Desmineralização de água – Osmose reversa e troca iônica dividem obras e amenizam disputa

O mercado de sistemas para desmineralização de água está mais maduro, tecnologicamente falando. Discussões que no passado recente eram comuns no Brasil, sobretudo as que envolviam a escolha entre unidades de membrana de osmose reversa ou colunas de resinas de troca iônica, começam a ficar para trás. De forma geral, hoje fornecedores dos sistemas e os grandes consumidores de água desmineralizada têm mais noção de quando optar por um ou outro sistema, sabendo adequar seus limites e vantagens às condições das águas de entrada e ao perfil operacional da indústria em questão.

O amadurecimento é resultado da experiência acumulada em muitas unidades instaladas pelo país. Erros na escolha de tecnologias, problemas com a operação e dificuldades na manutenção ajudaram no aprendizado do mercado. Uma das primeiras grandes usuárias de unidades de osmose reversa, a Petrobras, por exemplo, repensou sua adesão em algumas recentes ampliações de refinarias, voltando à tecnologia de troca iônica depois de ter problemas na operação das unidades (ver QD-496, abril de 2010). As resinas, no entendimento dos especialistas, aceitam mais erros operacionais, ao contrário das membranas, delicadas, e cujas estações têm certo grau de sofisticação. E os operadores da petroleira, na área de gestão de utilidades, são famosos no mercado por não serem dos “mais bem qualificados”.

As descobertas no dia a dia das estações de desmineralização levaram os clientes e as empresas de engenharia a ter maior discernimento na hora dos projetos. No geral, a osmose reversa passou a ser mais recomendada para locais em que há muita salinidade, acima de 1.000 mS/cm, ou em que não há muita contaminação orgânica, um agravante para a operação nas membranas, afetadas pela formação de biofilme (biofouling ou bioincrustação) nas camadas reativas. Também consta como recomendação inicial para a escolha saber se o cliente tem limitação no uso de produtos químicos na unidade, por questão ambiental ou logística. Nesse caso, as resinas de troca iônica não são as mais indicadas, por demandarem regeneração constante, ao se saturarem, com soda cáustica e ácidos.

“O determinante para a escolha é a análise do capex [custo de investimento] e do opex [custo operacional] do projeto, levando em conta as duas tecnologias”, disse André Belarmino Sousa, o gerente de conta da Dow Water & Process Solutions, empresa com portfólio extenso de resinas de troca iônica e de membranas. E essas análises nada mais serão do que a confirmação do aprendido, ao longo dos anos, na prática das estações. “A osmose reversa precisa da garantia de uma água de entrada com melhor qualidade, caso contrário ela pode sofrer no longo prazo com a contaminação microbiológica ou no curto prazo com a ação de oxidantes. Já a resina aceita mais desaforo operacional e inconstância na qualidade da água, qualquer problema basta aumentar as regenerações”, explicou.

O cuidado com a osmose reversa, aliás, faz a Dow colocar como foco nos seus fornecimentos de componentes para tratamento de água as membranas de ultrafiltração, incluídas em seu portfólio desde a aquisição da chinesa Omex em 2006, cuja fábrica em Zhejiang já está adaptada ao padrão do grupo norte-americano, segundo afirmou o especialista em marketing da Dow, Felipe Pinto. “Estamos totalmente envolvidos, globalmente, em promover a ultrafiltração como pré-tratamento da osmose, porque ela garante a integridade do sistema com uma substancial redução de custos com químicos”, disse Felipe.

Prova maior da aposta da Dow na ultrafiltração é o fato de a garantia de suas membranas de osmose reversa Filmtech ser ampliada de três para cinco anos se a tecnologia for empregada como pré-tratamento. “É o ideal. Nos países desenvolvidos, nem se discute. Antes da osmose reversa, não tem sentido ter uma ETA convencional. É como colocar gasolina adulterada em uma Mercedes”, comparou Sousa.

As membranas oriundas da Omex são do tipo espaguete de PVDF de fibra oca com poros de 0,03 mícrons, dispostas em três linhas (33 m2, 51 m2 e 77 m2 de área ativa). A fabricação desse polímero garante alta resistência a oxidantes, suportando até 5 mil ppm de cloro. “Isso permite o uso antes da ultrafiltração de produtos para precipitar metais e oxidar matérias orgânicas”, explicou Sousa, completando que após a passagem da ultrafiltração basta colocar filtro de carvão ativado para remoção do cloro, prejudicial à osmose reversa. Antes da ultrafiltração, a Dow recomenda pré-filtro para remoções de 150 a 300 mícrons (aliás, a Dow comprou recentemente a empresa especializada em macrofiltração CFT, fabricante do filtro Turboclone, apropriado para essa etapa).

 

A tecnologia de ultrafiltração por fibra oca da Dow é de fora para dentro, a água entra pela superfície dos “macarrões” e o filtrado sai por dentro. “É melhor, porque cria maior área de contato para filtragem e entope menos as fibras”, disse Felipe Pinto. As membranas da Dow funcionam em um sistema automatizado padronizado para uma hora de operação ininterrupta e intervalos de dois minutos de retrolavagem com água limpa, além de um jato de ar a cada dois minutos de cima para baixo para garantir a não-aderência de contaminantes nas fibras.

Tecnologia que remove todos os contaminantes em suspensão prejudiciais para a osmose reversa, a aposta da Dow na ultrafiltração, com a incorporação da empresa chinesa, baseia-se em várias estatísticas de crescimento mundial do seu uso em três mercados: pré-tratamento de osmose, reúso e água potável. No Brasil, apenas o primeiro tem demanda em desenvolvimento claro. Com isso em mente, o esforço da Dow é difundir a tecnologia por meio de um trabalho de criação de demanda para água de caldeiras com os clientes finais e, principalmente, facilitando e divulgando os sistemas nas OEMs da área, para quem o grupo comercializa a tecnologia. “Trabalhamos com várias empresas de engenharia. Se o usuário final quiser implantar a ultrafiltração, fazemos indicações. Mas não temos a mínima intenção de concorrer com as OEMs, porque não é esse o nosso negócio”, disse.

Além da estratégia de criar a demanda em usuários finais, a relação da Dow com as OEMs, segundo explica Pinto, inclui também facilitar as montagens dos sistemas. Prova disso está sendo o lançamento do sistema Dow IntegraPac, lançado em maio, que interliga por tubulações as membranas de ultrafiltração em skids padrões com seis a 22 módulos em frames pré-montados. “As OEMs só precisam encaixar os módulos na estrutura, sem precisar fazer um projeto de caldeiraria para unir as membranas, e implantar as bombas e os PLCs para criar as unidades conforme a necessidade do cliente”, disse Felipe Pinto.

Segundo ele, com o sistema pré-montado há uma redução de até 50% no tempo da obra, além de sua construção pré-moldada compacta também significar uma redução da área necessária para sua implantação, de cerca de 20%. Outra vantagem do sistema integrado é a tubulação transparente por onde passa o filtrado. Com isso, é possível identificar bolhas de ar nos módulos, o que significa furos nas membranas. “A olho nu é possível ver as bolhas e saber quais fibras capilares estão com problema. Neste caso, se forem poucas, basta lacrá-las com uma espécie de agulha ou trocá-las, se forem muitas”, disse André Sousa. Por fim, essas qualidades do novo sistema de módulos, na opinião do gerente, reforçam a grande vantagem competitiva da ultrafiltração. Em comparação com uma ETA convencional, com tratamento físico-químico, o custo operacional do pré-tratamento cai pelo menos 40%, apenas com o abandono de uso de insumos químicos no tratamento.

Membranas nas usinas – Se o mercado de desmineralização ainda não se deixou convencer pelo menor custo operacional das membranas de ultrafiltração, no caso das de osmose reversa há um movimento de aumento de uso no setor de açúcar e álcool que faz crer no surgimento de uma tendência. Pelo menos essa é a opinião de Marcus Simionato, o gerente comercial da GE Water and Process Technologies.

“Hoje grande parte das usinas possuem sistemas de cogeração de energia, portanto o custo operacional caiu bastante por causa da maior disponibilidade de eletricidade”, disse Simionato. Não custa lembrar que o grande “insumo” das unidades de osmose reversa é a energia necessária para gerar a alta pressão do processo. Conforme o gerente, esse pormenor permitiu que as membranas entrassem firme nas usinas mesmo quando as águas são de baixa salinidade (50 a 100 mS/cm de condutividade), o que teoricamente tornaria as colunas de troca iônica mais competitivas.

Também contou a favor do crescimento da osmose reversa no mercado sucroalcooleiro o fato de a tecnologia operar de forma automatizada e contínua, ao contrário da troca iônica, por batelada, o que demanda duas linhas de colunas catiônica-aniônica, uma em operação, outra em stand-by. Bom lembrar que, normalmente, mesmo com a osmose reversa, as estações contam com um polimento misto final com resinas de troca iônica para baixar a condutividade para até 0.1 mS/cm antes da caldeira, e a sílica para níveis de ppb.

Essa receptividade faz a GE estar presente com força no mercado sucroalcooleiro com unidades de osmose reversa – e também de outros fornecedores, como a Mann+Hummel Fluid Brasil –, com membranas próprias (Osmonics) montadas em seus próprios skids fornecidos em turn-key. A boa aceitação fez até a empresa introduzir novas ofertas para o mercado brasileiro primeiramente nas usinas. É o caso das unidades móveis de osmose reversa, montadas em contêineres em cima de carretas para necessidades urgentes de água desmineralizada.

Oferta lançada no primeiro trimestre no Brasil, o primeiro contrato foi fechado com usina do grupo Louis Dreyfus Commodities em Rio Brilhante, no Mato Grosso do Sul, para onde foram alugadas por nove meses uma bateria de filtros multimídia e um contêiner com unidade de osmose reversa para produzir 50 m3/h de água desmineralizada. O permeado alimenta um leito de polimento misto de resinas do cliente, que reduz a água para 0,1 mS/cm de condutividade e 10 ppb de sílica, antes da entrada na caldeira de 67 kgf de pressão.

“O cliente estava com problema nas colunas de resinas de troca iônica instaladas, que não produziam mais água na quantidade necessária para a caldeira”, disse Simionato. Como estava para começar a safra, a saída foi alugar o sistema até ser trocada a instalação por outra de osmose reversa. “Eles vão fazer a cotação para comprar um sistema novo e até dezembro ficaremos com a nossa unidade móvel operando por lá”, disse. Em julho, a Louis Dreyfus já deve definir a nova planta, que será entregue para a safra do ano que vem. “Pode ser que eles usem também um sistema de ultrafiltração para pré-tratamento”, disse. Na verdade, a esperança da GE é até fornecer seus novos sistemas compactos Propak, que reúnem em um único skid a ultrafiltração (a empresa conta com membranas de fibra oca ZeeWeed) e a osmose reversa.

Na Louis Dreyfus, a bateria de três filtros multimídia com dois metros de diâmetro cada reduz a turbidez para menos de um NTU e SDI menor que cinco. Antes da osmose a água passa por filtros de carvão ativado, para remoção de cloro, e ainda por filtro cartucho de um micra. Além dessa instalada na usina, a GE conta com mais três unidades móveis prontas, todas elas fabricadas no Brasil e em breve em outros clientes, segundo revelou Simionato. Até o final do ano, a previsão é montar mais seis unidades. “Há uma demanda adormecida na área, em uma primeira fase no mercado sucroalcooleiro e, em breve, no mercado de papel e celulose e constantemente na energia e na petroquímica”, disse. Para difundir seu uso, a GE conta com seu corpo técnico de vendas de mais de 80 engenheiros espalhados pelo país, atuantes no fornecimento e na prestação de serviços da área de tratamento químico de água e efluentes. “Quando eles ficam sabendo de alguma necessidade dos clientes, colocam a gente no circuito”, disse.

Membrana alemã – A ampliação de portfólio na seara dos fornecedores de sistemas e produtos para desmineralização é uma tendência irreversível. Há sinais de verticalização de ofertas, tanto em serviços como em produtos, em quase todos os grandes competidores. Além de Dow e GE estarem constantemente atrás de novas tecnologias para complementar suas alternativas para os clientes, sejam eles usuários finais ou OEMs, outro recente movimento de grande fornecedora de resinas de troca iônica, a Lanxess, reforça a tese.

No segundo semestre de 2011, a empresa inaugurou em seu sítio industrial em Bitterfeld, na Alemanha, ao lado da fábrica de resinas, uma nova unidade para produzir membranas de osmose reversa. Serão produzidas na padronagem internacional de quatro e oito polegadas, segundo explicou o chefe de vendas da Lanxess, Klaus Axthelm, sendo que os primeiros lotes já estão começando a sair. Os tecidos das membranas são comprados no mercado, mas toda a montagem e o teste, antes de elas serem embaladas a vácuo, serão feitos pela empresa.

De acordo com Axthelm, a ideia é trabalhar o produto globalmente, daí a previsão de já no segundo semestre deste ano o primeiro projeto brasileiro utilizando as membranas sair do papel. “Estamos em conversação adiantada”, afirmou. Além disso, o propósito é trabalhar com OEMs locais e difundir as membranas no Brasil, qualificando-se na Petrobras, entre outros grandes clientes. “Água é uma das quatro megatendências seguidas pela Lanxess globalmente, ao lado da urbanização, mobilidade e agricultura, portanto estamos com planos agressivos na área”, revelou. Para atender as outras megatendências, a empresa com faturamento global de 8,8 bilhões de euros conta com sua forte atuação na produção de borrachas e plásticos de engenharia, pigmentos inorgânicos e intermediários para defensivos agrícolas.

Entrar no segmento de membranas – a linha se chama Lewabrane – não significa que a Lanxess se considere vencida no referente à sua antiga participação no fornecimento de resinas de troca iônica (herdadas da Bayer, na tradicional linha Lewatit). “Pelo contrário, temos a convicção de serem tecnologias complementares. No geral, acreditamos que na salinidade mais alta, acima de 1.000 mS/cm, o melhor é optar pelas membranas”, revelou. Uma prova da ainda aposta nas resinas é a empresa ter inaugurado em dezembro de 2010 uma nova fábrica na Índia (Jhagadia), para desafogar a unidade de Bitterfeld, com capacidade esgotada.

Os técnicos da Lanxess estão sendo treinados para conhecer o “novo” produto, e um trabalho de campo, com visitas a clientes, também já foi iniciado. Está ainda em fase de ajustes finais na matriz alemã o desenvolvimento de um software para dimensionar os equipamentos de osmose reversa. Nesse caso, a ferramenta também terá a capacidade de comparar as duas tecnologias, para orientar o cliente na escolha. Bom ressaltar que a Lanxess também é apenas fornecedora dos componentes, por meio de distribuidores ou pela intervenção-cooperação com empresas de engenharia (OEMs).

Resinas novas – Parece bastante claro para os competidores da chamada “desmi”, a complementação entre as tecnologias de troca iônica e membranas. O clima bélico entre elas deu lugar ao convívio necessário, por cada uma ter sua demanda, por muitas vezes serem aplicadas em conjunto, enfim, por precisarem fazer parte do portfólio de opções dos clientes em suas variadas necessidades.

Esse ambiente é bastante positivo porque também favorece o desenvolvimento tecnológico em todas as frentes, não apenas na tecnologia mais nova, a de membranas, mas também em resinas.

Um exemplo ocorre na americana Purolite, empresa apenas fabricante de resinas de troca iônica, em lançamento de uma nova linha de resinas aniônicas, que contam com a parte interna delas inerte, o que diminui o número de regeneração por soda cáustica. Na verdade, a linha aniônica da família SST complementa as anteriormente lançadas catiônicas (ver QD-442). “Estamos com foco nessas resinas especiais, porque elas representam um ganho muito grande em custo operacional, com a diminuição de consumo de produtos químicos para regeneração”, afirmou o diretor da Purolite, Fábio Sousa.

Segundo ele, hoje 50% das vendas da empresa na América Latina são de resinas especiais. Além de representar uma maior margem de lucro para a empresa, isso demonstra que os clientes estão mais receptivos e convencidos de que ganhos no custo operacional pagam o investimento inicial maior. “O lançamento da SST aniônica é uma demanda criada pelos clientes. Eles já estavam satisfeitos com as catiônicas e pediam para nós desenvolvermos a outra. Isso chegou ao nosso centro de pesquisa e o pedido foi atendido”, afirmou. Para cada vaso, a redução de custo operacional é de no mínimo 25%, de acordo com Sousa.

Outra iniciativa da Purolite para aumentar sua competitividade no mercado latino-americano – disputado com Dow e Lanxess – é a inauguração no segundo semestre de um laboratório próprio em sua sede de São Paulo. Trata-se de laboratório de desenvolvimento de aplicação, considerado por Sousa como instrumento vital para melhor atender os clientes locais. “É possível analisar a água e ver qual resina, dentre as muitas que produzimos, é a ideal para a aplicação”, disse. Antes, ou a empresa realizava os testes no próprio cliente, quando havia estrutura para tal, ou terceirizava em algum laboratório. “Ganhamos agilidade”, comemorou.

No segundo semestre, as instalações estarão prontas também na nova sede ampliada da Purolite em São Paulo. De acordo com Sousa, a empresa se torna assim mais competitiva, dando prosseguimento a um crescimento alto na região, de cerca de 22% em 2011, enquanto o mercado como um todo de resinas caiu 6%. “Estamos aproveitando um momento mundial de muita mudança em nossos concorrentes. Enquanto eles diminuem o foco nas resinas, nós aumentamos”, explicou Sousa, referindo-se ao fato de seus concorrentes investirem muito na tecnologia de membranas. Uma questão de ponto de vista, é claro, porque as outras empresas não revelam estar deixando de lado a atuação em resinas, pelo contrário, continuam considerando a tecnologia fundamental para o mercado de desmineralização de água.