Eletrodeionização garante água de altíssima pureza

por Suzana Sakai
Um tratamento de água que não utiliza produtos químicos e de alto grau de eficiência. É o que promete a eletrodeionização (EDI), uma tecnologia de tratamento de água que usa uma composição de resinas e membranas catiônicas e aniônicas com corrente elétrica para executar o processo de ultra purificação da água através de separação dos íons por cargas negativas e positivas dos sais dissolvidos. “A EDI é um processo contínuo de tratamento de água para remoção de espécies já ionizadas ou que podem ser ionizáveis. É um processo livre de produtos químicos o qual utiliza energia de corrente contínua (DC) para promover a separação dos componentes” - explica Carlos Eduardo Lucchini, diretor de marketing e pós-vendas da Fluence Brasil.

Nesse tipo de tratamento a água é pré-purificada por processos mais convencionais tais como: osmose reversa, de ionização ou destilação, e somente após a dessalinização inicial é que a água pode ser ultra purificada pela eletrodeionização, obtendo-se então uma água de altíssima pureza físico-química. “A eletrodeionização não utiliza produtos químicos para regeneração após seu uso no tratamento da água, o que significa um local de trabalho mais seguro, já que não há necessidade de armazenar ou de manipular ácidos e cáusticos perigosos. Existem menos preocupações com os regulamentos devido à ausência desses produtos químicos corrosivos, não havendo problemas de neutralização ou de disposição de resíduos” – afirma Rogério Mendes Couto, gerente de negócios da divisão de tratamento de água da Gehaka. 
Também conhecida como Continuous Eletrodeionization (CEDI), a tecnologia de tratamento de água é um método relativamente novo, que foi utilizado pela primeira vez em 1987. Atualmente, devido à redução de seu custo, essa tecnologia vem sendo cada vez mais usada por empresas nas quais o grau de pureza da água final é um fator fundamental para o sucesso de processos produtivos. “A indústria farmacêutica, a geração de energia através de vapor, os processos de lavagem de componentes eletrônicos e os laboratórios de análises vêm aderindo cada vez mais ao uso da eletrodeionização para obter água ultrapura. Em razão de seu alto grau de eficiência eletroquímica, a qualidade dessa água em questões de isenção de sais dissolvidos é incomparável. Nenhum outro método de purificação de água consegue obter tais resultados” – ressalta Rogério. 

Como funciona?
O equipamento de eletrodeionização possui uma fonte geradora de correte contínua. “Esta tecnologia utiliza carga elétrica, membranas e resinas em seu processo de tratamento. Não utiliza químicos. As resinas são regeneradas pela ação da própria carga elétrica” – indica Marcel Mano, engenheiro de processo da Mann+Hummel Fluid Brasil. 
A corrente elétrica força a migração de íons contaminantes da água de alimentação para a corrente de rejeição. “O fluxo flui através de resinas de troca iônica localizadas entre as membranas (uma membrana aniônica especificamente projetada para permitir a migração de ânions e uma membrana catiônica, especificamente projetada para a migração de cátions). A regeneração do leito de resina é realizada com íons H + (hidrogênio) e OH- (hidroxila) derivados da ionização das moléculas de água” – conta Carlos. 
Nesse processo, os íons positivos (cátions, +) são atraídos para o cátodo (polo negativo, -) e os íons negativos (ânions, -) são atraídos para o ânodo (polo positivo, +). “Durante esse percurso, os íons negativos atravessam uma membrana com a mesma carga (membrana aniônica) e logo em seguida uma membrana com carga positiva (membrana catiônica), que repele o íon. O mesmo acontece com os íons positivos” – explica Rogério. 
Ao contrário do que alguns possam acreditar, o preenchimento de resina dentro das células oferece apenas um campo de transporte para a corrente elétrica aplicada, já que a água de entrada purificada tem alta resistência à passagem de corrente. “Sendo assim, as resinas não participam do processo de tratamento nem sofrem qualquer tipo de regeneração com carregamento de radicais iônicos” – ressalta o gerente da Gehaka. 
Ao final do processo haverá dois fluxos de água. Um deles será de uma água ultrapura e o outro, de uma água onde estarão os sais concentrados. O segundo fluxo é descartado. A proporção é de 10:1, ou seja, a cada 10 litros de água ultrapurificada haverá 1 litro de água rejeitada.

Composição
Basicamente, a célula de eletrodeionização é composta de: estrutura onde são alocadas placas separadas por membranas e resinas; polo positivo (ânodo) e polo negativo (cátodo) e fonte de geração de energia elétrica, normalmente um transformador de 800 watts para produzir uma corrente elétrica de até 2,5 amperes. “Essa célula é montada em equipamentos dotados de pré-tratamento feito por osmose reversa em uma estrutura que chamamos de SKID. Nela, colocamos também toda a infraestrutura hidráulica e elétrica, estocagem, bombas de recirculação, filtros e sensores que controlam a qualidade da água de entrada e saída em linha” – informa Rogério. 
As membranas seletoras de íons funcionam com trocadores iônicos em forma de placas e possuem uma carga fixa que seleciona o que irá permeá-las. “A membrana aniônica deixa permear os ânions e repele os cátions. 
A membrana catiônica deixa permear os cátions e repele os ânions. A água passa ao lado da membrana, mas não a atravessa, já os íons atravessam as membranas e ficam presos. Para as membranas funcionarem bem com água de baixa condutividade é necessário preencher as lacunas entre elas com resinas de troca iônica, que funcionam como pontes condutoras de íons. Por fim, a corrente elétrica separa os íons da água, gerando H+ (ácido) e OH- (base), que regeneram a resina continuamente” – explica Carlos.

Principais aplicações

A EDI é tipicamente usada para o polimento do permeado da Osmose Reversa e substitui com vantagens a troca iônica de leito misto convencional. “Com isso não se tem a necessidade de armazenar e lidar com produtos químicos perigosos usados para regeneração das resinas, eliminado também do processo resíduos normalmente gerados nos sistemas convencionais de troca iônica”, destaca Carlos. 
De modo geral, o mercado de aplicação da eletrodeionização se estende onde existe a necessidade de uma água com pureza elevada. A tecnologia pode ser aplicada nos ramos industriais como químico, farmacêutico, eletrônico, cosmético, geração de energia, dentre outros. “O EDI é utilizado como polimento final para água PW e WFI, água para caldeira de alta pressão, água ultrapura para indústria eletrônica e água para produção e vidros e espelhos. Em todas as aplicações o EDI tem a função de gerar água com condutividade e níveis de sólidos dissolvidos baixíssimos, menor do que somente os sistemas de Osmose Reversa conseguem atingir” – comenta Marcel
Um exemplo de aplicação é nas termelétricas que necessitam de uma água com alta pureza para alimentar a caldeira de alta pressão. “A aplicação do sistema EDI no tratamento de água após a Osmose Reversa é fundamental para se atender a elevada qualidade da água e evitar depósitos internos na caldeira” – afirma Carlos. 

Mercado
O mercado apresentou um crescimento expressivo nos últimos cinco anos devido à redução do custo da tecnologia de eletrodeionização, atualmente com células de EDI, que podem ser limpas com água quente. O produto ganhou espaço ainda maior no segmento farmacêutico.
Além disso, as exigências do mercado em relação à qualidade, segurança de processo e riscos ambientais favorecem a aplicação da EDI em substituição à troca iônica de leito misto para o polimento final de um tratamento após a Osmose Reversa. “Na eletrodeionização a produção de água é contínua, não havendo necessidade de parada para regeneração. Também não há descarte de água, pois o rejeito pode alimentar novamente o Sistema de Osmose Reversa” – explica Carlos. 
O mercado brasileiro está preparado para atender as demandas de EDI. A Fluence Brasil conta com sistemas modulares e completos para o tratamento de água, incluindo Micro Filtração, Ultra Filtração, Ultra Violeta, Osmose Reversa e a Eletrodeionização. “Nossos sistemas são modulares e podem ser instalados em containers, de forma que podemos aplicá-los de forma Plug in Play. 
O grande diferencial de nossos sistemas é que podem atender água com contaminação mais elevada e também tem um menor consumo de energia elétrica” – garante Carlos. 
Já a Mann+Hummel Fluid Brasil utiliza os módulos da Evoqua. “Os principais diferencias dos módulos da Evoqua é que podem ser alimentados com água de qualidade inferior ao dos concorrentes, dispensando assim, muitas vezes, o segundo passo de Osmose Reversa. Também há o novo modelo VNX-MAX que trata até 15 m³/h de água por módulo” – ressalta Marcel. 
Nos últimos anos, a Gehaka vem utilizando em seus sistemas a tecnologia de eletrodeionização com sucesso. As máquinas são construídas de forma combinada, usando, além da EDI, a osmose reversa, que faz o pré-tratamento da água. “Os produtos são construídos em estruturas únicas, os skids. Além das tecnologias de tratamento, todo o processo de controle de qualidade da água produzida, o monitoramento da condutividade e do TOC são feitos em linha, sem interferência de amostragens ou laboratórios” – conta Rogério. 
A Gehaka também considera em seus sistemas o uso de sanitização (limpeza microbiológica) com água aquecida a 80 graus. “Esse é um aspecto de grande diferencial tanto econômico como ambiental, pois reduz o descarte de resíduos químicos. É uma limpeza mais rápida e mais eficiente que as realizadas com sanitizantes tradicionais. O próprio sistema skid aquece a água purificada internamente e executa a limpeza. Isso tem um reflexo importante em áreas onde é difícil dispor de vapor e água gelada para uso” – explica o gerente de negócios. 
Outra novidade da Gehaka é a recuperação interna dos módulos de eletrodeionização feita por nossa equipe técnica. “Depois de um ciclo de uso, desgaste, queima acidental, danos químicos ou físicos às células de eletrodeionização, é necessário trocar internamente as membranas, resinas e polos positivos e negativos. Isso deve ser feito após dois ou três anos de uso aproximadamente. Até alguns anos atrás, era necessário adquirir uma peça nova para substituição; hoje, porém, a recuperação é feita com baixo custo. Um serviço como esse chega a custar metade do valor de uma peça nova” – afirma Rogério.
 

Conteúdo original extraido do site: http://www.revistatae.com.br/edicoes.asp?link=ultima&fase=C&id=504