As membranas são uma das técnicas mais conhecidas para tratamentos de filtração e separação de substâncias. No entanto, existem específicos tipos de membranas, indicadas para usos e situações determinadas, a fim de aumentar sua capacidade de filtração.
Entre as membranas comercializadas no mercado, existe a chamada de "osmose reversa", também conhecida "osmose inversa", que são produtos desenvolvidos para tratamento de água com o objetivo de remover os sais dissolvidos no meio líquido.
As membranas de osmose reversa são feitas em sua maioria de acetato de celulose ou poliamida. "A membrana propriamente dita é um composto de película fina "thin film composite" semelhante a uma folha de papel composta de três camadas, sendo uma camada suporte de poliester, uma camada intermediária de polisulfona e uma camada ativa de poliamida. Para que possa operar convenientemente é enrolada em espiral e protegida por um encapsulamento de fibra de vidro", explicou a Mann+Hummel Fluid Brasil, que atua no setor.
Semipermeáveis, as membranas de osmose reversa permitem somente a passagem da água, e não do soluto (sais dissolvidos). Geralmente, são aplicadas quando é necessária a redução dos TDS (sólidos dissolvidos totais), ou seja, quando é preciso remover os compostos salinos que estão dissolvidos.

"As membranas são aplicadas onde se deseja obter um produto (água tratada) com menor conteúdo de sais a partir de água com maior conteúdo salino (água alimentação)", informou a Mann+Hummel Fluid Brasil.
A osmose reversa, como o seu nome indica, é o processo inverso ao da osmose natural, e acontece quando duas soluções com diferente concentração de sais são separadas por uma membrana que permite a passagem de água, mas não retém as partículas de sal. Dessa forma, a água passa da solução mais diluída para a solução mais concentrada.
Na osmose reversa, mediante a aplicação de pressão, é possível concentrar ainda mais a solução com maior quantidade de sais, produzindo água com baixa concentração de sais dissolvidos. "No processo industrial, o que se gera é uma corrente de água de boa qualidade, com baixa concentração de sais (baixa condutividade) e uma corrente de rejeito de menor vazão com alta condutividade", afirmou a engenheira Victoria Vasini, da Unitek do Brasil.
No mercado, existem dois tipos de membranas de osmose reversa para uso industrial. Uma é feita de acetato de celulose, resiste a produtos oxidantes e é utilizada na presença de cloro. A outra é fabricada de poliamida, mas apesar de ser resistente a uma faixa maior de pH, não resiste a oxidantes, como cloro.
As membranas de osmose reversa possuem poros minúsculos, pelos quais atravessam apenas pequenas moléculas. Com diâmetro de >0,002 e força motriz entre 10-80 bar, as membranas de osmose reversa têm a capacidade de reter até íons e, por isso, são muito recomendadas para produzir água para processos industrias (caldeiras, torres de resfriamento); água potável (remoção de contaminantes como arsênico, metais pesados, dureza, etc); água desmineralizada para formulação de bebidas; água ultrapura para geração de energia elétrica; água para irrigação e agricultura/pecuária; água reutilizável a partir de efluentes tratados; água para extração de metais (indústria de mineração).
As membranas de osmose reversa são consideradas as mais restritivas para filtração, com uma eficiência da ordem de 99,7% para cloreto de sódio, por exemplo. Devido à sua capacidade de retenção, a osmose reversa se encaixa na classificação de "membranas densas".

As membranas de osmose reversa, no entanto, são consideradas mais "densas" que as de nanofiltração, às quais, em um ranking, por exemplo, ficariam no patamar intermediário, de transição, entre as membranas "densas" e "porosas".
Joaquim Marques, gerente técnico de Advanced Water da Pentair Water do Brasil, afirmou que "as principais vantagens da osmose reversa são a redução do consumo de produtos químicos e a menor área de implantação se comparado, por exemplo, com os processos de troca iônica".
Segundo a engenheira Victoria Vasini, "os sistemas de osmose reversa são sistemas totalmente automáticos e robustos, que permitem produzir água de ótima qualidade sem muita mão de obra. O custo operacional é baixo, especialmente para água de poços e superficiais para sistemas acima de 10 m³/hr".
Ela também destacou que, como os sistemas são modulares, eles podem ser dimensionados para vazões desde 1.000 litros/hora até milhões de litros por hora.

"Como principais vantagens do uso de membranas de osmose reversa podemos citar: operação contínua (não necessita parada diária para regeneração/limpeza), baixa demanda de mão de obra operacional dedicada, baixa geração de efluentes e baixo consumo de químicos. Como desvantagens podemos relacionar: maior consumo de energia elétrica e geração de corrente de rejeito", informou a Mann+Hummel Fluid Brasil.
A engenheira Victoria Vasini também alertou para dois pontos críticos na incorporação do equipamento:
1) O pré-tratamento. Ele tem que ser adequado para o processo de osmose reversa. Como a membrana (que é uma série de lâminas enroladas num tubo que coleta a água permeada) é propensa a entupir com partículas, elas têm de ser removidas totalmente antes de ingressar. "Portanto é necessária uma boa filtração para remover esses sólidos suspensos. Dependendo da origem da água, pode ser tão simples como um filtro de cartucho de 5 micra, ou tão robusta como um sistema de ultrafiltração", explicou a especialista.
2) A composição química da água. Dado que o processo envolve a concentração de sais, é possível que eles atinjam o seu ponto de saturação, com a subsequente precipitação. Se ocorresse a precipitação de sais na membrana, ela se entupiria e seria necessária uma limpeza química. "Então, é importante o uso de produtos anti-incrustantes / dispersantes de boa qualidade e uma boa definição da máxima recuperação que é possível atingir para evitar a precipitação de sais. Isso porque a maior recuperação (relação entre a vazão de água permeada e vazão de rejeito), maior concentração de sais no rejeito, e maior risco de entupimento", disse a engenheira.

Custos e manutenção
"O levantamento do custo de um sistema de osmose reversa depende de uma série de fatores que vão desde a qualidade da água de alimentação, até qualidade do permeado, tipo de membrana, material de construção, tipo de vaso de pressão e etc.", disse Joaquim Marques, gerente técnico de Advanced Water da Pentair Water do Brasil.
"De uma maneira geral todo sistema de osmose reversa é composto de vasos de pressão onde as membranas são instaladas, neste aspecto a Pentair, com sua marca Codeline é líder mundial na fabricação de vasos de pressão para todos os tipos de membranas de osmose reversa", acrescentou.
Em média, porém, os sistemas de osmose reversa têm um custo de investimento de aproximadamente USD 2.500 por cada 10 m³/hr de vazão de permeado. Eles são montados em estruturas de aço inoxidável, e para a implantação o único requisito é a conexão hidráulica da entrada de água e das saídas (água tratada e rejeito), além da conexão da energia elétrica ao painel de controle do equipamento.
Segundo estimativas da Mann+Hummel Fluid Brasil, "o custo de implantação varia em função da vazão do permeado a ser produzido e da qualidade da água de alimentação do sistema. Em um exemplo para produzir 50 m³/h de permeado a partir de água de poço de boa qualidade o cliente irá investir cerca de R$ 600.000,00. Neste caso será fornecido um sistema montado em skid. Para implantação o cliente deverá construir uma base plana em concreto com os devidos pontos de drenagem, posicionar o equipamento e proceder as interligações hidráulicas e elétricas".
A engenheira Victoria Vasini, da Unitek do Brasil, também afirmou que "os fabricantes das membranas de osmose reversa geralmente oferecem uma garantia de 3 anos de operação, e pode se acrescentar 4 anos se o pré-tratamento for por ultrafiltração. A Unitek do Brasil tem equipamentos instalados e em operação contínua há 8 anos sem troca de membranas. Portanto, tudo depende da qualidade de água, do pré-tratamento e do gerenciamento que o cliente dá ao sistema".

De acordo com a engenheira da Unitek do Brasil, a manutenção do equipamento inclui troca de selos de bombas, manutenção do painel elétrico, além de:
- Troca de filtros de 5 micra (geralmente a cada 3 meses de operação);
- Reposição de químicos nos tanques de dosagem: anti-incrustante e/ou dispersante e, se for necessário, cloro, metabissulfito para remoção de cloro, ácido ou soda para ajuste de pH (uma vez por mês);
- Limpezas químicas. Os sistemas top de linha têm incorporado o sistema de limpezas químicas (CIP) no mesmo skid, portanto só é necessária a preparação dos químicos de limpeza e pode ser feita a recirculação deles através da membrana de forma simples e efetiva;
"A frequência das limpezas depende muito da origem e qualidade da água e do pré-tratamento. Para águas de poço, uma vez ao ano é um prazo razoável para uma limpeza preventiva. Já para águas mais complexas, ou com um pré-tratamento deficiente, duas ou três vezes ao ano", recomentou a especialista.
- Troca de membranas (a cada 3 anos aproximadamente).

Novidades
Segundo a engenheira da Unitek do Brasil, as principais linhas de pesquisa no mercado de osmose reversa estão sendo feitas visando "a melhora da eficiência das membranas para que operem com menor pressão, mas mantendo a qualidade de água, o que gera menor custo operacional (economia de energia elétrica)".
"As membranas de osmose são produtos que estão instalados no mercado há muitos anos e, portanto, os desenvolvimentos no mercado de tratamento de água estão orientados à economia de energia elétrica (recuperadores de energia), à redução de espaço, a um melhor entendimento da química da água para otimizar os produtos químicos e a melhorar a recuperação de água, reduzindo o descarte. Além disso, há a vertente para a aplicação destes sistemas em indústrias mais complexas como Oil & Gás", disse.
Já Joaquim Marques, gerente técnico de Advanced Water da Pentair Water do Brasil, "um dos grandes desafios para o tratamento de água é a remoção de sílica coloidal, uma vez que as membranas de osmose reversa somente a removem parcialmente, neste sentido a Pentair lançou a HFS 60, uma membrana de nanofiltração capaz de reter 99,8% da sílica coloidal, com isso se tornando um excelente pré-tratamento para unidades de osmose reversa destinadas por exemplo a tratar água para caldeiras de alta pressão".
Para a Mann+Hummel Fluid Brasil "entre as principais novidades do mercado, podemos citar: membranas planas para tratamento de efluentes, membranas "ecológicas" com alta rejeição de sais e que operam a baixa pressão e com menor consumo de energia e membranas que operam em conjunto com resinas de troca iônica como no caso dos eletrodeionizadores".

Contato das empresas:
Mann+Hummel Fluid Brasil: www.fluidbrasil.com.br
Unitek do Brasil: www.unitekdobrasil.com.br
Pentair Water do Brasil: www.pentair.com