Ricardo Franci Gonçalves
Para os colegas que atuam na fronteira do reúso de água a partir do esgoto sanitário, a Osmose Reversa (OR) é frequentemente a primeira solução que vem à mente quando falamos em desmineralização.
No entanto, o setor de saneamento conhece bem os seus desafios : altas pressões de operação, consumo energético elevado, descarte complexo de salmoura e o constante risco de fouling e scaling das membranas.
Recentemente, publicamos no periódico Desalination os resultados de nossa pesquisa com a Deionização Capacitiva Radial (RDI). Um aspecto técnico que vale a pena salientar: enquanto na OR removemos a água do soluto (exigindo vencer a pressão osmótica), na RDI removemos o soluto da água via eletrossorção.
Qual o diferencial da RDI no tratamento terciário ? Diferente da configuração clássica de placas paralelas, a arquitetura radial que testamos otimiza a hidrodinâmica e a distribuição do campo elétrico. No tratamento de esgoto sanitário ao nível terciário ( pós-filtração biológica e polimento físico-químico ), a RDI se apresentou como uma tecnologia de tratamento avançado altamente seletiva. Os pontos-chave da tecnologia são os seguintes :
- Transferência de Massa e Energia : Por atuar na remoção dos íons e não na pressurização da massa de água, a RDI opera em pressões hidrostáticas mínimas. Em nosso estudo, alcançamos um consumo específico de 2,17 KWh/m³ para uma redução de condutividade de até 93%.
- Seletividade de Nutrientes : Um dos grandes destaques foi a eficiência na remoção de formas nitrogenadas e fosfatadas. Observamos remoções de NH₄⁺ (até 84%) e PO₄³⁻ (até 60%), o que posiciona a tecnologia como uma ferramenta estratégica para o controle de eutrofização, produção de água para fins industriais específicos ou recuperação de nutrientes N e P.
- Dinâmica de Operação : O processo é inerentemente descontínuo ( Ciclos de Purificação / Adsorção vs. Rejeito / Dessorção ). Nossa pesquisa identificou que a etapa limitante do ciclo é a dessorção dos íons durante o enxágue do capacitor. O ajuste da carga hidráulica nas diferentes fases é o “pulo do gato” para manter a eficiência termodinâmica do sistema.
Onde aplicar a deionização capacitiva ? A RDI não visa substituir a OR em águas de altíssima salinidade ( como dessalinização de água do mar ), mas oferece uma vantagem competitiva clara no reuso de efluentes urbanos e águas salobras de baixa/média salinidade. Ela se destaca pela robustez operacional e pela menor exigência de pré-tratamento rigoroso contra incrustações, uma vez que a inversão de polaridade nos eletrodos de carbono atua como um mecanismo intrínseco de limpeza.
Não obstante, embora a tecnologia apresente vantagens energéticas em águas de baixa salinidade, a Osmose Reversa (OR) permanece como o padrão ouro do setor devido à sua maturidade tecnológica e previsibilidade operacional. Consolidada por décadas de aplicação em escala global, a OR oferece uma barreira física absoluta não apenas contra íons, mas também contra precursores orgânicos, vírus e bactérias, garantindo uma qualidade de efluente constante mesmo diante de variações no afluente à ETE. Além disso, o ganho de escala na fabricação de membranas espirais e a robustez dos sistemas de recuperação de energia (ERDs) tornaram o custo de capital (CAPEX) extremamente competitivo, estabelecendo um patamar de confiabilidade que as tecnologias emergentes de eletrossorção ainda buscam alcançar em plantas de grande porte.
O futuro do saneamento exige tecnologias que entreguem qualidade com menor pegada de carbono, com maior eficiência na recuperação de produtos e maior facilidade operacional. Os resultados indicam que, com o avanço da engenharia de materiais e a otimização dos ciclos de dessorção, a RDI poderá oferecer uma composição de OPEX e simplicidade operacional muito atrativa para projetos de reuso voltados à economia circular.
Ricardo Franci Gonçalves
Professor Titular, D.Ing.
Depto Enga Ambiental – Centro Tecnológico
Universidade Federal do Espírito Santo
mailto:[email protected]”>[email protected]
Fone: (27) 99293 9992
*** artigo completo : GONÇALVES, R.F.; TRIPOLI, C.V.; CURRAN, P. Desalination and nutrient removal from tertiary treated urban wastewater by a radial capacitive deionizer. Desalination, v. 580, p. 117503, 2024. https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117503
Gostaríamos de expressar nosso reconhecimento ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES) pelo suporte financeiro a esta pesquisa. Agradecemos também à Sanefort Environmental Equipment Solutions (Grupo FORTLEV) e à Atlantis Technologies pelo apoio técnico e pela disponibilização dos equipamentos necessários para o estudo.
