Diversos processos são utilizados para microfiltração e/ou ultrafiltração de líquidos, um deles é através de membranas cerâmicas. São produtos que fazem parte do grupo das membranas sintéticas ou artificiais. De acordo com Marcelo Bueno, regional manager da Toray do Brasil, existe basicamente dois tipos de membranas sintéticas, as orgânicas feitas com materiais poliméricos, e as inorgânicas onde se classificam as membranas cerâmicas, vidro, aço inox, carbono etc. 

Rodrigo A. Villas Boas, senior process eng. & project manager da Pall do Brasil frisa o processo de funcionamento e fabricação das membranas, "São elementos de filtração tangencial produzida a partir da sinterização do oxido de alumina (Alfa-alumina) produzindo um suporte poroso, onde é aplicado uma camada de membrana (também sinterizada) com cut-off definido. Esta camada de membrana pode ser de alfa-alumina ou oxido de zircônia dependendo do cut-off desejado." 

São utilizadas nas mais variadas indústrias, principalmente onde as condições de filtração ou limpeza são extremas ou exista a necessidade de trabalhar com alto nível de sólidos suspensos, como no ramo de bebidas e alimentos, petroquímica, biotecnologia, fármacos, biofarma e tratamento de efluentes. Na indústria de bebidas e alimentos, por exemplo, podem ser utilizada para a recuperação de cerveja da levedura, clarificação de sucos e separação de polpas, clarificação de açúcar líquido, microfiltração de leite, separação de água e óleo (emulsões), entre outros procedimentos. 

As membranas cerâmicas funcionam como qualquer outra membrana de filtração tangencial para aplicação de micro e/ou ultrafiltração, conseguem manejar altos níveis de sólidos suspensos no lado retentado. Devido a precisa distribuição de poros, pode fazer separações muito eficientes como fracionamento e remoção de bactérias.

As membranas cerâmicas conseguem manter fluxos elevados, minimizando os fenômenos de sujidade ou incrustações e sendo regeneradas com um amplo espectro de elementos reativos e condições de limpeza química. Além disso, são resistentes aos solventes, oxidantes e outros produtos químicos, suportando toda a gama de pH e temperaturas até 100ºC. Devido ao material e às configurações utilizadas, podem filtrar fluidos com concentrações elevadas de óleo, sólidos suspensos e alta viscosidade.

As membranas cerâmicas têm sido utilizadas também com frequência para tratamento de ar substituindo as mangas filtrantes em sistemas de tomada de ar. Marcelo explica que entre as principais vantagens das membranas inorgânicas em geral é a atuação mais ampla com respeito à temperatura e pH em comparação com as poliméricas. Elas também possuem ótima resistência química e física.

"Atualmente quando falamos em desvantagem, podemos citar o preço e o fato de comercialmente ainda não cobrir todas as aplicações de membranas (microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa). Outros dois pontos importantes é que este tipo de módulo de membrana costuma ser pesado e ocupar mais espaço que as membranas poliméricas considerando a mesma capacidade de tratamento", ressalta o representante da Toray.

Quase não existem restrições diretas para o uso de membranas cerâmicas e sua aplicação/viabilidade em comparação a outras tecnologias dependem de diversos fatores, também é extremamente recomendável fazer testes comparativos entre tipos de membranas e seus fabricantes. A porosidade, distribuição de tamanho de poros do suporte e camadas de filtração varia significativamente entre fabricantes com impacto direto no desempenho das membranas. Rodrigo destaca que a seleção da membrana a ser utilizada deve ser baseada nos critérios citados na tabela abaixo. 

O representante da Pall destaca ainda algumas das principais vantagens:

- Durabilidade: Em diversas aplicações existem instalações de membranas cerâmicas com mais de 15 anos de operação sem falhas ou trocas 

- Nível de sólidos suspensos no lado retentado muito elevado: Membranas cerâmicas são capazes de operar níveis de sólidos muito mais elevados, devido ao fato de serem geralmente produzidas com canais de até 6 mm de diâmetro. O elevado nível de sólidos geralmente demanda também um processo de limpeza mais agressivo, onde as membranas cerâmicas se sobressaem devido a sua resistência a condições mais agressivas de limpeza, que as membranas espiraladas ou de fibras ocas não suportam.

- Resistência a condições extremas de processo ou de limpeza: Membranas cerâmicas operam em condições extremas de pH (0-14) e de temperatura, desde abaixo de 0°C até 95°C, podendo trabalhar em condições de temperaturas mais altas quando se tem desenho especial do modulo/carcaça das membranas. 

- Resistência mecânica: Módulos de filtração utilizando membranas cerâmicas podem operar em condições de pressão de até 10 barg, além de poder também trabalhar com processo de retrolavagem, facilitando a manutenção de fluxo de processo mais desafiadores.

O mercado latino-americano de membranas cerâmicas vem cada vez mais utilizando este tipo de membrana, que muitas vezes é a solução necessária para determinados processos, principalmente onde as membranas espiraladas ou de fibras ocas não conseguem obter a desempenho necessário. 

Rodrigo, da Pall, ressalta ainda que nos mercados americanos, europeu e asiático, principalmente na área de bebidas e alimentos, é bastante consolidado, principalmente nas áreas láctea, cerveja, sucos, e em processos biotecnológicos/fermentativos, competindo com outras membranas (fibra oca e espiraladas) e outras tecnologias (centrifugação, filtração por terra ou com auxiliares filtrantes). Em muitos casos é a tecnologia líder, devido à durabilidade, qualidade de filtração, baixa manutenção e não demandar a utilização de auxiliares de filtração, evitando assim a geração de resíduos e o manuseios de sólidos. 

A Pall do Brasil, nos últimos 5 anos tem vendido e participado de projetos de desenvolvimento com membranas cerâmicas, por meio de sua divisão de sistemas, que fornece equipamentos completo ou por meio de parceiros nas mais diversas áreas como clarificação de caldos de fermentação (aminoácidos, proteínas, enzimas, etc), recuperação de cerveja da levedura, recuperação de soda em processos de CIP, entre outros, além de fornecido e participado de projetos a partir de sua unidade brasileira no México, Costa Rica, Uruguai, Colômbia, Argentina e diversos estados do Brasil como São Paulo, Minas Gerais, Pernambuco e Paraná.

Para o representante da Toray, o segmento de membranas cerâmicas ainda é promissor assim como todo o mercado de membranas filtrantes em função da escassez de água e a busca por melhores tecnologias para o tratamento de água e efluentes, mas ressalta que a Toray não deixa de lado a busca por novas tecnologias para diversificar seu portfólio e agregar mais qualidade em seus produtos.

"Ainda neste tema de membranas inorgânicas estamos utilizando nossa larga experiência e posição de destaque como principal produtor de fibra de carbono para pesquisa e desenvolvimento de membranas filtrantes com base neste material, já que a fibra de carbono tem nas suas propriedades físicas mais vantagens do que outros materiais inorgânicos inclusive a cerâmica. A Toray investe muito na pesquisa e desenvolvimento de produtos com alta tecnologia a partir de materiais sintéticos", explica. 

Pall do Brasil: www.pall.com

Toray do Brasil: www.toray.com