Existem diferenças entre a filtração de fluxo cruzado, conhecida também como tangencial, feita através da superfície da membrana, e a filtração sem saída realizada por dentro do filtro, forma tradicional de filtragem. São dois tipos de filtração muito utilizados que possuem características e denominações diferentes devido ao modo que a corrente de permeado é gerada através do meio filtrante:
• A filtração de fluxo cruzado, chamada de tangencial, possui três correntes em operação: alimentação, filtrado e concentrado;
• A filtração dead end (sem saída), conhecida como frontal, forma uma torta das partículas sólidas que se acumulam na membrana, aumentando a resistência à filtração. Precisa ser removida regularmente por retrolavagem e agentes químicos de limpeza para regenerar o elemento filtrante. 
No caso do fluxo cruzado, a corrente com alta velocidade de alimentação flui paralela ao meio filtrante. “A parte desta alimentação que atravessa a membrana é o que se chama de filtrado/permeado. Enquanto o fluxo que segue paralelo à membrana denomina-se de concentrado” – esclarece Marcelo Bueno, gerente regional Membrane Technology da Toray do Brasil. A alta velocidade da alimentação gera forças de cisalhamento na superfície da membrana, minimizando o entupimento e propiciando longos períodos de operação sem necessidade de parar para fazer limpezas. 
Na filtração frontal, o processo é intermitente, alternam-se a filtração e a limpeza do meio filtrante por meio da contralavagem. “A totalidade da alimentação encontra o meio filtrante e gera o filtrado/permeado. Por ser uma filtração total, com o rápido acúmulo de sólidos na membrana, é preciso realizar um contrafluxo para retirar este material acumulado” – especifica Marcelo Bueno.

Aplicações  
A filtração de fluxo cruzado, segundo ele, é muito utilizada em aplicações com alta concentração de sólidos, em especial em sistemas de membranas de osmose reversa. Também é usada em aplicações na área de produtiva industrial de alimentos e bebidas com concentração de soro, produção de queijos, vinho, gelatinas etc. Algumas tecnologias para tratamento de efluentes adotam o processo de fluxo cruzado, como membranas de MBR (Membrane Bio-Rector). 

Processo estável
“O principal resultado, ou mesmo característica da filtração por fluxo cruzado, é a estabilidade do processo e a reduzida frequência de limpeza por minimizar o entupimento da membrana” – afirma Bueno. Esta característica do processo é devido à alta velocidade de alimentação do sistema.
O processo de filtração de membranas com fluxo cruzado também é facilmente automatizado e realizado online de modo até mais simples que a filtração frontal. “Porque a filtração de membranas com fluxo cruzado possui um processo com poucas intervenções e muito estável operacionalmente” – diz. 

Para cada caso 
A Toray atua com membranas desde 1968. No seu portfólio, trabalha tanto com membranas de fluxo cruzado quanto de fluxo direto. De acordo com Bueno, as especificações e definição de qual tipo usar dependerão muito da aplicação e da característica do fluido. “De modo geral, consideramos as membranas de osmose reversa e de folha plana para MBR com operação de fluxo cruzado. Já as membranas de ultrafiltração para potabilização de água ou mesmo polimento de efluente terciário para reúso operam com fluxo frontal” – explica Bueno.

Rotação de discos
A eficência energética do filtro dinâmico de fluxo cruzado NDCF* Novoflow® é muito grande porque economiza até 80% de energia quando comparado aos módulos convencionais de fluxo cruzado. Analisando seu consumo de energia é baixo: 0,12 - 0,25 KW/1 m² de área de filtro. Vem em módulo compacto flexível de aço inoxidável ou plástico com controles de última geração e a manutenção é feita remota. O controle de dupla camada superficial combina força centrífuga (rotação) e de cisalhamento. A velocidade de transbordamento é bem alta com limpeza eficaz da superfície do filtro.
Meios filtrados ou testados:
• Vinhos: tinto e branco;
• Sucos: de cereja, cranberry, morango, groselha, maracujá, maçã e frutas exóticas, entre outras;
• Extratos: de chá e vegetais (hortelã e ginseng);
• Algas;
• Águas residuais de lavanderia.
Uma pilha rotativa de discos de membrana fica em um eixo oco no vaso de pressão do filtro. O efeito de fluxo cruzado é gerado pela rotação dos discos do filtro e não pelo bombear de grandes volumes de líquido. A filtração ocorre através dos discos de membrana de fora para dentro. Defletores fixos no vaso de pressão do filtro criam turbulência. O filtrado é coletado dentro dos discos de membrana e descarregado pelo eixo oco.

Ultrafiltração
Os sistemas de ultrafiltração podem ter várias combinações, mas sempre baseadas na aplicação, na qualidade da água, tipos de fluxo e por diferentes materiais e formas de membranas. Segundo a Genesis Water Technologies, empresa que foca em soluções sustentáveis, lucrativas e ágeis de tratamento de água para seus clientes, escolher o tipo de fluxo, por exemplo, depende dos níveis de concentração de sólidos suspensos na água de alimentação.

Fluxo cruzado
A ultrafiltração de fluxo cruzado tem o fluxo de água de alimentação paralelo à superfície da membrana. Água e pequenas partículas passam através da membrana, enquanto sólidos aderem à superfície dela. O restante desses sólidos continua até o final do recipiente. A força de cisalhamento gerada pelo fluxo de água tangencial limpa a membrana, levando o excesso de camada sólida, e ajuda a mantê-la mais limpa em água com níveis elevados de sólidos suspensos totais. 
A fina camada de torta e a limpeza frequente pela ação de fluxo cruzado mantêm a membrana em boas condições de trabalho por mais tempo, reduzindo custos operacionais de limpeza química. Nem toda a água é puxada através da membrana, a recirculação é necessária para evitar o excesso de água. 

Fluxo sem saída
Na ultrafiltração de fluxo sem saída, a água de alimentação flui perpendicular à superfície da membrana. Moléculas e partículas menores que os poros passam para o lado oposto, enquanto a matéria maior se acumula na superfície da membrana. Toda a energia do fluxo é gasta para forçar a água através da membrana. Nenhum excesso de sólidos transita pelo sistema. Todas as partículas se acumulam na membrana e não precisa de recirculação. O fluxo diminui bloqueado por esses sólidos. O acúmulo na membrana requer limpeza frequente, o que eleva os custos operacionais. 
 

Contato das empresas
Genesis Water Technologies: www.genesiswatertech.com
Novoflow: www.novoflow.com
Toray do Brasil: www.toray.com