Desmineralização da Água: Empresa nacionaliza eletrodiálise russa

Sistema de desmineralização com tecnologia russa passa a ser fabricado por empresa de Garça-SP. O objetivo é ofertar uma alternativa mais rústica para substituir a osmose reversa e a troca iônica.

Uma conexão internacional envolvendo Moscou, na Rússia, à pequena cidade de Garça, no Centro-Oeste paulista, promete agitar o mercado nacional de desmineralização de água.

Aparentemente uma trama de filme de espionagem da época da guerra fria, trata-se na verdade de um enredo bem mais simples: a empresa garcense Hidrodex acaba de lançar no País, sob licença tecnológica do Instituto de Metais Preciosos de Moscou, um sistema inédito de eletrodiálise reversa para remoção de sais da água.

A intenção é incomodar a concorrência, sobretudo os fornecedores de unidades de osmose reversa, de troca iônica e dos similares eletrodeionizadores.

O princípio técnico da eletrodiálise reversa (EDR) russa é parecido com os demais sistemas de eletrodeionização disponíveis por empresas como a E-Cell, US Filter e Ionics (ver QD-379, pág. 22).

Ou seja, todos esses sistemas operam com stacks (módulos de resinas ou membranas), pelos quais se realiza a troca iônica através da aplicação de voltagem elétrica por eletrodos. Mas as semelhanças param por aí, pois tanto o projeto de engenharia como alguns detalhes técnicos são patentes exclusivas da pesquisa russa.

Química e Derivados: Água: EDR - apenas os eletrodos e as membranas são importados.
EDR – apenas os eletrodos e as membranas são importados.

A EDR se baseia em membranas de polímeros acrílicos (com material igual ao das resinas de troca iônica), em formatos de chapas redondas e em versões catiônicas e aniônicas. Cada stack compreende a sobreposição de uma membrana catiônica a uma aniônica, separadas entre si por um espaçador de polipropileno injetado.

Para se formar a célula da eletrodiálise, são empilhados vários stacks até se formar um cilindro conectado a um par de eletrodos e a canais de fluxo de água produzida e de rejeito.

Química e Derivados: Água: A água circula pelos espaçadores de PP.
A água circula pelos espaçadores de PP.

A água salobra é injetada na célula por bombas de baixa pressão. Ao entrar no cilindro, a água circula por meio das ranhuras especialmente desenhadas do espaçador (em forma de teia de aranha), que permitem o seu contato com a superfície das duas membranas. Motivada pelo campo magnético criado pelos eletrodos (anodo e catodo), a troca iônica acontece: os cátions indesejáveis da água são atraídos pelas membranas catiônicas e os ânions pelas aniônicas.

Com a troca formam-se as soluções catiônica e aniônica, as quais circulam livremente por suas respectivas membranas, mas são bloqueadas pelas de cargas contrárias.

O resultado é que a água de baixa concentração eletrolítica (desmineralizada) sai por um canal, enquanto a de alta concentração, formada pelas duas soluções (o rejeito salino), se direciona a outra saída. Em média, o rejeito é de apenas 10% do volume total de água processada.

Autolimpante – Para evitar problemas com incrustações nas tubulações e nos stacks, diversas vezes ao dia, a um intervalo aproximado de uma a duas horas, muda-se o fluxo dos canais de água produto e do rejeito.

Essa reversão, realizada em cerca de um minuto e meio, é necessária para uma quantidade suficiente de água “desmi” promover a limpeza do circuito, banindo depósitos orgânicos que acabam saindo no canal de rejeito. Operação comandada por CLP, também automaticamente a produção volta ao procedimento normal após a reversão.

Além dessa limpeza por reversão, em um período de uma semana a dois meses (dependendo do tipo da água) deve-se fazer uma limpeza química e a regeneração da célula.

Durante cerca de 30 minutos, a unidade precisa ter a produção interrompida para uma solução de ácido clorídrico ser bombeada no sistema e assim limpar as membranas e tubulações.

Química e Derivados: Água: tabela05.De acordo com o diretor da Hidrodex, Walter de Oliveira, um grande mérito do projeto é a possibilidade de operação em condições rústicas. “Os engenheiros russos, sobretudo por causa do consumismo, sempre pensaram na durabilidade de seus equipamentos e não nos lucros que a substituição e manutenção podem vir a dar no futuro”, diz.

Isso, segundo ele, faz a vida útil dos stacks oscilar entre cinco e oito anos. “Fomos visitar um sistema de 150 m³/h para usina térmica na Rússia em operação há dez anos sem parar”, complementa o diretor.

Em virtude do caráter rústico do equipamento, aliás, a Hidrodex já forneceu um sistema com dois estágios para a secretaria estadual de recursos hídricos de Pernambuco abastecer de água potável a comunidade de Monte Orebe. Com vazão de 2 m³/hora, a unidade trata água captada de um barreiro.

A única necessidade foi a remoção parcial anterior de sólidos suspensos, conseguida por meio da inclusão de um pré-tratamento com filtro de areia. Com os dois estágios, a estação em Monte Orebe remove 87% dos sais do barreiro.

Em um ano de pré-lançamento, a Hidrodex instalou cerca de cinco sistemas no País. Destacam-se uma unidade de quatro estágios no Carioca Shopping, no Rio de Janeiro, que consegue remover 97% dos sais da água utilizada para refrigeração, e outra instalada na indústria de panificação Brico-Bread, de Cotia-SP, na qual dois estágios de EDR tratam água para uso em caldeira de média pressão.

Vale acrescentar que o número de estágios depende do objetivo do cliente: uma célula remove 65% dos sais; com duas pode-se chegar a 87%; e a partir do terceiro estágio, 97,3%.

Vantagens – Na visão de Oliveira, para garantir o sucesso comercial da empreitada o equipamento possui ainda mais vantagens em relação aos sistemas concorrentes. Em primeiro lugar, deve-se considerar o menor rejeito, de uma média de 10% do volume de água tratada, bastante abaixo dos até 30% de concentrado salino da osmose reversa.

Também o gasto de energia, segundo ele, é cerca de 25% menor, visto que a EDR demanda baixas pressões, de 2 a 3 kgf/cm², contra até 7 a 8 kgf da osmose reversa. De acordo com o diretor, a média de gasto de energia do processo é de 0,7 kWh/kg de sal removido.

Outra vantagem está intimamente ligada à característica rústica do equipamento. Segundo o diretor-administrativo da Hidrodex, Fernando Neubern, enquanto a osmose reversa só permite água de entrada com até 5 micra de sólidos suspensos, com a eletrodiálise reversa admitem-se partículas de até 10 micra.

“Isso vai praticamente eliminar ou diminuir muito a necessidade de pré-tratamento, economizando-se com antiincrustantes, equipamentos e energia”, diz Neubern. A única necessidade de pré-tratamento na eletrodiálise é um filtro simples por areia e pedra.

Além disso, continua o diretor, a EDR é tolerante com ferro, admitindo até 0,5 ppm, enquanto na osmose é necessário “zerar” o metal. E Neubern acrescenta:

Química e Derivados: Água: Neubern - tolerância a particulados.
Neubern – tolerância a particulados.

“Na osmose, o pré-tratamento ainda exige remoção de manganês, alumínio, zinco, descloração e condicionamento da água com antiincrustantes e biocidas, em razão da alta sensibilidade das membranas.”

Também no quesito pré-tratamento outra qualidade apontada por ele é a membrana de EDR não se afetar pela exposição à variação de pH, permitindo o uso de soluções ácidas fortes no tratamento e quaisquer processos de manutenção.

“Há de se considerar ainda que elas possuem alta resistência a desinfetantes como hipoclorito, cloramina e peróxidos”, afirma.

Apesar das vantagens, o equipamento tem limitações. Para começar, afirma o diretor administrativo, por causa do sistema de automação a EDR apenas se torna competitiva acima de vazões de 1 m³/hora.

“Abaixo disso, o CLP pode salgar um pouco o preço”, diz. Outra limitação é quando a exigência de desmineralização for muito elevada. Sozinha a eletrodiálise só produz água com o máximo de 2,5% de salinidade.

No caso do condicionamento para caldeiras de alta pressão, por exemplo, a indicação da Hidrodex, segundo o diretor Walter de Oliveira, seria conjugar o sistema com um passo seguinte de osmose reversa.

Química e Derivados: Água: Miriam - aplicações quase completas.
Miriam – aplicações quase completas.

A restrição às caldeiras de alta pressão não impede que a Hidrodex vise uma carteira de clientes bastante diversificada.

Para a gerente de marketing, Miriam de Oliveira, as aplicações podem envolver qualquer tipo de abrandamento para água “desmi” ou ultrapura, tratamento de efluentes, condicionamento de água para processo, em indústrias farmacêutica e eletrônica, e dessalinização para potabilidade e irrigação, construção civil e na produção de lama de perfuração.

Os equipamentos podem ser fabricados para capacidades de 0,1 a 200 m³/h.

Viagem a Moscou – A confiança da empresa garcense se funda também na maneira cuidadosa e lenta com que o investimento foi realizado. Isso se deve principalmente ao fato de o proprietário da Hidrodex não ser nenhum “marinheiro de primeira viagem” no mercado de água.

Na verdade, o engenheiro Walter de Oliveira é há 20 anos um dos sócios de uma empresa de perfuração de poços artesianos bastante tradicional, a Constroli, também de Garça-SP. “Perfuramos poços de até 2.500 metros de profundidade em todo o País”, diz Oliveira.

Foi justamente por ser conhecida no mercado de água que a Constroli foi procurada há três anos pela Embaixada da Rússia para conhecer a tecnologia da eletrodiálise reversa. “Eles ficaram sabendo de algumas iniciativas nossas para desmineralizar águas de poços profundos”, diz. Até então a Constroli controlava a saturação de água captada por meio de estudos de isolamento de camadas de solos.

Com o convite da embaixada e uma seguinte viagem de Walter de Oliveira a Moscou para conhecer de perto o processo, a Hidrodex começou a ser formada. “Tivemos o cuidado de conhecer bem o funcionamento do equipamento antes de começar a divulgá-lo ao mercado”, lembra Oliveira. Uma das primeiras ações nessa fase foi trazer uma célula piloto da Rússia, levada para teste na companhia de água do Paraná (Sanepar), em Cianorte, em um poço de abastecimento público. “Ali pudemos perceber a eficiência da eletrodiálise”, diz.

Um passo seguinte no investimento foi tentar nacionalizar ao máximo a EDR. Além da caldeiraria ser feita em Garça, e auxiliares como válvulas e CLPs serem nacionais, hoje o espaçador de polipropileno também é injetado por terceiros no Brasil.

A próxima etapa compreenderá a nacionalização das membranas. Por enquanto, cerca de 70% do equipamento é brasileiro. Apenas os eletrodos de titânio com tratamento em platina dificilmente deixarão de vir da Rússia. Continuarão a representar a única prova material da conexão internacional Moscou-Garça.

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