Resumo:
Em muitas indústrias, como alimentícia, química, materiais de construção e farmacêutica, a secagem é um elo de processo indispensável. Desde a desidratação de frutas e vegetais, passando pela preservação de grãos e temperos, até a produção de leite em pó, café solúvel, fertilizantes, têxteis e farmacêuticos, a secagem é indispensável. No entanto, o método de secagem por ar quente actualmente amplamente utilizado tem um elevado consumo de energia, e a energia necessária ainda provém principalmente da combustão de gás natural, o que não só traz emissões consideráveis de carbono, mas também faz com que uma grande quantidade de calor residual seja perdida directamente.
Instituto Fraunhofer de Engenharia de Interface e Biotecnologia, Alemanha Pesquisadores do IGB estão explorando alternativas: usar eletricidade para gerar vapor superaquecido, secando-o em sistema fechado e recuperação e reciclagem do calor para melhorar a eficiência energética e a sustentabilidade dos processos de secagem industrial.
O chamado vapor superaquecido refere-se ao vapor seco que é aquecido a uma temperatura que excede sua temperatura de vaporização depois que a água ferve e vaporiza. O sistema proposto pela equipe de pesquisa utiliza vapor superaquecido em alta temperatura para remover a umidade de materiais úmidos, produzindo posteriormente excesso de vapor contendo umidade. Em vez de ventilar esta parte do vapor diretamente para o ar no processo tradicional, o novo sistema irá primeiro resfriá-lo e condensá-lo em água, enquanto recupera a energia térmica a uma temperatura de cerca de 90 a 100 graus Celsius para uso em outros processos industriais.
Para melhorar ainda mais a eficiência, os pesquisadores também adicionaram uma bomba de calor especial ao dispositivo de secagem. As bombas de calor comprimem o excesso de vapor e aumentam a sua temperatura para que o calor possa ser recuperado e utilizado para posterior secagem. Comparada com o modelo tradicional de aquecer continuamente o ar fresco e depois deixar escapar parte do calor, esta solução equivale a "reutilizar" repetidamente a mesma energia térmica num sistema fechado.
O sistema também integra funções de controle inteligentes para determinar o melhor tempo de operação do equipamento de secagem. Para as empresas transformadoras que dependem de fontes de energia renováveis, como a energia eólica e a energia fotovoltaica, isto significa que os equipamentos podem optar por funcionar durante períodos em que o fornecimento de energia verde é suficiente e os preços da electricidade são mais baixos, reduzindo assim ainda mais os custos operacionais.
A tecnologia de vapor superaquecido pode ser adaptada a uma variedade de equipamentos de secagem, incluindo secadores de esteira, secadores de tambor e secadores por spray. O objetivo da equipe de pesquisa é reduzir o consumo de energia de secagem para metade ou um quarto em comparação com a tecnologia tradicional. O efeito real será afetado por fatores como método de secagem e nível de temperatura.
Pesquisadores realizaram testes de laboratório em matérias-primas minerais, materiais de construção e alimentos. Os resultados mostram que esta nova tecnologia de secagem pode reduzir o consumo de energia em até 80% se combinada com uma bomba de calor e um sistema de controlo inteligente. Atualmente, um sistema piloto de secagem por pulverização utilizando vapor superaquecido foi colocado em operação, indicando que a tecnologia está se aproximando de aplicações industriais práticas.
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