Novo sistema de tratamento de águas residuais usando processos avançados de membrana

A defesa da conservação e preservação da água está a tornar-se cada vez mais grave. A escassez no abastecimento de água, o declínio da qualidade da água e, em alguns casos, a perda total do acesso à água tornaram-se cada vez mais comuns em todo o mundo. Infelizmente, estes problemas hídricos já não são atribuídos apenas às nações em desenvolvimento ou às regiões áridas, mas podem agora ser vistos e sentidos por todos sob a forma de leitos de lagos secos, aquíferos colapsados ​​e esgotados e rios que já não correm para o seu outrora destino. . De acordo com a ONU-Água, 1,8 mil milhões de pessoas viverão com escassez absoluta de água até 2025.1 Na Califórnia, o custo do abastecimento de água para terras agrícolas aumentou até dez vezes em 2022;2 na Colúmbia Britânica, Canadá, uma área designada como floresta tropical esteve sob severas restrições à seca no outono de 2022;3 e em 2017, a Cidade do Cabo, na África do Sul, atingiu o “dia zero” – o dia em que os reservatórios de água estavam essencialmente secos e o governo foi forçado a desligar o abastecimento de água.4

Até a Europa está a enfrentar barreiras à produção, quando em 2022 a Tesla estagnou os seus planos de veículos eléctricos (VE) devido a restrições hídricas.5 A falta de água representa uma grande ameaça para vários sectores, incluindo a produção industrial, os transportes e até a segurança alimentar. Se a escassez de água continuar a aumentar, as pessoas e a indústria começarão a competir por ela ou, pior, a lutar por ela? Se quisermos ultrapassar esta situação, precisamos de começar a gerir melhor a nossa água, mas, mais importante ainda, precisamos de começar a valorizar a água como um recurso. Para os processos industriais, a capacidade de reutilizar a água pode ser a diferença entre ter uma operação económica e sustentável e sair do negócio por falta de água. A conservação aprimorada da água destacou a necessidade de adoção de novos métodos no tratamento de águas residuais, de modo que a valiosa água contida neles possa ser extraída, purificada e reutilizada nos processos industriais ou devolvida ao meio ambiente para recarga de aquíferos ou reabastecimento. de abastecimento de água.

Existem soluções para o problema da escassez de água. Embora o alívio do stress hídrico exija esforços em múltiplas frentes, um desses campos de batalha centrar-se-á na utilização industrial e na reutilização da água. Globalmente, são produzidos anualmente 359 mil milhões de metros cúbicos de águas residuais industriais e apenas cerca de 50% são tratados.6 A recuperação da água de forma económica e com requisitos mínimos de energia é hoje possível através de tecnologias mais avançadas e atualmente disponíveis. Para as estações existentes, a atualização ou modificação dos processos de tratamento de águas residuais existentes poderia significar essencialmente que a água que entra numa estação poderia ser reutilizada indefinidamente, tornando-a uma compra única e um recurso da estação. Como exemplo disso, o Grupo L'Oréal comprometeu-se a que, até 2030, 100% da água utilizada nos seus processos industriais seja reciclada e reutilizada num ciclo contínuo de água.7

Nas últimas décadas, avanços em tecnologias e métodos para o tratamento de fluxos de resíduos contaminados industrialmente têm aparecido com mais frequência. O mais proeminente destes avanços foi o surgimento de novas tecnologias baseadas em membranas capazes de fazer a transição de estações convencionais de tratamento de águas residuais para instalações avançadas de reutilização sustentáveis. A mais madura das tecnologias de membrana é a osmose reversa (RO), com um tamanho de mercado projetado de US$ 13,5 bilhões até 2025, com uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 8,7%.8 Esse crescimento do mercado está sendo parcialmente impulsionado pela escassez de água, novos mandatos de tratamento para aplicações de águas residuais industriais e municipais e, mais recentemente, gestão de salmoura como resultado da construção de mais estações de dessalinização para atender às demandas de água potável.9

A necessidade e a demanda por mais água levaram ao desenvolvimento de novas tecnologias de membranas e à evolução de outras. Desenvolvimentos recentes de tecnologia de membrana incluem osmose reversa assistida osmoticamente (OARO), osmose reversa de circuito fechado (CCRO), destilação por membrana (MD) e osmose direta (FO). FO é um bom exemplo de evolução tecnológica, realizada apenas pelos avanços na química e nas ciências dos materiais nos últimos 15 anos. A FO aproveitou esses avanços por meio do uso de membranas seletivas de água recentemente comercializadas e do uso de uma nova solução de extração termolítica (TDS), proporcionando taxas mais altas de recuperação de água com energias mais baixas. O resultado líquido destes avanços é que grandes quantidades de água limpa podem ser extraídas e recuperadas de águas residuais utilizando a energia osmótica livre contida na solução de “extracção”. Historicamente, o desafio da comercialização de tecnologias FO tem sido a identificação de soluções de extração economicamente viáveis ​​que sejam fáceis de regenerar com demandas mínimas de energia. A seleção e utilização de uma solução de extração termolítica atende a esse desafio. As soluções de extração termolítica FO são capazes de fornecer uma redução de energia de 40-50% em relação à evaporação térmica convencional (TE) em relação à extração e produção de água limpa.10 Como o FO usa menos energia que o TE, o FO tem uma pegada de carbono muito menor, provando ser benéfico para empresas que buscam melhorar sua classificação ambiental, social e de governança (ESG). Além disso, como o FO usa energia osmótica para atrair água através de uma membrana semipermeável e não de pressão, desafios/problemas comuns associados às operações de OR, como compactação/compressão de sólidos, bloqueio de poros e perda irreversível de fluxo, foram eliminados ou minimizados devido a A natureza operacional robusta da FO.