Novas membranas para melhor tratamento de águas residuais

Uma colaboração entre o Instituto de Tecnologia de Cingapura e a startup local SideStroem Water Technologies visa otimizar membranas de osmose direta do tipo nanofiltração em escala de laboratório para reciclagem de água industrial.

AsianScientist (1º de março de 2023) — Juntamente com o crescimento populacional e a industrialização, a escassez de água está no topo da lista dos problemas globais. Uma forma de aliviar este problema é através da recuperação de águas residuais, sendo o processo NEWater de Singapura um excelente exemplo. Infelizmente, os processos de reciclagem de águas residuais à escala industrial são actualmente inadequados quando se considera o objectivo da futura sustentabilidade da água.

O método mais frequentemente utilizado de tratamento de águas residuais nas indústrias têxteis e de curtume é a nanofiltração, que utiliza alta pressão hidráulica para mover a água através de uma membrana, enquanto retém alguns sais valiosos.

No entanto, a alta pressão da água causa incrustações graves na membrana ou a deposição de partículas na superfície da membrana, o que causa o bloqueio dos poros da membrana. Devido ao entupimento, são necessários ciclos de limpeza frequentes e substituições de membrana. Como tal, a operação estável do sistema requer técnicas de pré-tratamento caras e complicadas.

A actual reciclagem da água industrial não só é ineficiente, como também é prejudicial ao ambiente.

“A maioria dos resíduos efluentes normalmente é enviada para incineração. Em teoria, precisamos gastar cerca de 620 quilowatts-hora de energia para incinerar uma tonelada de águas residuais, o equivalente a 266 quilogramas de dióxido de carbono”, mencionou o professor associado Zuo Jian do Cluster de Alimentos, Química e Biotecnologia do Instituto de Tecnologia de Singapura. (SENTAR).

Com o aumento do custo da energia e o impacto ecológico prejudicial dos métodos atuais, é imperativo encontrar uma solução alternativa para a reciclagem de águas residuais.

Através da colaboração entre o Professor Associado Zuo e a SideStroem Water Technologies (SideStroem), uma nova tecnologia de osmose direta (FO) para tratamento de águas residuais foi desenvolvida e está sendo otimizada para uso em escala industrial. O projeto combina a capacidade de pesquisa da SIT – a Universidade de Aprendizagem Aplicada do país – em filtração por membrana e o histórico da SideStroem em processos de FO.

“A osmose direta pode ajudar a aliviar os problemas associados à nanofiltração tradicional porque tem uma tendência de baixa incrustação. As membranas FO podem reter a estabilidade operacional mesmo quando as águas residuais são de natureza altamente incrustante. Como tal, podemos evitar processos dispendiosos de pré-tratamento”, explicou o Professor Associado Zuo.

Na verdade, o FO está ganhando popularidade no tratamento de águas residuais industriais, e por boas razões. Ao contrário da nanofiltração, o FO não requer pressão externa e, portanto, consome menos energia. Além de sua menor tendência a incrustações, também é adequado para soluções sensíveis à pressão e ao calor.

Além disso, a SideStroem fabricou membranas FO especiais do tipo nanofiltração (tipo NF), que podem recuperar e reciclar seletivamente água e sais monovalentes de fluxos de águas residuais.

A colaboração com o Professor Associado Zuo viu um progresso significativo ser feito com as membranas. Isso inclui altas taxas de rejeição para íons divalentes (mais de 99 por cento), mantendo baixas taxas de rejeição para íons monovalentes, taxas de extração 50 vezes maiores de solutos monovalentes e permeabilidade à água pura três vezes maior em comparação com membranas FO comerciais.

Dadas essas características, o Professor Associado Zuo destacou duas vantagens principais do FO em relação às tecnologias tradicionais de nanofiltração:

“O FO é capaz de atingir taxas mais altas de recuperação de água e demonstra resiliência de alto desempenho e estabilidade operacional em aplicações desafiadoras com alto teor de incrustações, reduzindo a necessidade de extensos processos de pré-tratamento.”

Essa tecnologia oferece a enorme vantagem de diminuir as despesas operacionais do tratamento de águas residuais e, ao mesmo tempo, aumentar o rendimento dos recursos recuperados – uma grande melhoria em relação aos métodos de tratamento atuais.