Novo sistema de tratamento de águas residuais usando processos avançados de membrana

O caso de conservação e preservação da água está se tornando cada vez mais grave. A escassez no abastecimento de água, o declínio da qualidade da água e, em alguns casos, a perda total do acesso à água tornaram-se cada vez mais comuns em todo o mundo. Infelizmente, essas questões hídricas não são mais atribuídas apenas a nações em desenvolvimento ou regiões áridas, mas agora podem ser vistas e sentidas por todos na forma de leitos de lagos secos, aquíferos desmoronados e esgotados e rios que não correm mais para seu destino. . De acordo com a UN-Water, 1,8 bilhão de pessoas viverão com escassez absoluta de água até 2025.1 Na Califórnia, o custo do abastecimento de água para fazendas aumentou em até dez vezes em 2022;2 em British Columbia, Canadá, uma área designada como floresta tropical estava sob severas restrições de seca no outono de 2022;3 e em 2017 a Cidade do Cabo na África do Sul atingiu o 'dia zero' - o dia em que os reservatórios de água estavam essencialmente secos e o governo foi forçado a desligar o abastecimento de água.4

Até a Europa está enfrentando barreiras para a fabricação, quando em 2022 a Tesla interrompeu seus planos de veículos elétricos (EV) devido a restrições de água.5 A falta de água representa uma grande ameaça para vários setores, incluindo manufatura industrial, transporte e até segurança alimentar. Se a escassez de água continuar aumentando, as pessoas e a indústria começarão a competir por ela ou, pior, lutar por ela? Se quisermos virar essa esquina, precisamos começar a administrar melhor nossa água, mas, mais importante, precisamos começar a valorizar a água como um recurso. Para processos industriais, a capacidade de reutilizar a água pode ser a diferença entre ter uma operação econômica e sustentável e fechar o negócio por falta de água. A conservação aprimorada da água destacou o mandato para a adoção de novos métodos no tratamento de águas residuais, de modo que a valiosa água contida neles possa ser extraída, purificada e reutilizada nos processos industriais ou devolvida ao meio ambiente para recarga de aquíferos ou reabastecimento de abastecimento de água.

Existem soluções para o problema da escassez de água. Embora o alívio do estresse hídrico exija esforços em várias frentes, um desses campos de batalha será o uso industrial e a reutilização da água. Globalmente, 359 bilhões de metros cúbicos de águas residuais industriais são produzidos a cada ano e apenas cerca de 50% são tratados.6 Recuperar água de forma econômica, com requisitos mínimos de energia, é alcançável hoje usando tecnologias mais avançadas e atualmente disponíveis. Para plantas existentes, atualizar ou modificar os processos existentes de tratamento de águas residuais pode significar essencialmente que a água que entra em uma planta pode ser reutilizada indefinidamente, tornando-a uma compra única e um recurso da planta. Como exemplo disso, o Grupo L'Oréal assumiu o compromisso de que, até 2030, 100% da água utilizada em seus processos industriais seja reciclada e reutilizada em um ciclo contínuo de água.7

Nas últimas décadas, avanços em tecnologias e métodos para o tratamento de fluxos de resíduos contaminados industrialmente têm aparecido com mais frequência. O mais proeminente desses avanços foi o surgimento de novas tecnologias baseadas em membranas capazes de transformar estações convencionais de tratamento de águas residuais em instalações avançadas de reúso sustentável. A mais madura das tecnologias de membrana é a osmose reversa (RO), com um tamanho de mercado projetado de US$ 13,5 bilhões até 2025, com uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 8,7%.8 Esse crescimento de mercado está sendo parcialmente impulsionado pela escassez de água, novos mandatos de tratamento para aplicações de águas residuais industriais e municipais e, mais recentemente, gerenciamento de salmoura como resultado da construção de mais usinas de dessalinização para atender às demandas de água potável.9

A necessidade e a demanda por mais água levaram ao desenvolvimento de novas tecnologias de membranas e à evolução de outras. Desenvolvimentos recentes da tecnologia de membrana incluem osmose reversa osmoticamente assistida (OARO), osmose reversa de circuito fechado (CCRO), destilação por membrana (MD) e osmose direta (FO). O FO é um bom exemplo de evolução tecnológica, realizado apenas pelos avanços em química e ciências de materiais nos últimos 15 anos. A FO alavancou esses avanços por meio do uso de membranas seletivas de água recém-comercializadas e do uso de uma nova solução de extração termolítica (TDS), fornecendo taxas de recuperação de água mais altas com energias mais baixas. O resultado líquido desses avanços é que grandes quantidades de água limpa podem ser extraídas e recuperadas de águas residuais usando a energia osmótica livre contida na solução 'extraída'. Historicamente, o desafio da comercialização de tecnologias de FO tem sido a identificação de soluções de extração economicamente viáveis ​​que sejam fáceis de regenerar com demandas mínimas de energia. A seleção e uso de uma solução de extração termolítica atende a esse desafio. As soluções de extração termolítica de FO são capazes de fornecer uma redução de energia de 40 a 50% em relação à evaporação térmica convencional (TE) em relação à extração e produção de água limpa.10 Como FO usa menos energia que TE, FO tem uma pegada de carbono muito menor, provando ser benéfico para empresas que buscam melhorar sua classificação ambiental, social e de governança (ESG). Além disso, como FO usa energia osmótica para extrair água através de uma membrana semipermeável e não pressão, desafios/problemas comuns associados às operações de RO, como compactação/compressão de sólidos, bloqueio de poros e perda de fluxo irreversível, foram eliminados ou minimizados devido a Natureza operacional robusta do FO.