Desinfecção – Alternativas ao cloro melhoram qualidade da água, com segurança

Química e Derivados, Desinfecção, radiação UV, tratamento de água e efluentesAfirmar que o cloro, até então o grande agente de desinfecção de água empregado no Brasil e no mundo, esteja com os dias contados é algo ainda longe de se tornar realidade. Seu baixo custo aliado à eficiência e à praticidade para manter protegida a água potável devem mantê-lo como opção tecnológica corrente. Mas também não é exagero acreditar que há uma procura por alternativas ao halogênio em várias etapas do tratamento de água e efluentes ou esgotos, tanto por razões técnicas como ambientais. O fenômeno é mais visível em países desenvolvidos, é bom lembrar, onde há controles – ambiental e de segurança ocupacional – mais rigorosos nas estações de tratamento, e mais tímido no Brasil e nos demais países em desenvolvimento, ainda um pouco atrasados em tão importante tema.

As primeiras grandes reviravoltas para o mundo correr atrás de alternativas de desinfecção e oxidação para além do cloro vieram das descobertas sobre seus subprodutos gerados na água. Em contato com matéria orgânica que contenha ácidos fúlvicos e húmicos (por exemplo, resíduos de solos e de plantas), o cloro reage formando os trihalometanos (THMs), acusados de serem cancerígenos e de causarem outros efeitos maléficos à saúde. Além disso, também formam os ácidos haloacéticos (HAA5), que comprovadamente causam certos tipos de cânceres em animais de laboratório.

Mas não foi só isso que fez o cloro ser visto com outros olhos. Um problema da mesma forma grave é o fato de o oxidante também não ter provado eficiência contra alguns microrganismos que chegaram a causar mortes por infecção nos Estados Unidos e no Canadá e que envolvem riscos generalizados por serem agentes comuns de diarreia infecciosa. Além de sua ação ser considerada fraca contra vírus e cistos, suas principais deficiências se revelam contra os protozoários Cripstoporidium (um dos três principais agentes de diarreia infecciosa) e os cistos de Giardia lamblia. Essa ineficiência fez muitas cidades de países desenvolvidos passarem a incluir novos tratamentos em suas estações. O mesmo não ocorreu no Brasil, visto que aqui há pouco controle e monitoramento sobre esses parasitas.

Para finalizar, os riscos no transporte e no armazenamento do gás cloro – a maior opção das estações tradicionais – também são outro grande fator para motivar o uso de tecnologias alternativas. Muitos países europeus proibiram o transporte de gás cloro e outros devem fazer o mesmo. Não por menos, na Europa, cresce muito a utilização de desinfetantes e oxidantes gerados on-site, dentre os quais não apenas opções alternativas como o dióxido de cloro, o ozônio ou a radiação UV, mas também o emprego de geradores de cloro, os eletrolisadores in-situ, que produzem o halogênio na forma gasosa ou líquida por meio da eletrólise da salmoura.

Os crescentes problemas contra o cloro fizeram as legislações de vários países adotarem restrições, principalmente para controlar os THMs e os HAA5. As medidas incentivaram substituições de clorações, principalmente em etapas como a pré-oxidação feita logo após a captação da água em mananciais, hora em que há muita matéria orgânica com potencial de formação dos subprodutos, ou na desinfecção final dos esgotos tratados, etapa também sujeita à formação dos compostos cancerígenos.

Países como Canadá, Estados Unidos e a Europa Ocidental em geral passaram então a empregar com bastante frequência tecnologias como a radiação por raios ultravioleta (UV), o ozônio, o ácido peracético, o peróxido de hidrogênio, o hipoclorito de cálcio, o dióxido de cloro e outras técnicas que envolvem misturas de desinfetantes. Enquanto isso, no Brasil, embora existam restrições legais aos THMs, o que se vê são apenas algumas municipalidades tomarem medidas nesse sentido. A grande maioria das companhias de saneamento, incluindo aí as maiores delas (Sabesp, Sanepar etc), faz vista grossa ao problema, com a anuência dos órgãos fiscalizadores, e parece não se importar em usar o cloro cada vez mais.

Segredo é a sinergia – A substituição não significa o total abandono do cloro, mas o seu uso racional, deixando de torná-lo o agente central de desinfecção. A tendência considerada a mais determinante, evidenciada pelo ocorrido em larga escala nos países desenvolvidos, é a sinergia entre as tecnologias desinfetantes. Isso não só pensando nos chamados processos oxidativos avançados (POA), nos quais dois ou mais oxidantes são unidos, mas em concepções simples de tratamento, pelas quais a desinfecção da água é feita por um oxidante mais forte, como o ozônio, para após isso ser adicionado o próprio cloro, em uma dosagem baixa para ser deixado como residual na água.

No Brasil, os poucos casos de substituição à cloração acompanham a tendência de sinergia, com a utilização das tecnologias alternativas em algumas etapas do tratamento. Um exemplo ocorre na Sanasa, de Campinas-SP, que usa cloro gás e amônia (cloroamoniação) para desinfecção de água de abastecimento, para assim gerar cloraminas como residual não precursor de THMs (ver QD-497). E há ainda outros casos com tecnologias diferentes, como os recentes fornecimentos da alemã Evonik, produtora de peróxido de hidrogênio que nos últimos anos passou a vender este oxidante para aplicações no mercado de água. Segundo revelou a engenheira de desenvolvimento de mercado da Evonik, Regina Kawai, a empresa conta com clientes que substituíram o cloro pelo H2O2 na pré-oxidação ou na captação de água de abastecimento dentro de represas.

“Além de não formar os triahalometanos, o uso do peróxido de hidrogênio, um gás dissolvido em água, combate as algas verdes e azuis, as cianobactérias, que liberam composto de odor e gosto na água”, disse Regina. Este último problema, não custa lembrar, é muito frequente na região metropolitana de São Paulo, cuja represa do Guarapiranga, utilizada como fonte de captação na zona sul da cidade, tem muita ocorrência dessas algas formadas pelo excesso de poluição doméstica.

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Regina: peróxido também abate as algas nos reservatórios

Nesses casos de fornecimentos, continuou Regina, há empresas que preferiram usar o peróxido de hidrogênio apenas na represa, para ressaltar sua capacidade de combate às algas e mantendo o cloro na pré-oxidação feita na entrada da estação, e outras que substituíram o cloro totalmente na etapa inicial. “Fizemos um teste comparativo e chegamos à conclusão de que usar o peróxido de hidrogênio na pré-oxidação diminui bastante a necessidade de cloro na pós-oxidação final da água de abastecimento”, complementou.

Menos cloro – Além de não formar os subprodutos, de forma geral é este o grande benefício de usar as tecnologias alternativas: diminuir a necessidade de cloro, principalmente aquele em forma de gás, cuja manipulação é de alto risco de segurança, deixando a cloração residual a cargo da forma líquida de hipoclorito de sódio, dosada em quantidades muito menores depois da desinfecção.

Compartilha dessa opinião Marcelo Ferreira, gerente técnico da Prominent, empresa de origem alemã com portfólio completo de sistemas de desinfecção e oxidação, desde sistemas de cloração on-site, passando por geradores de dióxido de cloro e ozônio até equipamentos de UV. “Em qualquer processo de desinfecção correto, a combinação é fundamental”, disse Ferreira. “Com o ozônio, por exemplo, um dos mais eficientes sistemas de oxidação, o ideal é utilizá-lo primeiro,para depois passar a água desinfetada por carvão ativado para remover o seu residual e, por fim, dosar uma quantidade mínima de cloro para evitar que novas colônias se formem”, disse. É este o tratamento, por exemplo, responsável pelo condicionamento de águas de piscinas olímpicas, feitas com tecnologia da Prominent.

Química e Derivados, Marcelo Ferreira, Prominent, oxidante ataca microorganismos
Ferreira e o gerador de ozônio on-site (abaixo): oxidante ataca todos os microorganismos

Justamente por contar com linha completa de sistemas para desinfecção, o gerente acredita que todas as tecnologias precisam ser ponderadas de acordo com suas qualidades. O ozônio, para começar, embora tenha seu uso em ascensão, precisa ter levado em conta o seu alto custo. “Mesmo assim, bem empregado, ele pode ter muitas vantagens, porque é eficiente contra todos os microrganismos, ao contrário do cloro, que não é eficiente contra alguns cistos e vírus em geral”, disse.

O ozônio é mais eficiente na destruição da microbiota da água, assim como outros gases dissolvidos em água, como o peróxido de hidrogênio e o dióxido de cloro, segundo explicou Marcelo Ferreira. “Como gases, eles têm mais capacidade de penetração do que os biocidas ácidos e básicos. Eles conseguem destruir os biofilmes que as bactérias usam para se proteger e atacam os microrganismos mais resistentes, como o Cripstoporidium e a Giardia, e as algas”, disse. Outra vantagem é o fato de não reagirem com a água, formando subprodutos. Apenas o dióxido de cloro forma quantidades irrisórias dos THMs.

Particularidades– E até dentro desse universo dos gases dissolvidos haverá as particularidades a serem consideradas, conforme explicou o gerente da Prominent. O dióxido de cloro, por exemplo, tem maior estabilidade do que o ozônio, podendo ficar mais presente numa rede de abastecimento, ao contrário do O3, que precisaria ser injetado em vários pontos da rede. Apesar disso, o uso do ozônio para água potável tem crescido muito nos Estados Unidos e na Europa, em razão de seu alto poder de desinfecção.

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gerador de ozônio on-site:

Uma grande vantagem do ozônio é o fato de ele ser gerado na estação de tratamento, por meio de equipamento tubular por onde o ar seco filtrado ou o oxigênio puro recebe alta voltagem. Essa energia faz o oxigênio se recombinar pela reação 3O2 → 2O3. Ele desinfeta ao oxidar as paredes celulares dos microrganismos, o que provoca a desintegração (lise celular). Isso é muito diferente do mecanismo de oxidação do cloro, o qual faz as células ficarem suscetíveis ao ataque enzimático. Por essa razão, a desinfecção do ozônio é muito mais rápida do que a do cloro, eliminando o Escherichia Coli em até 3 mil vezes menos tempo do que o cloro.

O dióxido de cloro, mais usado no Brasil em aplicações industriais, como no condicionamento de águas de sistemas de resfriamento, também tem a vantagem de ser gerado on-site por meio de dois tipos de rotas químicas: a do clorato de sódio ou pelo clorito de sódio. Ambos os geradores são fornecidos pela Prominent para empresas como a Eka Chemicals, que gera o dióxido de cloro com a reação de uma solução de clorato de sódio, peróxido de hidrogênio e estabilizadores com o ácido sulfúrico, e para a Clariant, que usa a rota do clorito de sódio com o ácido clorídrico.

Nos Estados Unidos, o dióxido de cloro é bastante empregado em estações de tratamento de água potável e tem visto seu uso crescer por causa da maior eficiência desinfetante, em comparação com o cloro, e por oxidar precursores de THMs, gerando níveis muito baixos desses subprodutos orgânicos halogenados, em taxas inferiores ao considerado prejudicial. Gás instável, que pode ser explosivo no ar em concentrações superiores a 10%, ele precisa ser sempre gerado on-site em soluções aquosas imediatamente consumidas, o que também gera cuidados especiais com a segurança ocupacional.

Segundo Marcelo Ferreira, o dióxido de cloro, por ser gás dissolvido, também tem vantagens similares ao ozônio, como atravessar os substratos que protegem os micróbios, como o biofilme, a corrosão, sólidos em suspensão, gorduras e proteínas, tornando a desinfecção mais efetiva do que a dos ácidos e bases, que atacam apenas a membrana dos microrganismos. “Ele também tem boa eficiência contra algas, apesar de não ser tão bom contra todos os microrganismos como o ozônio, que por sinal ainda combate as toxinas liberadas pelos micróbios responsáveis por odor e gosto na água”, explicou Ferreira. Bom acrescentar, aliás, que a literatura técnica afirma que o dióxido de cloro, como residual desinfetante, tem o problema de deixar odor e gosto um pouco acentuados.

UV – Uma etapa em que o cloro tem grande potencial de ser substituído por tecnologias alternativas é na desinfecção final de efluentes industriais ou (e principalmente) os domésticos. A motivação para isso é de fácil compreensão: nessa fase, descartar os efluentes em corpos d’água com dosagens altas de cloro (que também demandam descloração) pode ser prejudicial e, ainda, não eficiente, tendo em vista que vários microrganismos importantes não são eliminados com o cloro.

Nessa etapa, uma tecnologia com uso muito promissor é a de radiação de luz ultravioleta, muito adotada em estações de tratamento de esgoto no Canadá, Estados Unidos e na Europa e com alguns casos recentes de instalações no Brasil. A tecnologia UV, com a vantagem de não usar nenhum insumo químico no tratamento, expõe os micróbios a uma energia germicida emitida por lâmpadas de ultravioleta com comprimento de onda de 253,7 nanômetros. Essa radiação modifica o DNA das células dos contaminantes, desde bactérias e vírus até algas, impedindo que eles se reproduzam e tornando assim a água desinfetada.

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Skid gerador de UV da ETE de Vitória-ES

No Brasil, há casos recentes em desinfecção de esgoto e as perspectivas são consideradas boas por fornecedores da área. Uma das maiores empresas do setor, a canadense Trojan, conta com representantes no país e tem visto potencial nessa aplicação em esgotos municipais, principalmente em virtude dos investimentos em saneamento em ascensão. Por enquanto a empresa tem quatro unidades instaladas no Espírito Santo e está instalando mais dois sistemas em Guarulhos-SP.

As do Espírito Santo, em unidades sob concessão privada da Foz do Brasil (grupo Odebrecht), já estão em operação desde 2003: na ETE Mulembá, em Vitória, com capacidade máxima para desinfetar 286 litros por segundo e 96 lâmpadas; na ETE Bandeirantes, em Cariacica, 182 l/s, com 80 lâmpadas; na ETE Araçás, em Vila Velha, 559 l/s e 160 lâmpadas; e na ETE Aeroporto, em Guarapari, para tratar 212 l/s e com base instalada de 56 lâmpadas. Em Guarulhos-SP, as unidades atendem aos pedidos da autarquia municipal, em fase final de partida, nas novas e primeiras estações de tratamento de esgoto: a São João e a Bom Sucesso. A primeira foi projetada para capacidade máxima de 200,4 l/s, com base instalada de 48 lâmpadas (expansível para 120); a segunda, para 286 l/s e 56 lâmpadas (expansível para 184).

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Ana Carolina: Estados limitam o cloro e usam mais UV

De acordo com Ana Carolina de Freitas, diretora da Tree-Bio, principal representante da Trojan na área de saneamento, o caso do Espírito Santo reflete uma tendência que pode em breve ser mais visível no Brasil. “Alguns estados estão exigentes com descartes em balneários e proibindo a cloração final dos esgotos e exigindo uma desinfecção mais eficiente”, disse. Isso fez com que houvesse também unidades de UV em outras praias do nordeste brasileiro, na Bahia e no Rio Grande do Norte.

Essas obras são vistas pelos fornecedores como o novo cartão de visitas da tecnologia de UV em saneamento no Brasil, depois que algumas unidades compradas anteriormente pela companhia de saneamento do Paraná (Sanepar), por não terem sido bem operadas, foram descontinuadas. “O pré-tratamento, um sistema anaeróbico e lagoas facultativas, não foi bem dimensionado pela estatal paranaense. E o UV demanda um efluente com transmitância de luz de 50% e nível de sólidos suspensos de no máximo 20 mg/l”, explicou Marcos Burbulhan, gerente de desenvolvimento da ITT Water & Wastewater Brasil, empresa americana proprietária da alemã Wedeco, a outra grande fornecedora de sistemas de UV.

O ocorrido no Paraná, onde duas unidades de UV foram compradas em estações de tratamento de esgotos novas (uma da Wedeco na ETE Padilha Sul e outra da Trojan na ETE CIC Xisto) e logo depois sucateadas, repercutiu mal no país. Mas o fato reflete apenas o descaso com o dinheiro público e não a deficiência da tecnologia, que funciona sem problemas em milhares de unidades pelo mundo. “Para evitar isso, hoje em dia estamos muito rigorosos com testes piloto e procurando adaptar os fornecimentos ao nível técnico-operacional não muito alto do país”, disse Ana Carolina, da Trojan. Da mesma opinião compartilha Marcos Burbulhan, da Wedeco. “Estamos muito cuidadosos e exigindo o máximo de informações dos clientes”, disse.

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Tabela: Características de desempenho das principais tecnologias de desinfecção - Clique para ampliar

Um exemplo do que ocorre no Brasil quando há a manipulação de tecnologias um pouco mais avançadas pode ser visto nas estações do Espírito Santo, onde a Trojan tem instalado os quatro equipamentos UV 3000Plus. Apesar de esses sistemas contarem com sistemas automatizados de limpeza, no qual um anel de gel especial desliza pelo revestimento de quartzo das lâmpadas uma vez por dia para manter a operação sob condição ideal, os operadores das plantas resolveram por conta própria remover a limpeza automática, depois de um primeiro problema de manutenção. Isso fez com que as unidades ficassem sem limpeza adequada e, portanto, demandando reparos e trocas de peças de forma desnecessária.

No momento, a Trojan, em cooperação com a Tree-Bio, está refazendo os sistemas automáticos de limpeza, depois que as unidades capixabas ficaram um bom tempo recebendo apenas uma limpeza manual das lâmpadas uma vez por semana. “Isso vai tornar a desinfecção muito melhor, com custo de manutenção muito menor”, disse Ana Carolina. Além disso, a unidade na ETE Mulembá terá um novo equipamento instalado até o final de 2011, com capacidade para 648 l/s, totalizando uma vazão máxima de 934 l/s.

Os fornecimentos da Wedeco também têm perfil semelhante aos da Trojan, incluindo os percalços brasileiros. Além de também ter sido fornecedora da malsucedida experiência na Sanepar, a unidade em Porto Seguro, na Bahia, também foi descontinuada depois que o sistema de aeração da estação de tratamento de esgotos quebrou e passou a depender das lagoas facultativas. “Mas outros sistemas fornecidos para a Embasa [a companhia baiana de saneamento] continuam em operação”, revelou Marcos Burbulhan. Estão eles na Praia do Forte, na região de Salvador, em Madre de Deus e em Itacaré.

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Burbulhan: cuidados para melhorar imagem do UV

Na Praia do Forte, há uma planta piloto, onde estão sendo feitas medições reais do esgoto para evitar problemas futuros como o de Porto Seguro. “A transmitância está entre 44% e 52%, o que é aceitável. E o esgoto entra com 1 milhão de coliformes fecais por 100 mililitros de água e sai com mil, dentro da especificação”, disse Burbulhan. Em Itacaré, praia badalada próxima a Ilhéus-BA, uma unidade para vazão máxima de 190 m3/h está para ser inaugurada. Segundo o gerente da ITT, por precaução, ela foi superdimensionada para evitar também transtornos futuros. “Se o esgoto sair da especificação, ela tem uma folga para desinfetar dentro do necessário”, afirmou.

Além dos problemas operacionais, chama a atenção das aplicações brasileiras de UV o relativamente baixo poder de desinfecção necessário para os sistemas operarem no país. Isso porque os padrões de exigências para descartes de esgotos em países desenvolvidos são muito maiores. No Canadá, por exemplo, o parâmetro para descarte de esgoto para coliformes fecais é de 2,2 coliformes fecais/100 ml de água, enquanto no Brasil é de 1000 CF. Isso sem falar que o controle sobre THMs, HAA5 e sobre os microrganismos mais resistentes, como o Cripstoporidium e a Giardia, é muito mais rigoroso.

Bom futuro – Mesmo com os problemas, os fornecedores dos sistemas de UV não desanimam e acreditam no crescimento do mercado, especificamente na desinfecção de esgotos. Para começar, há várias cotações e concorrências em andamento, como por exemplo nas cidades de Rio Claro-SP, Limeira-SP, Camboriú-SC e em cidades goianas. Só a Trojan, por meio da Tree-Bio, tem em propostas fornecimentos em torno de US$ 15 milhões, segundo revelou Ana Carolina de Freitas. A confiança nas novas vendas se funda principalmente na desinfecção de esgotos em balneários e em fornecimentos para concessionárias privadas de saneamento, visto que grandes companhias estaduais ainda são consideradas como muito “clorodependentes”, a despeito das necessidades técnicas que deveriam incentivar a diversificação no uso de desinfetantes.

As perspectivas boas para o UV não são apenas para o mercado público. Um setor privado com vários pedidos em andamento é o de bebidas. A empresa TechFilter, de Indaiatuba-SP, representante também da linha da Trojan, sobretudo dos modelos voltados para os clientes industriais (com a marca Aquafine), está aproveitando essa demanda. Segundo revelou o gerente de engenharia da TechFilter, Douglas Moraes, em 2010 foram vendidos 50 equipamentos Aquafine de UV, para vazões médias de 30 a 50 m3/h, para uso em desinfecção final de água utilizada na produção de bebidas. “E pelo ritmo das vendas neste ano esperamos ultrapassar de longe essa marca”, disse Moraes.

Química e Derivados, desinfecção, Douglas Moraes, TechFilter, uso industrial em crescimento
Moraes: uso industrial está em plena fase de crescimento

Os equipamentos de UV para uso industrial são importados do Canadá e, ao contrário dos sistemas para efluentes, são em câmara fechada, onde de três a seis lâmpadas, em cerca de seis segundos de contato, realizam a desinfecção da água anteriormente clorada e desclorada por carvão ativado (para seguir normas das empresas e leis da área). “Aqui na empresa apenas fazemos a montagem final, acoplando alarmes para segurança exigidos por algumas empresas e a estrutura de suporte com quadro de manobras”, complementou Moraes.

A operação em ambiente industrial é muito menos rústica do que no tratamento de efluentes. Isso porque há uma diferença muito grande na qualidade da água. A transmitância de luz na água exigida para operação com o UV em água de bebidas é de 90%, uma água já bastante tratada. Essa particularidade faz com que o sistema sequer precise de limpeza automática do quartzo que reveste as lâmpadas. “Só é necessária uma limpeza a cada quatro meses”, disse o gerente. De maneira geral, o mercado industrial, segundo Moraes, é muito mais técnico e fácil de operar, o que não impediu, porém, que a TechFilter também se interessasse pelo mercado de saneamento. “A desinfecção de esgotos por UV tem muito futuro e também estamos ofertando os sistemas Trojan para a área”, disse. Por enquanto, a empresa já forneceu um sistema para a cidade de Valparaíso, em Goiás, mas espera para breve fechar outros negócios semelhantes. Assim como os demais fornecedores de sistemas alternativos ao cloro, que aguardam a mudança de mentalidade do saneamento básico nacional.

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