A utilização de membranas filtrantes já é uma realidade em todo mundo. No Brasil, o mercado ainda é tímido, porém têm surgido oportunidades e avanços em setores como de laboratórios farmacêuticos, indústrias de bebidas, laticínios, centros comerciais, e até reúso para o mercado petroquímico. Uma forma de utilizar membranas é por meio de processos de osmose reversa.
Trata-se de um processo de filtração realizado para remoção de sais dissolvidos de correntes líquidas. Funciona por meio da pressão aplicada no lado concentrado (mais salino), onde a água atravessa uma membrana semi-permeável, cujos poros são de diâmetro microscópico para reter determinados sólidos que se encontram dissolvidos. Assim, passando de uma solução mais salina, para uma solução menos salina.
"O fenômeno natural da osmose acontece quando um líquido menos concentrado flui para o lado mais concentrado, mesmo que separados por uma membrana semipermeável. Já osmose reversa é a inversão deste sentido de fluxo por meio da aplicação de uma pressão maior que a pressão osmótica natural. Desta forma a membrana permite a passagem da água, mas retendo ou concentrando os materiais dissolvidos" – explica Marcelo Bueno, da Toray.
A remoção destes sólidos dissolvidos da água serve para permitir que o líquido seja empregado em funções mais nobres, como água potável, água ultrapura para produção de medicamentos, alimentação de caldeiras em indústrias, entre outros. De acordo com Alexandre Trizolini, coordenador da Veolia, nos sistemas de tratamento de água, a osmose reversa é utilizada basicamente para desmineralização, dessalinização e obtenção de água ultra-pura. Pode também ser utilizada para a concentração e recuperação de determinadas substâncias, como sucos.
"A Osmose Reversa tende a ser mais empregada em locais onde não há uma grande oferta de água doce, como na Austrália, California e Oriente Médio, por exemplo. A indústria naval e de O&G também utiliza frequentemente unidades de osmose reversa a bordo de seus navios e plataformas. Desta forma podem gerar sua própria água ao invés de ocupar preciosos espaço de carga com estoque" - ressalta Victor Carvalho, coordenador comercia da Vicel.

Como funciona
O conceito e funcionamento do sistema de osmose reversa é considerado simples. De acordo com Emerson Rodrigues, gerente de venda da Pentair existem vários equipamentos que fazem o conjunto operar em sintonia com a tecnologia. Ele explica que o processo se inicia com o pré-tratamento, que é chamado de Microfiltração, ou em alguns casos específicos são utilizados a Ultrafiltração, também como pré-tratamento. Em seguida é instalada uma bomba de pressurização para que seja gerada a pressão osmótica junto com uma válvula pressurizadora instalada na linha do rejeito.
A água bruta é bombeada de sua origem (seja um poço, captação direta em corpos hídricos ou em tanques de reservatórios), para uma bateria de pré-tratamento, onde é filtrada preliminarmente para remover sólidos não dissolvidos e partículas mais grosseiras. Esta pré-filtração serve para proteger as delicadas membranas de osmose reversa de qualquer abrasão ou danos mais graves.
Carvalho explica que em seguida a água filtrada sofre adição de condicionantes químicos, que visam reduzir o potencial de incrustação do processo de osmose reversa (eventualmente a membrana sofrerá um "entupimento", pela precipitação de certos compostos, como carbonatos, por exemplo).
A medida que a membrana trabalha, ela perde eficiência devido a tal incrustação, o que gera desgaste adicional na membrana e desperdício de energia no processo, assim os compostos químicos devem ser incluídos para assegurar um processo eficaz.   
Este pré-tratamento pode ser desde uma filtração simples até um processo completo físico-químico. Finalmente os "permeadores", que são os conjuntos de vasos de pressão e membranas, que são responsáveis pela geração de duas correntes: o rejeito e o permeado. Eles ficam instalados entre a bomba de pressurização e a válvula de rejeito, ocasionando a pressão osmótica para que a água bruta seja permeada nas membranas.
"Com a poluição dos rios, represas e mares e até mesmo poços artesianos, não vejo alternativa para a sobrevivência das gerações futuras. Tratamentos convencionais não conseguem adequar as águas para consumo humano. Membranas filtrantes não são tecnologia para o futuro, são tecnologia para aplicações imediatas tanto no sistema privado como público" – completa Rodrigues.

A osmose reversa é um processo natural e espontâneo, fornecido em uma estrutura metálica em skid. Seus principais componentes são: vasos de pressão e membranas, bomba de alta pressão, filtro cartucho, instrumentos e válvulas. Trizolini explica também, que além do próprio sistema de osmose reversa, normalmente é fornecido também um CIP - Clean in Place, para limpeza química das membranas. O CIP é constituído de bomba, tanque, instrumentos e válvulas.
Para Bueno, o processo é considerado mais amplo que apenas as membranas, uma vez que outras etapas são agregadas em função da qualidade da água bruta e aplicação. Ele explica que em algumas aplicações específicas, após o sistema de membrana, pode ser necessário ou requerido um pós-tratamento como remineralização em dessalinização da água do mar, ou mesmo raio UV para aplicações de reúso potável de efluentes.
Ele ressalta que pesquisas sobre as membranas de osmose reversa foram fundamentais para o desenvolvimento das outras tecnologias de membranas, como a Microfiltração (MF), a Ultrafiltração (UF) e a Nanofiltração (NF). Foi justamente buscando o aprimoramento dos pré-tratamentos e operações mais eficientes que hoje a empresa tem todo o espectro de membranas no mercado de tratamento de águas e efluentes.
"O processo possui muitas vantagens técnicas e econômicas. Posso citar a operação simples e contínua, mas acredito que a principal vantagem é gerar água de altíssima qualidade tanto para aplicações industriais quanto para o consumo humano quando falamos de dessalinização de água do mar, reúso de efluentes ou mesmo para remoção de contaminantes emergentes" – destaca o representante da Toray.    

A importância do processo
A tecnologia de osmose reversa está em constante evolução, principalmente as membranas, que são continuamente desenvolvidas pelos principais fornecedores existentes no mercado. O processo proporciona inúmeras vantagens e benefícios, como a remoção da maioria de todos os contaminantes prejudicais a saúde, processos industriais, otimização de espaço, fácil operação, automação de alto nível, preços cada vez mais competitivos se comparados a outras tecnologias convencionais. Além disso, fácil integração com outros sistemas e complementar qualidade de água produzida em alguns sistemas que necessitam de ampliação.
É por meio da osmose reversa que conseguimos a produção de água de melhor qualidade em locais que antes sofriam com escassez, tanto para irrigação quanto para uso humano, permitindo um melhor desenvolvimento e qualidade de vida. Outro ponto positivo é a possibilidade de usar as membranas para remover determinados poluentes, e com isso seja feito reúso de água. Tal ação melhora a sustentabilidade de determinados processos de tratamento de efluente.
Para Carvalho, as principais vantagens são a modularidade, praticidade e eficácia do processo. Existe, hoje, unidades de osmose reversa construídas em contêineres que podem ser despachados para locais em estado de emergência. Além disso, é possível ter sistema que requer apenas o fornecimento de energia para operar as bombas de alta pressão de maneira a gerar água potável e temos uma indústria que há décadas vem aprimorando seus sistemas de maneira a tornar esta tecnologia competitiva no cenário industrial e municipal.

Em contrapartida, ele ressalta que a principal restrição técnica se dá no uso para efluentes que contenham excesso de cloro livre, que é extremamente danoso às membranas. No aspecto ambiental, existe a geração de um subproduto do processo, o "concentrado" da osmose reversa. Nada mais que o rejeito de sólidos dissolvidos que não conseguem permear a membrana, concentrados em um menor volume. Este concentrado, por ter uma elevada salinidade, se descartado em locais inapropriados pode causar sérios problemas para o solo ou para a comunidade marinha local.
"Se você olhar a especificação técnica de uma membrana de osmose reversa você vai ver algumas restrições ou requerimentos mínimos de uso em termos de qualidade de água, mas na verdade estas restrições são baseadas em aplicações padrão de água. Desta forma o ideal é sempre consultar o fabricante da membrana principalmente aqueles que possuem boa estrutura com suporte técnico e que podem dar segurança em aplicações fora do padrão" – explica Bueno.
A Toray possui um programa para dimensionamento gratuito chamado TDS2 que permite o cliente entrar com dados da água e dimensionar seu próprio sistema, porém sempre recomendamos uma consulta com nosso departamento técnico para consolidação do dimensionamento e outras orientações como pré-tratamento ou mesmo sugestões de operação para aumentar a vida útil das membranas.
Pensando no mercado atual, Bueno vê no Brasil um potencial de crescimento interessante. Para ele aqui as membranas de osmose reversa sempre se limitaram à aplicações industriais, porém com a busca de alternativas, como aplicações de reúso e dessalinização de água do mar, para combater a crise hídrica em várias regiões, abriu-se o mercado municipal de abastecimento de água. "Vejo um cenário favorável, considerado o curto e médio prazo. Já no longo prazo, existe a problemática dos contaminantes emergentes que estão cada vez mais presentes em nossas águas e que não são removidos com os sistemas tradicionais de tratamento. A osmose reversa se apresenta como uma solução viável" – ressalta.

De acordo com Carvalho, uma grande novidade do mercado foi a diversificação de materiais e fontes de energia, com projetos experimentais de osmose reversa de pequeno porte se valendo de energia solar e matérias como cerâmica e grafeno. Ele conta ainda que outra inovação bastante promissora é a reciclagem de membranas, ou seja, uso de membranas "esgotadas" para filtrar água ou efluente em menor dimensão, como a Ultrafiltração ou Nanofiltração - processos similares, mas menos eficientes, com menor eficiência de filtração.
"O Brasil possui um mercado muito interessante para esses sistemas, com um grande número de indústrias produtoras integrando tais membranas aos seus pré-tratamentos ou mesmo a tratamento de efluentes. Temos visto nos últimos anos um aumento de demanda para finalidades municipais e recreativas, o que demonstra que o brasileiro entendeu as vantagens de contar com tal tecnologia, seja no pequeno consumidor, que habita regiões não atendidas por concessionarias, seja nos municípios que não dispõe de fontes de água para as necessidades de sua população" – completa o representante da Vicel.

Contato das empresas
Pentair: www.pentair.com
Toray: www.toray.com
Veolia: www.veoliawaterst.com.br
Vicel: www.vicel.com.br