É cada vez mais raro podermos usufruir da água em seu estado natural. A crescente contaminação da água é um problema deste século, cuja solução vem sendo discutida constantemente.
Não existe apenas a preocupação da água que bebemos, mas para qualquer utilização dela, que contaminada é totalmente passível de transmissão de doenças.
E por isso, cada vez mais se estuda diversas opções de desinfecção da água focando na necessidade de uso de cada pessoa. E o processo de desinfecção por raios ultravioletas é um método eficaz, confiável e até indicado em alguns casos.
"Para águas com alta transmitância, que não requerem efeito residual de proteção, no tratamento a tecnologia UV é altamente recomendada", diz o engenheiro Pablo Sturm, da Unitek S.A.
O UV-C é um tipo de lâmpada específica para esta finalidade, é tão usada quanto os demais desinfetantes, também comuns no tratamento de água, como a cloração, uma das técnicas mais antigas no procedimento, em que são adicionados cloro em gás, sódio ou hipoclorito de cálcio, e a desinfecção por ozônio, que diferente do cloro, age diretamente na parede celular, causando sua ruptura; o sistema de desinfecção por UV transfere energia electromagnética de uma lâmpada de arco de mercúrio para um organismo de material genético (DNA e RNA).
O processo para desinfecção divide-se entre métodos físicos (calor, radiação, filtração/ultrafiltração) e químicos. A aplicação dessa tecnologia é recomendada para desinfecção de águas e efluentes domésticos e industriais, que também serve para redução de carga orgânica (TOC), eliminação de ozônio, de cloro e cloraminas. A desinfecção trabalha com a desativação de organismos patogênicos, através do processo de radiação de UV emanado pelas lâmpadas. A luz germicida ultravioleta altera o DNA das bactérias e vírus em até 99,99% não permitindo mais que se reproduzam e sem a reprodução esses micro-organismos são inofensivos.

Eficácia e investimento do UV-C
Este método tem baixo investimento e pode ser aplicado em vários casos, como: tratamento de água (ultra pura) para indústria eletrônica e de semicondutores; indústria farmacêutica, para aplicações clínicas; hospitais; açúcares líquido; sanitização de água de piscinas; efluentes tratados; água potável; reúso de água, dentre outros.
"A baixa relação de investimento e custo operacional (CAPEX x OPEX) do UV está sendo visto hoje no mercado com bons olhos, pois devido a conscientização das empresas públicas e privadas e as novas normas ambientais, implantar um sistema de cloro requer muito mais investimento do que no passado. Isso porque, hoje é necessário a construção de áreas de contenção de vazamentos, plano de evacuação e emergência para a operação, circulação de caminhões com cloro em áreas populosas, além dos custos de civil gerados pela necessidade de grandes áreas de contato", afirma a diretora técnica, Ana Carolina de Freitas e o gerente de vendas Marcos Burbulhan da TreeBio.

Já para o engenheiro da Unitek S.A, o preço do equipamento depende do dimensionamento do mesmo. Um sistema de dosagem de hipoclorito de sódio é mais econômico na hora da compra e instalação que um sistema de luz UV, também influencia saber que dose é requerida. Por exemplo, para um determinado micro-organismo é possível que uma dosagem de 30 mJ/cm² seja suficiente mas para outro micro-organismo se requer 120 o 180 mJ/cm².
No caso de reúso de água da chuva, por exemplo, "deve-se avaliar a qualidade desta água e com isso dimensionar um pré tratamento se necessário", como alerta a diretora técnica da TreeBio, Ana C. de Freitas.
Além da eficiência do processo depender das características da água a ser tratada, a intensidade da radiação UV, o tempo de contato com os micro-organismo à radiação UV, são algumas outras características a serem levadas em consideração. E a eficácia no resultado não está ligada ao tipo de tecnologia empregada.
"A etapa de desinfecção, independente da tecnologia, está no tratamento terciário da estação. Isso significa que ela é o polimento final do sistema. Logo para atingir a qualidade requerida do efluente, deve-se avaliar qual a eficiência do sistema que está antecedendo o UV. Com base nisso, dimensiona-se um equipamento para trabalhar de forma isolada nos processos de desinfecção convencionais. Há casos em que a tecnologia empregada na eliminação de gosto e odor pode ser feita em conjunto com outros produtos, como por exemplo o peróxido de hidrogênio", diz a diretora técnica Ana C. de Freitas, da TreeBio.
Além dos custos reduzidos na comparação com tecnologias semelhantes, um dos principais benefícios é a ausência de produtos químicos perigosos e/ou tóxicos na utilização do processo. Também são inúmeras as vantagens na opção de desinfecção por raios ultravioletas, como: não precisar de tanque de estocagem ou longos períodos de retenção, porque o processo de tratamento é imediato; não há adição de produtos químicos, sem o risco de formação de trihalometanos; não altera sabor ou odor da água; pode ser totalmente automatizado; tempo de ação do UV é extremamente baixo, pois em questão de segundos (tempo de contato com a lâmpada) o efluente é desinfectado; facilidade e baixa manutenção; limpeza periódica, com a troca anual das lâmpadas e o operador não precisa de licença nem treinamento especial.
Entretanto, vale observar algumas desvantagens para empregar melhor a tecnologia de UV mediante a necessidade de uso, como: a diminuição drástica da eficácia conforme aumenta a turvação da água; precisa de dosagem de floculante em contínuo; destrói, além de não substituir, o cloro ou outro desinfetante com efeito residual, contudo, permite uma redução significativa na dosagem.

Ultravioleta
O sistema de UV é composto por alguns principais componentes: lâmpada de mercúrio, um reator e um quadro de controle. A origem da radiação UV é lâmpada de arco de mercúrio de baixa e média pressão com baixa ou alta intensidade. Exceto a exagerada exposição ao sol, a luz ultravioleta (UV-C) não causa danos à saúde ou meio ambiente.
Podemos classificar a luz ultravioleta de acordo com o uso, por exemplo:
UVA (400 – 320 nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa): é relacionada a saúde humana e o meio ambiente, muito usada em reações de polimerização de adesivos especiais, processos de cura de vários materiais e também em ensaios estruturais não-destrutivos através de inspeção por fluorescência;
UVB (320–280 nm, chamada de onda média): também aplicada em polimerizações e, uma vez que se trata da faixa de maior energia da luz solar natural, é especialmente usada em ensaios de envelhecimento acelerado de materiais;
UVC (280 - 100 nm, também chamada de UV curta ou "germicida"): o tipo utilizado no processo de desinfecção de água.
A luz ultravioleta é a correspondente às longitudes de onda entre 100 e 400 nm. Mas nem todos os organismos têm a mesma frequência de luz para tal efeito, na sua grande maioria, a longitude de onda correspondente está entre 200 e 300 nm aproximadamente.

Existe dois tipos de lâmpadas UV que são: as de baixa pressão (monocromáticas), amálgama e as lâmpadas de média pressão (policromáticas).
O tipo mais comum são as lâmpadas de baixa pressão, que possuem um tubo de quartzo e dois filamentos de tungsténio e contém 60mg de mercúrio a 10 Torr, aproximadamente, e apresenta uma eficácia de 25 a 30%, dependendo da temperatura da água.
As lâmpadas amálgama contém mais de 120mg de mercúrio em cada lâmpada, aproximadamente (amálgama de mercúrio) e uma eficácia superior a 35%, no entanto, necessita de mais tempo para alcançar o máximo de rendimento.
Com capacidade germicida de 15 a 20 vezes mais intensa, as lâmpadas de média pressão desinfecta rapidamente, devido a intensidade consegue furar a membrana das células. Entretanto, tem um consumo de energia elevado.
"A diferença entre as lâmpadas de baixa ou média pressão radica na pressão do gás mercúrio com o qual se produz a luz e, dependendo do fabricante e tipo de equipamento, as lâmpadas podem estar localizadas em forma longitudinal à corrente de água ou em forma transversal", complementa o engenheiro Pablo Sturm.

Equipamento e precauções
As lâmpadas UV tem vida útil de 8000 à 12000 horas de operação, em que o período de troca varia de acordo com cada estação, dependendo de alguns fatores, como a qualidade do efluente que, em geral, deve ter baixa turbidez, poucos sólidos em suspensão, baixo teor de ferro, etc. Se a qualidade é boa, usa-se menos radiação, o que significa ganho econômico.
"A substituição das mesmas se efetua quando a dose de luz UV, gerada por elas, fica por debaixo do valor mínimo necessário para a esterilização. Para ser específico com o tempo, as lâmpadas vão produzindo menor intensidade de luz. Esta diminuição é própria da tecnologia e, por exemplo, o acender e apagar constante das lâmpadas incrementa a diminuição de sua capacidade de emitir luz. Quando o valor de intensidade de luz é menor que o necessário, deve-se substituir a lâmpada", explica.
De acordo com o especialista, o dimensionamento dos equipamentos se relaciona não somente com a lâmpada em si, já que há outros fatores, como o valor mínimo de radiação, como a transmitância da água, da vazão da água a tratar, etc, como já mencionado anteriormente.
"A transmitância cumpre um fator importante no dimensionamento, já que entre 80%, 90% ou 96% faz grande diferença no dimensionamento, e muitas vezes, uma baixa transmitância faz com que os quartzos se sujem. Por tal motivo sempre se recomenda realizar os pré-tratamentos necessários para incrementar a transmitância da água e, portanto, diminuir o over design dos equipamentos de UV. Alguns equipamentos de ultravioleta trazem limpadores que podem ser mecânicos como varredores ou por ultrassom", exemplifica Sturm.

Aplicação para uso industrial e doméstico
Hoje em dia, encontramos muitos equipamentos para o uso doméstico. No entanto, é preciso avaliar aonde e como será usada a tecnologia por luz ultravioleta, pois não se deve ter substituição total do cloro, primeiro, porque na legislação atual há necessidade de adição do cloro residual na água, e, segundo, em alguns casos, como por exemplo, na desinfecção da água que bebemos, muitas vezes não há recirculação constante e a água parada, sem o cloro, fica 100% desprotegida. Isto é, se água vai ser armazenada será indispensável um tratamento posterior, por exemplo, a dosagem de químicos com efeito residual como bactericida.
"Acreditar que é possível substituir a potabilização da água colocando um equipamento de UV em uma residência é um equívoco conceitual grave. As casas possuem caixas d’água para o armazenamento de água, neste ponto é necessário, de qualquer maneira, ter cloro que proteja a água, por isto, todas as normas de água potável fornecidas pela rede têm uma dose mínima de cloro necessária", alerta a engenharia em tratamento de água da Unitek S.A.
Fora do Brasil, em países desenvolvidos, esse procedimento acontece de maneira mais preventiva do que remediadora: "Nos países de primeiro mundo utiliza-se um modelo de equipamento que pode ser instalado nas pias de cozinha como um filtro convencional", diz Ana C. de Freitas, da TreeBio.
Contudo, segundo o especialista na área, Pablo Sturm, o problema não é a utilização do sistema de UV em residências, mas num único equipamento que é colocado na saída de uma torneira, quando deveria haver um equipamento individual para cada torneira da casa obtendo um resultado de desinfecção 100% seguro.
"Na indústria é diferente porque muitas vezes o uso da água e o tratamento se realizam em linha ou há um sistema de tratamento sobre recirculação de água nos tanques de armazenamento", completa.
A diferença da tecnologia de UV em relação ao uso industrial e doméstico existe apenas nos modelos oferecidos que podem ser de reatores fechados e canais abertos. O que difere é a forma de aplicação da tecnologia, cujos fatores já mencionados, depende do uso constante ou não do efluente ou, em outros casos, que precisem de maiores doses para tipos de desinfecções, etc.
"Os modelos pressurizados, apesar de serem muitas vezes utilizados, não são os mais indicados para efluentes domésticos/municipais, pois devido ao alto teor de sólidos presentes nestes efluentes (típico de estações de tratamento no Brasil), aumentam consideravelmente o custo de operação e manutenção do equipamento. Nestes casos, é sempre recomendado trabalhar com sistemas de canal aberto", exemplifica o gerente de vendas Marcos Burbulhan, da TreeBio.

Contato das empresas:
Unitek S.A: www.unitekdobrasil.com.br
TreeBio: www.treebio.com.br