O elemento filtrante tipo cartucho é um cilindro poroso permeável que pode ter diversas dimensões. São montados em vasos de pressão de diversos tamanhos e matérias primas, usualmente destinados a separar sólidos de líquidos, em processos de purificação de fluidos em geral. "Quando estes possuem filtração de profundidade, tende-se a aumentar a eficiência da filtração, e quando são compostos por meios filtrantes planos, tende-se a privilegiar a vazão em detrimento da eficiência", explica Cláudio Chaves, Diretor Comercial da Hidro Filtros, fabricante de filtros, elementos filtrantes e componentes especiais há 12 anos, e pioneira no Brasil na confecção do processo Melt Blown.
Os filtros de cartucho tiveram sua primeira importação na década de 50, e ficou bem conhecida na década de 70, quando começou a ser manufaturados no Brasil pela AMF do Brasil - Divisão Cuno, e utizados com maior freqüência, inicialmente pela indústria petroquímica, farmacêutica e de bebidas.
O funcionamento pode ser individual ou conjuntamente, com fluxo externo/interno, com sentido radial, fazendo com que o fluido atravesse sua superfície, retendo todo o particulado suspenso com dimensional maior do que os poros do filtro.
No cílindrico as dimensões padrões são de 25cm de altura, ou múltiplos por 6,5cm de diâmetro externo, já os lenticulares e de lâminas, os diâmetros podem ser de 20, 30 ou 40 cm e altura desde 20 até 30 cm, montados sobrepostos para adquirirem a vazão desejada.
"Com características de retenção de partículas extremamente finas, ele é aplicado como pós-filtro, filtro de segurança para membranas e resinas, de purificação e filtro de adsorção - aplicações às quais exigem que o equipamento apresente alta eficiência de retenção de particulado no processo", comenta Cláudio Chaves.
"Sua aplicação está em qualquer processo ou sistema que necessitem de clarificação, polimento, proteção de equipamentos, esterilização, padronização do fluido a ser filtrado, etc.", conta Rogério Jardini, Gerente de Vendas e Marketing 3M - Divisão Cuno para o mercado Healthcare e de Food & Beverage.

Princípio de funcionamento
A filtração nestes cartuchos é feita de fora para dentro, isto é, o fluido tem que atravessar a parede porosa do meio filtrante, que irá reter as partículas maiores que o tamanho do poro. Essa filtração geralmente acontece da parte externa para interna, sendo os contaminantes, como os microorganismos, retidos em sua superfície ou em seu interior - na espessura da parede.
A filtragem nada mais é do que a remoção de partículas suspensas em um fluido, líquido ou gás por passagem através de poros ou meio semi-permeável. "A filtração por cartucho é tipicamente a pressão dirigida", comenta Ricardo Maldgian da Microfilter, empresa que está no segmento há 22 anos, primeiramente importando e distribuindo; e desde 2002 fabricando vários tipos de Elementos Filtrantes.
Os filtros de cartuchos se dividem em vários tipos, como por exemplo:
- Micrônicos: Para retenção de particulados em ar.
- Sedimentos: Retenção de particulado em líquidos.
- Adsorção: Para adsorção de orgânicos e químicos em fluidos (líquidos e gases).
- Coalescentes: Para coalescer água com gases ou água com óleos (vice-versa).
"Geralmente são cilíndricos, lisos, ranhurados, bobinados, plissados, sinterizados, com lâminas, fundidos e lenticulares", comenta Rogério Jardini, da 3M / Unidade de Negócio Cuno.
As matérias-primas mais utilizadas são as fibras naturais e artificiais celulose, polipropileno, poliéster, nylon, fibra de vidro são alguns exemplos, metálicos, resinados, papel e polímeros de modo geral, como também nas mais diferentes formas, como o carvão ativado.

Aplicações
"Os cartuchos são utilizados em todos os setores onde há necessidade de uma filtração fina (menor que 200 micra) e segura", conta Gerson Mascarenhas - Químico Industrial / Gestor Ambiental da AMF Ind de
Filtros Ltda, fabricante nacional de cartuchos de celulose resinados.
Segundo ele, a micragem desses elementos varia de 0,04 micron até 200 micra.
A utilização dos cartuchos é extensa, desde como pré-filtro para equipamentos como abrandadores e desmineralizadores, até osmose reversa, para purificação de água. Como filtros de processos, são utilizados para filtração de tintas e vernizes, produtos químicos, cosméticos, fármacos, vapor culinário em indústrias alimentícias, emulsões fotográficas, cervejarias, bebidas diversas, essências, petroquímicos, ar e gases, entre outros.
Os elementos filtrantes podem ser usados para proteger orifícios críticos no processo de fabricação, na eliminação de sólidos ou clarificação do produto final.
"Aplica-se o filtro de cartucho onde necessite uma filtração que tenha poucos contaminantes, ou seja, para clarificação, eliminação de cloro e bactérias, metais, sólidos, etc.", finaliza Ricardo da Microfilter.

Tecnologias
Os cartuchos filtrantes apresentam-se de diversas formas, sempre de acordo com o material e a forma como são feitos. "Os mais conhecidos são os cartuchos de celulose recobertos com resina fenólica ou melanínica, mas há também a produção com polipropileno trançado, algodão trançado com núcleo de aço inox (condições extremas de temperatura, pressão e compatibilidade química), cartuchos plissados com polipropileno ou celulose, e os de Melt Blown (termofusão)", esclarece Gerson da AMF. Há também os cartuchos absolutos para ultrafiltração, hidrofóbicos e nylon 66.
"As tecnologias utilizadas na produção dos cartuchos filtrantes são de altíssima qualidade, tanto nos bobinados utilizando materiais listados pelo F.D.A. e N.S.F., nos plissados e de membranas, bem como nas novas tecnologias conhecidas para a fabricação dos elementos Melt Blown", comenta Ricardo Maldgian, da parte de vendas da Microfilter.
As tecnologias Spunbond, Melt Blown e anti-bacteriana também são utilizados, oferecendo ao mercado, filtros cartucho para filtração de profundidade, filtração de superfície e proteção anti-bacteriana.

Benefícios
Em muitos processos de fabricação o produto final é o resultado de várias etapas, cada uma criando potencialmente suas dificuldades. O projeto do sistema de filtração apropriado pode eliminar muitos problemas de custo. "A remoção do contaminante do fluido do processo acarreta um fluido mais valioso e aumenta o lucro do produto", esclarece Ricardo da Microfilter. São inúmeros os benefícios de se utilizar o filtro tipo cartucho. Desde a redução de custos em sistemas de alto valor agregado, sistemas de membranas de Osmose e Nanofiltração, processos onde a contaminação é um fator crítico, até o aumento da qualidade do fluido filtrado, seja ele água ou outro tipo de fluido.

Mercado no Brasil
Quando se fala em filtração, em-bora exista a necessidade há muito tempo, ainda se faz necessário um esforço maior no sentido de mapear abertamente o mercado, educar para o uso e normalizar as várias técnicas e implementos no segmento. Cláudio Chaves, da Hidro Filtros, apesar de ter essa opinião, concorda que há um foco de interesse por parte de profissionais mais técnicos e núcleos de estudos no sentido de difundir o conceito de filtração, purificação e seus benefícios. "Todos sabem que o mercado, não só brasileiro, mas mundial, vem sendo estudado por grandes companhias para se investir no setor", opina.
A fabricação nacional de cartuchos se deu a partir da necessidade de diminuir custos e períodos extenuantes de espera com importações. Algumas empresas iniciaram um processo que hoje se conhece como nacionalização, conferindo ao filtro cartucho mais notoriedade no país.
"A participação do filtro cartucho no mercado e seus sistemas é muito grande, pois a maioria dos campos de filtração são feitos por Elementos Filtrantes tipo cartucho", explica Ricardo da Microfilter.

Futuro
Segundo Ricardo, o mercado de filtros tipo cartucho é muito variado, mas sem dúvida é um mercado próspero e de vários segmentos. "O futuro é promissor, pois com o surgimento de novas tecnologias no mercado mundial os filtros de cartucho terão uma vida longa".
Já Rogério Jardini, da 3M – Divisão CUNO, explica que o segmento é positivo a curto e médio prazo, mas devido a crescente preocupação com os aspectos ambientais acaba sendo um pouco duvidoso se comparado a longo prazo. "Os cartuchos, em sua maioria, são descartáveis, e de acordo com o tipo de contaminante e processo, torna-se um produto de difícil descarte e manuseio pela sua toxidade".
Como as tecnologias exigem fluidos mais purificados e sistemas de alto custo mais protegidos (como por exemplo, a Osmose Reversa e a Nanofiltração), o futuro dos filtros de cartuchos tende a ter implemento de tecnologia, sendo aplicados cada vez mais nos mercados já conhecidos.