Caso

Carlsberg adota a reutilização de água de processos 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. Nas suas instalações 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 envia-a de volta para a cervejaria para ser reutilizada como água de processo. A planta recupera e reutiliza 90% da sua água de processos.

Andreas Kirketerp, Gestor de planta de Gestão de Água Total na Carlsberg em Fredericia, Dinamarca. A instalação trata e purifica a água de processos 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 refrigeração e caldeiras. Isto é chamado de água de processos.

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 está a produzir 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 gabavam-se sobre a quantidade de água que eles estavam a utilizar, uma vez que isso era um indicador de quão limpos eles eram. Hoje, isso não faz sentido.”

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

“A 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. Esta 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 poupança 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 a certeza de que era possível fazer este trabalho num ambiente controlado de forma que eles pudessem, então, utilizar o conceito e implementá-lo em outras cervejarias.”

O Diretor de Cervejaria da Carlsberg Dinamarca Anders Kokholm afirma, “Fazer isto tem sido um sonho de muitos anos.  Nós tínhamos pessoas a trabalhar nisto com algumas outras empresas - incluindo a Grundfos - e até testamos a cerveja com a água, assim sabíamos que poderia ser feito. Isto ocorreu em pequena escala. Portanto foi: Vamos utilizar 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.

 

A reutilização de água no local torna-se real

“A ideia básica do projeto é usar toda a água de processo e enviá-la para uma planta de tratamento de água residual, e então limpar essa água em seguida numa aplicação de água potável segura para se certificar de que nós possamos reutilizá-la na cervejaria,” afirma Kokholm. “A água 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 nunca ter sido tentado nesta escala antes numa 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 conversámos com todas as pessoas interessadas em qualidade”, afirma. “E isso não se trata apenas da organização de qualidade local na cervejaria em Fredericia. Também envolveu a organização de qualidade do Grupo, assim como as organizações de qualidade da Coca Cola e Schweppes, uma vez que esta 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, Gestor de projeto na Pantarein. “Durante a fase de projetos eles ajudaram-nos bastante a selecionar os produtos corretos para todas as soluções que precisássemos oferecer. Realizámos várias conversas para obter as soluções mais duradouras e eficientes, considerando o consumo de energia e sustentabilidade. Portanto, 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 a certeza de ter as soluções mais fiáveis. Porque se um desses componentes falhar, toda a operação cairá por terra. E também, queremos ter soluções que nos permitam monitorizar e controlar o sistema, assim podemos ver constantemente como estamos a atingir 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 por dia, dos quais 90% - ou 1800 m3 - é recuperado e reciclado. A planta também produz biogás, que a Calrsberg utiliza para aquecer as suas instalações, adicionando uma camada extra de sustentabilidade. 

Processos de tratamento biológico aeróbio e anaeróbico combinados com a filtragem de membrana MBR removem a maioria dos poluentes e sólidos da água residual. A água tratada é, então, também filtrada numa planta de osmose inversa 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. 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  aqui), afirma Andreas Kirketerp, Gestor de 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, Gestor de projeto com a contratada de WWTP Pantarein

Bryan de Bel, da Pantarein, afirma “Como se sabe, produtos químicos são sempre um grande risco. Portanto, para nós, economizou muito tempo e stress ter uma solução de dosagem completa da Grundfos. Temos skids de dosagem completos com bombas doseadoras, toda a tubagem, as válvulas, tudo foi incluído, portanto ficamos muito satisfeitos com isso. Além disso, as bombas Grundfos têm um software com controlo de vazão. Isto garante que está doseando o que precisa ser doseado.”

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

Além da fiabilidade, 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 que sai 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 a nossa produção de cerveja? Logicamente fizemos estudos antes, mas ninguém realmente tinha feito isto 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 stress foram poupados ao ter uma solução de dosagem completa da Grundfos. Nós temos skids de dosagem completos com bombas doseadoras, toda a tubagem, as válvulas, tudo foi incluído. E acima de tudo, as bombas têm um software com controlo de vazão. E isto garante que está doseando realmente o que precisa ser doseado.”

 

O resultado 

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

“É realmente animador dar o pontapé inicial. Estamos a aprender muito. Iniciámos este processo no início de 2021 e começámos 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 observámos um efeito muito positivo na relação [água total para cerveja produzida] para a cervejaria. 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 numa indústria de alimentos e bebidas? E sim, realmente foi demonstrado que é possível fazê-lo. Temos uma tecnologia que nos permite realmente produzir de forma segura e fiável água potável do efluente de processo. É fantástico. Isto é algo que podemos realmente ver a ser implementando em todos os locais onde temos escassez de água.  Todos os locais onde não estamos a tratar a água residual. Pense sobre o que podemos fazer. 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

 

Factos e números sobre a reutilização 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 a aprendizagem da planta de TWM para reduzir o resíduo de água nesses outros locais.

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

Tenna Skov Thorsted, Gestor de sustentabilidade, Carlsberg Dinamarca

Fontes

Informações neste artigo são oriundas de entrevistas com as 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. Isto 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. Isto inclui:

  • Bombas e misturadores de água residual, bombas SL submersíveis
  • Bombas de aspiração final NB para a circulação entre os tanques biológicos e lavador de biogás
  • Skids de dosagem completos com bombas doseadoras digitais, tubagem e acessórios necessários para todas as etapas de tratamento assim como sistema CIP de membrana UF-RO
  • Bombas multiestágio verticais CR para o sistema de Osmose inversa
  • Sistemas completos 
    • Oxyperm Pro para desinfecção
    • POLYDOS para unidade de produção de polímero
  • DID para monitorização e controlo de desinfecção de água

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