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Hydro • Junho 2010
Especial
Sistemas de osmose
reversa para tratamento
de água
Roseli Bisterso, da Redação da Hydro
A
Seja para dessalinização
de água do mar ou para
aplicações tradicionais como
desmineralização de água
salobra para make-up
de caldeiras, torres de
resfriamento e reúso em
processos industriais, o
mercado de osmose reversa
está em franca expansão.
Conheça algumas soluções
hoje disponíveis no país
e as novas tecnologias
capazes de reduzir o custo
do sistema, melhorar o
desempenho e diminuir o
consumo de energia.
exemplo de países como Estados Unidos, Japão e Arábia
Saudita, que concentram as maiores
receitas em termos de componentes
e sistemas de osmose reversa, é certo
que as empresas atuantes neste setor
têm pela frente um celeiro de oportunidades no mercado interno.
Alguns números dão a dimensão da importância desse mercado.
Estudos realizados pela consultoria
Mcllvaine, por exemplo, apontam um
crescimento global de 50% no período
entre 2008 e 2012. Em 2005, o mercado internacional de componentes e
membranas de osmose reversa movimentou um total de US$ 1,9 bilhão. Já
em 2009, houve um avanço de cerca
de 37%, o que totalizou negócios da
ordem de US$ 2,6 bilhões. Até 2014,
as projeções são ainda mais otimistas,
indicando a geração de receitas próximas a US$ 3,7 bilhões. E o Brasil,
como se comporta neste cenário?
Mercado em expansão
e dessalinização
Apesar da ausência de números
consolidados do mercado interno,
são os fornecedores de componentes
e sistemas de osmose reversa o melhor termômetro do segmento. Para as
empresas ouvidas nesta reportagem,
trata-se de um setor em franca expansão, mas que avança em ritmo mais
ou menos acelerado dependendo da
necessidade e da disponibilidade de
recursos hídricos local. Isso explica,
por exemplo, o posicionamento estratégico da Degrémont para projetos
de dessalinização de água do mar em
nível global. Um deles foi implantado
na região norte do Chile, na mineradora Minera Escondida, que recebeu
um sistema de osmose reversa com
vazão de 1800 m3/h de permeado.
Outras duas plantas de grande porte
foram instaladas nos Emirados Árabes,
e em breve a cidade de Melbourne,
na Austrália, deve ganhar um sistema
de 450 mil m3/dia, ainda em fase de
projeto pela Degrémont. “Esse tema
começa a deixar de ser um tabu no
Brasil. Percebemos que existe um movimento de empresas dispostas a avaliar a possibilidade de abastecer suas
instalações a partir de água do mar
dessalinizada por sistemas de osmose
reversa”, avalia Antonio Sergio Hilsdorf,
gerente técnico da Degrémont, empresa de origem francesa com escritó-
US$ milhões
Hydro • Junho 2010
ção pode ser atraente a longo
prazo para as indústrias cujas
instalações estejam localizadas
ao longo do litoral brasileiro.
“Por enquanto, acredito que o
reúso de água a partir de sistemas de osmose reversa seja
economicamente mais viável
para as indústrias”, pondera.
As maiores plantas de desPlanta de 1800 m³/h implantada na Minera Escondida,
salinização estão instaladas na
no Chile, pela Degrémont
Ásia e Oriente Médio, além de
Espanha e Austrália. “Até mesmo na
rio em São Paulo e cerca de 15 plantas
Arábia Saudita, onde as usinas térmide osmose reversa instaladas no país.
cas de dessalinização por evaporação
Na Centroprojekt, fornecedora de sisprevalecem, os sistemas de osmose retemas de tratamento e reúso de água
versa estão ganhando terreno por apree efluentes, de São Paulo, também
sentarem melhor desempenho enercresce o interesse pelo tratamento de
gético”, observa José Carlos Mierzwa,
água do mar através de membranas
professor associado do Departamento
de osmose reversa. “Temos várias prode Engenharia Hidráulica e Sanitária
postas em andamento”, diz Luiz Moada Poli-USP e coordenador de projecir Alencar de Godoy, engenheiro de
tos do Cirra – Centro Internacional de
processo. Mais enfático, Fernando Ilha,
Referência em Reúso de Água.
diretor da Water Warehouse, empresa
No Brasil, um dos exemplos mais
do Rio de Janeiro voltada à comercianotórios de aplicação das membranas
lização de componentes de sistemas
de osmose para dessalinização da
de osmose reversa, avalia a adoção da
água do mar está no arquipélago de
tecnologia para dessalinização de água
Fernando de Noronha, que já conta
do mar como “inevitável” no Brasil. “O
com um sistema com capacidade de
abastecimento público nas cidades lito36 m³/h, mas insuficiente para atenrâneas vai entrar em colapso devido à
der à demanda de água na ilha. Por
contaminação dos mananciais, tornanesse motivo, o equipamento terá sua
do o custo do tratamento convenciocapacidade acrescida em 14 m³/h, o
nal muito elevado em razão da grande
que inclui a instalação de mais quatro
necessidade de produtos químicos”,
vasos de pressão de 6 metros. A resafirma. Para Rubens Francisco, supeponsável pela ampliação do sistema é
rintendente de tecnologias da Hazteca Acquapura, empresa especializada
Aquamec, de São Paulo, a dessalinizana área de projetos e
4000
sistemas de dessalini3500
3000
zação com sede em
2500
Recife, PE.
2000
Em breve, caberá
1500
1000
à Petrobras a reali500
zação de sua maior
0
1990
1995
2000
2005
2009
2014
planta de dessaliniFonte: BCC Research
zação já implantaValor global de componentes de sistema de osmose reversa para
tratamento de água (1990-2014, em milhões de dólares)
da no país, que terá
17
lugar na nova refinaria Premium 2,
a ser instalada em Caucaia, CE. A demanda estimada de água bruta da
refinaria é da ordem de 3500 m3/h
e que deve ter como fonte de abastecimento um açude com salinidade
em torno de 400 mg/L. A companhia
estuda a possibilidade do uso combinado de membranas de ultrafiltração
e de osmose reversa para a dessalinização da água bruta em níveis de
água industrial, em torno de 60 mg/L.
Ainda não está definido se a posterior
desmineralização de parte da água
dessalinizada para geração de vapor
será também via osmose reversa ou
por resinas de troca iônica.
Na percepção da norte-americana
Dow, o mercado interno de osmose
reversa se mostra aquecido, sem dúvida, mas ainda em aplicações tradicionais, como na desmineralização de
água para caldeiras, torres de resfriamento e reúso em processos industriais. “Em linhas gerais, o segmento
cresceu de 15% a 20% ao ano entre
2003 e 2008, um desempenho bem
acima daquele registrado pelas resinas de troca iônica, que avançou de
7% a 10% no mesmo período”, diz
Marcus Simionato, gerente de contas da divisão Dow Water & Process
Solutions, com escritório em São Paulo.
Segundo ele, a opção pela osmose
reversa foi maior nos setores dotados
de cogeração de energia, caso das siderúrgicas, petroquímicas, usinas de
açúcar e álcool, e das indústrias têxteis
e de papel e celulose.
Para algumas empresas, a divisão
do mercado de desmineralização entre troca iônica e osmose reversa tende a acabar com o tempo, com predominância das membranas. A Perenne,
de São Paulo, por exemplo, fez um
estudo comparativo entre os custos
de implantação e operação de ambas
as tecnologias, demonstrando que o
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Hydro • Junho 2010
Especial
sistema de troca iônica tem um custo total cerca de 50% maior do que o
de osmose reversa em cinco anos de
operação. Por outro lado, o investimento inicial para o sistema de osmose
reversa pode ser 50% superior. “Mesmo assim, o custo total do sistema de
osmose reversa é ultrapassado pelo
do sistema de troca iônica em um intervalo de 10 meses, basicamente em
função do preço dos produtos químicos utilizados durante a regeneração”,
afirma Daniel Brooke Peig, engenheiro
da área de P&D da Perenne.
Quem faz coro a essa mudança
é a Siemens Water Technologies. “As
vendas de sistemas de osmose reversa cresceram 30% em todo o mundo
porque a tendência é reduzir o impacto no meio ambiente causado pelo
alto consumo de produtos químicos
em sistemas de troca iônica”, observa
Marcelo Batista, gerente de vendas da
Siemens Water Technologies.
Para a Fluid Brasil, de Jundiaí, SP,
a preferência pela osmose reversa é
nítida. “As resinas de troca iônica estão
perdendo participação para as membranas”, garante Francisco Faus, gerente comercial.
Dessalinizador da Perenne
Vantage M280, da Siemens: sistema duplo passo pode remover até 98% de sólidos inorgânicos
Mais cauteloso, o diretor da Enfil,
Juan Carlos Natali, defende o uso da
osmose reversa “apenas onde é necessário”, o que significa, na opinião
dele, o uso de membranas no tratamento de água com salinidade elevada (a Resolução Conama 357/2005
define como água salina aquela com
salinidade igual ou superior a 30%).
Do mesmo modo, o presidente da
GE Water & Process Technologies (GE
& PT), Tadeu Justi, propõe um equilíbrio com base nas concentrações de
sais dissolvidos em ppm de CaCO3 da
água de alimentação ao optar por uma
tecnologia de tratamento. “Sugerimos
que acima de 70 ppm as membranas
são mais viáveis para o tratamento”,
diz. “Sistemas de osmose reversa não
podem ser vistos de forma isolada,
eles têm seu nicho de mercado e
também podem ser complementados
com outras tecnologias”, afirma.
Importante destacar que a faixa limítrofe em termos de sais dissolvidos
em ppm de CaCO3 na verdade varia
Hydro • Junho 2010
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Tab. I – Maiores plantas de dessalinização de água do mar através de sistemas de osmose reversa
Local/Planta
Capacidade Características
(m3/d)
Israel
Ashkelon Desalination Plant
330 mil
- Considerada a maior planta do mundo em operação atualmente. Funciona desde 2006.
- Custo do tratamento é de US$ 0,52/m3 e a planta conta com sistema de recuperação
de energia.
- Produção equivalente de 5% a 6% do total de água consumido em Israel.
- São 40 mil elementos de membrana divididos em 32 módulos.
Sidney, Austrália
Kurnell Desalination Plant
250 mil
- Volume de água é suficiente para suprir 15% do consumo diário de Sidney. Início da
operação em 2010.
- Sistema pode ser ampliado para produzir 500 mil m3/dia.
- Mais de 36 mil membranas compõem o sistema.
- A água tratada vai percorrer uma tubulação de 18 km até chegar ao sistema de
abastecimento de água de Sidney. O bombeamento será feito por duas bombas de
altíssima vazão, com capacidades de 4 mil e 8 mil m3/h.
San Diego, Califórnia, EUA
189 mil
Carlsbad Desalination Project
- Em fase de construção, entra em operação em 2012. Produção equivale a 50 milhões
de galões de água/dia, suficiente para abastecer 10% da população local (são 300 mil
pessoas beneficiadas).
Cingapura
Tuas Seawater
Desalination Plant
136 380
- Tem capacidade de suprir a demanda de água potável de 10% da população local.
- Em funcionamento desde 2005, conta com turbinas Pelton acopladas à saída do
sistema. O custo inicial do tratamento era de US$ 0,78/m3, mas agora sai em média
pela metade desse valor.
- Tem sistema de osmose reversa de duplo passo para remoção de sais e boro.
Chipre
Larnaca Sewater
Desalination Plant
64 mil
- Em operação desde 2001, a planta ocupa 160 x 100 m.
- Pré-tratamento consiste de dois tanques de floculação e 12 filtros multimídia (quartzo
e antracito).
- Custo do tratamento é de US$ 0,79/m3 e o consumo de energia é de 3,4 kWh/m3.
Gujarat, Índia
UMPP Seawater Reverse
Osmosis Plant
25 200
- Em fase de construção, entra em operação no final de 2012.
- Água tratada vai abastecer o sistema de resfriamento da usina de energia UMPP.
- Água do mar vai percorrer um canal de 6,5 km até chegar à planta de osmose reversa.
Fonte: www.water-technology.net
bastante entre as empresas.
Na Dow, por exemplo, concentrações entre 200 e 300 ppm
são consideradas intermediárias e acima de 300 ppm
já sinalizam claramente a opção pelas membranas, embora a empresa avalie mesmo
assim os custos de aquisição
e operação de ambas as tecnologias. Já na ProMinent,
águas de alimentação com
concentrações a partir de
120 mg/L de TDS – sólidos
dissolvidos totais indicam a
opção pela osmose reversa.
A empresa, de origem alemã,
é especializada em sistemas
de tratamento de água e dosagem de produtos químicos
e sua planta fabril fica em São
Bernardo do Campo, SP.
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Hydro • Junho 2010
Tab. II – Membranas de osmose reversa e aplicações
Especial
Entre os fatores impeditivos do
crescimento do mercado de osmose
reversa no país, o gerente da Siemens
Water, Marcelo Batista, avalia que ainda
existe uma certa resistência por conta
dos inúmeros problemas de projeto e
de dimensionamento no início da implementação da tecnologia.
Opinião dividida por Mierzwa, da
Poli. Segundo ele, a osmose reversa
caiu em descrédito nos anos 70 devido
Diâmetro em
polegadas
Aplicações
Sistemas de pequeno porte, como em
a problemas de má operação.
2,5
laboratórios e hemodiálise (200 L/h em média)
“Por se tratar de um equipaSistemas de potabilização de até 5 m3/h
4
mento sensível, é preciso que
Sistemas em escala industrial para vazões
tenha manutenção cuidadosa
superiores a 5 m3/h (caldeiras, abastecimento
8
público, água do mar e processos industriais)
ou todo o investimento será
Novo diâmetro padronizado, tem uso promissor
perdido”, diz. De acordo com
em plantas de grande porte de dessalinização
16
o professor, um dos erros mais
de água do mar
comuns era permitir a passaFonte: Perenne
gem de sólidos não dissolvidos
dissolvidos. “Por causa das elevadas
pelas membranas de osmose, que na
pressões, se tiver sólidos suspensos,
verdade só podem lidar com sólidos
Tab. III – Fornecedores de componentes e sistemas de osmose reversa
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(*) Filtro multimídia, microfiltração, filtro cartucho, sanitização térmica, MBR
(A) Empresa fabricante de membranas, também fornece resinas de troca iônica e módulos de ultrafiltração e eletrodeionização
(B) Empresa fabricante de membranas, também fornece pré-tratamento com MBR
(C) Empresa fabricante de membranas, também fornece vasos de pressão somente para elementos de 18”
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Fornece sistema completo
Dosagem química de ajuste de pH
Outros (*)
Abrandador
0800-0132333
(11) 3621-4333
(11) 5641-3540
(11) 3556-1100
(11) 2166-3600
(11) 5188-9222
(11) 3468-3800
(11) 2463-7700
(11) 3917-1888
(11) 3378-7500
(11) 2139-1111
(11) 2165-1100
(11) 3670-1800
(27) 3328-2800
(11) 5641-3719
(71) 3503-2755
(21) 2156-7980
(11) 9615 5949
(11) 4123-9933
(16) 3721-4709
(11) 5184-1616
(11) 3546-1800
(41) 2117-2300
(11) 4361-0722
0800-119484
(41) 3016-7288
(21) 2428-1823
(11) 3348-4805
(11) 5641-6001
Filtro a carvão e areia
Ultrafiltração
http://solutions.3m.com.br
www.ambientalms.com.br
www.bishenambiental.com.br
www.centroprojekt-brasil.com.br
www.degremont.fr
www.dow.com/liquidseps/index.htm
www.ecosan.com.br
www.epengenharia.com.br
www.ergonequipamentos.com.br
www.fluidbrasil.com.br
www.gewater.com
www.gehaka.com.br
www.haztec.com.br
www.hquimica.com.br
www.hydranautics.com
www.idealtrading.com.br
www.ipabras.com.br
www.kochmembrane.com
www.mfsflux.com.br
www.osmotec.com.br
www.pentair.com
www.perenne.com.br
www.permution.com.br
www.prominent.com.br
www.siemens.com.br
www.vexer.com.br
www.waterwarehouse.com.br
www.praxair.com/sa/br/bra.nsf
www.yete.com.br
acima de 300
3M
Ambiental MS
Bishén Ambiental
Centroprojekt do Brasil
Degrémont
Dow Brasil
Ecosan
EP Engenharia
Ergon
Fluid Brasil
GE Betz do Brasil
Gehaka
Haztec-Aquamec
Hidroquimica
Hydranautics
Ideal San
Ipabras
Koch
MFSFlux
Osmotec
Pentair
Perenne
Permution
ProMinent
Siemens
Vexer
Water Warehouse
White Martins
Yete
de 51 a 300
Telefone de
atendimento
ao cliente
Industrial
Obras públicas
Site
Residencial
Comercial
Empresa
Até 50
Tipo de
Capacidade
pré-tratamento
em m³/h
fornecido
Aplicação
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Fornecedor de membrana
Dow
Dow
Ion Exchange
Dow, Hydranautics e Koch
Dow, GE, Hydranautics e Toray
(A)
Dow e Hydranautics
Koch
Koch
Dow
GE
Dow e Hydranautics
Dow e Hydranautics
Dow
(B)
não forneceu
Hydranautics
(C)
Dow
Dow
não forneceu
CSM e Toray
CSM, Dow e Vontron
Dow, GE e Hydranautics
não forneceu
Dow e Vontron
Dow
Koch
Dow
22
Hydro • Junho 2010
Especial
após duas ou três horas de uso, o sistema entra em colapso. Uma alternativa é o uso de membranas de micro
e ultrafiltração no pré-tratamento”, observa Mierzwa.
Tendências e soluções
Na avaliação de Justi, da GE & PT, é
fato que as primeiras iniciativas de implantação de sistemas de osmose reversa no Brasil não funcionaram bem
e deixaram o mercado apreensivo na
época. “Hoje a percepção é outra, de
que se trata de uma tecnologia eficaz
para o tratamento de água”, avalia. A
empresa de origem norte-americana
é a única desse segmento a fabricar
membranas e fornecer todos os componentes dos sistemas montados em
skids com bombas de alta pressão,
válvulas, instrumentos de ajuste e pai-
nel de controle. “Além de serem usadas na desmineralização de água de
processos, as membranas de osmose
reversa vêm sendo usadas na indústria de bebidas para a concentração de
sucos”, garante Justi. Em sua unidade
fabril localizada em Sorocaba, SP, são
produzidos os sistemas da linha PRO,
com vazões de 10 a 100 m3/h.
As usinas de açúcar e álcool e as
termoelétricas estão entre os setores
com maior demanda, na avaliação da
Siemens, mais especificamente em
processos de alimentação de caldeiras
de alta pressão (média de 20 kg/cm2),
que necessitam de água desmineralizada de altíssima qualidade para a
geração de vapor, associados a tecnologias de eletrodeionização (EDI), os
quais requerem controle de sílica, boro
e condutividade em níveis baixíssimos.
Segundo Batista, da Siemens Water, a
O sistema de eletrodeionização da Gehaka
produz até 2 mil L/h
remoção segura de matéria orgânica
de caldeiras somente é possível atra-
Hydro • Junho 2010
vés da osmose reversa.
“Em altas temperaturas,
os orgânicos podem se
transformar em ácidos
orgânicos e automaticamente provocar a corrosão da caldeira”, alerta.
“Apesar de existir
uma preocupação crescente por parte da área
Membranas espirais da GE Water
Módulos de membranas de ultrafiltração Aquaflex, da Norit
de utilidades das empresas, que é responsável pela operação
de caldeiras e torres
de resfriamento, ainda não tem sido dada
toda a atenção devida
à qualidade da água e
nem do vapor produzido, uma vez que as
indústrias estão mais
focadas nas áreas de
processos e produção”,
observa Simionato, da
Dow. Segundo ele,
sem o devido cuidado,
o risco de formação de
biofilme e de incrustação de cálcio e sílica
(fouling e scaling) nas
paredes da caldeira
é grande o bastante
23
para vitrificar e fragilizar sua estrutura.
Uma das soluções da Dow para evitar esse problema são as membranas da linha FR (fouling resistance).
A mais nova integrante da família é a
BW30XFR-400/34i, feita de poliamida
com 40 m2 de área e dotada de espaçadores de 34 mil com geometria
diferenciada (antes eram 28 mil), incrementando a resistência ao fouling orgânico e biológico. Simionato explica que
as membranas com espaçadores de alimentação mais espessos operam com
menos queda de pressão, o que resulta em menor pressão de alimentação e
de consumo de energia. “As membranas com espaçadores de alimentação
mais espessos são menos propensas
à incrustação especialmente em água
de superfície ou fontes de alimentação
mais desafiadoras”, diz Simionato.
A Perenne, que trabalha com a
24
Hydro • Junho 2010
Especial
tamento de água de processos das indústrias de
bebidas e alimentícia, e
da água de alimentação
de caldeiras de alta pressão e de torres de resfriamento. Um dos destaques dos sistemas fornecidos pela ProMinent
são os microprocessadores dedicados para o
Equipamento de osmose reversa instalado na Klabin, em
controle da operação.
Monte Alegre, PR, pela Enfil
Integrados ou não a um
PLC – controlador lógico programável,
modalidade BOT – built, operate and
os equipamentos permitem o monitransfer, faz previsão de crescimento
toramento de parâmetros causadores
de 20% a 30% desta opção de serviço
de incrustação, formação de biofilme
ao cliente nos próximos dois anos. “O
e necessidade de realização de limpeBrasil ainda será líder de mercado em
za química das membranas. “Também
sistemas de osmose reversa e novos
trabalhamos com taxas de filtração
fornecedores devem chegar em brediferentes para cada tipo de água de
ve”, afirma o engenheiro da Perenne.
alimentação, diminuindo o estresse na
Quem já atua nesse mercado tamsuperfície da membrana”, garante Marbém não quer perder a oportunidade
celo Ferreira, gerente de produto.
de incrementar seu portfólio, tanto que
Já na Ipabras, empresa do Rio de
em razão do aumento da procura por
Janeiro fornecedora de sistemas de
sistemas de osmose reversa, a Water
tratamento de água, especialmente
Warehouse, que até o início deste ano
por osmose reversa, filtração e ozônio,
apenas comercializava componentes
quem ganha terreno são os sistemas
como vasos de pressão, membranas
de osmose de duplo passo. Nesta
e periféricos, está introduzindo no
configuração, a água do primeiro alimercado skids completos da PureGen,
3
menta o segundo, fazendo com que a
com capacidades de 200 L/h a 5 m /h.
água sofra uma dupla dessalinização.
“Sistemas maiores poderão ser orçaSegundo Carlos Eduardo Lomazzi, endos mediante consulta”, diz Ilha. Segenheiro da Ipabras, a tecnologia vem
gundo ele, antes do fornecimento do
se firmando como uma tendência
equipamento, a empresa faz o perfil
principalmente entre as empresas que
de partículas da água de alimentação
possuem sistemas simples. “Muitas
através de testes próprios de SDI – silt
delas estão migrando para a osmose
density index, um indicador de denside duplo passo, com a vantagem de
dade de partículas coloidais bastante
assegurar dupla barreira bacteriológica
útil para mostrar a qualidade da água.
e viral no tratamento da água”, garante.
Valores de SDI abaixo de 3 são os mais
Os sistemas fornecidos têm produção
requeridos pelos fornecedores.
a partir de 250 L/h, mas podem ser
Na ProMinent, o carro-chefe em
configurados em versões maiores consistemas de osmose reversa é a linha
forme a necessidade.
Dulcosmose. Os equipamentos têm
Prova do dinamismo do setor, na
capacidades de 100 L/h a 100 m3/h e
Gehaka, de São Paulo, a aposta é pela
são empregados principalmente no tra-
Hydro • Junho 2010
25
Sistema HighPure, da Pentair: vazão de
1800 a 12240 GPD
substituição do modelo de osmose de
duplo passo pela configuração de um
passo seguido de eletrodeionização
(EDI) em aplicações em que a remoção de sais deve ser absoluta, como na
fabricação de medicamentos. “Como
a osmose reversa não pode concentrar até 100% e tem nível de rejeição
médio de 95%, essa diferença pode
ser removida com a EDI, com a vantagem de ser uma tecnologia limpa”,
observa Eduardo Per Horn, gerente de
produtos. A empresa fornece sistemas
de desmineralização de pequeno e
médio porte para laboratórios e processos industriais, com ênfase no setor farmacêutico. Segundo Horn, em
2009 foram comercializados mais de
700 equipamentos de pequeno porte. Todas as vendas ficam atreladas a
um programa de garantia que inclui
instalação, manutenção corretiva e
preventiva dos equipamentos.
Pré-tratamento:
etapa crítica
Para garantir a qualidade da água
que vai abastecer processos delicados
como na indústria eletrônica, ou atender
pacientes que necessitam de hemodiálise, por exemplo, os fornecedores de
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Especial
sistemas e componente de osmose reversa se esforçam em aprimorar cada
etapa do tratamento. É consenso entre
as empresas do setor de que o pré-tratamento representa a fase mais crítica,
ou seja, aquela que pode por tudo a
perder se for mal executada.
A vantagem de investir em um bom
sistema de pré-tratamento está diretamente relacionada ao aumento da vida
útil das membranas, que deixam de
apresentar entupimentos prematuros e,
consequentemente, de passar por limpezas químicas frequentes, sem perda
de capacidade de absorção. “A obstrução dos poros não vai afetar a qualidade da água, mas vai forçar o funcionamento das bombas e, com o aumento
da pressurização, a membrana acaba
rompendo”, diz Peig, da Perenne.
A recuperação fixada nos sistemas
de osmose reversa fica em torno de
75% em média, justamente para evitar a saturação e
incrustação de sais na superfície da membrana. Vale
ressaltar que a cada ano de
operação as membranas
têm um declínio esperado
de desempenho, que pode
variar conforme o tipo de
água de alimentação do
sistema. Naqueles com circulação de água de reúso, Centroprojekt: água desmineralizada alimenta caldeiras
por exemplo, a perda da da Rhodia, em Paulínia, SP
capacidade de absorção
chega a 10% ao ano. Em geral, as
ultrafiltração no pré-tratamento. “O sisempresas garantem tempo médio de
tema integrado de módulos de ultravida útil de dois anos para os sistemas
filtração no pré-tratamento permite
e membranas de osmose reversa.
dobrar a vida útil das membranas de
Como alternativa de elevar a vida
osmose reversa”, observa Simionato,
útil das membranas e também o deda Dow. A empresa possui oito plansempenho do sistema, a opção é partas em operação nesse padrão de fortir para o uso de módulos de micro e
necimento no Estado de São Paulo,
Hydro • Junho 2010
instaladas em indústrias de bebidas,
produtos químicos e de açúcar e álcool.
Assim, antes de entrar no sistema de
osmose reversa, o afluente sai da ultrafiltração com índice de turbidez inferior a 0,2 NTU e SDI < 2. Além de
aumentar a vida útil do equipamento
de osmose reversa, o sistema de prétratamento com ultrafiltração é mais
compacto e chega a ocupar menos
de ¼ do espaço usado pelos sistemas convencionais de pré-tratamento,
segundo Roberto Freire, diretor geral
da Norit no Brasil, empresa de origem
holandesa fabricante de membranas
de ultrafiltração. “Por se tratar de uma
barreira física, as membranas de ultrafiltração sempre vão bloquear a passagem de sólidos suspensos e garantir a
mesma qualidade da água”, diz Freire.
No começo deste ano, a empresa
lançou um modelo mais robusto de
membrana de ultrafiltração, indicado para lidar com águas com alto teor
de sólidos e que reduz pela metade a
quantidade de produtos químicos no
sistema, de acordo com a Norit. Trata-se
da AquaFlex, disponível com espessuras de 0,8 mm para concentrações de
sólidos de até 100 mg/L, e de 1,5 mm
para concentrações de até 200 mg/L.
“A taxa de recuperação é elevada, ficando entre 90% e 98%, afirma Freire.
A redução de custos dos sistemas
de ultrafiltração é outro fator que tem
tornado a tecnologia mais atraente.
“Comparado com cinco anos atrás, o
preço de um equipamento está hoje
até 20 vezes menor”, observa o gerente da Gehaka.
Precedidos dos tradicionais filtros
de areia e carvão, que têm a importante função de reter cloro e matéria
orgânica, e também do abrandador,
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responsável pela redução de dureza,
os sistemas de osmose reversa podem ser “turbinados” com tecnologias
mais eficientes. Como opção à substituição do filtro de areia ou do tipo
multicamadas, por exemplo, a Water
Warehouse oferece o Nextsand (zeólito). Trata-se de um mineral à base
de clinoliptolita com potencial de adsorver partículas de 5 a 3 µ, um desempenho bem superior aos filtros de
areia (50 e 40 µ) e aos multicamadas
(até 20 µ). O produto não remove
metais pesados e tem vida útil de três
anos em média.
No combate à deposição química
de partículas (scaling) nas membranas, a Indeco, empresa de consultoria
e projetos de conservação de água
e energia de Sorocaba, SP, dispõe
da tecnologia Zeta Rod, que se baseia no uso de eletrodos cerâmicos
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Especial
Osmose reversa na Petrobras
Nenhum elemento se faz mais presente em uma refinaria de petróleo do que
a água. Ela responde pelo funcionamento de turbinas para o acionamento de
máquinas e pelo aquecimento/resfriamento do processo produtivo. Além disso,
o processamento de cada metro cúbico de petróleo consome cerca de igual
volume de água. E justamente por assumir inúmeras funções, a água também
deve ter características distintas para suprir as mais variadas aplicações. Na
Petrobras, a reposição de água de alimentação de caldeiras para geração de
vapor a partir do uso de água desmineralizada e polida vem se tornando tão
importante quanto a água tratada (clarificada ou filtrada) empregada tradicionalmente na reposição das torres de resfriamento.
Recentemente, algumas refinarias localizadas no Estado de São Paulo
ampliaram sua capacidade de produção de água desmineralizada através de
equipamentos de osmose reversa. Por exemplo, na Revap, em São José dos
Campos, são dois trens em operação, cada um dimensionado para produzir até
75 m3/h. Em breve, mais quatro trens serão incorporados ao existente, cada
um com capacidade de 100 m3/h, dando à refinaria autonomia de produção de
quase 600 m3/h de água desmineralizada. “A finalidade principal do sistema é
tratar água bruta e parte do efluente tratado para produzir água de alimentação
de caldeiras”, explica Carlos Kayano, engenheiro químico e consultor da Revap.
Também estão sendo implantados novos sistemas de desmineralização por
osmose reversa na produção de água para geração de vapor de alta pressão na
Recap (100 m3/h), em Mauá, e na Replan (220 m3/h), em Paulínia. Esta última já
possui um equipamento de 170 m3/h. De acordo com João Pattaro, técnico de
operação da Petrobras, outras duas unidades de osmose reversa estão sendo incorporadas na Replan, aumentando a capacidade total do sistema para 390 m3/h.
Embora a produção de água desmineralizada a partir de membranas seja
uma opção na Petrobras, há ressalvas quanto ao emprego da tecnologia. “Em
condições normais, a osmose reversa só é em princípio considerada a opção
mais recomendada tecnicamente para salinidades a partir de 300 mg/L. Em
faixas inferiores, consideramos como melhor opção técnica as resinas de troca
iônica”, observa Pedro Maciel, engenheiro químico e consultor na área de projetos de tratamento de águas em unidades operacionais on-shore. Segundo ele,
as águas captadas frequentemente têm salinidade da ordem de 60 mg/L. “Nesse caso, a desmineralização por resinas parece a melhor escolha, inclusive em
razão da menor recuperação (maior perda global de água) no caso de se usar
a osmose reversa em níveis baixos de salinidade”, complementa José Scofield,
também engenheiro químico e consultor da mesma equipe de Maciel.
Atualmente, o grande nicho potencial de aplicação das membranas de
osmose reversa encontra espaço na dessalinização em correntes de maior salinidade, como no reúso de efluentes finais salinos e purgas de torres de
aplicados no pré-tratamento da osmose reversa e que podem ser aliados a
um sistema de ultrafiltração. “O uso
dos eletrodos reduz a frequência de
limpeza das membranas do pré-tratamento e da osmose reversa, aumentando a sua vida útil”, diz Romeu Rovai
Filho, consultor da área de conservação
de água e energia. O motivo está no
fato de os eletrodos atacarem um dos
maiores vilões da eficiência de um sis-
Refinaria Replan terá autonomia de 600 m³/h de água desmineralizada
resfriamento. “No entanto, a opção de dessalinização de purgas com baixa carga
orgânica parece ser mais viável para a osmose reversa do que a do efluente final
salino, que sempre tem carga orgânica residual”, pondera Eduardo Torres, engenheiro químico e consultor de projetos de tratamento de efluentes de unidades
on-shore. De acordo com Torres, sistemas de osmose reversa não são ainda
considerados seguros pela Petrobras do ponto de vista operacional para a dessalinização de efluentes finais salinos devido à grande sensibilidade da osmose
reversa a contaminações, sempre possíveis em efluentes. “Atualmente, nas
refinarias as salinidades costumam ser da ordem de 1000 mg/L, e com os novos
sistemas de segregação e a maior proporção de petróleos nacionais no refino,
a salinidade dos efluentes finais deve subir para faixas de 2 mil a 5 mil mg/L”,
diz Torres. Nesse caso, os engenheiros da Petrobras estimam que com o uso
de equipamentos de osmose reversa, mesmo se superados os problemas de
possíveis contaminações, a recuperação do sistema seria baixa (60% a 65%),
tornando a opção menos atrativa. Uma outra alternativa para a dessalinização de
efluente final salino, segundo os profissionais da Petrobras, seria o uso do EDR
– eletrodiálise reversa, que na opinião deles mostra-se mais robusto, menos
exigente em termos de pré-tratamento e que nas mesmas condições têm taxa
de recuperação maior, em torno de 85%. “Nos principais projetos de reúso de
efluentes finais salinos de refinarias, como os que estão sendo implantados na
Repar (300 m3/h), no Paraná, e na Rnest (600 m3/h), em Pernambuco, a Petrobras adotou o EDR como equipamento de dessalinização”, conclui Scofield.
tema de osmose reversa, a colmatação,
seja ela provocada pelos sais inerentes
ao processo ou pela combinação de
sais e o desenvolvimento de biofilme.
Recuperadores de energia:
redução de custos torna
sistemas mais atraentes
São inúmeros os argumentos a
favor dos sistemas de osmose re-
versa, mas vale lembrar que apenas
um pode colocar o fornecimento das
membranas em xeque-mate: o alto
consumo de energia necessário para
vencer os elevados gradientes de
pressão. Em sistemas de dessalinização de água do mar, por exemplo, as
faixas típicas de pressão de operação
variam de 55 a 70 bar. O preço do tratamento por metro cúbico, somados
o capital e a operação do sistema, é
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Especial
da ordem de US$ 1,00, segundo levantamento da Dow.
A boa notícia é que já existem sistemas complementares de reaproveitamento da energia residual dos
equipamentos de osmose reversa,
reduzindo em cerca de 20% o custo do equipamento. Um exemplo
é a utilização das turbinas Pelton,
que uma vez acopladas à saída do
sistema, recuperam em cerca de
80% a pressão de saída do rejeito
(repleto de sais com valência elétrica), realimentando a entrada do
equipamento. “Na Califórnia, EUA,
as turbinas fizeram o preço do metro
cúbico de água tratada por osmose reversa cair para US$ 0,50”, diz
Ilha, da Water Warehouse. “O consumo de energia foi reduzido de 6
para 4 kWh/m3 em média”, observa
Hilsdorf, da Degrémont. “Cerca de
1% das plantas de osmose reversa
no Brasil abastecidas com água de
poço ou de rio têm turbinas instaladas, e elas representam em média
apenas 5% do custo de aquisição
de um sistema”, observa Peig, da
Perenne.
Uma das empresas que comercializam as turbinas no país é a Fluid
Brasil. Fabricadas pela norte-americana Flowserve, elas são conhecidas
por ERT – energy recovery turbine e
transformam a energia de pressão do
rejeito da osmose reversa em energia cinética. “As turbinas são parte integrante do sistema de alta pressão
da osmose”, explica Faus, gerente
comercial.
Especificamente para plantas de
dessalinização, a empresa norte-americana ERI desenvolveu um sistema
de recuperação de energia baseado
em trocadores de pressão. Como o
seu nome indica, o funcionamento
do trocador de pressão é baseado
em uma transferência hidráulica da
energia residual da corrente do rejeito para uma corrente de by-pass
da alimentação, de modo que apenas uma parcela do afluente tenha
de ser pressurizada pela bomba
de alta pressão. De acordo com
Hilsdorf, da Degrémont, esse dispositivo permitiu uma redução significativa do consumo de energia em uma
planta de dessalinização projetada
pela empresa francesa em Barcelona,
Espanha, cuja capacidade é de
200 mil m3/dia. O consumo de energia do sistema chega a 2,9 kWh/m3
(inclui pré-tratamento e operação do
equipamento do primeiro passo de
osmose reversa). “Se fossem usadas
turbinas Pelton, o consumo seria de
3,4 kWh/m3”, afirma.
Osmose reversa em aterro
É muito simples imaginar um sistema de osmose reversa instalado em
uma indústria para fins de reúso, mas
as possibilidades de aplicação estão
avançando.
No aterro de Nova Iguaçu, no
Rio de Janeiro, por exemplo, a
Haztec-Aquamec, empresa de soluções ambientais para água e efluentes, de São Paulo, propôs um modelo
de tratamento do chorume combinando um sistema biológico de MBR
– biorreator com membrana e polimento com osmose reversa. O interessante neste projeto em particular
é o fato de ter sido o rejeito do sistema, e não o permeado, o merecedor
das atenções das equipes de engenharia. Isso porque estava previsto o
reciclo do rejeito da osmose reversa
ao início do sistema, sem tratamento,
o que ocasionaria o aumento da salinidade, bem como um incremento
na DQO não biodegradável. Consequentemente, seriam prejudicados
tanto o sistema biológico quanto a
Hydro • Junho 2010
vida útil das membranas. “Em razão
da elevada taxa de contaminantes do
rejeito, incluindo a alta concentração
de sais dissolvidos e DQO recalcitrante, haveria limitações quanto ao uso
das membranas de osmose reversa
se nada fosse feito”, observa Rubens
Francisco, superintendente de tecnologias da Haztec-Aquamec. Tanto que
a empresa investiu R$ 2 milhões em
pesquisas que levaram ao desenvolvimento de uma tecnologia própria
de tratamento do rejeito, com base
em método físico-químico através de
precipitação com cal, seguido de um
reator Fenton para controle da salinidade do sistema. Dessa forma, parte
do rejeito é reintroduzida no sistema
e parte é lançada em corpos hídricos
próximos ao aterro. Em setembro de
2009, a empresa entrou com pedido
de patente do processo junto ao Inpi
– Instituto Nacional de Propriedade
Industrial.
A configuração da estação de
tratamento de efluentes desenvolvida pela Haztec-Aquamec para o
aterro de Nova Iguaçu, que tem
capacidade instalada de processar
600 m3/dia de chorume, envolve
tratamento inicial em um reator anóxico para desnitrificação, seguindo
por tanques aeróbios para remoção
de carga orgânica e nitrificação. O sistema de MBR, formado por oito módulos de membranas de ultrafiltração
(70 L/m2.h), responde pela remoção
do lodo biológico. Logo após, o efluente segue para os módulos em série
(2 + 2 unidades) de membranas de
osmose reversa, que fazem a remoção
da DQO não biodegradável (taxa de filtração = 14 L/m2.h). São gerados diariamente cerca de 600 m3/d de per-
meado. Parte desse volume alimenta
os sistemas de irrigação do aterro e
parte é utilizada no abatimento de
particulados.
No mercado brasileiro, a grande
maioria dos sistemas de osmose reversa é usada como processo de desmineralização para reposição de água
de alimentação de caldeiras (geração
de vapor), que necessita estar isenta
de sólidos dissolvidos. Empresas como
a Petrobras e as usinas de açúcar e álcool, por exemplo, são casos emblemáticos, uma vez que a água é imprescindível para a continuidade de suas
operações. Mas também aumenta o
leque de possibilidades de utilização
das membranas de osmose reversa,
e nesse caso fica mais fácil imaginar
o consumo despreocupado de água
dessalinizada saindo das torneiras de
residências e edifícios comerciais.
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