Na maior parte das vezes, a limpeza das membranas é feita em sistema CIP (Clean in Place) realizado de acordo com o produto que a membrana trabalha e os tipos de contaminantes que o produto deixa em sua superfície. “No CIP, as membranas permanecem nas mesmas posições utilizadas no processo produtivo e devem recuperar sua capacidade. O CIP remove os materiais orgânicos ou inorgânicos que se acumulam na superfície de filtração durante a produção” – explica Carlos Mauricio Rodrigues, gerente Brasil da Koch Membrane Systems.

As limpezas CIP são indicadas quando ocorre um dos fatores abaixo na planta: 

Quando são observados alguns destes itens da tabela de normalização acima destas faixas, o sistema de osmose reversa é parado e o CIP preparado. “O procedimento CIP de rotina é sempre com uma sequência de dosagens, % dos químicos, durações da recirculação e tempo de molho. Nos casos mais críticos, é preciso aplicar outros métodos para selecionar o melhor produto, sequenciamento, tempos, temperaturas, molhos e procedimento” – diz Alexandre Magno Barbosa Moreira, gerente de produtos para afluentes, efluentes e membranas na América Latina da Suez. 
Estas limpezas mais específicas são obtidas por autópsias e testes CIPs pilotos, que a Suez realiza em seu Centro de Pesquisa, em Cotia/SP. Segundo ele, o normal é usar uma fase alcalina antes da fase ácida. Dependendo da elevação no gradiente de pressão, se no primeiro e/ou último estágio, pode-se inverter esta sequência para primeira fase ácida, seguida de uma fase alcalina.

Serviços in loco e off-site
O Programa Veolia de Limpeza e Recuperação de Membranas disponibiliza serviços que podem ser realizados no cliente ou em suas instalações. Os serviços in loco que utilizam o próprio skid de osmose reversa do cliente e seguem todos os procedimentos-padrão do CIP, que é realizado pelos técnicos da Veolia e conta com especialidades químicas voltadas para estas aplicações. 
A Veolia também oferece o serviço no modelo off-site. Suas instalações em Cotia/SP permitem limpezas mais profundas e até descontaminação total das membranas. Esse trabalho feito nas membranas evita substituições prematuras, reduz custo operacional e assegura o desempenho da osmose reversa. 
“É fundamental a realização periódica do CIP para garantir a performance das membranas no sistema de OR”, comenta Felipe Calé Duarte, supervisor de vendas – SDI Veolia. “Devido às alterações constantes na qualidade de água bruta, além do pré-tratamento com OR e da filtragem convencional, sistemas mais complexos que removem metais solúveis, dureza e compostos coloidais são cada vez mais necessários” – aponta Duarte.   

Entupimento
O maior desafio das ETEs que utilizam o MBR é lidar com o fouling,  entupimento das membranas. Por isso, são necessárias limpezas para manter ou recuperar as membranas. 
“O entupimento pode ocorrer com maior frequência devido ao processo biológico que antecede a etapa de ultrafiltração. São inúmeros os fatores que desencadeiam o fouling excessivo das membranas, sendo preciso fazer uma abordagem completa no tratamento para avaliar e eliminar as causas” – explica Rodolfo Morais, engenheiro de processo da Neotex Consultoria Ambiental.

Tipos de limpezas
As limpezas física, backwash e química mantêm ou recuperam a filtrabilidade das membranas MBR. 

Física
A maioria dos tipos de membranas MBR utilizada hoje possui a limpeza física por ar para prevenir ou reduzir o fouling. “São instalados sopradores para gerar bolhas de ar que aplicam tensão transversal na superfície das membranas e executam uma limpeza que reduz a formação do fouling” – salienta Morais.
Entretanto, segundo ele, ar em excesso pode ocasionar danos ou fadiga, diminuindo a vida útil das membranas, e quebrar os flocos biológicos, aumentando a quantidade de polímeros extracelulares (EPS) causadores do fouling. 
Diferentes tipos e configurações de membranas MBR utilizam variadas taxas de ar (L/m².h) para limpeza física. “Este é um fator importante para o custo operacional do tratamento, já que maiores vazões de ar consomem mais energia elétrica” – ressalta o engenheiro de processo da Neotex.

Backwash
A limpeza backwash é feita ao aplicar água, geralmente, o próprio permeado, em contrafluxo, com ou sem adição de químicos. “O objetivo é melhorar a filtrabilidade e controlar o fouling. Nem todos os modelos de membranas MBR contam com a opção de backwash” – diz Rodolfo Morais.

Química
A limpeza química, chamada de limpeza de recuperação, é preventiva, feita de tempos em tempos. Sua frequência varia de acordo com as características dos efluentes e da qualidade do tratamento biológico. No geral, ocorre a cada seis meses ou anual, exceto quando há fouling excessivo. “Tipicamente, são usados o ácido cítrico ou clorídrico para remover o fouling inorgânico e hipoclorito de sódio para o fouling orgânico” – aponta Morais.
Ela pode ser realizada in situ ou ex situ. A mais comum, segundo ele, é a in situ, na qual o tanque das membranas é drenado e, em seguida, preenchido com a solução química. Quando ex situ, as membranas são removidas e mergulhadas na solução de limpeza. O tempo de limpeza em cada solução química é de pelo menos duas horas, porém varia conforme o grau do fouling e concentração dos químicos. “Normalmente, limpezas por 12 horas em cada solução química atingem resultados satisfatórios de recuperação das membranas” – afirma o engenheiro da Neotex.

Tecnologias e produtos 
Escolher as tecnologias e os produtos a serem usados na limpeza e recuperação de membranas vai depender do tipo de incrustante presente no processo. “O que é eficaz para um caso não se aplica a outro. Usualmente, são utilizados produtos alcalinos para a limpeza de materiais orgânicos e produtos ácidos para a limpeza de produtos minerais da superfície das membranas” – diferencia Rodrigues, da Koch.
Segundo ele, é preciso sanitizar as membranas de ultrafiltração usadas em processos sanitários com agentes oxidantes. Já as membranas de nanofiltração e osmose reversa baseadas em TFC (peneira molecular em formato de filme) não toleram oxidantes. “Para ajudar visando uma limpeza mais efetiva, são adicionados agentes surfactantes, quelantes, entre outros, aos agentes alcalinos e ácidos” – diz Rodrigues. 
Existem várias tecnologias de ativos de produtos a serem usadas. Conforme o tipo de incrustação mais frequente no primeiro e/ou último estágio, pode-se dimensionar o produto alcalino e o ácido mais eficaz para cada deposição. São dezenas de ativos diferentes dentro de cada produto, alguns com mais de seis ativos diferentes: ácidos orgânicos, ácidos inorgânicos, agentes quelantes, agentes surfactantes, diferentes fosfatos, aminas, blends etc. Segundo Moreira, da Suez, a especificação mais assertiva é feita em testes reais com a membrana incrustada (autópsias).
De acordo com o problema encontrado pelo cliente de fazer um mesmo CIP-padrão e não conseguir limpar igual ao histórico de rotina desta solução, a Suez, por meio dos testes em autópsias, pode recomendar a limpeza profunda (dois produtos alcalinos, um ácido e um biocida). “Não existe procedimento-padrão, mas, sim, procedimento químico específico para cada tipo de situação. O mais moderno é identificar, por meio de autópsia e testes CIPs, a melhor solução, visto que se testam nas duas membranas removidas os melhores produtos ácido e alcalino” – relata Moreira.

Frequência 
Os procedimentos CIP que visam limpar e recuperar a membrana são automatizados e, conforme a aplicação, realizados com frequência. O grau final da automação varia conforme a necessidade do cliente. “Existem métodos, alguns deles bem invasivos, para recuperar membranas quando o CIP não surte efeito. Não os recomendamos porque a eficiência final é baixa tanto do fluxo quanto da rejeição e do número de membranas que pode ser recuperado” – orienta Carlos Mauricio Rodrigues, da Koch. 
Procedimentos CIPs conforme for o padrão ideal que o cliente adota (Figura Porcentagens) para a realização: gradiente de pressão em qualquer estágio, contaminação no permeado, pressão primária e/ou vazão no permeado. Moreira diz que poderá ser programada no PLC a entrada automática do CIP, parando-se a produção da água da osmose reversa. Existem os métodos manual, com a tabela normalizada dos dados, sem o efeito da temperatura, e/ou o automático.
As limpezas física e backwash são automatizadas e controladas por PLC. Remota por um supervisório, a limpeza backwash pode ser acionada de acordo com o valor de pressão transmembrana (TMP) ou sempre que a operação achar necessária. Enquanto a limpeza química, apesar de poder ser automatizada, em geral, é feita por um operador, exemplifica Morais, da Neotex. 

Resultados e performance
A limpeza CIP deve ser seguida de teste de fluxo das membranas. “Com o teste de fluxo, o sistema e os operadores identificam se a eficiência do CIP foi alcançada. Caso necessário, existem limpezas CIP alternativas que podem ser aplicadas, visando reestabelecer o fluxo da membrana” – explica Rodrigues, da Koch. As limpezas agressivas, na maioria das vezes, não se justificam.
“Uma limpeza química bem-sucedida permite que a permeabilidade e a pressão transmembrana retornem aos valores normais de projeto. Caso contrário, a limpeza deve ser repetida por tempo maior ou aumentando-se a concentração de químicos” – esclarece Rodolfo Morais, da Neotex.
Os resultados do pós-CIP é conseguir retornar à condição anterior, ou seja, manter os mesmos resultados do CIP anterior. “Mas sempre haverá perda mínima de vazão por ano, visto que não se consegue limpar 100% todos os poros obstruídos na operacionalização das membranas. Esta perda anual poderá ser de 1% a 10%, dependendo da solução CIP da empresa tratadora” – afirma Moreira. Veja o gráfico:

Autópsia
Segundo Moreira, da Suez, é recomendada a autópsia de meio filtrante quando todos os testes não conseguiram descobrir o motivo da falha do menor desempenho do sistema. É uma técnica totalmente destrutiva para a membrana. Entre as possíveis falhas, estão:
• Diminuição ou aumento da pressão;
• Perda da qualidade do material permeado;  
• Aspectos de instalação, construtivos e das condições normais de uso;
• Danos físicos e químicos dos elementos filtrantes;
• Densidade da incrustação sobre a superfície da membrana;
• Avaliação microscópica;
• CIP.

Sistema piloto
O sistema piloto para CIP (Cepa Cell) é formado por um tanque para testes dos produtos ácidos, alcalinos e biocidas, mantendo-se o pH, temperaturas e tempos adequados e local em que se coloca um pedaço da membrana suja. É possível saber o melhor produto a ser adotado pela melhora na permeabilidade na membrana após o CIP. Existem sistemas onde se coloca a membrana inteira, mantendo-se as mesmas condições CIP da planta.

Moreira esclarece que estas informações são aplicáveis para sistemas de nanofiltração e osmose reversa em suas diferentes possibilidades de qualidade da água de alimentação a serem tratadas: dessalinização de água do mar, tratamento de águas salobras, remoção de sulfatos da água do mar para aplicações de óleo e gás, reúso de efluentes etc. 
Para aplicações com membranas de ultrafiltração, tanto para água potável quanto para tratamento e/ou reúso de efluentes (MBR), os conceitos, protocolos de limpeza e produtos utilizados têm variantes devido às membranas disporem de outros materiais em sua composição que podem ter contato com produtos oxidantes fortes, por exemplo. 

Contato das empresas
Koch Membrane: www.kochseparation.com
Neotex: www.neotex.com.br
Suez: www.suez.com
Veolia: www.veolia.com.br