A filtração é um processo que nos permite eliminar impurezas que tendem a se acumular em algum meio, seja ele líquido ou gasoso. Também é através desta aplicação que eliminamos outros componentes indesejáveis ao nosso processo produtivo ou aplicação a que se destina a filtragem. Para que ocorra um processo de filtração é necessário que se tenha um meio filtrante, objeto pelo qual as impurezas serão retidas, o qual no mercado existe diversos tipos e configurações, dependendo sempre do fluido a ser filtrado, aplicação, temperatura, entre outras informações importantes que precisam ser avaliadas para a determinação do meio filtrante adequado. Entre os meio filtrantes mais utilizados estão a família das membranas, e os mais conhecidos dentre eles são as membranas de Microfiltração, Nanofiltração, Ultrafiltração e Osmose Reversa.
Para que se tenha um resultado eficiente, muitas vezes é necessário que se aplique mais de um método durante o processo de filtração, como esclarece Ivanildo Hespanhol do CIRRA (Centro Internacional em referência em reúso de água): "Em alguns casos é necessário até se aplicar a combinação de até dois sistemas. Tudo depende do corpo molecular que se pretende remover. Certos poluentes do efluente são melhores filtrados por um sistema, já outros acabam passando despercebido."
A classificação dessas membranas se dá conforme a sua porosidade. É isto que define a capacidade de separação dos sólidos a serem retidos conforme o seu tamanho. "Estes métodos de filtração diferenciam-se pelo tamanho dos compostos que são capazes de reter. De um modo geral, as membranas podem ser divididas em dois grandes grupos. As membranas densas (ou não-porosas) das quais fazem parte a Osmose Reversa e a Nanofiltração e as membranas porosas das quais fazem parte a Microfiltração e a Ultrafiltração", explica o engenheiro ambiental Daniel Brooke Peig, gerente de tecnologia da Perenne.
"As membranas porosas separam as partículas por tamanho. Os processos de produção industriais permitem a produção de membranas com poros virtualmente de qualquer diâmetro. Em 1985, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (cuja sigla em inglês é IUPAC) estabeleceu critérios para a classificação das membranas porosas. Aquelas capazes de separar sólidos de diâmetro superior a 50nm recebem o nome de Microfiltração. Aquelas com poros entre 2 e 50nm pertencem ao grupo de Ultrafiltração", conta. "Comercialmente, no entanto, esta definição da IUPAC não é muito respeitada, afinal, encontramos no mercado membranas de Microfiltração sendo apresentadas como Ultrafiltração", revela.
Nas membranas densas, o mecanismo de separação baseia-se na diferença dos coeficientes de solubilidade e difusão entre o solvente e o soluto. Nesta faixa, não convém utilizar a convenção de diâmetro de poros pois compostos com pesos moleculares maiores como etanol são menos rejeitados enquanto íons de menor peso molecular como o cálcio são mais rejeitados.
As membranas de Osmose Reversa são as mais restritivas dentro desta classe com eficiências da ordem de 99,7% para cloreto de sódio. As membranas de Nanofiltração situam-se em uma faixa intermediária entre as densas e as porosas (<2nm) realizadas a separação pelos dois processos.
Para cada uma destas categorias de membranas as configurações de equipamentos e processos são bem distintas. Um sistema projetado para utilizar membranas de Ultrafiltração é completamente diferente de um sistema de Nanofiltração. Estes métodos apresentam duas formas diferentes de filtração: a convencional e a tangencial.
"Na filtração convencional ou direta, todo o fluxo de solvente que alimenta a membrana permeia através dela", explica Daniel. "Na filtração tangencial, parte do fluxo que alimenta a membrana é permeado e parte é eliminado em uma corrente denominada concentrado. A filtração tangencial é utilizada em sistemas que lidam com uma quantidade elevada de sólidos que podem obstruir em questão de segundos os poros das membranas bloqueando o fluxo", ressalta.
"Os processos de Osmose Reversa e Nanofiltração comercialmente disponíveis só permitem o uso da filtração tangencial pois a concentração de sais na alimentação afeta diretamente o fluxo de solvente", acrescenta. "Já a filtração direta é mais utilizada em processos com baixo teor de sólidos como é o caso do tratamento de água para abastecimento", conclui.

É um processo de separação por membranas cross-flow de baixa pressão de partículas coloidais e em suspensão na faixa entre 0.05 - 10 micron. Ele é utilizado para remover sólidos em suspensão e também bactérias de água a ser tratada.
É retida parte da contaminação viral, embora os vírus sejam menores que os poros da membrana de microfiltração, muitos se agrupam às bactérias e, por isso, acabam retidos num conjunto. Consegue-se reduzir de forma significativa a turbidez da água.
Existem duas maneiras para que haja a retenção. Ela acontece pela passagem da água através de um material poroso ou de uma membrana e pode se produzir de duas maneiras e fluxo diferentes: "dead end" ou "crossflow".
Os filtros "dead end" funcionam quando uma corrente de água passa através dele e a partir daí acumulam-se sólidos sobre a superfície e no interior do meio filtrante, e se obtém uma corrente de água produto.
Os crossflow (sempre de membranas) permitem obter duas correntes ao passar numa vazão de água através do filtro: uma que flui paralela à membrana arrastando os sólidos retidos, e a outra, purificada, que passa através dela. A microfiltração é bastante utilizada para fermentação, clarificação de caldos e clarificação e recuperação de biomassa.

Entenda onde cada processo é melhor aplicado As tecnologias de Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa são complementares e a aplicação de uma delas, ou de várias, em muitos casos é necessária dependendo do produto final que se quer atingir. A separação e a corrente a serem trabalhadas variam de caso para caso. Não existe uma tecnologia melhor do que a outra e sim a tecnologia que mais se adapta ao objetivo da separação em uma aplicação específica. Veja a seguir, onde cada uma delas se adequa melhor: Microfiltração: Tratamento de água (clarificação), Tratamento de efluentes (MBR), esterilização de cervejas e vinhos, purificação de ar. Ultrafiltração: Tratamento de água (clarificação), Tratamento de efluentes (polimento), purificação de proteínas, separação de pigmentos, produção de queijos, separação de emulsões, produção de enzimas. Nanofiltração: Abrandamento de água, clarificação de sucos e bebidas, concentração de metais pesados ou valiosos. Osmose Reversa: Dessalinização de água do mar, produção de água ultra-pura para uso farmacêutico, separação de solventes orgânicos.

É um processo de fracionamento seletivo utilizando pressões acima de 145 psi (10 bar). Ultrafiltração é largamente utilizada em fracionamento de leite e soro de leite e no fracionamento protéico.
Ela concentra sólidos suspensos e solutos de peso molecular maior do que 1.000. O permeado possui solutos orgânicos e sais de baixo peso molecular. É a barreira mais eficiente para a remoção de sólidos em suspensão, bactérias, vírus e outros patogênicos.
Além disso, este método costuma ser bastante utilizado como pré-tratamento de águas superficiais, água de mar, e efluentes biologicamente tratados, para os sistemas de desmineralização por membranas, tais como osmose reversa e nanofiltração. O que distingue a osmose reversa da ultrafiltração é o tamanho das partículas que são retidas pela membrana e as características da própria membrana. A primeira é densa e a segunda é microporosa. O método é mais utilizado em concentração do retido, fracionamento de solutos, normalmente proteínas, purificação de água para consumo humano e tratamento de esgotos.

Quando a Osmose Reversa e a Ultrafiltração não são as melhores opções, a Nano costuma ser a mais utilizada. O mecanismo de transferência de massa é a difusão que permite que certas soluções iônicas (tais como: sódio e cloretos), predominantemente íons monovalentes, bem como água, se propaguem.
Espécies iônicas maiores, incluindo íons bivalentes e multivalentes, e moléculas mais complexas são amplamente retidas. "Ela opera de 5 a 35 bar. Remove cálcio e magnésio, mas não é tão eficiente na remoção de dessalinização deixando passar um pouco de cloro", explica Ivanildo Hespanhol do CIRRA.
"Hoje existe uma tendência em se utilizar este processo para dessalinização. O sistema acaba sendo mais barato que a Osmose Reversa e você tem uma água potável razoável", afirma."Agora se quiser dessalinizar para utilizar em produção de caldeiras ai é a osmose reversa, que já possui um consumo de energia alto", orienta.
A nanofiltração é muito utilizada para dessalinização de alimentos lácteos, produto ou co-produto da indústria de bebida, dessalinização parcial do soro, dessalinização de corantes e abrilhantadores óticos, redução ou alteração de cor em produtos alimentícios e concentração de alimentos.

Tecnologias foram exaustivamente apresentadas na Fenasan 2011 Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa estiveram entre as tecnologias que mais ficaram em evidência na Fenasan 2011 (Feira Nacional de Saneamento e Meio Ambiente). Até mesmo empresas que não tinham a tecnologia como seu carro chefe, como, por exemplo, a Siemens, que cuida mais da parte de automação, não deixou de apresentar em seu estande um sistema de Ultrafiltração, mostrando a diversificação da instituição. Quem também levou as três tecnologias para o evento foi a Mann+Hummel Brasil. Além das duas, outras várias participantes da feira também possuíam em seu portfólio as tecnologias, atualmente muito visadas no mercado de Saneamento e filtração.

Também conhecida como Osmose Inversa, este procedimento ocorre através de uma membrana semipermeável que retém o sal e componentes nocivos à saúde, permitindo apenas a passagem da água purificada.
Ela acontece quando duas soluções, de concentrações diferentes (exemplo: água pura e água salobra) são separadas por uma membrana semipermeável, ou seja: permeável para solventes e impermeável para solutos.
O sistema remove até 99% de cloreto de sódio, além de possuir quase a mesma eficácia para outros minerais presentes na água. Sua utilização serve os mais diversos tipos de situações presentes na indústria e está sempre ligada a separação de íons. Dessalinização, alimentação para caldeiras e produção de produtos químicos são alguns dos exemplos que necessitam de uma água praticamente pura.