Com o avanço da tecnologia, diariamente surgem novas técnicas para o tratamento de água e efluentes. Essas novidades aumentam a eficiência dos processos e tentam, cada vez mais, reduzir os custos e o tempo das operações.
Uma dessas técnicas é o uso das membranas de ultrafiltração nos processos de tratamento. As membranas de ultrafiltração fazem parte de uma família mais ampla de membranas, entre as quais se pode destacar as de microfiltração, nanofiltração e osmose reversa.
Essas membranas se diferem entre si pela porosidade. Ou seja, a capacidade de deter sólidos é a principal forma de classificar o tipo da membrana. As de ultrafiltração, por exemplo, são microporosas e capazes de separar sólidos de diâmetro entre 2 e 50nm. Já as de microfiltração retêm sólidos superiores a 50nm.
Existem diversos tipos de membranas de ultrafiltração, mas as mais usadas são as de fibra oca que, quando projetadas para fluxo de fora para dentro, deixam o iodo ativado do lado de fora, enquanto o permeado limpo passa através da membrana. A água limpa, então, sai pelas paredes da membrana.
A eficiência das membranas é amplamente comprovada, sendo que a qualidade da água ou do efluente tratado é altíssima. Por isso, as membranas também ajudam as empresas a cumprirem as exigências para os lançamentos de efluentes em corpos receptores e sistemas de coleta de esgotos sanitários.
Muito usada para o fracionamento de leite e proteínas, purificação de solvente e água, e tratamento de esgotos, a técnica é considerada uma das melhores do mercado para a remoção de sólidos em suspensão, bactérias, vírus e outros agentes. O problema é o seu custo, o que faz muitas empresas desistirem de implantá-la.
Além disso, os sistemas de ultrafiltração precisam ser associados a outros processos de tratamento, como a aeração.
Diante disso, existem também os sistemas MBR, compostos por membranas bio-reatoras, nos quais todo o tratamento de água e efluentes ocorre dentro do equipamento, diferente dos sistemas de ultrafiltração, que precisam ser completados por outros processos. Apesar de ambas as técnicas serem usadas para a mesma função – tratamento de líquidos – a aplicação, porém, é diferente.
A MBR tem sido usada para o pré-tratamento de água do mar. O permeado, por sua vez, é encaminhado para o processo de osmose inversa, ocasião em que a água adquire condições para consumo.
Ricardo Freire, da Ecopolo, empresa que instala e cuida da manutenção dos sistemas de membranas de ultrafiltração, afirmou que as técnicas são recomendadas para companhias que fazem muito reúso de água. "Para quem quer um efluente de qualidade superior ou possui pequeno espaço para implantar um sistema, é a melhor alternativa", disse ele.
Segundo Freire, em alguns sistemas, "as membranas acabam substituindo / eliminando uma etapa de filtros para polimento" e, apesar de exigir um investimento financeiro maior, os benefícios em longo prazo compensam.
"Se você analisar o investimento e a operação, a vantagem é maior. Muita gente não leva em consideração a área ocupada [pelos sistemas convencionais]. E a manutenção dos sistemas de membranas de ultrafiltração também é simples, porque tem uma limpeza química", comparou Freire.
"O mais agravante é o prazo de entrega das membranas [para a troca dos sistemas]. Os fornecedores são do exterior, então demora até 3 meses para as membranas chegarem ao Brasil. E as membranas tem uma durabilidade de 5 a 8 anos".
A Honda é uma das empresas que instalou um sistema de tratamento à base de membranas de ultrafiltração. A montadora investiu mais de US$ 2,5 milhões (R$ 3 milhões) na construção da Estação de Tratamento de Efluentes em sua fábrica de Manaus. A ETE tem capacidade para tratar 2,2 mil metros cúbicos de efluentes biológicos e industriais por dia, com o objetivo de reutilizar a água.
Com essa estrutura, a empresa adquiriu um sistema MBR, pois a ETE já faz o tratamento convencional do efluente doméstico e a MBR, por sua parte, elimina as etapas de filtração.
"Optamos por esse tipo de filtração MBR porque temos projetos para médio prazo de reúso do efluente tratado em torres de refrigeração, cortinas de água em cabines de pintura e também em cisternas de hidrantes, e ampliação do sistema de irrigação, pois, com o convencional, um percentual menor já é reutilizado na irrigação da área verde", contou Josué Castro Campos, do departamento de Meio Ambiente da Honda de Manaus.
"O custo do sistema MBR é bem maior se não for bem analisado, por isso nós o aliamos ao nosso tratamento biológico já existente e consideramos o reúso previsto para compensar esse custo. No processo convencional, a separação dos sólidos não é plenamente eficiente, pois é preciso esperar pela sedimentação por gravidade. O sistema MBR justificou pelos seguintes motivos: Precisávamos ganhar espaço, uma vez que os tanques de sedimentação ocupam muitas áreas. Além disso, queremos fazer o reúso do efluente tratado, e o sistema MBR não precisa de etapas pós-tratamento. Resumindo, o aumento do custo será compensado com o reúso do efluente tratado", afirmou Campos.
Segundo ele, os primeiros realizados com o MBR levou a empresa a fazer uma revisão no projeto, adiando o início da implantação efetiva para o final deste ano, "de forma que o mesmo se torne mais eficiente e com custo viável para a nossa realidade". E, após três meses de pleno funcionamento, o que está previsto para março de 2013, será divulgada a última avaliação da eficácia real inicial do sistema.

Mercado de membranas
Atualmente, existem vários fornecedores de membranas de ultrafiltração e sistemas MBR no país. A GE Water, por exemplo, trabalha com o sistema (UF) ZeeWeed^®. De acordo com a empresa, essa é uma das mais avançadas técnicas no campo do tratamento de águas e efluentes para a geração de água tratada de alta qualidade a um custo muito competitivo.
"As membranas de fibra oca ZeeWeed^® utilizam um padrão de escoamento de dentro para fora, com um tamanho de poro microscópico. O tamanho reduzido do poro – da ordem de 0,04 µm – restringe a passagem da matéria orgânica particulada, resultando em uma grande remoção de bactérias como os cistos de Giardia e uma remoção parcial de vírus", explicou o engenheiro sênior de processos de ultrafiltração e membranas da GE, Marcus Vallero.
Segundo ele, "a tecnologia avançada ZeeWeed^® pode ser aplicada para o tratamento de um vasto espectro de águas contaminadas, oferecendo vantagens como a geração de uma água tratada com excelente qualidade consistentemente, podendo alcançar uma qualidade de água tratada de DBO₅ < 2 mg/L e uma turbidez < 0,1 NTU. Portanto, o sistema de ultrafiltração da GE é capaz de gerar água de reúso a partir do tratamento de esgotos e efluentes industriais em plantas extremamente compactas e com operação totalmente automática".
Entre as qualidades do sistema, a GE apontou, entre outras:
- Por ser uma barreira física, é capaz de atingir uma turbidez < 0,1 NTU e SDI < 3, uma remoção de bactérias da ordem de 6 log e uma remoção de vírus da ordem de log 4, independente da qualidade da água de alimentação. Este desempenho faz com que as membranas sejam o pré-tratamento ideal para sistemas de osmose reversa nas indústrias.
- As membranas de fibra oca com permeação de dentro para fora tem baixíssima propensão de entupimento (fouling) devido à obstrução dos poros.
- O sistema ZeeWeed^® opera sob baixa pressão (menor custo energético), podendo trabalhar em modo de contralavagem (para águas difíceis de tratar) ou relaxamento (para maximizar a produtividade). O sistema também vem com um sistema de limpeza totalmente automático para estender a vida útil das membranas.
- Os sistemas de membranas ZeeWeed^® da GE possuem um sistema de aeração único denominado LEAPmbr que pode reduzir os custos de operação, se comparados a outros sistemas de ultrafiltração do mercado.
Outra fornecedora de sistemas de membranas de ultrafiltração é a MANN+HUMMEL Fluid Brasil, cuja tecnologia é composta por membranas do hollow fiber disponíveis em dois materiais (PAN e PES).
"Durante operação, a filtração é dead-end e ocorre de fora para dentro (out-in) em um determinado período de tempo. Finalizado este período, é realizado, de modo automático, um backwash do sistema através da inversão do fluxo com o intuito de remover os materiais em suspensão retidos pela membrana. Após um também determinado número de backwash, de modo automático, o sistema realiza uma limpeza química utilizando hipoclorito de sódio, soda cáustica e ácido clórico", informou Luis Guilherme Pozzani da Rocha, gerente de processos da MANN+HUMMEL Fluid Brasil.
Como vantagens, Pozzani destacou o menor custo operacional devido ao menor consumo de químicos e à maior resistência a fouling das membranas, aumentando a vida útil do sistema.
 

A Huber Technology também atua nesse setor e oferece ao mercado um dos sistemas mais vendidos pela empresa no mundo. É o VRM, sistema de MBR com membranas planas rotativas de ultrafiltração.
"No Brasil, este produto tem provocado o interesse principalmente da indústria têxtil, graças à eficiência na remoção de cor superior ao desempenho das concorrentes, baixo custo operacional e com menor índice de manutenção", informou Marco Aurelio Silva, da Huber.
Esta membrana, denominada HUBER VRM^®, é submergida no reator biológico, ou pode operar em um tanque com recirculação de lodo para o reator, formando um sistema de ultrafiltragem. O efluente, quando tratado, adquire alta qualidade, ficando livre de bactéria e vírus, e atende aos requisitos mundiais da legislação para tratamento de efluentes.
De acordo com a Huber Technology, "o sistema é uma combinação de tratamento de efluentes biológicos com uma eficiente separação de sólidos e líquidos".
"O efluente é pré-tratado biologicamente e clarificado através das membranas de ultrafiltração, nas quais ocorre a remoção da totalidade dos sólidos suspensos. O sistema pode operar com a biomassa ativa de 8,000 – 16,000 mg/L. Com isto, é possível melhorar a eficiência de remoção de contaminantes muito acima de um sistema convencional, sem a necessidade de aumentar a capacidade dos tanques", destacou a fabricante.
A empresa ressaltou também que os clarificadores secundários, filtros de areia ou sistemas de desinfecção do efluente tratado não são necessários. "Com a remoção eficiente dos sólidos suspensos, obtemos um efluente com alta qualidade. Em caso de aproveitamento de ETE existente, os clarificadores secundários podem ser usados como reservatórios de efluente para reúso, otimizando os custos de investimento e operação", afirmou José Corrêa, gerente de engenharia da Huber do Brasil.
Segundo a empresa, o HUBER VRM^® tem uma vida útil maior, menor consumo energético e um sistema de limpeza altamente eficiente e simples, no qual não são necessárias retrolavagens, flushing, rinsing, sendo a limpeza química feita apenas duas vezes por ano.
Sobre os requisitos para implantação do sistema, Marco Aurelio Silva destacou que requer uma infraestrutura (em termos de obra civil) menor do que a de outros sistemas de ultrafiltração, porque o fato do sistema ser Plug & Play (somente se fazem necessárias conexões hidráulicas e elétricas) acaba reduzindo a área e estrutura necessária para seu funcionamento.
"O custo de implantação deste sistema vai variar de acordo com o tipo e vazão do efluente, portanto, é difícil estabelecer um custo padrão. Entretanto, podemos afirmar que chega de 35 a 40% menor que os outros sistema,s além do tempo de instalação ser de apenas uma semana, a partir da finalização da parte civil", disse Marco Aurelio Silva.
Diante de tantas possibilidades oferecidas pelo mercado, e com o avanço das novas tecnologias, é recomendável que as empresas interessadas em implantar sistemas de membranas de ultrafiltração procurem especialistas da área para fazer uma avaliação de projeto.
Só assim será possível ter um equipamento de alto rendimento, com longa durabilidade e eficiência, sem comprometer as finanças. Um bom projeto e manutenção são capazes de compensar, em longo prazo, todo o investimento aplicado.