Água ultrapura com novas membranas

Obtenção de água ultrapura conta com novas membranas

Se há um mercado para os fornecedores de equipamentos, sistemas e produtos químicos para água industrial que muito raramente apresenta baixa demanda, é o da chamada água ultrapura. A razão é simples: os setores consumidores dessa água com especificações de qualidade elevadas – baixa concentração iônica, de carga orgânica e de nível de carbono orgânico total (TOC) – são em sua maioria imunes a crises econômicas.

O principal mercado consumidor é o setor farmacêutico, em várias aplicações industriais para a produção de fármacos, em plantas de tratamento com vazões de todos os tipos e níveis de qualidade da água da saída, e também para demandas laboratoriais, em sistemas de bancada menores. Em ambos os casos, as indústrias seguem padrões internos rigorosos, atendimento de normas e regulações setoriais.

A constatação de que o setor farmacêutico é que demanda mais água ultrapura já explica o desempenho e o consequente interesse por esse nicho pelos fornecedores de sistemas e tecnologias. Ao tempo em que boa parte da economia sofreu com as crises dos últimos anos, na esteira da Covid-19, pode ter sido justamente nessa mesma época que o setor, por razões óbvias, bateu seus recordes de vendas, para atender os pedidos da imensa variedade de fármacos e produtos de saúde utilizados por conta da pandemia. Esse cenário se refletiu em boas vendas para o setor de tratamento de água.

Outro setor que também demanda água ultrapura, o de cosméticos, tem também alguma proteção natural contra as crises. Durante a pandemia, por exemplo, as vendas do setor também cresceram. Segundo várias pesquisas, com mais tempo em casa, muitas pessoas passaram a ficar mais criteriosas com o autocuidado. No caso brasileiro, ainda pesa o fato de o consumidor local ser o terceiro maior de cosméticos do mundo, atrás apenas dos norte-americanos e chineses, segundo o Instituto de Pesquisas Euromonitor.

Novas Membranas

Esse cenário se confirma entre os fornecedores de sistemas e tecnologias para tratamento de água na área. A começar por empresas que têm produtos essenciais e especificados para preparação de água de fármacos e cosméticos, como é o caso das membranas de osmose reversa.

Esses mercados, principalmente o farmacêutico, mas de forma progressiva também o de cosméticos, demandam membranas resistentes à sanitização a quente, que suportam temperaturas até 85ºC em períodos predeterminados pelas indústrias, para garantir o controle microbiológico do tratamento da água sem necessidade de uso de químicos.

A fornecedora norte-americana de membranas Hydranautics atua nesse segmento com os modelos SanRO, de 4 e 8 polegadas, que atendem os padrões USP (United States Pharmacopeia) e requisitos de água purificada da agência norte-americana FDA. Além disso, a membrana conta com invólucro externo tipo rede que permite acesso fácil para limpeza no local, o que reduz o potencial de incrustação do elemento e acúmulo residual de contaminantes. A higienização térmica a 85ºC atinge áreas onde os biocidas não conseguem agir.

Segundo o diretor da Hydranautics, Renato Ramos, há dois pontos importantes para atender esse mercado. O primeiro é ter as membranas já especificadas para atender às legislações sanitárias e os equipamentos, que no caso do Brasil são em sua maioria importados pelas indústrias farmacêuticas. “Eles já saem de lá com as membranas que depois vamos repor aqui”, diz.

Isso significa que colocar uma outra membrana, mesmo que de igual tecnologia, mas de outra fabricante, dificulta a venda.

Meio ambiente: Água ultrapura com novas membranas ©QD Foto: Divulgação
Ramos: estoque local garante disponibilidade imediata

“É um pouco mais difícil porque será necessário passar por todos os processos de aprovação da empresa para ser homologado”, afirma.

Segundo ele, a maioria dos equipamentos importados pelas farmacêuticas vem com as membranas dos principais fornecedores da área, com aquisição direta das filiais nos Estados Unidos e Europa. “Eles normalmente querem as membranas que vêm nos equipamentos importados”, diz.

O segundo aspecto importante para o mercado, explica Ramos, é ter disponibilidade imediata para as reposições, que são muito frequentes, em média uma vez por ano, por conta do desgaste causado pelas periódicas sanitizações a quente.

“Quem tem estoque atende melhor o mercado, porque essa indústria não pode parar a produção por falta de membrana”, salienta. No caso da Hydranautics, o estoque, que reúne todos os tipos de membranas da empresa para os vários mercados em que atua (osmose reversa, nanofiltração, micro e ultrafiltração), fica em Joinville-SC. A empresa disputa esse mercado com a DuPont, uma das lideres globais com extenso portfólio de tecnologias, e mais recentemente, com a Persalt.

A norte-americana DuPont – que herdou todo portfólio da tecnologia da Dow (pioneira em membranas de osmose reversa, criadora da patente por meio da linha Filmtech) depois da fusão das empresas em 2017 (e do seguinte spin-off, com a Dow se concentrando em plásticos) – tem outras soluções para o setor para além das membranas com resistência à sanitização a quente que fornece tradicionalmente. Essa oferta foi, aliás, ampliada ao longo dos últimos anos, com várias aquisições de empresas com tecnologias de água.

Com isso, segundo o diretor comercial da DuPont, André Belarmino, a empresa tem procurado difundir a tecnologia de ultrafiltração para o pré-tratamento da osmose reversa, que inclui, além das membranas de ultra da Dow, as da adquirida Memcor (ex-Evoqua) e da alemã Inge (ex-Basf).

Meio ambiente: Água ultrapura com novas membranas ©QD Foto: Divulgação
Belarmino: sistema CCRO mantém o rejeito salino entre 2% e 5%

“Para a indústria de fármacos e cosméticos a água é uma matéria-prima, com requisitos e propriedades de uso muito restritos, por isso eles têm demandado muito a ultrafiltração em combinação com a osmose reversa”, explica Belarmino.

A ultra remove todos os vírus e bactérias, quaisquer partículas abaixo de 0,001 micrômetros, os sais não-dissolvidos, deixando todos os sais dissolvidos para a osmose reversa remover.

Também na esteira das novas tecnologias de empresas adquiridas, a DuPont também tem objetivo de enfatizar a venda para cosméticos e fármacos de novo sistema da empresa Desalitech, um conceito de osmose reversa de alta recuperação. Batizado de CCRO (Closed Circuit Reverse Osmosis), a engenharia do processo permite ampliar o permeado (água tratada, desmineralizada) para uma média de 95% a 98%. No máximo, os sistemas convencionais recuperam 75% da água de entrada da osmose, resultando em, no mínimo, 25% de rejeito salino.

A DuPont também tem a tecnologia de eletrodeionização (EDI), embora esta não seja certificada para a indústria de fármacos, em água para injetáveis, que faz o polimento final para maior redução de condutividade. O EDI certificado para esse mercado é da Evoqua. “Mas em qualquer outra demanda para polimento de água de processo industrial, a nossa tecnologia pode ser aplicada”, diz.

A DuPont também tem uma nova tecnologia, a B-Free, que utiliza uma mídia polimérica para remoção de proteínas da água, que pode ser utilizada antes da osmose reversa e depois da ultrafiltração, em aplicações nas quais há muito problema de biofouling nas membranas causado por microrganismos. “De início, estamos divulgado para uso em indústrias em que há mais problemas do tipo, como em papel e celulose, mais para a frente, seu uso pode ser expandido para cosmético e farmacêutico”, afirma.

Novo competidor com novas membranas

Outra fornecedora que tem aproveitado esse nicho de mercado de bom desempenho constante é a Persalt, empresa fundada há cinco anos nos Estados Unidos por profissionais brasileiros com extensa experiência no mercado, caso de Levy Polonio, ex-Hydranautics e Dow Química no Brasil, um dos sócios-diretores.

Meio ambiente: Água ultrapura com novas membranas ©QD Foto: Divulgação
Membranas Persalt evitam água estagnada

Segundo Polonio, utilizando uma cadeia de fornecedores globais, sobretudo na China, a empresa tem especificado e homologado vários tipos de membranas para comercialização em aplicações industriais e mesmo de dessalinização, com foco principal na América Latina.

No caso das membranas sanitizantes, modelo SAN-HS2RO, segundo Polonio, nos últimos dois anos, em um trabalho que incluiu processos de aprovação em clientes, a empresa conquistou mercado em farmacêuticas, saúde animal, biotecnologia, cosméticos e em OEMs. “Essa indústria, incluindo casos na cosmética, evita fazer sanitização com produtos à base de formaldeído e precisa dessas membranas”, explica.

Segundo ele, as membranas têm baixo consumo de energia, além da alta rejeição de sais, e a configuração full-fit dos elementos evita que áreas fiquem com água estagnada entre o vaso de pressão e a membrana, o que reduz a ocorrência de contaminações bacterianas, o temor da produção farmacêutica e cosmética.

Os modelos, segundo Polonio, são sanitizáveis com água quente a 85ºC, o que elimina promover sanitizações com produtos químicos específicos, com riscos à saúde. Ele acrescenta ainda que os elementos sanitários Persalt estão em conformidade com a regulação do FDA, o CFR Title 21, e também estão disponíveis em 4 e 8 polegadas.

A reposição muito rápida das membranas para essa aplicação, a cada um ano em média, em contraste com usos industriais, como em condicionamento de água de caldeiras ou municipalidades – em boa operação, podem chegar entre três e cinco anos –, foi também um incentivo importante para a Persalt criar um programa de reciclagem das membranas.

“As membranas para aplicações de tratamento de água industrial e municipal são descartadas em aterros sanitários após um período de até cinco anos de uso, ou 250 ciclos. Dada a natureza resistente de seus polímeros constitutivos, essa decomposição gradual pode levar muitos anos para ser concluída. Estima-se que alguns plásticos levem aproximadamente 450 anos para se decompor em um aterro sanitário”, disse Polonio.

Como parte da estratégia de soluções, a Persalt criou um conceito de reciclagem chamado WeROcycle. Por ele, os usuários devolvem suas membranas usadas de osmose reversa, nanofiltração e ultrafiltração produzidas pela Persalt para serem recicladas.

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Duplo passo nacional

Embora muitas das estações para tratamento de água ultrapura para farmacêuticas venham do exterior, há iniciativas nacionais para atender certas demandas. A Aclaris, de Taboão da Serra-SP, por exemplo, projetou, construiu e está prestes a fornecer para uma indústria de Caruaru-PE uma planta própria, que utiliza um sistema com duplo passo de osmose reversa com membranas de 4 polegadas fabricadas pela DuPont com resistência à sanitização a quente.

“A ideia inicial é de economia de água e também de remoção grosseira de sais minerais, já que a água de rede de abastecimento utilizada tem alta salinidade, na ordem de 400 microSiemens”, disse Alex Balzana, responsável pelo projeto. A planta já foi testada em São Paulo.

A unidade, construída de aço inox, conforme os padrões da indústria, utiliza um pré-tratamento com filtro multimídia para remover parte de carga orgânica. Na sequência, vai para colunas de troca aniônica e catiônica, a fim de reduzir a salinidade da água da rede utilizada de até 500 microSiemens, onde ficam armazenados em tanque primário de 600 litros, mas que inicialmente fica alimentado a 400 litros.

Esse pré-tratamento alimenta a osmose reversa, cujo concentrado desse primeiro passo retorna para o tanque inicial da desmineralização da troca iônica (no volume restante de 200 litros). E o rejeito salino volta a 100% no sistema de alimentação das colunas de troca iônica.

Já o permeado do primeiro passo da osmose reversa segue para o segundo passo (que já está a 10 entre 12 microS), onde há uma bomba de pressão que envia esse concentrado para o tanque intermediário, que fica entre o sistema da troca iônica e a alimentação da primeira osmose reversa.

Esse ciclo fechado, que recupera o rejeito salino (entre 40% e 50%), deixa a estação de 1.200 litros por hora praticamente com descarte zero. “O rejeito será somente o descarte da regeneração (ácida e alcalina) das colunas de troca iônica, em torno de 2 mil litros por semana, menos de 1% do volume de água ultrapura”, diz Balzana.

A primeira etapa da estação é um filtro multimídia, de areia com antracito, que faz retenção de parte de material orgânico, com retrolavagem a cada quatro dias. Além do primário de 600 litros, há o secundário de 1.500 litros, por onde recircula o concentrado e o permeado, aquecendo até os 85º C por uma hora na membrana resistente à sanitização térmica uma vez por semana. O sistema também conta com sistema de lâmpadas de radiação ultravioleta na entrada e na saída para garantir a esterilidade da água.

Meio ambiente: Água ultrapura com novas membranas ©QD Foto: Divulgação
Sistema da Aclaris usa dois passos de osmose reversa

Para laboratório

A outra demanda por água ultrapura é laboratorial, em equipamentos de bancada para testes em vários instrumentais analíticos. Uma das principais fornecedoras é a francesa Veolia, que tem várias linhas de sistemas, mas que trabalha mais no universo farmacêutico com a linha Chorus, segundo Thatiane Kauffman, a supervisora de vendas da Purelab Elga Lab Water, divisão do grupo responsável pela área.

Cada equipamento disponível atende a um tipo de água para laboratório. A começar pelo padrão menos exigente, tipo 3, o equipamento é o Purelab Chorus 3, que utiliza apenas osmose reversa na purificação, para uso geral em laboratório. Já no equipamento Chorus 2, há a osmose combinada com a deionização, que além da remoção de sais promove a troca iônica para a melhor purificação.

O equipamento seguinte, explica Kauffman, segue uma definição de qualidade da própria Veolia, que não existe na nomenclatura da normatizadora internacional ASTM. Trata-se do Chorus 2+, que reúne osmose reversa, eletrodeionização e lâmpadas UV. “Com esse terceiro equipamento, é possível elevar a pureza da água. Se o Chorus 2 produz água tipo 2 acima de 1 MO.cm, como classificado pela ASTM, já no Chorus 2+ consigo água com qualidade de 10 a 15 MO.cm”, explica.

Para finalizar, a Veolia tem o Chorus 1, modelos que produzem a água tipo 1. Nessa nessa faixa, há a versão Complete, que inclui todos os processos – osmose, deionização ou lâmpadas UV – tanto para fazer inativação de bactérias como para reduzir o carbono orgânico total (TOC), “que é algo que preocupa a indústria farmacêutica para medir compostos orgânicos em análises cromatográficas”, diz. Esse sistema também tem como opcional o filtro de ponto de uso de 0,2, que faz o polimento final da água.

Ainda na linha Chorus 1, a empresa está fazendo dois lançamentos. O primeira contempla os sistemas Life Science e o Analyltical Research, que são para água tipo 1+, que vai atender o padrão de 18,2 MO.cm, mas com especificação a mais por permitir menor teor de TOC e de particulados, por ter também ultra ou microfiltração dentro do equipamento.

“Esses novos equipamentos são para técnicas analíticas de ultrassenssibilidade, como microbiologia, com água de pureza diferenciada”, diz. Além disso, na última feira FCE, em junho, foi lançado equipamento dedicado para a indústria farmacêutica: o Pharma Compliance, moldado para atender todas as especificações de água. Mas ele vem com software em conformidade que permite a rastreabilidade para a purificação de água.

“Todos esses últimos equipamentos não vão receber água da torneira, mas já purificada, porque eles vão fazer o polimento dos outros sistemas para alcançar um padrão superior de pureza”, diz. Além de ter deionização para polimento, podem ter filtro de ponto de uso, mas sem a osmose, daí a necessidade de tratamento prévio. Apesar da especificidade dos equipamentos, Kauffman acredita que por enquanto eles devem ser adotados por clientes mais preocupados com a rastreabilidade de dados.

Embora os sistemas sejam equipamentos pequenos, com no máximo demandas de 10 litros por dia, ultimamente a empresa tem chegado a fornecer sistemas com reservatórios de 30 a 60 litros. “E, dependendo do processo que o equipamento vai ser dedicado, podemos chegar a até 100 litros”, diz. Há vezes até de clientes querem limpar com água tipo 1, embora ela seja principalmente indicada para cromatografia e em menor porcentual para análises elementares.

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