A qualidade da água utilizada em processos industriais, comerciais e até mesmo para consumo depende diretamente das características da fonte e do nível de pureza necessário para cada aplicação. Minerais dissolvidos, sais, metais e outros compostos podem estar presentes mesmo quando a água apresenta aspecto visualmente limpo. Por isso, diferentes tecnologias são utilizadas para adequar suas características antes do uso.

Entre essas tecnologias, o tratamento de água por osmose reversa se destaca por utilizar membranas semipermeáveis para separar diversos componentes dissolvidos presentes na água. O processo é aplicado em sistemas de dessalinização, produção de água para processos industriais, recuperação de água e diferentes situações em que existe a necessidade de diminuir a concentração de sais e outras substâncias.

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA), a osmose reversa é um processo de separação por membranas no qual a água é submetida à pressão e atravessa uma membrana semipermeável. Parte dos contaminantes e sólidos dissolvidos permanece concentrada em outra corrente do processo.

Entender como essa tecnologia funciona é importante para determinar quando ela realmente é necessária. A escolha não deve considerar somente a instalação de um equipamento, mas também a qualidade da água de entrada, a finalidade da água tratada, o pré-tratamento necessário e a destinação da corrente concentrada.

O que é o tratamento de água por osmose reversa?

O tratamento de água por osmose reversa é um processo de separação realizado por meio de uma membrana semipermeável. A água de alimentação é pressurizada e conduzida até a membrana, que permite preferencialmente a passagem de moléculas de água enquanto restringe a passagem de diversos sais, íons e outras substâncias.

Durante esse processo são formadas duas correntes principais.

A primeira é conhecida como permeado. Ela corresponde à parcela de água que atravessou a membrana e apresentou redução da concentração de determinados compostos.

A segunda é chamada de concentrado, rejeito ou, em algumas aplicações, salmoura. Nela ficam concentradas as substâncias que tiveram sua passagem restringida pela membrana.

Portanto, a osmose reversa não simplesmente faz os contaminantes desaparecerem. O processo separa a água em uma corrente com menor concentração de determinadas substâncias e outra corrente na qual esses componentes ficam mais concentrados.

Essa característica torna necessário considerar não somente a qualidade do permeado, mas também a quantidade e o destino adequado do concentrado gerado durante a operação.

A EPA destaca que a osmose reversa pode ser empregada para redução de diversos contaminantes inorgânicos, sólidos dissolvidos, radionuclídeos e alguns compostos orgânicos sintéticos. Ela também pode ser utilizada na remoção de sais de águas salobras ou marinhas.

Como funciona a osmose reversa?

Para compreender a osmose reversa, é necessário observar o comportamento da água diante de uma membrana semipermeável.

Na osmose natural, existe uma tendência de movimento da água através da membrana em direção à solução com maior concentração de solutos. Na osmose reversa, o sistema aplica pressão suficiente sobre a água de maior concentração para inverter esse fluxo predominante.

Assim, a pressão força parte da água através da membrana enquanto diversos componentes dissolvidos permanecem na corrente de alimentação e posteriormente são eliminados pelo fluxo de concentrado.

A pressão necessária varia conforme características como salinidade da água, temperatura, composição da alimentação, tipo de membrana e configuração do sistema. Por isso, sistemas destinados à água salobra não necessariamente possuem as mesmas condições de operação de instalações destinadas à dessalinização da água do mar.

O processo normalmente ocorre continuamente. A água entra no sistema, passa pelos elementos de membrana e é dividida entre permeado e concentrado.

O permeado segue para armazenamento, utilização direta ou outras etapas de tratamento. Já o concentrado precisa ter uma destinação compatível com sua composição e com as condições do projeto.

Qual é a função da membrana no tratamento?

A membrana é um dos principais componentes de um sistema de tratamento de água por osmose reversa.

Sua função é realizar a separação entre a água que consegue atravessar a estrutura da membrana e as substâncias cuja passagem é restringida.

O desempenho não deve ser interpretado como uma barreira absolutamente igual para qualquer substância. A rejeição depende das características da membrana, do composto presente, das condições da água e dos parâmetros de operação.

Segundo a EPA, processos de osmose reversa e nanofiltração utilizam membranas semipermeáveis e pressão para separar componentes presentes na água.

As membranas utilizadas em sistemas comerciais e industriais são frequentemente instaladas em elementos compactos, permitindo que uma quantidade significativa de área de membrana seja acomodada dentro dos vasos de pressão.

Com o funcionamento contínuo, determinados materiais podem se depositar sobre a superfície da membrana. Esse fenômeno pode prejudicar o fluxo de água e alterar o desempenho do sistema, mostrando a importância do pré-tratamento e da manutenção adequada.

Quais substâncias podem ser reduzidas pela osmose reversa?

Uma das razões para a utilização da osmose reversa é sua capacidade de reduzir uma ampla variedade de componentes dissolvidos.

Dependendo da membrana, da composição da água e das condições operacionais, o sistema pode contribuir para a redução de:

  • sais dissolvidos;

  • sódio e cloretos;

  • cálcio e magnésio;

  • sulfatos;

  • nitratos;

  • determinados metais;

  • alguns compostos orgânicos;

  • sólidos dissolvidos totais;

  • determinados contaminantes presentes na água.

A EPA relaciona a osmose reversa ao tratamento de diversos contaminantes inorgânicos, incluindo arsênio, bário, cádmio, cromo, mercúrio, níquel, nitrato e selênio, além de sólidos dissolvidos e outros componentes.

Entretanto, a eficiência para um determinado composto precisa ser avaliada especificamente para cada sistema. Não é adequado considerar que qualquer equipamento de osmose reversa eliminará, nas mesmas proporções, todas as substâncias presentes na água.

A análise físico-química e, quando necessária, microbiológica da água de alimentação é uma etapa importante para a definição do processo.

Por que o pré-tratamento da água é importante?

Instalar membranas de osmose reversa diretamente em qualquer fonte de água pode causar problemas de operação.

A água pode apresentar partículas suspensas, matéria orgânica, dureza elevada e outras características capazes de provocar depósitos ou incrustações na superfície da membrana.

Por isso, o projeto pode exigir etapas anteriores ao sistema de osmose reversa.

Dependendo das características da água, podem ser empregados processos como filtração, ajuste químico, controle de dureza ou outras tecnologias destinadas a preparar a água para as membranas.

A EPA destaca que o pré-tratamento pode ser necessário para reduzir problemas de incrustação e deposição sobre as membranas, especialmente em águas com determinados níveis de dureza e sólidos suspensos.

Um pré-tratamento corretamente dimensionado ajuda a preservar o desempenho das membranas, reduzir interrupções e manter as condições previstas para o processo.

Por esse motivo, a escolha das etapas anteriores deve ser baseada na análise da água e nas recomendações técnicas do sistema instalado.

Quando utilizar a osmose reversa?

O tratamento de água por osmose reversa é especialmente relevante quando o objetivo exige redução significativa de sais dissolvidos e outros componentes que tratamentos convencionais ou filtros destinados principalmente a partículas não conseguem atender de maneira adequada.

Uma aplicação comum ocorre em processos que precisam de água com baixa concentração de minerais.

Indústrias podem utilizar essa tecnologia para preparar água destinada a equipamentos, processos produtivos ou etapas posteriores de purificação. A osmose reversa também pode fazer parte de sistemas de produção de água de maior pureza para setores com requisitos específicos.

Outra aplicação importante é a dessalinização.

A Organização Mundial da Saúde aponta a osmose reversa entre as tecnologias utilizadas para transformar água salobra e água do mar em água doce.

O USGS também descreve o uso de membranas semipermeáveis e pressão aplicada para permitir a passagem de água enquanto os sais são rejeitados no processo de dessalinização.

Além disso, a tecnologia pode fazer parte de projetos de recuperação e reúso de água, desde que todo o sistema seja dimensionado conforme as características do efluente tratado e a qualidade exigida na utilização posterior.

Osmose reversa pode ser utilizada na indústria?

Sim. O tratamento de água por osmose reversa possui diversas aplicações industriais.

A necessidade varia conforme o segmento e a finalidade da água. Uma indústria pode necessitar diminuir sais dissolvidos antes de alimentar determinado equipamento, enquanto outra pode buscar água adequada a uma etapa específica de fabricação.

Entre as possíveis aplicações estão:

  • preparação de água para processos industriais;

  • sistemas de dessalinização;

  • tratamento complementar para recuperação de água;

  • produção de água com baixa concentração de sais;

  • preparação da água antes de tecnologias adicionais de purificação;

  • aplicações em determinados processos de alimentos e bebidas;

  • produção de água para processos que exigem características controladas.

A tecnologia também é utilizada em setores que trabalham com produção de água de alta pureza, normalmente associada a outras etapas de tratamento. A DuPont relaciona aplicações de osmose reversa à água de processos industriais, recuperação de águas residuais, produção de alimentos e bebidas e produção de água de elevada pureza em determinados segmentos.

O simples fato de uma empresa utilizar grande volume de água não significa automaticamente que ela precise de osmose reversa. A necessidade depende principalmente da composição da água de entrada e dos requisitos do processo.

Qual a diferença entre osmose reversa e filtração convencional?

Filtros convencionais e membranas de osmose reversa podem desempenhar funções diferentes dentro de um mesmo projeto.

Um sistema de filtração pode ser utilizado principalmente para reter partículas e materiais suspensos, dependendo do meio filtrante empregado.

Já a osmose reversa é direcionada à separação de diversos componentes dissolvidos por meio de uma membrana e da aplicação de pressão.

Por isso, um filtro simples não necessariamente substituirá um sistema de osmose reversa quando o objetivo for reduzir a concentração de sais dissolvidos.

Ao mesmo tempo, a filtração pode ser uma etapa importante antes da membrana, justamente para reduzir a chegada de determinados materiais capazes de prejudicar o desempenho do sistema.

Dessa maneira, diferentes tecnologias de tratamento podem trabalhar de forma complementar, e não necessariamente como alternativas concorrentes.

Quais cuidados são necessários durante a operação?

Um sistema de osmose reversa exige acompanhamento periódico.

Entre os parâmetros que podem ser monitorados estão pressão, vazão, qualidade do permeado, comportamento do concentrado e desempenho geral das membranas.

Alterações nesses indicadores podem sinalizar necessidade de manutenção, limpeza ou investigação das condições da água de alimentação.

A deposição de materiais sobre a membrana pode reduzir o desempenho ao longo do tempo. Incrustações causadas por sais também precisam ser controladas de acordo com a composição da água e as condições operacionais.

Outro aspecto importante é a substituição dos elementos conforme seu desempenho e as orientações aplicáveis ao sistema.

A manutenção não deve ocorrer somente quando a qualidade da água tratada apresenta alteração perceptível. O acompanhamento dos parâmetros operacionais permite identificar tendências antes que ocorram perdas mais significativas de desempenho.

O que acontece com a água rejeitada?

Todo projeto de tratamento de água por osmose reversa deve considerar a corrente de concentrado.

Durante o processo, parte da água atravessa a membrana e se transforma em permeado. Outra parcela permanece carregando uma concentração maior das substâncias rejeitadas.

Essa corrente precisa receber destinação adequada de acordo com sua composição, volume e características da instalação.

A EPA ressalta que a osmose reversa gera simultaneamente uma corrente de água tratada e outra de concentrado ou rejeito.

Em sistemas de pequeno porte, a eficiência hídrica também deve ser considerada. Equipamentos e configurações diferentes podem apresentar relações diferentes entre água produzida e rejeitada, portanto o consumo de água precisa fazer parte da análise técnica.

Em projetos industriais, alternativas de recuperação adicional ou aproveitamento de determinadas correntes podem ser avaliadas quando tecnicamente e ambientalmente adequadas.

Como saber se a osmose reversa é a solução adequada?

A decisão deve começar pela caracterização da água.

Antes de definir o sistema, é importante responder algumas perguntas: quais substâncias estão presentes? Qual é a concentração de sais dissolvidos? Qual será a finalidade da água tratada? Qual qualidade precisa ser alcançada? Qual volume deve ser produzido diariamente?

Com essas informações é possível avaliar se a osmose reversa é necessária ou se outras tecnologias podem atender ao processo.

O dimensionamento também deve considerar:

  • qualidade da água de alimentação;

  • vazão necessária;

  • qualidade desejada para o permeado;

  • pré-tratamento;

  • pressão de operação;

  • recuperação de água;

  • características das membranas;

  • manutenção;

  • limpeza do sistema;

  • destinação do concentrado;

  • consumo de energia.

Uma análise adequada evita tanto o subdimensionamento quanto a instalação de uma tecnologia mais complexa do que a aplicação realmente necessita.

O sistema deve ser projetado considerando as condições reais da operação e não somente valores genéricos de eficiência.

Conclusão

O tratamento de água por osmose reversa é uma tecnologia de separação por membranas utilizada quando existe a necessidade de reduzir sais dissolvidos e diversos outros componentes presentes na água. Seu funcionamento depende da aplicação de pressão para produzir uma corrente de água tratada, chamada permeado, e uma corrente na qual os componentes rejeitados ficam mais concentrados.

A tecnologia pode ser empregada em dessalinização, processos industriais, recuperação de água e aplicações que exigem controle mais rigoroso das características da água.

Entretanto, um sistema eficiente não depende somente da membrana. Análise da água de entrada, pré-tratamento, dimensionamento, acompanhamento operacional, manutenção e gestão do concentrado são partes importantes do processo.

Por isso, antes de escolher a osmose reversa, é necessário conhecer as condições da fonte de abastecimento e estabelecer claramente qual qualidade de água precisa ser alcançada.

Quando corretamente especificada e operada, a osmose reversa pode integrar um sistema de tratamento de água capaz de fornecer água com características mais adequadas às exigências de diferentes processos e aplicações.