Artigo, experimentos e estudos de Kim Dalum, CEO da DALUM Beverage Equipment
A recuperação de CO₂ para cervejarias está se tornando cada vez mais importante à medida que os custos aumentam, o fornecimento se torna instável e a sustentabilidade ganha foco. Ao contrário das grandes cervejarias, as cervejarias artesanais tradicionalmente compram todo o seu CO₂ como alternativa à coleta da própria fermentação. Mas isso está mudando. O aumento dos custos de CO₂, o aumento da insegurança no fornecimento e um foco crescente na sustentabilidade criaram uma demanda por processos mais inteligentes. Soluções de recuperação de CO₂Em resposta, a DALUM Beverage Equipment reduziu a escala da comprovada tecnologia industrial de recuperação de CO₂ para se adequar ao tamanho e ao orçamento das cervejarias artesanais. As cervejarias recuperam CO₂ por três motivos principais: fornecimento estável de CO₂, benefícios ambientais e redução de custos operacionais.
Desde 2018, Equipamento de bebidas DALUM Ajudou cervejarias artesanais e de médio porte a se tornarem autossuficientes, fornecendo plantas compactas de recuperação de CO₂. Este artigo se baseia em casos reais e estudos de viabilidade, com uma análise que indica um ponto de equilíbrio de 1.3 ano para a Usina de Recuperação de CO₂ DALUM “The Hercules”.
Para recuperar o CO₂ de forma eficaz, as cervejarias precisam estimar quanto CO₂ a cervejaria individual pode coletar da fermentação e do gás de purga. Isso depende de fatores como gravidade original, tamanho do lote, frequência de fabricação e tempo de fermentação. Para uma estimativa rápida, as cervejarias podem usar a fórmula estequiométrica do processo de fermentação, dizendo que o teor alcoólico da cerveja em porcentagem p/p equivale aproximadamente a quilogramas de CO₂ liberados por hectolitro. Por exemplo, uma cerveja com 5% (v/v) ABV ou 4% p/p produz cerca de 4 kg de CO₂ por hectolitro. Portanto, uma cervejaria produzindo 10,000 hectolitros anualmente geraria aproximadamente 40,000 kg de CO₂. Com uma taxa de recuperação modesta de 80%, isso significa que aproximadamente 32,000 kg de CO₂ poderiam ser capturados.
A DALUM conduziu um experimento em Cervejaria Ørbæk Para determinar nossa taxa de recuperação de CO₂. Um fermentador de 15,600 litros é preenchido com 128 hl de mosto, que deve fermentar em cerveja com teor alcoólico de 4.8% vol. Esperava-se obter 120 hl de cerveja pronta após a perda de CO₂ e levedura. Durante a fermentação, uma cerveja com 4.8% de álcool vol. normalmente gera cerca de 3.8 kg de CO₂ por hl de cerveja, o que significa um total de aproximadamente 460 kg de CO₂.
Nem todo esse CO₂ pode ser recuperado:
Como resultado, 93% do CO₂ que sai do fermentador é capturado e 97% do CO₂ enviado para a planta acaba no tanque. Este experimento conduzido por Kim Dalum nos dá uma taxa de recuperação de 93% dos fermentadores e um rendimento total de 89% do potencial estequiométrico. Este teste foi conduzido em condições ideais e uma estimativa mais realista na vida real seria de 80%, o que ainda requer cautela no tempo.
A DALUM pode ajudar a modelar seu cronograma de fabricação de cerveja para estimar o CO₂ geração de energia com precisão. Um fator-chave é a identificação dos picos de fermentação, essencial para o dimensionamento correto da planta de recuperação, bem como dos sistemas de coleta e armazenamento. O superdimensionamento resulta em investimentos de capital desnecessários, enquanto o subdimensionamento limita o potencial de recuperação e reduz a eficiência geral do sistema.
Entender seu consumo atual de CO₂ é igualmente importante. Comece analisando a quantidade de CO₂ que sua cervejaria compra por mês e por ano.
Pergunte:
Essas ineficiências são frequentemente ignoradas, mas a recuperação de CO₂ pode eliminá-las com eficácia. Além disso, é importante monitorar o consumo por hectolitro. Organizações como a Brewers Association publicaram referências de consumo. A composição da embalagem tem muito a ver com o consumo: as linhas de enlatamento consomem muito mais CO₂ do que as linhas de engarrafamento ou, obviamente, as de barrilha. Ao purgar os tanques, certifique-se de que o CO₂ não seja desperdiçado e verifique também se há vazamentos na tubulação.
Na DALUM, realizamos estudos de viabilidade para cervejarias com volumes de produção anual variando de 1,000 a 200,000 hl por ano. Para estimar a recuperação de CO₂, consideramos o teor alcoólico médio, o volume de produção anual, o cronograma de fermentação, os tamanhos dos fermentadores e aplicamos uma taxa de recuperação típica para calcular a quantidade potencial total de CO₂ que pode ser recuperada.
Na DALUM Beverage Equipment, fornecemos sistemas de recuperação de CO₂ com deslocamentos de compressor que variam de 5 kg/h a 50 kg/h.
Uma cervejaria com produção de 60,000 hl/ano (com previsão de crescimento para 100,000 hl/ano até 2029) possui um teor alcoólico médio de 5.5% proveniente da fermentação. Com taxas de recuperação modestas de 73% (fermentação), estimamos que ela possa recuperar aproximadamente 195.500 kg de CO₂ anualmente da fermentação, mais 4% a 5% do gás de purga, ou um total de cerca de 204.000 kg anuais.
Uma cervejaria menor, com produção de 2,500 hl/ano, tem um teor alcoólico médio de 4.8% (fermentação) e 4% (gás de purga). Com taxas de recuperação de 70%, essa cervejaria consegue recuperar uma parcela substancial de seu CO₂, que é de 6.600 kg/CO₂ por ano, mais os estimados 350 kg de CO₂ do gás de purga.
Uma vez capturado, o CO₂ é purificado, liquefeito e armazenado em um tanque de alta pressão, pronto para reutilização em toda a cervejaria (em todas as etapas do processo de fabricação de cerveja):
Alguns clientes da DALUM vendem o excesso de CO₂. Cervejaria Stewart (Reino Unido) instalou Usinas de Recuperação de CO₂ DALUM em 2022 e 2023. Com seu Sistema de Recuperação de CO₂ DALUM, a Stewart Brewing recupera 52 toneladas de CO₂ anualmente. A empresa agora excede sua própria demanda (~35 toneladas) e alcança 100% de autossuficiência em CO₂ – com 17 toneladas de CO₂ excedente disponível, instalou a Estação de enchimento de cilindros DALUM criar um novo fluxo de receitas através da venda de produtos biogênicos produzidos de forma sustentável CO2 para pubs, bares e restaurantes locais. Tudo isso enquanto preservamos o meio ambiente, reduzindo a emissão anual de 104 toneladas de CO₂.
Os resultados financeiros variam de acordo com os preços de mercado do CO₂ e o tamanho da cervejaria. Mas vamos revisitar os dois estudos de viabilidade:
Esta cervejaria necessitou de uma planta DALUM Hercules (50 kg/h) com componentes adicionais, como coletor de espuma, comissionamento, coletores, válvula de pressão sanitária, tanque de armazenamento e tubulação:
Ponto de equilíbrio em 1.3 anos com juros de 2.5%. O custo inclui equipamentos, custos variáveis e manutenção. Prevendo um crescimento para 100,000 hl/ano até 2029. A sua poupança anual projectada aumentaria para 285,715 €, dando-lhes uma solução simples Retorno total do investimento em 10 anos de mais de € 2,5 milhões e um valor presente líquido de € 2.178.979 mais o valor restante do equipamento.
Esta cervejaria necessitava de uma planta DALUM Micro (5 kg/h) com componentes adicionais, como coletor de espuma, comissionamento, coletores, válvula de pressão sanitária, tanque de armazenamento e tubulação:
Com um ponto de equilíbrio de 5 anos e um retorno simples de 10 anos de € 97.250 ou valor líquido de € 75,233 mais valor restante do equipamento, o investimento ainda se mostra atraente em volumes menores.
Recuperar CO₂ não é apenas uma decisão sobre garantir uma fonte independente de CO₂, aumentar a eficiência operacional e gerar benefícios financeiros, mas também um compromisso ambiental. A recuperação de CO₂ permite que as cervejarias reduzam sua pegada de CO₂ operando um sistema de circuito fechado, capturando seu próprio gás de fermentação em vez de liberá-lo na atmosfera e, em seguida, comprar CO₂ derivado de combustíveis fósseis.
"Atualmente, estamos comprando CO₂ da produção de amônia, sobre a qual nenhum de nós sabe nada. Não sabemos como eles fazem isso, não sabemos o que há no gás, mas sabemos muito sobre fermentação. Sabemos o que está lá e sabemos que é bom porque o colocamos dentro de nós mesmos, então, se você observar a qualidade do CO₂, não só estamos liberando essa fonte gratuita para a atmosfera, como também é de qualidade mensuravelmente melhor e vem de uma fonte conhecida."
– Eddie Gadd, Presidente da Cervejaria Ramsgate no Brewers Journal
Leia o artigo com Eddie Gadd no Brewers Journal
Um estudo da Universidade de Winnipeg estima que a recuperação de 1 tonelada de CO₂ evita a emissão de 2 toneladas. Considerando que nosso exemplo anterior recuperou 415 toneladas por ano (a partir de 2029), isso equivale a um benefício ambiental de 830 toneladas por ano – ou seja, dirigir quase 6 milhões de quilômetros de carro.
Em um estudo de caso com Thisted BryghusO CEO Aage Svenningsen disse:
"Tenho o prazer de informar que nossos clientes responderam com entusiasmo às nossas iniciativas de sustentabilidade. O feedback positivo deles reforça nosso compromisso, e temos o prazer de anunciar que implementaremos medidas ainda mais sustentáveis no futuro."
Leia o artigo “Cervejaria Sustentável – Thisted Bryghus, Uma Cervejaria Moderna”
A sustentabilidade também proporciona uma vantagem competitiva poderosa. Como Chris Lewington, fundador da Brew engenhoso e especialista em fabricação de cerveja sustentável diz:
"Você não pode se dar ao luxo de não ser sustentável."
Começar a recuperação de CO₂ pode parecer complexo. Felizmente, a DALUM Beverage Equipment, líder do setor em recuperação de CO₂ em escala artesanal, definiu sete etapas a serem seguidas, independentemente do fornecedor com o qual você deseja trabalhar. John Kiedrowski, que trabalhou em engenharia de processos e gestão de plantas na Miller Brewing por 24 anos e é presidente do conselho da DALUM Equipment, descreve-os em um artigo publicado no Poured.
Como parceiro de confiança de cervejarias artesanais em todo o mundo, teremos prazer em ajudar sua cervejaria a se tornar autossuficiente em CO₂. Entre em contato para saber mais: https://dalumequipment.com/contact/
A recuperação de CO₂ para cervejarias é o processo de captura do CO₂ liberado durante a fermentação. Em vez de deixá-lo escapar, as cervejarias limpam, liquefazem e utilizam o gás na carbonatação, envase e purga da cerveja.
Uma cervejaria artesanal típica consegue recuperar de 70 a 90% do CO₂ produzido durante a fermentação. Por exemplo, uma cervejaria que produz 10,000 hl por ano pode capturar cerca de 32,000 kg de CO₂ anualmente. O exemplo do artigo de Kim DALUM captura 93% em condições ideais.
O retorno do investimento depende do tamanho da produção e dos preços do CO₂:
Grande cervejaria com DALUM Hercules CO2 Planta de Recuperação: ROI em cerca de 1.3 anos.
Pequena cervejaria com DALUM Micro CO2 Planta de Recuperação: ROI em cerca de 5 anos.
Com o aumento dos preços do CO₂, muitas cervejarias veem o retorno do investimento ainda mais rápido.
Cervejarias investem na recuperação de CO₂ para:
Reduzir custos sobre CO₂ adquirido.
Fornecimento seguro apesar da escassez.
Reduzir emissões e operar de forma mais sustentável.
Crie novas receitas vendendo o excedente de CO₂.
Sim. Cervejarias como a Stewart Brewing (Reino Unido) produzem mais CO₂ do que consomem. Ao instalar um posto de abastecimento de cilindros, elas vendem o CO₂ excedente para pubs, bares e restaurantes locais.
Ao reutilizar o gás de fermentação, as cervejarias reduzem sua dependência de CO₂ fóssil. De acordo com a Universidade de Winnipeg, a recuperação de 1 tonelada de CO₂ evita 2 toneladas de emissões. Isso apoia as metas climáticas e fortalece a imagem sustentável da sua marca.
