Água – Coagulantes modificados e mais eficazes reforçam o poder da clarificação

A clarificação, etapa físico-química do tratamento de água que elimina sólidos suspensos para reduzir a turbidez, a cor e a carga orgânica, sofreu nos últimos anos no Brasil algumas mudanças sutis, porém importantes, demonstrando uma tendência de aplicação de produtos químicos e sistemas mais versáteis. As modificações incluem o uso de coagulantes mais eficientes, com menor geração de lodo, de produtos combinados que executam em uma só aplicação a coagulação e a floculação e ainda a execução de projetos de decantadores e estações com operação otimizada.

Essa nova realidade é perceptível nas principais fornecedoras da área. A começar pelas atuantes no produto químico mais básico e importante da clarifi cação, os coagulantes inorgânicos, percebe-se uma tendência fi rme de tentar convencer os clientes a adotar melhores soluções. A fi nlandesa Kemira, por exemplo, que hoje se consolida como uma das maiores produtoras do país de praticamente todos os tipos de coagulantes, com plantas industriais em São Paulo, Bahia, Santa Catarina e Paraná, está convencida dessas novas oportunidades.

Segundo explicou o vice-presidente para América Latina da Kemira, Fred Schuurman, exemplifica bem o período a crescente aceitação por parte de muitos consumidores, tanto estações públicas de tratamento de água como industriais, pelo uso do policloreto de alumínio (PAC), em substituição a coagulantes mais tradicionais, como o sulfato de alumínio ou o sulfato férrico. Na sua opinião, a adesão sinaliza uma mudança radical por todo o país e faz a Kemira apostar todas as suas fichas no produto, no que diz respeito a possíveis ampliações em suas unidades produtivas e na estratégia comercial adotada.

Futuro é do PAC – A confiança no sucesso do PAC (não o plano do governo federal, diga-se de passagem…) tem explicação técnica. Conforme disse o diretor de marketing e vendas, Wanderley Ferreira, a baixa alcalinidade média da água brasileira desfavorece o uso dos coagulantes inorgânicos mais convencionais, os sulfatos de alumínio e férrico. “Quaisquer desses produtos derrubam muito o pH da água, o que demanda muito cal para neutralização. E isso significa, além de maiores gastos com o insumo, a geração de grandes quantidades de lodo”, afirmou. Esse último aspecto, por sinal, representa um dos maiores problemas das estações de tratamento de água e efluentes/esgotos, que se vêem cada vez mais pressionadas a dar um destino correto ao grande volume de lodos.

Com o PAC, continua Ferreira, esses gargalos são minimizados. Além de ser dosado de duas a oito vezes menos do que o sulfato de alumínio, ele não afeta tanto o pH, demandando bem menos cal e, em consequência, gerando também uma quantidade bastante inferior de lodo. Apesar de mais caro no preço direto, por ser um produto polimerizado (em média o dobro dos sulfatos), na conta total do processo ele fica mais barato. “Isso porque, além dessas vantagens, ele clarifica melhor, gerando uma água de melhor qualidade que necessita de menos cloro e facilita a filtração, diminuindo a frequência de lavagem dos elementos“, complementou o vice-presidente Fred Schuurman.

A mudança de comportamento dos clientes, favorável ao PAC, diz respeito ao fato de que muitos começam a calcular o tratamento pelo custo do metro cúbico de água e não mais pelo gasto com os principais insumos. E nesse sentido a conta na maioria das vezes privilegia o uso do policloreto de alumínio. Verdade que, ultimamente, na comparação com o sulfato, a competitividade foi um pouco abalada em virtude da queda de preço do ácido sulfúrico, que, em reação com a alumina ou o minério de ferro, gera, respectivamente, o sulfato de alumínio e o férrico. Mas a perspectiva é de elevação do preço do ácido para breve, o que vem a complementar as várias vantagens competitivas do PAC.

De acordo com Wanderley Ferreira, o PAC tem maior poder de aglutinação das partículas sólidas. Isso porque ele tem carga positiva sempre superior a três, ao contrário dos sulfatos. “Quanto maior a carga positiva, maior o poder do coagulante em formar os flocos”, diz. A outra característica importante é a alta basicidade do polímero, que diminui a necessidade de dosagem de alcalinizantes no tratamento. A Kemira, em específi co, possui em seu portfólio mais de 20 tipos de PAC, com faixa de basicidade entre 40% e 80%. No Brasil, porém, dispõe de apenas dois tipos, com basicidade de 40% e 60%. “Assim que a demanda for aumentando, vamos nacionalizar mais grades”, disse o diretor.

Como parte dessa estratégia de difundir o uso do PAC no Brasil, e também do cloreto férrico, suas duas maiores apostas futuras (apesar de também produzir os sulfatos, que possuem ainda um grande mercado), a Kemira vai inaugurar um laboratório de pesquisa e desenvolvimento em São Paulo, com capacidade de gerar produtos e aplicações apropriadas para o Brasil e para a América do Sul. O projeto faz parte do plano global da empresa, no valor de € 71 milhões, de internacionalizar seus centros de pesquisa. “Não faz sentido usar o mesmo produto em condições tão diversas, com águas diferentes em cada lugar do mundo”, disse Fred Schuurman.

Antes desse projeto, já em gestação e com profissionais em treinamento, toda a pesquisa estava concentrada na Escandinávia, com sete laboratórios na Finlândia e na Suécia. Desses, cinco foram fechados e realocados para outros países da Europa, para a China, EUA e, por fi m, ao Brasil. “A ideia é fi car perto do cliente, entender suas necessidades e criar formulações e dosagens específicas”, disse Ferreira. Estar perto do cliente, aliás, é regra básica para quem atua na área de coagulantes, não só em termos de pesquisa e desenvolvimento como em produção. Levando-se em conta o custo logístico do país, uma unidade de coagulantes inorgânicos precisa estar no máximo a 200 km do cliente, caso contrário perde competitividade. É por causa disso que a Kemira procura atuar de forma regionalizada, com unidades espalhadas pelo país.

Dois em um – A necessidade estratégica de criar o centro de pesquisa da Kemira deve atender a uma tendência que existe no mercado há alguns anos e que deve se intensifi car no futuro: a de unir coagulantes inorgânicos com floculantes orgânicos para simplifi car a clarificação. Essa sinergia, resume o diretor Wanderley Ferreira, consiste “em turbinar os coagulantes inorgânicos com polímeros para diminuir a geração de lodo e melhorar a clarifi cação”. Esse empenho no desenvolvimento químico tem o mérito de resumir a uma só dosagem o que normalmente é feito em duas etapas: a de coagulação, onde são dosados os coagulantes para formar os primeiros flocos, e a de fl oculação, em que polímeros catiônicos ou aniônicos (normalmente acrílicos) são empregados em baixas dosagens para aumentar o peso dos fl ocos para sua remoção. Com essas formulações, há ganhos até mesmo com o menor consumo de energia, de equipamentos de dosagem, de volume de produtos e da área para o tratamento, o que é muito bom para novas plantas ou ampliações.

Além da Kemira, outras empresas divulgam essas formulações (embora algumas, como Ashland e SNF Floerger, não gostem de informar ao mercado as suas tecnologias). Um exemplo é a Kurita, que conta com a linha de coagulantes-floculantes Kurifl oc (na Europa chamado de BioTreat), usada principalmente no Brasil em tratamento de efluentes. O produto consegue em uma só dosagem neutralizar as cargas coloidais formando um precipitado (flocos pequenos), ou seja, a coagulação, e também reúne os vários flocos pequenos, fazendo a floculação. Segundo o líder da área técnica da Kurita, Antonio Ricardo Carvalho, a vantagem é a facilidade de manuseio e de operação do produto com dupla função, a menor quantidade total de produtos coagulantes e a melhor qualidade do efluente tratado.

De acordo com Carvalho, o que motivou a empresa de origem japonesa a desenvolver o produto foi um caso em uma refinaria na Alemanha. Por ser uma típica unidade europeia, antiga, ela estava funcionando com uma estação de lodo ativado com capacidade aquém da necessária para atender à sua produção. “Estava ocorrendo fuga de flocos contaminados, o que produzia um efluente com DQO acima do permitido”, diz. A refinaria até mesmo reduzia sua produção para não ter problemas com o efluente. Em vez de ampliar a unidade, a empresa preferiu encomendar com a Kurita europeia uma solução química. Daí surgiu o BioTreat, segundo explica Carvalho. O produto conjugado, dosado adequadamente, passou a coagular e flocular melhor o lodo, evitando as fugas químicas no efluente. “Para eles, era uma solução que precisava ser imediata,  porque a fiscalização ambiental na Alemanha é muito rigorosa, com incursões de coletas de efluentes constantes”, complementa.

Mas no Brasil, disse Carvalho, a situação que faz o produto conjugado ter boa aceitação é diferente da Alemanha, onde foi criada a formulação de prateleira. Isso porque no país não há plantas tão antigas, com pouca possibilidade para expansões como na Europa. Por aqui o que tem feito o seu uso se expandir é a capacidade de geração de um efluente com boa qualidade para o reúso. “Essas formulações acrescentam menos íons na água, ao contrário do PAC, por exemplo, que deixa o nível de cloretos alto e dificulta o reúso. Isso sem falar que o produto gera muito menos lodo”, completou. Essas alternativas tecnológicas, segundo ele, são mais importantes para a difusão das formulações de coagulantes-floculantes do que a necessidade de expansões. “As estações de tratamento no Brasil são, de forma geral, novas e boa parte delas ainda não precisa aumentar a eficiência e a capacidade.”

Do Japão – Outra empresa lançando no Brasil um produto coagulante-floculante integrado é a MFSFlux, de São Paulo. Embora assim como a Kurita a empresa se limite a revelar que se trata de um coagulante inorgânico modificado com polímero, o grade denominado Turboflux também promete ser substituto de coagulantes como o PAC, com vantagens consideráveis, segundo revela o diretor da empresa, Marco Minerbo. “Ele é muito rápido, age em até um minuto, e o floco formado é bem coeso, não se dissolve”, explicou. Também de forma coincidente com o produto da Kurita, o da MFSFlux é uma tecnologia japonesa, de uma empresa mantida sob sigilo por Minerbo. “Faz parte do contrato”, disse.

De acordo com o diretor, a empresa já testou em clientes com muito sucesso. Em uma indústria automobilística, na Bahia, onde a empresa já é responsável pelo tratamento de água, houve uma grande surpresa para o cliente, que passou a fazer a clarificação em duas horas, contra até dois dias do processo convencional. “Em plantas novas, ele pode tornar os clarificadores muito menores”, disse. Segundo ele, o produto abate até 80% de DBO e DQO e pode ser aplicado em efluentes complicados, como chorumes de aterros ou os resultantes de curtumes. Em uma indústria têxtil, um teste provou que em 30 segundos o floco foi formado.

Ligada à empresa de engenharia Minerbo-Fuchs, responsável por vários fornecimentos de plantas industriais completas, em quase todos os setores, a MFSFlux, especializada em implantação e operação de sistemas para água, efluentes e resíduos, pretende usar o produto em seus clientes. “Como nosso foco é o reúso, nada melhor do que ter um produto como esse, que facilita o aproveitamento do efluente”, disse. A empresa, bom acrescentar, é especializada na montagem, implantação e operação de sistemas de membranas de ultrafiltração, osmose reversa e de MBR (biorreator a membranas). Esta última tecnologia voltada para reúso de efluentes, aliás, a MFSFlux recentemente forneceu para a montadora Hyundai, de Anápolis-GO, como parte de uma estação completa de tratamento.

Segundo Minerbo, para preparar as dosagens a empresa realiza jar-tests com o efluente do cliente em seu laboratório na fábrica de São Bernardo do Campo- SP. Embora divulguem o produto para todo o mercado, um caminho natural será utilizá-los em seus fornecimentos completos de sistemas. Isso inclui tanto a parte do tratamento de água e efluentes como do lodo gerado. “O produto japonês gera um lodo ativado que pode ser secado em um secador por atomização que nós fabricamos”, disse. Essa rota, por sinal, deve ser empregada na Hyundai em Goiás.

Uma estimativa feita pela MFSFlux, levando em conta seu know-how em construção de estações, chegou à conclusão de que uma ETE de pequeno porte, com a tecnologia de floculação-coagulação mais rápida, ficaria até 35% mais barata. “A produtividade aumenta muito e por isso a estação pode ser bem menor”, disse Minerbo. Além disso, como o floco gerado pela tecnologia possui aspecto plástico, que retém 20% menos água, o trabalho de desidratação e secagem de lodo também é facilitado. Segundo o diretor, conforme a característica do efluente, são necessários de 100 g a 200 g de Turboflux por metro cúbico de água. Com estoque inicial de 150 t do polímero importado do Japão, desde o início do ano mais de 50 clientes realizam testes com o produto, sobretudo empresas dos setores têxtil e automotivo.

Água do mar – Há um outro fato interessante no Brasil envolvendo clarifi cação de água. Não por representar novidade tecnológica de produto ou sistema, mas pelo ineditismo na aplicação. A Usina Termoelétrica Itaqui, em São Luís, no Maranhão, do grupo MPX, está em fase de engenharia do primeiro grande projeto de clarificação de água do mar para uso industrial do país. A cargo da Enfil, de São Paulo, a planta é concebida para tratar 2.500 m3/h de água captada que chega via tubulação de 5 km. Muito rica em matéria orgânica, no ponto de captação haverá uma supercloração de 20 mg/l de cloro gerado in-situ por um gerador eletrolítico que utiliza a própria água do mar como insumo da eletrólise do cloreto de sódio.

A magnitude do projeto – afinal de contas o volume de água dá para abastecer uma cidade de 300 mil habitantes – visa a garantir principalmente o make-up da torre de resfriamento cuja vazão de recirculação é de 40 mil m3. Estão previstas para a torre cerca de 2.300 m3/h e os restantes 200 m3 vão para uma unidade de osmose reversa que produzirá água desmineralizada para a usina. “Essa primeira obra deve servir de incentivo para algo que já deveria estar ocorrendo com mais frequência. Todo projeto situado a até 5 quilômetros da costa litorânea precisa usar água do mar”, afirmou o diretor da Enfil, Franco Tarabini. “Não dá para tirar água da população para uma indústria”, completou.

A obra em São Luís contempla a instalação de dois clarificadores acelerados com tecnologia da norte-americana Graver Systems, o sistema Reactivator, cada um deles com 28,5 metros, de concreto, e projetados para clarificar 1.250 m3/h. Os clarificadores recebem a água bruta e clorada, que entra no centro de mistura rápida, onde uma bomba especial recircula até quatro vezes o volume total de água recebida,

melhorando bastante a taxa de eficiência do equipamento. O tempo de residência da floculação, por se tratar de uma água de baixa qualidade (com média de 400 a 1.200 ppm de sólidos suspensos), é alto, de 22 minutos (contra 13 minutos em média quando se clarifica água doce). O tempo de decantação será de 162 minutos e a garantia de contrato contempla a redução de sólidos suspensos para 10 a 20 ppm.

Na engenharia, segundo Tarabini, já está defi nido o uso do PAC como coagulante, que deve ser dosado em 10 ppm e de um polímero auxiliar de fl oculação, em 0,2 ppm. Será também dosada soda cáustica para corrigir o pH para 6,5 a 7,5, mas é provável que se use pouco do alcalinizante porque a média identificada no local é 7. Ainda faz parte do projeto, o tratamento do lodo. Toda a lama dos clarifi cadores segue para um adensador de 11 metros de diâmetro e o fundo dele continua para duas centrífugas decantadoras, cada uma com capacidade para garantir o deságue do lodo até o patamar de 20% de teor de sólidos. A Enfi l está cotando no mercado a compra das decanters, que precisarão, assim como a maior parte dos demais equipamentos, ser de aço inox duplex, para resistir ao ambiente altamente corrosivo e agressivo da região.

A etapa do lodo, aliás, é bastante crítica para a UTE Itaqui. Apenas a clarificação vai gerar 200 t por dia, que por sua vez vão se somar ao volume de 528 t/dia de sólidos secos provenientes da unidade de dessulfurização de gases (FGD) também fornecida pela Enfi l recentemente (ver QD-486, junho de 2009). Em uma primeira fase, a alternativa deve ser um pátio de cinzas existente na planta, mas com certeza outra solução está em estudo pelo grupo MPX, visto a quantidade exagerada de resíduos gerados por essa usina térmica a carvão.

A venda da ETA foi de R$ 43 milhões. Além da novidade que representa por tratar água do mar, o seu modelo de contratação também foi inédito para a Enfi l. Pela primeira vez, foi do tipo open book (livro aberto), ou seja, uma contratação direta, sem licitação, na qual todas as subcontratações e compras também são resolvidas de forma imediata e em comum acordo entre o cliente e o fornecedor. A decisão foi em virtude da urgência da usina em começar a operar em outubro de 2010, já que o mercado de energia é comprometido por vendas futuras em leilões. “Se eles fossem fazer do modo convencional, levariam no mínimo seis meses só para saber quem se encarregaria da obra”, disse Tarabini. “No open book, fomos contratados em outubro, com a meta de entrega de 12 meses”, completou.

A pressa repentina se deveu a um problema ocorrido com o main contractor da usina, a italiana Mabe, que tinha anteriormente especifi cado uma ETA com capacidade de tratar água com apenas 120 ppm de sólidos suspensos, o que se mostrou bastante aquém da média constatada de 700 ppm, com picos de até 1.200 ppm. “Só para se ter uma ideia da difi culdade do tratamento, a maré no local da captação tem variação de 9 metros. A água, já naturalmente muito rica em matéria orgânica, muda de uma hora para outra”, explicou Tarabini. Essa variação, por sinal, vai também tornar a operação da planta um desafio. Não por menos, a Enfi l pretende fazer uma proposta de operação e manutenção para a MPX. Há mais projetos esperados para aproveitamento de água do mar. Um com grande chance de ocorrer em breve será na siderúrgica ArcelorMittal, em Serra-ES, antiga Companhia Siderúrgica Tubarão (CST), que tem carência de água para expansões e já cogita há muitos anos usar o oceano como fonte de abastecimento. Embora ainda não tenha batido o martelo para levar em frente o projeto, a siderúrgica convocou fornecedores para apresentarem estudos de viabilidade técnica e cogitava abrir concorrência no próximo ano. A Enfi l, por exemplo, apresentou uma sugestão.

No projeto capixaba a ideia é ir além da clarificação, visto que a ArcelorMittal precisa de água de processo. Dessa forma, a dessalinização seria feita em uma grande unidade de osmose reversa, que trataria de início

500 m3/h e que, mais para a frente, dobraria sua capacidade. Além da necessidade, de acordo com o diretor da Enfi l, concorre para favorecer novos projetos a queda de preços, por exemplo, das unidades de osmose reversa. Uma para 500 m3/h, como a prevista para o Espírito Santo, por exemplo, sai por cerca de R$ 40 milhões, preço não tão alto para a indústria pesada. Tanto é assim que também no Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro (Comperj) está prevista a recuperação de água do mar.