As membranas de ultrafiltração de fibra oca são cada vez mais usadas no tratamento de água, efluentes e em MBR (biorreator de membrana). Criadas há cerca de 40 anos, as membranas do tipo fibra oca atendem a várias aplicações sanitárias e não sanitárias. “Nas duas últimas décadas, principalmente, com o desenvolvimento de módulos com maior área e membranas de fibra oca submersas, o tratamento de água e efluentes para grandes volumes e municipalidades foi viabilizado, tornando-se a melhor opção para a maioria dos casos. Atualmente, grandes sistemas têm sido instalados, chegando a 1.000 m³/h em efluentes industriais e 2.000 m³/h em tratamento de água” – menciona o engenheiro Roberto Meirelles, do setor comercial da Hidrofiltros.
Além disso, com o desenvolvimento da tecnologia de fabricação das fibras, as fibras estão mais resistentes. “As quebras de fibras têm sido minimizadas, em muitos casos, atingem 10 anos de vida útil. Os entupimentos de fibras que podem ocorrer também são evitados com o processo outside/inside” – aponta Meirelles. 
Segundo ele, o menor custo energético do processo outside/inside também é outra característica importante. Como as etapas do processo variam conforme o fluido de alimentação, para água e efluentes, tipicamente, utiliza-se uma pré-filtração tipo tela de 250-500 micra. “Durante o processo, são realizadas retrolavagens periódicas com o próprio permeado, produtos químicos ou uma simples limpeza com ar no lado externo das fibras, quando o processo for do tipo outside/inside, ou seja, de fora para dentro das fibras” – explica.  

Custo menor
É fato que o uso de tecnologias de filtração por membranas vem se ampliando e expandindo devido à redução do custo de aplicação ao longo dos anos. São muito importantes as premissas de projeto e conhecer bem os critérios de dimensionamento para poder optar pela aplicação de tecnologias de filtração por membranas. “Como toda tecnologia, o que vale é identificar o que de melhor pode ser utilizado e que dará resultado, aliado sempre ao Opex que faça sentido em termos operacionais e de manutenção, com foco em preservar a qualidade. Apesar do aumento do preço do dólar nos últimos anos, ainda é viável a aplicação dessas membranas, aplicação, em muitos casos, com resultados excelentes” – enfatiza o engenheiro Emílio Bellini, diretor operacional da Alphenz.

Vantagens do PVDF
As fibras ocas de polifluoreto de vinilideno (PVDF) são muito vantajosas para os processos com membranas para separar gás e líquido por conta da resistência química e características hidrofóbicas do PVDF, preservando também adequada performance do processo. 
As membranas de fibra oca de PVDF têm tolerância muito maior à exposição a cloro, propiciando maior vida útil. “O que melhorou muito o custo-benefício na utilização de membranas no tratamento de água e efluentes” – enfatiza Meirelles. 
Além disso, o processo é muito mais simples que sistemas tradicionais de tratamento. 
“A qualidade da água produzida é muito superior, tanto em termos microbiológicos, quanto em redução de contaminantes e turbidez. O mercado está percebendo que é a opção de tratamento mais vantajosa e que permite maior flexibilidade que sistemas tradicionais” – afirma Meirelles, da Hidrofiltros.

Ultra, nano e OR
Bellini, da Alphenz, explica que, tanto na osmose reversa quanto na ultrafiltração, o conceito é de aplicação mecânica de pressão em membranas que servem como barreira física. Na nanofiltração, as membranas são barreiras seletivas ao transporte de matéria entre duas fases. Elas restringem, total ou parcialmente, o transporte de massa ou de espécies químicas presentes nas fases, tendo como forças motrizes potenciais químico e elétrico, ou seja, gradientes de pressão, concentração, temperatura ou elétrico. Na prática, ele diz que é obtido ao pressionar a solução por meio de uma bomba, passando esta solução sob alta pressão por um vaso de pressão, chamado permeador, onde está contida a membrana.
Na ultrafiltração, a pressão requerida é menor que na nanofiltração. Na osmose reversa, a pressão é maior. Além disso, a ultrafiltração é menos seletiva, o que propicia a passagem de íons e moléculas menores. Já a osmose reversa retém sem qualquer seletividade todos os cátions e ânions presentes no meio aquoso. Enquanto a nanofiltração permite a passagem dos íons monovalentes, como sódio, potássio, fluoreto e cloreto.

Aplicações e diâmetros 
As membranas do tipo fibra oca atendem a diversas aplicações sanitárias e não sanitárias: 
• Indústria de sucos de frutas; 
• Laticínios; 
• Indústria farmacêutica;
• Recuperação de compostos valiosos em efluentes; 
• Tratamento de água; 
• Tratamento de efluentes;
• Aplicações na geração de água de reúso de esgoto sanitário ou efluentes industriais após pré-tratamento para remover carga orgânica dissolvida e sólidos em suspensão;
• Entre outras. 
Fontes: Alphenz e Hidrofiltros.
As fibras têm diâmetros variados conforme as características da alimentação. “Na maioria das aplicações para água e efluentes, fibras de 0,6 mm a 1 mm são adequadas” – diz Meirelles, da Hidrofiltros.
As membranas são modulares e atendem aplicações que vão desde 1.000 litros/hora até vazões maiores, como 200 litros/segundo ou mais. As membranas de nanofiltração, de acordo com Bellini, da Alphenz, possuem dimensões e formatos similares às da osmose reversa, com opções de diâmetros de 4 e 8 polegadas. A imagem anterior ilustra a diferença entre as membranas em aspecto, tamanho e aplicações.
 

Contexto e objetivo 
Para utilizar as membranas tanto para ultrafiltração quanto para nanofiltração ou osmose reversa, é fundamental compreender o contexto de aplicação. “Conhecer bem o efluente ou a água residual em termos de qualitativos e quantitativos. Além disso, saber o objetivo após o tratamento, se é para reúso ou para atender a alguma legislação de lançamento em corpo d’água, por exemplo” – orienta Bellini, da Alphenz.
As membranas, normalmente, são usadas junto com outros processos. “Esses processos podem servir como pré-tratamento para tornar possível a aplicação das membranas ou até mesmo um pós-polimento com tecnologias de adsorção ou troca iônica” – ressalta. 

Limpezas  
Em alguns casos, de acordo com Meirelles, da Hidrofiltros, pré-filtros automáticos autolimpantes são usados a montante para diminuir a frequência de retrolavagem das membranas de fibra oca. A jusante, para atingir a qualidade de água desejada, é utilizada, muitas vezes, a osmose reversa para reúso, potabilização ou descarte. “Como a membrana de ultrafiltração fornece sempre um filtrado com SDI abaixo de 3, o sistema de osmose reversa tem sua performance otimizada, tanto no fluxo quanto em frequência de limpeza” – explica. 
O teste SDI prevê e previne a incrustação de partículas na superfície da membrana. A incrustação faz com que haja declínio do fluxo de permeado e perda de qualidade da membrana. Para controlar a incrustação, são feitos o pré-tratamento da água e a limpeza regular. 
As limpezas químicas que devem ser realizadas em todas as tecnologias de filtração evitam a saturação da membrana e diminuição de sua vida útil. “A limpeza química permite estabilizar a pressão de operação do sistema e prolonga a vida útil da membrana” – salienta Bellini, da Alphenz. 

A saturação da membrana pode ocorrer:
• Por motivos químicos (saturação química);
• Por motivos biológicos (formação de biofilme). 
Para cada caso, existe um procedimento a ser realizado para evitar problemas operacionais, segundo Bellini. 

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