Membranas De Ultrafiltração E Mbr São Soluções Tecnológicas Para O Tratamento De Efluentes

Apesar da falta de informação e conhecimento e serem tecnologias mais caras, seu custo vem caindo e seu uso no mercado brasileiro segue em ritmo de crescimento


Membranas De Ultrafiltração E Mbr São Soluções Tecnológicas Para O Tratamento De Efluentes

 

As Membranas de Ultrafiltração e Membrane Bio Reactor (MBR) utilizadas no tratamento de efluentes e esgotos atendem às diversas necessidades hídricas atuais pelas quais estamos passando. Com um ajuste aqui e outro ali, são tecnologias que vêm sendo melhoradas. O MBR, por exemplo, a curto prazo, conforme diz Mauro Coutinho, diretor técnico da Centroprojekt do Brasil, pode se tornar o sistema de tratamento de esgotos padrão na Região Metropolitana de São Paulo e em outras metrópoles. Por isso, é importante entender como o mercado absorve estes tipos de tecnologia e quais os desafios encontrados.
"O mercado vê estes tipos de tecnologias como a solução para o futuro. O que ocorre é que tem se tornado uma tecnologia importante no presente", afirma Daniel Paiva Pavan, gerente de vendas da Kubota Membrane Europe. Ele explica que a membrana é a tecnologia mais viável para um tratamento eficiente do efluente com geração de água de reúso. "Isso possibilita extrairmos menos água dos mananciais naturais e poupar a natureza, que já se encontra em situação crítica em termos de disponibilidade de água. Políticas públicas que incentivem e reduzam impostos seriam bem-vindas. Afinal, o custo destes sistemas ainda é o principal desafio encontrado", aponta.
Max Santavicca, diretor comercial da divisão de Water & Process Technologies da GE Water, esclarece também os motivos da importância destas tecnologias no mercado hoje. Segundo ele, estas tecnologias são muito bem aceitas mundialmente, principalmente nos países mais desenvolvidos ou onde a disponibilidade de água é restrita. "Isso porque garantem a qualidade e a disponibilidade do recurso de modo confiável e perene", diz. Enquanto os países em desenvolvimento ou com alta disponibilidade de água, como o Brasil, passaram a adotá-las de forma tímida nos últimos anos. "Com a crise hídrica e as novas legislações, municípios e indústrias perceberam todas as vantagens que a tecnologia traz e que o investimento se paga rapidamente quando se pensa na indisponibilidade de água para a população, indústrias e agricultura. Diante deste quadro, o Brasil é um mercado promissor", analisa.
Para Marcelo Bueno, gerente regional de Membrane Technology da Toray do Brasil, o mercado vê com muito bons olhos estas tecnologias, apesar de ainda haver falta de informação e conhecimento. "Antes vistas como tecnologia do futuro por serem caras e inacessíveis, hoje já são uma realidade e estão mais próximas do que as pessoas imaginam. Poucas pessoas se dão conta que o shopping que elas frequentam utiliza água de reúso produzida por membranas para descarga de sanitários ou torre de resfriamento", exemplifica.

 

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Na Europa e EUA, segundo Bueno, as membranas já são aplicadas há muito tempo para o tratamento de águas sendo que o principal mercado é o municipal, atendendo uma legislação mais restritiva para descarte de efluentes, reúso e potabilização. "No Brasil, estamos vendo um crescimento muito grande que se iniciou anos atrás no mercado industrial, primeiro setor a identificar as vantagens técnicas e comerciais das membranas para tratamento de efluentes. Agora, finalmente o setor municipal, impulsionado pela crise da água, legislações mais restritivas e potencial de venda de água de reúso, estão começando a olhar mais para as tecnologias de membranas", avalia.
"Há um consenso de que as membranas de UF e MBR para tratamento de efluentes são uma tendência mundial e viável. O conhecimento profundo destas tecnologias, respeitando também suas limitações, é fundamental para a viabilidade técnica e comercial do projeto", assinala. Bueno apenas adverte que o cliente deve buscar um fabricante que dê um bom suporte para seleção, dimensionamento e implantação das membranas, garantindo sucesso em sua utilização. Uma das ações da Toray nesse sentido é disponibilizar o conhecimento de aplicação em palestras, seminários e treinamentos para os diversos setores envolvidos, como empresas públicas e privadas e universidades.
O mercado vem encontrando formas de reduzir as limitações do MBR ao longo do tempo e, por esse motivo, a tecnologia se mostra mais adequada às atuais demandas. "A necessidade premente de recuperação da qualidade dos corpos receptores, para todos os fins, inclusive para permitir o uso subsequente para tratamento e distribuição (reúso indireto), nos faz acreditar que o MBR deve se tornar, a curto prazo, o sistema de tratamento de esgotos padrão, pelo menos na Região Metropolitana de São Paulo e outras metrópoles", afirma Mauro Coutinho, diretor técnico da Centroprojekt do Brasil.
"É uma tecnologia confiável e consistente que ainda encontra barreiras porque a maioria é importada, mas já é considerada como a principal tecnologia a ser usada no tratamento de efluentes", avalia a equipe técnica da Koch Membrane Systems (KMS).
A Nalco-Ecolab não é fabricante de membranas, mas produz sistemas de tratamento de efluentes e reúso que utiliza membranas. Para Luiz F. Bezerra, M.Sc., desenvolvedor de negócios e gerente técnico da área de engenharia de desenvolvimento de projetos América Latina (E&PDLA) da empresa, a tendência é de que essa tecnologia seja cada vez mais utilizada. "Apesar de estarmos passando por um momento delicado na economia brasileira cujos investimentos estão paralisados, o cenário de falta de água nas grandes capitais, associado ao fato de que, em várias regiões, a legislação ambiental está cada vez mais restritiva, poderá ser o grande incentivador para o uso de membranas no tratamento de efluentes, tanto como polimento quanto no uso do MBR", afirma. Segundo ele, o maior desafio está no fato que a água na maior parte do Brasil é muito barata, o que não estimula uma consciência de conservação ou reúso. "Na hora que os agentes ambientais e comitês de bacia começarem a ter autonomia e ampliar a cobrança pelo uso da água, certamente haverá um cenário mais propício ao uso das membranas", prevê.

Características
As desvantagens para aplicação do MBR são algumas substâncias acima dos valores, como óleo e graxas, incrustrantes, caso do cálcio e outros, passíveis de remoção em pré-tratamento; o preço, reservado à aplicação de MBR para casos onde o efluente tratado precisa ter alta qualidade (corpos receptores de baixo volume e alta pureza); e o custo de reposição de membranas. Conforme dito no início da matéria, o diretor técnico da Centroprojekt do Brasil afirma que as limitações para aplicação do MBR têm sido fortemente reduzidas. "O preço vem caindo nos últimos anos, mais fabricantes de membranas têm se qualificado, a vida útil tem sido estendida, principalmente das membranas planas, desenvolvimentos têm reduzido a quantidade de ar necessária para o scrubbing* (borbulhamento de limpeza), o que resulta menos energia gasta", revela.
*Obs.: scrubbing, segundo Mauro Coutinho, diretor técnico da Centroprojekt do Brasil, é uma ação de esfregamento da superfície da membrana mais o transporte de sólidos desgrudados por uma corrente do líquido, do lado bruto, provocada pelo borbulhamento. Chamada de filtração lateral e também como filtração tangencial é diferente da filtração comum, que tem uma entrada e uma saída e o material separado fica retido no meio filtrante. A filtração lateral ou tangencial tem uma entrada e duas saídas: entra um líquido a ser filtrado e sai um líquido filtrado e uma corrente carregando o material separado.

 

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Segundo Coutinho, o MBR corretamente projetado proporciona:
• Qualidade do permeado - Igual ao padrão da água do corpo receptor Classe 2 (DBO5 = 5mg/l), além de sólidos suspensos virtualmente zero, turbidez zero e outras perfeições.
• Barreira física - Altíssima estabilidade. Muito menos sensível ao cuidado operacional do que uma ETE biológica de lodos ativados ou qualquer outro tipo.
O fato é que a ultrafiltração/MBR é uma tecnologia mais cara quando comparada com tratamentos convencionais. O que é uma desvantagem ou, podemos dizer, aparente desvantagem por se tratar de uma tecnologia que traz recursos que oferecem muitas vantagens. "Quando olhamos para as vantagens, vemos que são infinitamente maiores", ressalta Santavicca. Para ele, a confiabilidade e a qualidade da água tratada são tão altas, por ser livre de patógenos, turbidez, sólidos, etc., que sua reutilização se torna viável, proporcionando economia de recurso e de dinheiro em indústrias e municípios. Ainda assim é possível comercializar a água de reúso, como a Sanasa faz com Viracopos, gerando receita", destaca.
"Além disso, são incontáveis os benefícios para o meio ambiente. A qualidade da água devolvida é capaz de recuper e tornar um ecossistema equilibrado novamente, trazendo uma série de benefícios em cascata", comemora. Para a população, os principais benefícios são um ambiente mais equilibrado e limpo, o que reduz a taxa de doenças e consequente mortalidade (saneamento básico) e maior disponibilidade de água potável para consumo, já que as indústrias podem usar água de reúso.
Se o projeto de tratamento de efluentes com membranas for bem estudado, projetado e implantado praticamente não há desvantagens em relação aos sistemas convencionais. "Tanto o sistema de ultrafitração quanto o de MBR proporcionam ótima qualidade do efluente tratado, reduzindo o consumo de produtos químicos e menor área de implantação", compara Bueno. Mesmo assim, segundo ele, por não haver padronização entre os fabricantes das membranas de UF e MBR, é preciso fazer uma análise criteriosa para a seleção do fornecedor.
Bezerra, da Nalco-Ecolab, elencou outras vantagens e desvantagens que envolvem o uso do MBR no tratamento de efluentes.
Vantagens:
• Produção de um efluente com elevada qualidade (turbidez > 0,3 NTU);
• Probabilidade de diminuição do volume do biorreator;
• Possibilidade de operar o reator com elevada idade do lodo (acima de 30 dias).
Desvantagens:
• Alto custo das membranas;
• Alto consumo de energia para aeração do biorreator;
• Exigência de mão de obra especializada para operação do sistema;
• Necessidade de automação mais robusta.

 

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Pesquisa e desenvolvimento
Estudos e pesquisas com resultados satisfatórios surgem periodicamente proporcionando novas utilizações e aplicações destas membranas. "A GE tem alguns pilotos em plantas espalhadas pelo mundo testando essa tecnologia para tratamento de efluentes diferentes dos usuais e de difícil tratamento (tough to treat)", revela Max Santavicca, diretor comercial da Divisão de Water & Process Technologies da General Electric.
Há estudos para novas aplicações também na Kubota. "Estes sistemas têm sido usados para aumentar capacidades de plantas de tratamento de efluentes existentes, tanto em uma maior carga orgânica quanto em uma maior vazão, sem a necessidade de obras civis", destaca Daniel Paiva Pavan, gerente de Vendas da empresa. A tecnologia MBR tem estações extremamente compactas. "No caso de plantas de tratamento de efluentes novas que vão ser construídas com estas tecnologias, é possível ser quatro vezes menor do que uma planta com tratamento biológico convencional", compara. Já a equipe técnica da Koch Membrane Systems afirma que a empresa investe milhões de dólares em pesquisas.


 

Tipos mais usados
A ultrafiltração de efluentes direta está disponível hoje, segundo Coutinho, principalmente, nos formatos Hollow Fiber (fibra oca) fluxo in-out e out-in; tubular fluxo in-out; e espiral fluxo in-out. "A membrana tubular é utilizada em aplicações com maior quantidade de sólidos suspensos e/ou óleo ou quando se pretende uma alta concentração do rejeito, geralmente em processamento por bateladas", explica.
O MBR é o tratamento biológico onde a separação dos sólidos (biomassa) é feita por membranas de ultrafiltração ou de microfiltração. "O mecanismo de filtração difere da ultrafiltração direta de efluentes pelas altas concentrações de sólidos de biomassa", especifica. As técnicas de limpeza que mantêm a estabilidade da filtração por longos períodos (meses) dependem da manutenção de certas condições da biomassa para boa filtrabilidade. "A própria biomassa é parte da filtração através dos filmes que se mantêm, controladamente, na superfície das membranas. Aqui se filtra o chamado licor misto, efluente tratado e biomassa, não propriamente o efluente", esclarece o diretor técnico.
Para MBR, encontram-se membranas submersas no reator: planas e Hollow Fiber (fibra oca); e as externas ao reator: Hollow Fiber e tubulares. Cada um destes formatos tem suas vantagens e desvantagens e aplicações típicas. As membranas submersas, por exemplo, gastam menos energia. As planas usam mais ar no scrubbing do que as de fibra oca, utilizando mais energia. "Em compensação, são bem mais robustas, a limpeza delas é mais simples e permitem maior fluxo e escoamento do permeado por gravidade. Enquanto as membranas fibra oca usam menos ar no scrubbing, utilizam ciclos de contralavagem, são bem mais compactas e, portanto, requerem tanques menores do que as planas", diferencia.
Conforme Coutinho, as membranas externas tubulares usam a velocidade de circulação para manter a estabilidade da filtração lateral, gastando mais energia para a recirculação. A área de membrana em cada módulo é menor, utilizando espaço bem maior. Já as membranas de fibra oca foram desenvolvidas em módulos verticais com permanente aplicação de ar e denominam-se air lift membranes com o objetivo de combinar a eficiente limpeza das membranas com a recirculação.

 

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"As membranas mais utilizadas são do tipo imersa e pressurizada, podendo ser de fibra oca em formato tubular, plana ou placa oca", indica Santavicca. A GE fornece membranas de fibra oca em formato tubular, seja imersa ou pressurizada. "As membranas pressurizadas podem ser utilizadas para potabilização de água, tratamento para água industrial e tratamento terciário de efluentes. Já as membranas imersas, mais resistentes, além de atenderem às demandas citadas acima, ainda são utilizadas para tratamento de efluentes em MBR", ressalta.
Segundo Bueno da Toray as membranas de UF e MBR além da forma construtiva, possuem diferenciação em seu material de fabricação, como polimérica e inorgânica. Devido a essa grande variedade, suas aplicações também variam de acordo com as características do efluente em relação à concentração de sólidos, pH, temperatura etc". A Toray possui todas essas tecnologias e tipos de membranas. "Comercialmente, focamos na utilização da fibra oca para as membranas de UF externas e placa plana submersa para MBR", explica. Esse enfoque é dado porque as membranas de fibra oca são mais indicadas para baixa concentração de sólidos suspensos totais (SST) e as de placa plana são mais robustas para alta concentração de SST.
A Toray discute junto com o cliente de forma imparcial a seleção da membrana de UF ou MBR para o tratamento de efluentes. "Isso porque, em alguns casos, a UF aplicada como tratamento terciário de uma ETE existente pode ser mais vantajosa que transformar esta ETE em MBR. Por outro lado, quando esse sistema está sobrecarregado, seja por carga ou vazão, a solução indicada é o MBR. Dessa forma, podemos, ofertar a melhor solução ao cliente e não tentar enquadrá-lo em uma única opção de tecnologia", esclarece Bueno.
Na Toray, as membranas de MBR placa plana são indicadas apenas para tratamento de efluentes. "Existem casos de clientes da empresa que estão utilizando para adensamento de lodo, tamanha a robustez desta membrana", exemplifica. Já as membranas de UF fibra oca são as mesmas para aplicações em água ou efluentes, pelos produtos possuírem certificação NSF para água potável. "O que muda, nestes casos, são as premissas de projeto e operação em relação a fluxos e tempos de filtração e a frequência e tipos de limpezas, já que são águas com características diferentes", especifica o gerente regional.
O gerente de vendas da Kubota Daniel Pavan destaca: "as membranas de placas planas e fibras ocas são as mais utilizadas. Algumas vezes, podemos encontrar também o tipo multitubular". A membrana da Koch para tratamento de efluentes com MBR é a de Ultrafiltração Puron® MBR, que são módulos de membrana submersos, de fibra oca, fabricada em PVDF, com cabeçote único e sistema de aeração central. Estas membranas são utilizadas no Projeto Aquapolo, que produz água de reúso para o Polo Petroquímico de Mauá (SP).

 

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Aplicações
De acordo com o diretor técnico da Centroprojekt do Brasil, a UF direta é aplicada em muitos processos industriais, como alimentício, sucos, vinhos, pinturas e muitos outros. No tratamento de efluentes, é aplicada na separação de óleo de corte (solúvel), recuperação de produtos (por exemplo, índigo blue), remoção e concentração de certos poluentes para posterior queima e muitas outras. Já o MBR, segundo ele, é usado em todo tratamento biológico, de esgotos municipais ou efluentes industriais.
As aplicações mais comuns, conforme Santavicca, são para tratar o efluente e deixá-lo com qualidade excepcional para depois fazer reúso industrial direto, reúso indireto para água potável, recarga de manancial, atendimento de padrões para descarte, etc. "As aplicações dessa tecnologia têm crescido, principalmente, devido às novas portarias/legislações para descarte e ao agravamento da crise hídrica, o que evidenciou a necessidade de reúso e de recuperação do meio ambiente", explica. O diretor comercial da GE cita os exemplos da Sanasa para reúso, da Sabesp Campos do Jordão para recarga de manancial e da Petrobras para enquadramento do efluente nos padrões para descarte.
A maioria dos efluentes, seja municipal ou industrial, como bebidas, alimentos, mineração, papel e celulose, têxtil, petroquímica e outros, é passível de tratamento com UF e MBR. Segundo Bueno, em alguns casos, mesmo que não seja possível a aplicação única e direta das membranas, é utilizada uma combinação de outras tecnologias, como processos oxidativos, físico-químicos e térmicos, junto com as membranas para viabilidade do tratamento. "Um mercado crescente no Brasil para UF e MBR são os prédios comerciais e shopping centers que caem como uma luva para o setor", afirma. O motivo é que a reduzida área de implantação e a alta qualidade do efluente tratado permitem o reúso oferecido pelas membranas. "A Toray possui hoje no Brasil mais de 15 plantas de UF e MBR em operação para este tipo de aplicação", expõe Bueno.
A equipe técnica da Koch Membrane destaca o crescimento da tecnologia, "o uso da ultrafiltração com MBR tem crescido muito no Brasil nos últimos anos principalmente devido à necessidade de atingir parâmetros restritos, à possibilidade do reúso do efluente tratado, à crise da água que vem buscando soluções no tratamento do esgoto e às legislações mais rígidas de descarte de efluentes", assinala a equipe técnica da KMS.
Na opinião de Bezerra, da Nalco-Ecolab, as aplicações mais comuns no Brasil são para reciclo de água advindas tanto do tratamento de efluentes industriais quanto do esgoto municipal, que também está crescendo.

 

Contato das empresas:
Centroprojekt:
www.centroprojekt-brasil.com.br
GE Water: www.gewater.com
Kubota: www.kubota-mbr.com
Koch Membrane: www.kochmembrane.com
Nalco-Ecolab: www.nalco.ecolab.com
Toray: www.toray.com

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