Nós temos skids de dosagem completos com bombas dosadoras, toda a tubulação, as válvulas, tudo foi incluído, portanto ficamos muito satisfeitos com isso. Além disso, as bombas Grundfos têm um software com controle de vazão. E isso garante que você está dosando o que precisa ser dosado.”

Andreas Kirketerp, Gerente da planta de Gestão de Água Total, diz, “As bombas da Grundfos são muito confiáveis. E esta planta precisa operar o tempo todo. Não é barato construir uma instalação como essa, e é necessário que ela possa se pagar. Ela produz 1800 metros cúbicos por dia. Assim se ela ficar um dia parada, isso significa 1800 metros cúbicos que você deve comprar e descartar para o município. Portanto, ela precisa operar. Sempre.”

Além da confiabilidade, o Diretor de cervejaria Anders Kokholm afirma que a iniciativa traz outros desafios práticos que necessitam de tempo para serem resolvidos.

“Uma das coisas que nos preocupou foi a água saindo da planta, comparada à água municipal que sai do fornecimento público. A temperatura era maior” afirma Kokholm. Á água municipal na Dinamarca é fornecida em torno de 8-9°C, sendo que a fornecida pela TWM era de 20-28°C.

Anders Kokholm, Diretor de cervejaria, Carlsberg Dinamarca

 

“O que realmente poderia impactar na nossa produção de cerveja? Logicamente nós fizemos estudos antes, mas ninguém realmente tinha feito isso até então em larga escala. Haveria algum efeito negativo na microbiologia, por exemplo? Mas tudo acabou ocorrendo muito bem. E muito dos processos foram implementados para se certificar de que a microbiologia estava ok, também nos locais de consumo. E todos os nossos testes demonstraram que a água estava limpa. E não houve impacto a partir disso.”

Bryan de Bel da Pantarein afirma que “muito tempo e estresse foram poupados ao ter uma solução de dosagem completa da Grundfos. Nós temos skids de dosagem completos com bombas dosadoras, toda a tubulação, as válvulas, tudo foi incluído. E acima de tudo, as bombas têm um software com controle de vazão. E isso garante que você está dosando realmente o que precisa ser dosado.”

 

O resultado  

Após a primeira metade do ano em operação, a instalação de TWM vem trabalhando gradualmente até sua capacidade máxima. Anders Kokholm chama isso de “processo gradual”. 

“É realmente animador dar o pontapé inicial. Nós estamos aprendendo muito. Nós iniciamos esse processo no início de 2021 e começamos a abastecer a planta gradualmente, ajustando as quantidades de água pouco a pouco na planta de tratamento de água residual,” afirma Kokholm. “Leva algum tempo acumular lama suficiente e manusear a água residual. Portanto, é uma jornada colocada a plena velocidade. Nós observamos um efeito muito positivo na relação [água total para cerveja produzida] para a cervejaria. Nós ainda não atingimos o nível desejado, mas chegaremos lá em breve.”

Søren Nøhr Bak afirma, “Esta é uma mudança de paradigma para muitas pessoas. Realmente é possível reciclar água em uma indústria de alimentos e bebidas? E sim, realmente foi demonstrado que é possível fazer isso. Nós temos uma tecnologia que nos permite realmente produzir de forma segura e confiável água potável do efluente de processo. É fantástico. Isso é algo que nós podemos realmente ver sendo implementando em todos os locais onde temos escassez de água.  Todos os locais onde nós não estamos tratando a água residual. Pense sobre o que podemos fazer. Nós podemos realmente reciclar e fechar o circuito, disponibilizando a água novamente.

“Para o grupo Carlsberg o impacto é testar aqui e, então, aplicar em regiões onde temos escassez de água”, acrescenta Anders Kokholm. “Há regiões onde nós operamos na Índia e China e qualquer outro local onde não haja água suficiente. E recuperando nossa água de processo dessa forma para transformá-la em água potável ou similar é definitivamente um passo a frente e colocará a Carlsberg rumo à meta de 2030.”

Os sistemas de dosagem da Grundfos são encontrados dentro e fora da planta de TWM da Carlsberg

 

Fatos e números sobre o reuso de água da Carlsberg

3.4 – Litros de água usados por 1 litro de cerveja produzidos globalmente em 2015, na média

<1.7 – meta global de 2030 em litros de água usada por litro de cerveja produzida, ou uma redução de 50%, parte da ambição do programa Together Towards Zero da Carlsberg.

65% - Quantidade de água total que é usada como água de processo.

2000 m3/dia – Quantidade de água residual de processo que a planta de Gestão de Água Total (TWM) pode tratar

1800 m3/dia – Quantidade de água PURA enviada de volta para a fábrica para reuso, ou seja, 90% do total. Os 10% remanescentes são compostos por lama em excesso e o concentrado de água residual, enviada para o tratamento de água residual público

560.000 m3 – Quantidade de água economizada por TWM por ano (ou 560 milhões l/a)

9.6% - Redução de energia da produção de biogás da planta de TWM e recirculação de água quente

17 – número de cervejarias da Carlsberg em áreas de alto risco de água globalmente. Já existem planos da Carlsberg para usar o aprendizado da planta de TWM para reduzir o resíduo de água nesses outros locais.

Usos de água de processo – Limpeza de garrafas, tanques, tubos, maquinário, superfícies e latas; também usado no pasteurizador, caldeira, torres de resfriamento e mais.

Tenna Skov Thorsted, Gerente de sustentabilidade, Carlsberg Dinamarca

Fontes

Informações neste artigo são oriundas de entrevistas com suas fontes no local na Carlsberg em setembro e outubro de 2021, no local em NIRAS em outubro de 2021 e via chat por vídeo on-line com a Pantarein em outubro de 2021. Mais informações sobre a parceria DRIP e estudos sobre reuso de água podem ser encontradas neste website.

Nota: Quando fontes de referirem a “água potável” trata-se de um termo para especificação do nível de água da mais alta pureza. Isso significa que, em princípio, a água tratada é segura para beber, mas neste caso não é um ingrediente no produto final.

Quatro conjuntos das bombas NB Grundfos circulam a água entre os tanques de condicionamento, aeróbico e anaeróbico e também entre o sistema de lavagem de biogás na planta de Gestão de Água Total da Carlsberg.

 

Fornecido pela Grundfos:

Para a Planta de Gestão de Água Total da Carlsberg Dinamarca em Fredericia, a Grundfos trabalhou com a Pantarein e Carlsberg para identificar as bombas e sistemas de dosagem mais adequados para o processo de purificação e tratamento total. Isso inclui:

  • Bombas e misturadores de água residual, bombas SL submersíveis
  • Bombas de sucção final NB para a circulação entre os tanques biológicos e lavador de biogás
  • Skids de dosagem completo com bombas dosadoras digitais, tubulação e acessórios necessários para todas as etapas de tratamento assim como sistema CIP de membrana UF-RO
  • Bombas multiestágio vertical CR para o sistema de Osmose reversa
  • Sistemas completos 
    • Oxyperm Pro para desinfecção
    • POLYDOS para unidade de produção de polímero
  • DID para monitoramento e controle de desinfecção de água

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