Com a crise hídrica e os riscos da escassez de água, se torna cada vez mais crescente a opção pelo reúso de água e aumentam as preocupações com a qualidade dessa substância tão vital para a existência humana. Neste contexto, as membranas filtrantes se destacam como uma das melhores opções para o tratamento de água e efluentes. 

Basicamente, as membranas filtrantes são barreiras seletivas que removem ou separam duas substâncias entre duas fases. Elas se destacam das tecnologias convencionais pela alta capacidade de proporcionar uma separação de resíduos de qualidade. "As membranas filtrantes são equipamentos cada vez mais utilizados em estações de tratamento de efluentes, por apresentarem desempenho muito melhor que métodos de tratamento convencionais e que tem seu custo sendo minimizado ao longo do tempo. São uma barreira física, e por isso possuem um nível de retenção muito alto de sólidos e impurezas que se deseja retirar da água tratada. Com a necessidade cada vez maior do reúso de água, as membranas assumem um papel essencial, pois geram água de boa qualidade a partir do efluente industrial ou doméstico", afirma Daniel Paiva Pavan, sales manager da Kubota. 

Existem vários materiais de fabricação utilizados, mas as membranas são predominantemente de natureza polimérica. "Para filtrar ou separar uma determinada corrente de alimentação, as membranas são instaladas em linha em um sistema de processamento de fluido ou submersas em um tanque de processo onde uma pressão é aplicada em um lado da membrana para conduzir ou extrair o fluido", explicam Henia Yacubowicz, vice-presidente de tecnologia e engenharia de processo e Taylour Johnson, gerente de produto para água e efluente da Koch Membrane. 

As aplicações das membranas são abrangentes, mas tipicamente podem ser categorizadas em dois grupos: tratamento de efluente ou em processos de separação. "Para as aplicações de água e efluente, o principal objetivo é remover contaminantes na água para que possa ser recuperada e reutilizada, segura para consumo humano ou descarga ambiental, ou seja,  adequada para uso na indústria. Para aplicações em processo, as membranas são usadas para realizar diferentes separações, recuperação de produtos, clarificações, purificações, fracionamento e concentração em diferentes indústrias, como automotiva, de alimentos, de produtos lácteos, de bebidas, têxteis e petróleo e gás", explicam os especialistas da Koch Membrane. 

O grande diferencial das membranas filtrantes em relação às demais tecnologias é sua alta eficiência de remoção de componentes existentes no líquido a ser tratado. "A filtração é absoluta e independe da variação do líquido que alimenta a membrana, o permeado sempre apresentará alta qualidade. Os demais elementos filtrantes são eficientes, porém a porosidade é maior e na maioria das vezes as manutenções são complexas além do custo operacional ser bem mais elevado se comparado a membranas filtrantes", diz Emerson Rodrigues, gerente de vendas da Pentair. 

As membranas filtrantes foram desenvolvidas em uma variedade de configurações e em diferentes classes de tamanho de poro e escala de separação para atender a exigências de desempenho de aplicações específicas.

As configurações mais comuns são: Hollow Fiber (ou Fibra Oca), Tubular, Cerâmica, Espiral. Já entre as classes de tamanho de poro se destacam as membranas de osmose inversa, as de nanofiltração, ultrafiltração e microfiltração. 

As Membranas de Osmose Inversa (OI) retêm praticamente todas as moléculas solúveis na água, deixando a água passar pela membrana livremente. Elas são utilizadas principalmente no tratamento de água para uso potável. "Milhões de metros quadrados de membranas são usados para dessalinização de água do mar e salobra, para remover sal e outros contaminantes da água de alimentação e fornecer água potável de alta qualidade para a população global. Uma quantidade menor, porém, significativa de membranas de OI são usadas para usos industriais, para remover sais e outros contaminantes da água de alimentação, para fornecer à indústria água com a qualidade requerida", destacam os especialistas da Koch Membrane. 

Já as Membranas de Nanofiltração (NF) têm poros ligeiramente maiores do que as de OI, permitindo que passem íons pequenos, e operem com menor pressão e consumo de energia. "Elas são usadas para abrandar a água de alimentação para usos industriais e potáveis, e para a concentração de produtos, bem como aplicações únicas, como a recuperação ácida e cáustica", indicam Henia e Taylour.

As Membranas de Ultrafiltração (UF) e Microfiltração (MF) são usadas em uma variedade de aplicações nos mercados de Separação em Processos, nas quais são utilizadas para a concentração e fracionamento, clarificação e purificação do produto. "No mercado de água e efluente, a UF e a MF são utilizadas para a remoção de sólidos e bactérias em suspensão, óleo emulsionado, metais precipitados e outros contaminantes, onde as membranas de UF também podem remover vírus, tornando as membranas de UF o principal produto usado para tratamento de águas superficiais para consumo potável", afirmam os representantes da Koch Membrane. 

A maioria das membranas NF e OI utilizam a Configuração Espiral. Esta configuração fornece uma solução de filtração econômica em um espaço físico pequeno. "Além das membranas de NF e OI, a configuração espiral é usada para UF e MF. Praticamente todas as membranas UF e MF utilizadas para separações em laticínios, concentração de gelatina e muitas outras concentrações e purificação de produtos no mercado de alimentos utilizam a configuração espiral", destacam Henia e Taylour.

A Configuração de Fibra Oca também permite uma solução de filtração econômica em um espaço físico pequeno. Devido à forma como as membranas de fibra oca são feitas, elas podem ser retrolavadas para manutenção efetiva do fluxo e controle de incrustação. As membranas de fibra oca são geralmente feitas com tamanho de poro maior, na faixa de separação UF e MF. "As hollow fiber são as mais utilizadas para tratamento de água superficiais e polimento de efluentes que já possuem tratamento secundário. Sua aplicação para potabilizar água é uma das mais utilizadas no mundo", afirma Emerson. 

Uma subcategoria das membranas de fibra oca é a direção da vazão. "Nos produtos de fibra oca com filtração de dentro para fora, a alimentação flui dentro da fibra e, para os produtos de fibra oca de fora para dentro, a alimentação flui ao redor da fibra, permitindo que esta configuração tolere alto nível de sólidos em operação pressurizada e submersa", dizem Henia e Taylour.

A Configuração de Membrana Tubular é utilizada para filtração de líquidos contendo sólidos em suspensão. "A configuração tubular consome maior energia e mais espaço, no entanto, é a única configuração que pode filtrar correntes com alta concentração de sólidos, como o suco e o vinho para a remoção de polpas, efluente de lavanderias e indústria de papel e celulose para remoção de óleo, sólidos e fibras etc.", explicam os especialistas da Koch Membrane. 

De acordo com Daniel, as membranas de Osmose Inversa têm ótima performance, porém são mais caras e exigem mais manutenção que os demais tamanhos de poro. Já as membranas de Ultrafiltração e Microfiltração têm a maior faixa de trabalho e aplicações do mercado. "Por possibilitarem uma excelente qualidade da água tratada a um custo mais baixo que os outros tamanhos de poro. São também, os modelos mais utilizados nas plantas com tecnologia MBR", afirma o representante da Kubota. 

O mercado de membranas filtrantes no Brasil é promissor e tem se desenvolvido em ritmo acelerado. "O mercado de tratamento de efluentes com membranas está evoluindo no Brasil, pois há grande demanda destas novas tecnologias de tratamento que permitem gerar uma água que será reutilizada, minimizando a extração de águas de represas já intensamente aproveitadas. Pensamos que o mercado, no entanto, precisa de mais incentivo do governo no sentido de redução de impostos e encargos para estas tecnologias que permitem o reúso da água", avalia Daniel.    

As regulamentações ambientais requerem cada vez mais o tratamento do efluente, o alto custo e a escassez de água geram mais projetos de reúso e as vantagens da tecnologia de membrana impulsionam a indústria a expandir o uso de filtração de membrana fora do uso atual. "Acreditamos que com a exigência dos Órgãos que monitoram os lançamentos de efluentes e com a nova Portaria de Potabilização (2914-MS), os sistemas de membranas estarão cada vez mais sendo aplicado como um recurso seguro e inovador", analisa Emerson. 

Os principais desafios são reduzir o custo de investimento, melhorar o desempenho, reduzir os resíduos (rejeito dos sistemas de OI, por exemplo) e encontrar um máximo de ZLD (descarga de líquido zero). "Para as aplicações de água potável, os principais desafios envolvem o desenvolvimento de produtos para remover de forma eficiente e consistente espécies prejudiciais da água, especialmente quando os projetos de reúso estão em questão, para garantir água potável para a população global", afirmam Henia e Taylour.

 

Existe um esforço contínuo no mercado de membranas para desenvolver soluções de que proporcionem produtos de maior eficiência, maior rentabilidade e melhores propriedades de separação, para melhorar o desempenho e reduzir o custo de investimento para a indústria e os municípios. "Em nossa unidade de fabricação e desenvolvimento de última geração em Wilmington, Massachusetts, EUA, investimos em tecnologia com foco na melhoria de formulações de membrana, construção de elementos e aplicações de processos. O resultado é uma ampla gama de produtos de membrana de Osmose Inversa (OI), Nanofiltração (NF), Ultrafiltração (UF) e Microfiltração (MF) disponíveis para o mercado. Além de mais de 400 ofertas de produtos e 45 tipos de material de membrana, oferecemos alcance global, atendimento ao cliente e suporte para manter nossos clientes funcionando com a máxima eficiência", afirmam os especialistas da Koch Membrane. 

A Pentair sempre foca em inovações tecnológicas e atualmente lançou no mercado mundial um Módulo de Ultrafiltração com a Tecnologia Helix. "A Pentair é uma das únicas empresas que possui mais de 14 módulos de Ultrafiltração. Destacamos a HFW , na qual a sua aplicação é exclusiva para remoção de matéria orgânica e cor. Além da membrana HFW possuímos Módulos de HFS desenvolvida para remoção de sílica coloidal", diz Emerson. 

A tecnologia de membranas da Kubota caracteriza-se pela grande facilidade de instalação, simplicidade de operação e, consequentemente, grande durabilidade. "Existem plantas domésticas municipais onde as mesmas membranas estão em operação por mais de 15 anos, o que comprova esta robustez dos equipamentos da Kubota. Ainda, a tecnologia de placas planas auxilia neste aspecto, pois as membranas ficam estáticas, sem se tocarem e sem haver cisalhamento entre elas. Por esta razão, a Kubota é o fabricante com o maior número de referências em plantas de tratamento de efluentes industriais, com mais de 6.000 plantas instaladas em todo o mundo", ressalta Daniel. 

Koch Membrane: www.kochmembrane.com

Pentair: www.pentair.com.br