Alta capacidade de filtração, baixo consumo de produtos químicos e espaço de implantação da planta reduzido. Essas são apenas algumas das vantagens das membranas filtrantes, uma tecnologia eficiente, que tem conquistado espaço no mercado de tratamento de efluentes.
As membranas filtrantes são divididas em quatro tipos: Microfiltração (MF), Ultrafiltração (UF), Nanofiltração (NF) e Osmose reversa (OR). Essas tecnologias se diferenciam basicamente pelo grau de filtração, ou seja, cada uma delas tem uma capacidade específica de remoção de contaminantes do efluente.
A Microfiltração e Ultrafiltração, por exemplo, são membranas de baixa pressão e atuam na remoção de sólidos suspensos. Já as membranas de Nanofiltração e Osmose Reversa são classificadas como membranas de alta pressão e têm materiais dissolvidos como ións bi-valentes na Nanofiltração, e monovalentes na Osmose Reversa. "Em função das características descritas, a membrana ou o conjunto de membranas a ser selecionado para o tratamento de efluentes vai depender da qualidade do efluente bruto e o nível de qualidade final para o efluente tratado. Desta forma, para alcançar determinada qualidade do efluente tratado desejado pode ser necessário a combinação de mais de uma tecnologias de membranas como Ultrafiltração e Osmose Reversa, por exemplo", explica Marcelo Bueno, gerente da Toray.
Entre as membranas disponíveis no mercado, a Osmose Rerversa é considerada como o nível mais elevado de filtração. Isso porque, na nanofiltração as membranas apresentam cut-offs correspondentes a poros com cerca de 1 nanômetro. Isso significa que, enquanto a osmose reversa rejeita todos os íons, a nanofiltração permite a passagem de certos íons (tais como: sódio e cloretos), predominantemente íons monovalentes. Íons bivalentes e multivalentes, e moléculas mais complexas são amplamente retidas. Já a Microfiltração e a Ultrafiltração são tecnologias de baixa pressão e retêm apenas os sólidos que estiverem suspensos.

Membranas no tratamento de efluentes
No tratamento de efluentes, a tecnologia MBR (membrane bio reactor) está ganhando cada vez mais espaço. Trata-se de uma tecnologia que combina tratamento biológico com membranas de Microfiltração ou Ultrafitração e tem como benefício uma considerável redução de espaço e altíssima qualidade do efluente tratado quando comparado com o sistema convencional de lodos ativados.
A Ultrafiltração é bastante utilizada nos sistemas MBR onde substituem o decantador secundário nos sistemas de lodo ativado convencional. "Também podem ser utilizadas como um sistema de tratamento terciário, ou seja, filtrando o efluente que já passou por um tratamento biológico", comenta o engenheiro de processos da Mann+Hummel, Marcel Mano. Existem dois tipos principais de membranas nesse segmento, as membranas submersas e as enclausuradas. As membranas submersas, como o próprio nome indica, operam submersas em um tanque aparte, que ocupa um espaço adicional na planta e expõe os operadores ao efluente, mas permite o uso de uma maior quantidade de membranas, gerando uma área total superficial de filtragem maior. "Estas operam com a filtração de fora para dentro, o que significa que a água permeia para o interior das membranas, e o material retido fica do lado de fora", diz o representante da Pentair, Eduardo Reis.
Já as membranas enclausuradas são instaladas em skids e isolam totalmente possíveis contaminantes dos operadores, produzindo um ambiente de trabalho mais limpo, seguro e reduzindo área instalada. Além disso, podem ser instaladas horizontalmente ou verticalmente, com ou sem o auxilio da injeção de ar para aumentar a remoção de material depositado na parede da membrana, permitindo uma operação mais eficiente por mais tempo. "Estas podem operar tanto com sentido de filtração de dentro para fora, quanto de fora para dentro. O sentido de dentro para fora oferece uma alta performance a baixos consumos energéticos e de químicos", comenta Eduardo Reis.
As membranas podem ser aplicadas em várias etapas do tratamento industrial, seja para o efluente bruto ou mesmo como um processo de polimento final de um sistema convencional. "Isso é claro dependendo das características físicas, químicas e biológicas do efluente. O interessante é que mesmo na combinação com sistemas convencionais, as membranas possibilitam aumento de eficiência e da qualidade final no tratamento de efluentes", comenta Marcelo.
Apesar da eficiência e das inúmeras vantagens, a utilização das membranas filtrantes no tratamento de efluentes necessita de um cuidado especial. Isso porque, dependendo das características do efluente industrial e quanto único ele é, podem ser necessários testes pilotos para consolidar parâmetros de projetos e custos operacionais. Isso pode necessitar um pouco mais de tempo e investimento preliminar para poder consolidar um projeto, mas elimina qualquer risco de insucesso. "Felizmente a maioria dos efluentes são conhecidos e já possuem algum tipo de aplicação semelhante com membranas em algum lugar do mundo então como a Toray tem larga experiência em membranas e presença mundial podemos dar um suporte para o cliente e analisar se é necessário ou não um teste piloto", afirma o gerente da Toray.

Osmose Reversa
A Osmose Reversa é a tecnologia de membrana mais consolidada do mercado brasileiro, isso porque ela é largamente utilizada para desmineralizar água na indústria, como água de processo e utilidades já há muitos anos. "As aplicações de Osmose Reversa para tratamento de efluente vêm crescendo ao passo que o reúso de efluente tratado vem sendo mais procurado e normalmente quando o efluente passa pela Osmose Reversa você pode reutilizá-lo em grande parte das aplicações industrias", explica Marcelo.
Além disso, as membranas de osmose reversa ainda oferecem inúmeras vantagens ao tratamento de efluentes. O processo utiliza um baixo consumo de químicos e consegue tratar efluentes com alta salinidade.
"A osmose reversa permite a remoção de sais dissolvidos na água (inclusive os monovalentes), a remoção material coloidal, como sílica, que é um grande problema na alimentação de equipamentos que trabalham a alta pressão, pesticidas e herbicidas e qualquer outra molécula com peso molecular superior a 300 Da", ressalta Eduardo.
Já as principais desvantagens do processo são o alto gasto energético, devido à alta pressão necessária para sua operação e também a baixa recuperação apresentada em sistemas com um único estágio.

Mercado
No Brasil, apesar da grande maioria de membranas filtrantes ainda serem importadas, o mercado é bastante promissor e vem crescendo com o barateamento da tecnologia e a presença de casos de sucesso ao redor do mundo. "É crescente o interesse das empresas em investir em novos sistemas de tratamento ou na melhoria dos sistemas existentes para que seja possível o reúso do efluente tratado, reduzindo assim a vazão de efluente descartado e de água captada", analisa Marcel.
Além disso, o recente interesse das empresas públicas em utilizar membranas para o tratamento de água e efluentes, algo que há pouco tempo atrás era restrito ao mercado industrial, tem contribuído para a expansão dessa tecnologia. "Com a crise hídrica, o reúso de efluentes e dessalinização de água do mar passaram a ser estudados com mais seriedade e para viabilizar estas aplicações as membranas são fundamentais", comenta Marcelo.
Apesar das boas perspectivas, a crise econômica, somada aos custos da implantação, tem impactado no crescimento do setor. "Infelizmente ainda há certa resistência por meio de conservadores que preferem manter seus projetos dentro de sua zona de conforto e também casos em que o custo de implementação ainda é considerado elevado", afirma Eduardo.
No Brasil, diversas empresas já disponibilizam as membranas filtrantes em seus portfólios. A Toray, por exemplo, trabalha com as tecnologias de Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa. "O grande diferencial da Toray é trabalhar com toda a linha de membranas em seu portfólio o que não é muito comum no mercado. Desta forma podemos oferecer ao cliente a possibilidade de discutir qualquer tipo de projeto e com qualquer rota de tratamento com membranas através de um único fornecedor", destaca Marcelo.
Nos projetos da Toray, as membranas para sistema MBR são utilizadas para tratamento de efluentes e reúso. "A chamada linha Membray, compreende membranas de ultrafiltração do tipo placa plana, feitas de PVDF com poros de 0,08 mícron, que operam submersas, e que possuem instalação e operação muito mais simples que as similares do mercado", explica Marcelo.
A Mann+Hummel se destaca no mercado por produzir membranas de MBR que combinam as principais vantagens das tecnologias disponíveis no mercado. "Nossas membranas de MBR são únicas, pois apesar de serem planas, elas são retrolaváveis e por isso combinam as vantagens da Hollow Fiber e das Placas Planas", indica Marcel. A combinação destas duas tecnologias resulta em benefícios como: pré-tratamento simples, auto regeneração da membrana, fácil limpeza, aeração com bolhas finas, possibilidade de limpeza mecânica, entre outros.
Entre os produtos da GE Water, está o LEAPprimary, um tratamento de efluentes primário avançado que combina a separação, o espessamento e o escoamento de sólidos primários em uma única unidade compacta. O LEAPprimary executa a mesma função que um clarificador primário e uma tela fina em uma estação de tratamento por MBR tradicional. Outra tecnologia disponibilizada pela GE Water é o LEAPmbr, que reduz drasticamente os custos com energia, aumenta a produtividade e tem projeto flexível que pode se ajustar a uma área de instalação menor que a tecnologia MBR convencional.

A tecnologia Helix é a novidade do ano da Pentair. A inovação será aplicada nas membranas tubulares da empresa, com tubos de diâmetro interno a partir de 5,8 mm. "Essas membranas são voltadas para processos com altas cargas de sólidos suspensos, como é o caso de um MBR. As membranas confeccionadas com a tecnologia Helix apresentam um cume helicoidal no interior dos tubos que é responsável pelo aumento da turbulência no interior dos mesmos, o que auxiliará na remoção do material depositado na parede das membranas, enquanto opera-se a velocidades crossflow mais baixas. O resultado disso é uma grande diminuição nos gastos operacionais e um aumento significativo na produtividade", indica Eduardo.

Contato das empresas:
GE Water: www.gewater.com
Mann+Hummel: www.mann-hummel.com
Pentair: www.pentair.com
Toray: www.toray.com.br