O mercado vem adotando de maneira ampla a ultrafiltração. Suas aplicações crescem de modo notável. Por ser eficaz para remover partículas e microrganismos da água, é aplicada no tratamento de água, indústrias, processos alimentícios e farmacêuticos, entre outros setores. Ao eliminar o uso de produtos químicos agressivos, torna-se solução das mais sustentáveis, ecoeficientes e viáveis. A retrolavagem na ultrafiltração utiliza muito poucos químicos e não gera sólidos, somente 5% de resíduos, que não têm custos. Enquanto na filtração convencional, 20% são lodos que precisam ser destinados aos aterros, gerando altos custos.
A adoção da ultrafiltração no Brasil segue tendência global em atender aos rigorosos padrões de qualidade da água e à Sustentabilidade Ambiental. “Sua utilização aumenta no País no tratamento de água e efluentes para superar desafios da água e meio ambiente motivada pelo crescimento econômico, urbanização e maior conscientização ambiental. Empresas, governos e setores industriais investem em tecnologias avançadas para garantir acesso seguro à água e tratamento eficaz de efluentes, fortalecendo ainda mais a ultrafiltração no País” – afirma André Ricardo Telles, CEO da Ecosan.
O setor industrial adota cada vez mais tratamentos que utilizam membranas. “As indústrias precisam ter efluentes de alta qualidade e viabilizar o reúso da água para fins nobres dentro do processo industrial” – pontuam Carlos Maurício Rodrigues, gerente nacional da KSS, e Vanessa Brusius, engenheira de processo Sr. da empresa. Segundo eles, no setor público, para tratar efluentes domésticos, a demanda é quase inexistente. “Já para o tratamento de água potável, cresce a adoção de membranas de UF em novas estações” – apontam.
Oscilações da concentração de sólidos suspensos no rio que abastece a ETA não param a operação do sistema de UF, como fazem no sistema convencional. “A tolerância às variações da qualidade da água bruta, principalmente das membranas submersas, é muito grande e de rápido ajuste” – explicam Rodrigues e Vanessa. 
Os órgãos públicos começaram a licitar mais projetos com Ultrafiltração como tecnologia escolhida devido às seguintes garantias: 
• Por ser uma barreira física, a qualidade da água tratada será sempre a mesma, independentemente da qualidade da água de entrada;
• A área ocupada reduzida da UF em relação à da convencional;
• A rapidez na implantação de uma ETA de membranas;
• Menor adição de produtos químicos para o tratamento de águas comparado aos métodos convencionais.
Fonte: KSS.

Sem lodo
Outra grande vantagem é a limpeza com retrolavagem na ultrafiltração, que utiliza muito pouco químicos e não gera sólidos. “São somente 5% de resíduos. A ultrafiltração não tem custos com resíduos e há pouca intervenção humana. A membrana acumula sólidos, mas como a retrolavagem é feita com certa frequência, recupera-se 90% a 95% da água sem lodo” – explica Oliver Kiles, gerente comercial de produtos de engineered systems da Veolia. 
Enquanto a filtração convencional solidifica no fundo do tanque. “Recupera-se 80% da água e 20% são lodo. No convencional, há alta concentração de lodo e químicos que precisam ser removidos e destinados aos aterros, o que gera altos custos” – compara.

Barreira física
Para aplicação em água potável, a robustez da fibra e o baixo índice de ruptura são essenciais para a garantia sanitária. “A membrana de UF é uma barreira física que só deixa passar partículas ou substâncias menores que o poro dela, o que garante confiabilidade ao tratamento. O monitoramento automático dos sistemas de UF é outra vantagem diante do convencional, que está sujeito a flutuações no decantador se o floco não for bem formado nas etapas anteriores” – explicam Rodrigues e Vanessa. 
Fibras mais resistentes na ultrafiltração permitem remover com eficiência partículas, colóides, bactérias e vírus. “Operar em ampla faixa de condições de pH e temperatura demonstra a adaptabilidade da ultrafiltração e seu potencial para ser aplicada em diversas configurações e cenários” – discorre Telles. A operação contínua e automatizada dos sistemas de ultrafiltração otimiza a eficiência operacional e reduz a intervenção humana. As membranas podem entupir ao longo do tempo, o que exige adequada manutenção. 
Utilizada quando da expansão de plantas sem tanto espaço, ganha foot print maior de ultrafiltração. A Ultrafiltração requer espaço muito menor. “Ou seja, em pequeno espaço, consegue-se tratar muito mais que antigamente. A barreira física garante a qualidade operacional. Como a tecnologia vem avançando, também pode-se colocar a água do rio direto em membranas robustas existentes hoje” – pontua Kiles. 
Fora do Brasil, o municipal é muito forte tanto na América do Norte quanto na Europa. “São 3.600 instalações globais que utilizam sistemas de membranas” – afirma Kiles. “O Brasil utiliza mais no industrial do que no municipal. No exterior, são tecnologias já consolidadas, mais de 55% no municipal” – diz Diego Fuentes, gerente sênior de marketing e desenvolvimento de negócios.

Tipos
A escolha do módulo de membrana pressurizada, tubular ou submersa mais adequado para cada situação depende das características da solução que alimentará o sistema.
As membranas de ultrafiltração separam:
• Líquido/Líquido de soluções de diferentes pesos moleculares;
• Líquido/Sólido com base na diferença de tamanho das partículas. 
Fonte: KSS.
A ultrafiltração trata de modo eficiente os efluentes, diminuindo as descargas poluentes. “Sua eficiente separação física retém contaminantes sólidos e remove impurezas microscópicas. As membranas de ultrafiltração aprimoram a qualidade da água para consumo humano e permitem o reúso interno da água tratada de efluentes industriais nos processos industriais, reduzindo uso da água fresca” – destaca André Ricardo Telles, da Ecosan.
A Ultrafiltração é uma filtração intermediária entre a Microfiltração e a Nanofiltração. “Na UF, são utilizadas membranas de baixa pressão e porosas para separar água com sólidos dissolvidos de sólidos em suspensão. A separação das substâncias é feita pelo peso molecular ou tamanho da partícula. Materiais menores que o tamanho de poro passam pela membrana e saem no permeado. Partículas maiores ficam retidas no concentrado” – explicam Rodrigues e Vanessa, da KSS.
• Quando se está trabalhando com membranas pressurizadas ou tubulares, os módulos de membrana podem ser instalados em Skids;
• Quando a configuração do módulo é com membranas submersas, podem ser instalados em tanques de filtração. 

Os sistemas com membranas submersas requerem menor área de instalação e são preferidos para grandes vazões, por exemplo, a Estação de Tratamento de Água Potável, devido ao maior empacotamento. 
Os sistemas MBR para tratamento de efluentes utilizam membranas tubulares ou submersas. “Novamente, a membrana submersa tem vantagens para essa aplicação. Além de ocupar menor área para instalação, consome menos energia na sua operação. Enquanto para sistemas pequenos, as membranas tubulares ou de placas são mais competitivas economicamente” – diferenciam Rodrigues e Vanessa.
Para iniciar, é ideal que se implemente uma etapa de pré-tratamento. “A configuração do sistema de ultrafiltração, em módulos ou cartuchos, deve ser estrategicamente planejada com o objetivo de eficiência operacional e minimizar impactos ambientais” – orienta Telles, da Ecosan.
Com os avanços digitais, Telles afirma a importância de implementar sistemas automáticos para monitorar e controlar os parâmetros do processo. “Durante a operação, a pressão que força a passagem da água através das membranas representa esforço consciente para alcançar a purificação desejada. A gestão do concentrado, contendo as impurezas retidas, deve ser feita conforme as regulamentações ambientais locais” – recomenda também o CEO da Ecosan.  

Fluxos diferentes
Não existe diferença de membrana usada para tratamento de efluentes industriais ou efluentes municipais. “O processo de ultrafiltração é o mesmo tanto para efluentes industriais quanto para efluentes domésticos. O que existe, sim, é a diferença de fluxos aplicados nas membranas” – especificam Rodrigues e Vanessa. 
Efluentes industriais têm potencial maior de incrustação do que efluentes domésticos. “Como os efluentes industriais, normalmente, têm maior potencial para incrustação, as membranas trabalham com fluxos mais baixos” – esclarecem Rodrigues e Vanessa.
Exemplos de tratamentos com UF citados pela KSS: 

• Para o tratamento de água, a membrana de UF pode ser acondicionada em cartuchos pressurizados ou módulos submersos. Quem determina qual é a melhor configuração é a concentração de sólidos suspensos na alimentação e a vazão total do sistema;
• No tratamento de efluentes, as membranas de UF são aplicadas junto do tratamento biológico, os MBRs; 
• Para o tratamento de correntes oleosas, concentram o óleo emulsionado e recuperam a água contida nessa solução; 
• Como filtração terciária para remover fósforo de efluente secundário ou para polimento final, entregam efluente tratado com turbidez abaixo de 0,1 NTU.

As membranas de ultrafiltração para tratamento de água e efluentes, inclusive nas indústrias, têm variações específicas. “Com poros menores, as membranas para água potável removem partículas, bactérias e vírus. Os poros maiores das membranas para efluentes industriais visam a uma taxa de fluxo mais elevada e remover com eficiência contaminantes específicos desses efluentes” – menciona Telles, da Ecosan.
É crucial a seleção do material das membranas devido às características químicas dos fluidos a serem tratados e às condições operacionais. “Membranas para efluentes industriais são mais robustas, suportam níveis mais altos de contaminação e resistem a condições químicas agressivas” – ressalta o CEO da Ecosan.
As exigências de taxa de fluxo e a eficiência de remoção variam conforme a aplicação. “Em algumas indústrias, otimizar o fluxo para processos contínuos pode ser prioritário. Enquanto em sistemas de água potável, a ênfase recai sobre a qualidade da água” – aponta Telles.
As membranas para água e efluentes são diferentes. “Para efluentes, são mais agressivas porque toleram limpezas mais severas para uma vida útil mais longa” – menciona Kiles, da Veolia. Além disso, a ultrafiltração aumenta a vida útil dos sistemas. 
Oliver Kiles cita que um sistema municipal de São Paulo, da década de 20, foi expandido em 2014, na época da estiagem, com ultrafiltração trabalhando com o convencional para suprir a falta de água e a qualidade de água. “Já tem 10 anos de operação e as membranas nunca foram trocadas devido à robustez do sistema” – conta.
Na indústria alimentícia, utiliza-se MBR com membranas ultrafiltrantes para tratar o efluente. “Depois do efluente tratado, a qualidade da água é tão boa que é reutilizada e volta dentro do próprio processo no contato com o alimento. Em papel e celulose, recupera-se 95% da água utilizada na indústria” – enfatiza o gerente comercial.

Estudo
Estudo e análise realizados pela Veolia entre ultrafiltração e tecnologia tradicional para entender mais seus benefícios e aplicações em diferentes aspectos: técnicos, parâmetros, onde utilizar, casos, especificações de água etc.

Fibra oca
São fios ocos de fibras plásticas com poros microscópicos na superfície. Os poros formam barreira física às impurezas e a água limpa é coletada no interior da fibra.
• As fibras imersas, sob baixa pressão e operação a vácuo, em membranas individuais em módulos abertos montados em cassetes e trens maiores; 
• As fibras pressurizadas em membranas individuais em módulos dentro de vasos montados em racks e trens maiores.
As membranas de ultrafiltração substituem o pré-tratamento convencional multimídia, carvão, areia, coagulação e floculação. Dependendo da qualidade da água da planta, combina-se o tratamento convencional com a ulltrafiltração para fazer o polimento final. O tamanho do poro na ultrafiltração é 2. Na Veolia, o poro da membrana é bem menor, .02. Veja no quadro a seguir:

Viáveis
Os dois cases abaixo mostram onde os sistemas estão sendo bem recebidos porque as indústrias consomem muita água. “Ajuda a viabilizar a água da indústria, mas é um business case, porque é preciso analisar o custo da água, a solução de uso como um todo. Às vezes, a empresa implementa de forma gradativa” – afirma Diego Fuentes.

Reúso límpido
O primeiro biorreator de membrana municipal em escala da América Latina, construído na Sanasa Campinas, Epar Capivari II (Estação Produtora de Água de Reúso), trata 363 litros de água por segundo. O MBR da Veolia trata efluentes por lodos ativados com a biomassa separada pelas membranas ultrafiltrantes. Faz parte tratamento terciário que proporciona qualidade ao efluente tratado para reúso de água. Em versão compacta, possui alta automação.
Com 1,2 milhão de habitantes, Campinas, hoje polo tecnológico, fica na bacia hidrográfica PCJ, onde houve investimento maciço em tratamento de esgoto e tecnologias mais modernas de remoção de poluentes. O objetivo é atender ao desenvolvimento industrial da região com maior disponibilidade de água e dentro das metas de sustentabilidade, uma delas o reúso de efluentes tratados.

Fontes protegidas
Em parceria com a LD Celulose no tratamento de água, a Veolia fornece água industrial de qualidade para que a maior planta para produção de celulose solúvel na América Latina, em Indianópolis (MG), atenda aos regulamentos de descarte de efluentes e proteja as fontes locais de água.
A Veolia utiliza membranas de ultrafiltração direta para a ETA com capacidade de 2.450 m³/h, troca iônica e osmose reversa para água de caldeiras. Faz parte da planta tratamento terciário físico-químico que propicia qualidade ao efluente tratado para reúso de água. 


Contato das empresas
Ecosan: www.ecosan.com 
KSS: www.kss-sep.com 
Veolia: www.veolia.com
 

Refêrencias bibliográficas

GOVERNO DE SÃO PAULO. Sistema Guarapiranga amplia capacidade de abastecimento. 20 jul. 2015. Disponível em: https://www.saopaulo.sp.gov.br/ultimas-noticias/sistema-guarapiranga-amplia-capacidade-de-abastecimento-1/. Acesso em: 24 out. 2023.

SOLUÇÕES ESPECIALIZADAS para a indústria de Papel & Celulose. Revista O Papel, 18 mar 2021. Disponível em: http://www.revistaopapel.org.br/publicacoes.php?id=3305. Acesso em: 25 out. 2023.