Esta é a terceira e última parte do nosso especial. Nesta edição, abordaremos sobre a cor, sabor, odor, dureza e turbidez, além da presença de elementos químicos, que uma água apresenta e que devem ser tratados. Vamos falar um pouco das opções para tratar esta água e de todas estas características para entender melhor os processos que ela tem que passar para se tornar útil para todos nós.

Alternativas para ferro e manganês
Para controlar ou remover o ferro e o manganês da água, existem disponíveis diferentes alternativas, como usar processo de aeração, sedimentação e filtração com oxidantes, entre eles, cloro, dióxido de cloro, ozônio e alcalinizante. Também pode ser feito pela troca iônica; oxidação química e filtração; oxidação catalítica e filtração; e arejamento e filtração. Outras possibilidades são o meio filtrante à base de zeólitos naturais e sintéticos ativados por oxidação e adsorção. A GE Power & Water, fabricante que desenvolve tecnologias voltadas aos desafios da disponibilidade e qualidade da água, fornece membranas de osmose reversa, após uma clarificação (pré-tratamento) adequada antes das mesmas, atendendo limites de especificação dos itens orgânicos e inorgânicos.
Alexandre Magno, líder de Aplicações de Afluentes e Efluentes para a América Latina da GE Power & Water, diz que a empresa dispõe também de soluções de engenharia baseadas em produtos patenteados para tratamento de água de afluentes e efluentes. Entre eles, coagulantes, floculantes e removedores específicos de alguns tipos de metais, como o MetClear™, produto da linha Ecomagination, iniciativa da GE que oferece ao mercado novas tecnologias para diminuir o impacto ambiental. "Dependendo da qualidade físico-química, podem ser associados ao controle de faixa ideal de pH em que se tenha os contaminantes sob forma insolúvel", explica.
Ortopolifosfato – Atua como sequestrante de metais e os mantém solúveis em suspensão, de maneira que impede a incrustação, além de formar camada protetora contra corrosão nas paredes de encanamentos. São utilizados em Estações de Tratamento de Água para inibição da corrosão na água potável e/ou água clarificada, como o caso do FoodPro™ SA, produto da linha Food and Beverage da GE Power & Water certificado pelo FDA (Food and Drug Administration). "A corrosão é uma reação eletroquímica entre um metal e seu ambiente. Uma célula de corrosão tem dois componentes: um ânodo e um cátodo. Pode-se reduzir a corrosão interferindo nas reações químicas em um desses dois eletrodos ou em ambos, ou seja, pode-se eliminar a célula de corrosão usando produtos químicos, chamados inibidores de corrosão. Durante a corrosão numa tubulação, o oxigênio dissolvido da água é usado nas reações químicas para formar o óxido de ferro (ferrugem). A corrosão aparece como "afinamento" do tubo ou ataque puntiforme – "pitting" do metal básico", aponta Magno. Segundo ele, isso pode provocar vazamentos na tubulação e consequente parada não programada com aumento nos custos operacionais e de manutenção. "Além de perder o metal, os produtos da corrosão (óxidos de ferro) podem causar o entupimento, mudar o sabor e provocar uma redução na vazão. Uma superdosagem de inibidores de corrosão eleva o custo e, em alguns casos, pode causar deposição. Existem também outros tipos específicos de inibidores, como os silicatos.
Os polifosfatos são combinações de fosfatos quimicamente ligados e considerados anódicos e catódicos ao mesmo tempo em suas atividades como inibidores de corrosão. Funcionam eficientemente no pH em faixa neutra a alcalina e, com o tempo, se convertem lentamente em ortofosfato", esclarece.
Ferro (Fe) – Presente em águas subterrâneas, suas fontes são a magnetita, biotita, pirita, piroxênios e anfibólios. Por geoquímica, é encontrado sempre com o manganês, ambos existentes em abundância na natureza. O ser humano precisa de até 19 mg de ferro/dia e os padrões de água potável estabelecem concentração de ferro que não ultrapasse 0,3 mg/L. Este limite é exigido porque o ferro causa coloração avermelhada à água, manchando louças sanitárias, azulejos e roupas, além de alterar o sabor. Com as águas ferruginosas, desenvolvem-se também ferrobactérias, que provocam odores ruins na água e obstruem canalizações.
Manganês (Mn) – Pela geoquímica, sempre ao lado do ferro, ambos são encontrados em grande escala no meio ambiente. Altera o sabor e deixa a cor da água marrom, manchando roupas e produtos industrializados. A quantidade de manganês na água não deve ser superior a 0,1 mg/L.
Dureza – Presença de sais alcalinos de cálcio, sódio e magnésio, podendo apresentar também ferro e alumínio. O cálcio e o magnésio são naturais em mananciais e a dureza é definida como a dificuldade da água em fazer espuma de sabão pelo efeito destes e outros elementos. Em águas duras, o sabão não limpa, o que aumenta o consumo e deixa uma camada insolúvel em pias, banheiras e azulejos. No processo de correção da dureza, são controlados excessos de sais de cálcio e magnésio presentes na água que têm gosto e perfis incrustantes nas tubulações. Vale atentar para o valor máximo permitido 500 mg/L.
Pode ser dureza temporária, permanente e total:
Temporária: no chuveiro, por exemplo, os sais formados se precipitam como crostas e acabam por entupi-lo.
Permanente: íons de cálcio e magnésio se combinam com sulfato, cloretos e nitratos e formam compostos solúveis não retirados em aquecimento.
Total: é a somatória da temporária (em carbonatos) e a permanente (não carbonatos). Indica o total dos sais, principalmente cálcio e magnésio, dissolvidos na água. A dureza da água será maior quanto maior for a presença desses sais na água.

Dureza da água (em CaC0₃):
 

Neste caso, a GE Power & Water, conforme Magno, possui programas patenteados de dosagens de dispersantes para a proteção de incrustação no tratamento das caldeiras de baixa, média e ou alta pressão.

Controle das características
Cor – Partículas pequenas dão cor à água, que podem ser pela decomposição orgânica (vegetais e algas) ou inorgânica, esgotos industriais e domésticos, húmus ou compostos de ferro e manganês. As cores variam conforme composta: em estado puro, é azulada; rica em ferro, se torna arroxeada; rica em manganês, fica negra; rica em ácidos húmicos, é amarelada. A medida da cor da água é realizada com soluções de platina-cobalto. Uma unidade de cor equivale à produzida por 1mg/L de platina. Deve-se verificar o pH e a turbidez nos quais foi realizada a medida porque interferem no resultado. É permitida apenas 15 uH. A intensidade de cor para água potável deve ser menor que 5 unidades.

Qualidade das águas (IQA):
 

Turbidez – É o nível de dificuldade de um feixe de luz atravessar uma quantidade de água. A turbidez é causada por matérias como argila, substâncias orgânicas, organismos microscópicos e outras partículas em suspensão na água, além de esgotos domésticos e efluentes industriais. É permitido apenas 5 uT. Para potabilidade, a turbidez deve ser menor que 1 unidade.
Sabor e odor – A alteração tem diferentes origens, desde naturais até por ações humanas. As principais causas naturais de sabor e odor na água são algas, decomposição de vegetais, bactérias, fungos e compostos orgânicos, como gás sulfídrico, sulfatos e doretos. As de ações humanas são de esgotos domésticos e industriais. A remoção do sabor e do odor é realizada por filtração de carvão ativado. Para tornar a água potável, deve ser inodora.

Uso do carvão ativado
O carvão ativado é utilizado para limpar e clarear a água na purificação de água potável ou de uso industrial. No tratamento da água, é muito usado, já que elimina cor, odor e mau gosto da água que chega às nossas torneiras. Além disso, remove compostos orgânicos, fenólicos e outras substâncias que acabam reduzindo a qualidade da água, como pesticidas e micropoluentes. Atua também contra bactérias e vírus e remove ainda íons negativos da água, tais como ozônio, cloro, fluoreto, etc.
Composição – É uma forma de carbono puro obtida a partir da queima controlada e não total de madeiras para não perder a alta porosidade do carvão – sua grande área interna é formada por milhares de poros – que funciona como um ótimo adsorvente. Sob temperaturas entre 800°C e 1.000°C, o carvão fica ativo e faz evaporar partículas existentes nele. Os pequenos poros atraem proteínas, remédios, líquidos, gases, impurezas e outros compostos para dentro da matriz do carbono. As impurezas ficam presas no carvão onde são adsorvidas. Se todos os poros da estrutura do filtro de carvão ativado estiverem preenchidos, ele deixa de ter aderência e não fixa mais as impurezas, sendo necessária a troca do carvão por um novo. Por isso, deve ser substituído periodicamente para que não perca a eficiência. Fazendo retrolavagens de maneira adequada e na hora certa, a vida útil do carvão ativado chega a 12 meses.

Tipos
Escolher o tipo do carvão ativado apropriado para a filtração requer avaliar alguns itens envolvidos, como processo, líquido a ser filtrado, regeneração, temperatura e custo. Existem três formas de carvão ativado:
Pó – Serve para aplicação líquida. Ao ser agitado, mantém o pó suspenso e o líquido segue sendo tratado. Depois da adsorção, o pó é separado do líquido por centrifugação, filtração e decantação ou a combinação destes sistemas. Quando usado direto no filtro, forma uma pré-capa de clarificação.
Granulado – Atende aplicações líquidas ou gasosas e se produz por matérias-primas duras e processo controlado que evita perdas por fricção. Seu resultado é um produto de estrutura rígida, que permite regenerações sucessivas.
Peletizado – Para aplicações em fase gasosa e catálise. Relaciona-se, conforme alguns autores, com os pequenos cilindros e não com o tratamento, podendo ter carvão normal ou ativado.
No tratamento da água, o carvão ativado é um adsorvente que coleta em seus poros partículas grandes aderentes a ele causadoras da coloração, sabor ou odor indesejáveis na água. O tempo de contato adequado entre água e o carvão é de 3 a 5 minutos. No tratamento de efluentes, é utilizado para clarificação, desodorização e purificação de esgotos. Outras aplicações do cartão ativado: tratamento de ar; osmose reversa; resíduos industriais; adsorção de gases; catálise; medicina; e indústrias farmacêutica, química, cosmética e alimentícia. Nesta última, incluindo: açúcar líquido; bebidas alcoólicas; glicerina; descafeinação; sucos de frutas; ácido cítrico; cana-de-açúcar; e gorduras e óleos comestíveis.
Uso medicinal – O carvão já era descrito por egípcios e gregos e seus efeitos conhecidos pelos índios americanos. Hoje, é usado no tratamento de intoxicações, quase sem efeitos colaterais, porque os poros do carvão ativado adsorvem as substâncias tóxicas, o que diminui a absorção pelo sistema digestivo, eliminando-as com o carvão pelas fezes.
Formato do filtro de carvão ativado – Na parte interna, é um vaso metálico de pressão com camada de carvão ativado sobre um fundo falso de coletores plásticos ou inox. Na parte externa, a filtragem é realizada por acionamento manual ou pneumático de válvulas. A cada dois dias, deve ser feita a lavagem, passando água filtrada de baixo para cima do filtro.
Ativação do carvão é apresentada em processos químicos e físicos:
Processo químico – Mistura-se a matéria-prima a uma solução de agente químico ativante, provocando a carbonização do produto entre 400ºC e 1.000ºC, sendo depois resfriado e lavado. Agentes químicos ativantes mais utilizados são cloreto de zinco, sulfeto de potássio, tiocianato de potássio, ácido sulfúrico, hidróxido de sódio, cloreto de cálcio e ácido fosfórico.
Processo físico – Oxidação do carvão entre 800°C e 1.000°C, com baixo teor de oxigênio e queima controlada (carbonização). Ao adicionar vapor de água, ar ou dióxido de carbono, tem início a ativação, onde há reações e formação de gases, efeitos entre agentes ativantes e carbono. Em seguida, o material é resfriado, lavado, peneirado e separado por tamanho.
Adsorção química (quimissorção) – Moléculas unem-se ao adsorvente por ligações químicas, permanecendo imóveis em sítios, onde ocorre interação com o substrato.
Adsorção física (fisissorção) – Moléculas do adsorvente interagem, mas não formam ligações químicas. Para a avaliação do desempenho, é recomendado verificar a porosidade do carvão ativado utilizado, já que as diferenças de adsorção têm a ver com o tamanho dos poros: microporos, mesoporos ou macroporos.

Polímeros
Polímeros são macromoléculas constituídas de unidades estruturais menores, chamadas de monômeros. A quantidade de unidades estruturais repetidas numa macromolécula significa o grau de polimerização. Nesta reação, os monômeros se combinam quimicamente formando moléculas longas e ramificadas de mesma composição centesimal em cadeia ou reações de poliadição ou policondensação. A polimerização pode ser reversível ou não e também espontânea ou provocada por calor ou reagentes.
Na indústria química, muitos polímeros são produzidos por reações em cadeia, nas quais os radicais livres partem de um iniciador cuja molécula é capaz de formá-los a temperaturas baixas. Esses radicais atacam as moléculas do monômero e dão origem à polimerização. São realizados testes laboratoriais diários antes das aplicações de produtos químicos em uma estação de tratamento que indicam as dosagens a serem aplicadas no volume de água. Um dos mais utilizados é o ensaio dos jarros (Jar Test). Cada teste possibilita aplicar dosagens diferentes, sendo escolhida a que clarifica melhor a água.
Na coagulação, os polímeros provocam floculação favorável. Classificados conforme a carga elétrica e usados com coagulantes metálicos, unem os colóides para formar flocos maiores e mais resistentes. O sulfato gera um lodo gelatinoso e volumoso, já o lodo dos polímeros é mais denso e de fácil desidratação, sendo propício ao manuseio. Há casos em que os polímeros catiônicos e não-iônicos podem ser usados juntos: o primeiro como coagulante primário; e o segundo, auxiliar de coagulação, cuja dosagem é de 0,1 a 1,0 mg/L. Entretanto, existem águas que não devem ser tratadas só com polímeros e, para isso, antes precisam ser feitos testes.
O que ocorre, conforme vimos no nosso primeiro especial e nos explica Magno, é que a água contém diversas impurezas devido ao contato com o ar e a terra. "Os sólidos suspensos (lama, limo, barro e materiais microbiológicos) e dissolvidos devem ser removidos para proporcionar água adequada ao uso doméstico e industrial. A remoção de sólidos suspensos é realizada pela coagulação, floculação e decantação, ou seja, pelo sistema de clarificação convencional. A maioria das partículas na água tem cargas de superfície negativas que se repelem. A coagulação neutraliza as cargas para que as partículas se juntem. Quanto maior a partícula, mais rápida a decantação." Magno cita que muitos sais inorgânicos comuns – sulfatos de alumínio, cloreto férrico e, inclusive, o aluminato KlarAids™, da GE Power & Water – e polímeros orgânicos solúveis em água – naturais e poliaminas – são usados, formando "pin floc", flocos visíveis. A mistura do coagulante aumenta as colisões das partículas, elevando a velocidade da neutralização. O resultado são partículas maiores em menor tempo.
Segundo ele, a floculação junta estas partículas coaguladas para formar um floco maior. Na coagulação, a mistura é rápida, já a floculação precisa ser mais lenta para converter pequenos "pin floc" em flocos maiores e visíveis que vão se decantar rápido. Se a mistura for violenta, o floco será desfeito, tornando-se difícil de modificar e se decantar. A decantação é a remoção química de partículas coaguladas e floculadas. "É importante certificar-se de que a coagulação, floculação e decantação funcionam bem para diminuir a quantidade dos sólidos transportados ao filtro. Os polímeros são os responsáveis diretos pela rápida clarificação no tratamento de água. Para cada tipo específico de contaminante, há o polímero adequado: DQO, óleos e graxas, sólidos suspensos, metais, etc", indica Magno.
Polímeros existem desde o início da Terra e sempre foram utilizados pelo homem: como asfalto na era pré-bíblica; âmbar, pelos gregos; e goma, pelos romanos. Os sintéticos surgiram somente em 1907. Hoje, roupas são feitas de fibras poliméricas sintéticas. Entre as aplicações dos polímeros, destacam-se: fibras sintéticas (náilon e poliéster); plásticos (poliestireno, PVC e Teflon); e termoplásticos (CDs, PET, brinquedos e peças automotivas). Na atualidade, os polímeros enfrentam problemas para reciclagem.