Purificação de água potável
Em todo o mundo, os sistemas domésticos de purificação de água potável, que incluem um estágio de osmose reversa, são comumente usados para melhorar a água para beber e cozinhar.
Esses sistemas geralmente incluem uma série de etapas:
• - um filtro de sedimentos para reter partículas, incluindo ferrugem e carbonato de cálcio.
• - opcionalmente, um segundo filtro de sedimentos com poros menores.
• - um filtro de carvão ativado para reter produtos químicos orgânicos e cloro, que atacam e degradam certos tipos de membranas compostas de película fina.
• - um filtro de osmose reversa, que é uma membrana composta de película fina.
• - opcionalmente, uma lâmpada ultravioleta para esterilizar micróbios que possam escapar da filtração da membrana de osmose reversa.
• - opcionalmente, um segundo filtro de carbono para capturar produtos químicos não removidos pela membrana de osmose reversa.
Em alguns sistemas, o pré-filtro de carbono é omitido e é utilizada uma membrana de triacetato de celulose. (Triacetato de celulose) é uma membrana de subproduto de papel ligada a um revestimento sintético e é fabricada para permitir o contato com o cloro na água. Estes requerem uma pequena quantidade de cloro na fonte de água para evitar a formação de bactérias nela. A taxa de rejeição típica destas membranas é de 85-95%.
A membrana de triacetato de celulose é propensa a apodrecer, a menos que seja protegida por água clorada, enquanto a membrana composta de película fina é propensa a quebrar sob a influência do cloro. A membrana composta de película fina (TFC) é feita de material sintético e requer remoção de cloro antes que a água entre na membrana. Para proteger os elementos da membrana TFC contra danos causados pelo cloro, filtros de carbono são usados como pré-tratamento em todos os sistemas residenciais de osmose reversa. As membranas TFC têm uma taxa de rejeição mais alta de 95-98% e vida útil mais longa do que as membranas de triacetato de celulose.
Processadores portáteis de água por osmose reversa são vendidos para purificação pessoal de água em vários locais. Para funcionar de forma eficaz, a água que alimenta essas unidades deve estar sob uma certa pressão (280 kPa (40 psi) ou mais é a norma).[9] Processadores portáteis de água de osmose reversa podem ser usados por pessoas que vivem em áreas rurais sem água corrente, longe das redes de água da cidade. Os próprios residentes rurais filtram a água do rio ou do oceano, pois o dispositivo é fácil de usar (a água salina pode exigir membranas especiais). Alguns viajantes que fazem longas viagens de barco, pescam ou acampam em ilhas, ou em países onde o abastecimento de água local está contaminado ou deficiente, usam processadores de água de osmose reversa combinados com um ou mais esterilizadores ultravioleta.
Na produção de água mineral engarrafada, a água passa por um processador de osmose reversa para remover contaminantes e microorganismos. No entanto, nos países europeus, este tipo de processamento de água mineral natural (conforme definido por uma directiva europeia[10]) não é permitido pela legislação europeia. Na prática, uma fração de bactérias vivas pode passar e passa através das membranas de osmose reversa através de pequenas imperfeições, ou desviar totalmente da membrana através de pequenos vazamentos nas juntas circundantes. Portanto, sistemas completos de osmose reversa podem incluir estágios adicionais de tratamento de água que utilizam luz ultravioleta ou ozônio para evitar contaminação microbiológica.
O tamanho dos poros das membranas pode variar de 0,1 a 5.000 nm dependendo do tipo de filtro. A filtração de partículas remove partículas de 1 µm "Micrômetro (unidade de comprimento)") ou maiores. A microfiltração remove partículas de 50 nm ou maiores. A ultrafiltração remove partículas de aproximadamente 3 nm ou maiores. A nanofiltração remove partículas de 1 nm ou maiores. A osmose reversa pertence à última categoria de filtração por membrana, hiperfiltração, e remove partículas maiores que 0,1 nm.[11] Para filtração de água doméstica quando não é necessário remover o excesso de minerais dissolvidos (suavizar a água), a alternativa à filtração por osmose reversa é um filtro de carvão ativado com membrana de microfiltração.
Uma unidade de dessalinização solar produz água potável a partir de água salina usando um sistema fotovoltaico que converte a energia solar na necessária para a osmose reversa. Devido à alta disponibilidade de luz solar em diferentes áreas geográficas, a osmose reversa solar presta-se bem à purificação de água potável em locais remotos que não possuem rede elétrica. Além disso, a energia solar excede os custos operacionais e as emissões de gases de efeito estufa dos sistemas convencionais de osmose reversa, tornando-a uma solução sustentável de água doce compatível com contextos em desenvolvimento. Por exemplo, uma unidade de dessalinização movida a energia solar projetada para comunidades remotas foi testada com sucesso no Território do Norte da Austrália.[12].
Embora a natureza intermitente da luz solar e a sua intensidade variável ao longo do dia tornem difícil prever a eficiência fotovoltaica e a dessalinização à noite, existem várias soluções. Por exemplo, as baterias, que fornecem a energia necessária para a dessalinização durante as horas sem sol, podem ser utilizadas para armazenar energia solar durante o dia. Além do uso de baterias convencionais, existem métodos alternativos para armazenar energia solar. Por exemplo, os sistemas de armazenamento de energia térmica resolvem este problema de armazenamento e garantem um desempenho consistente mesmo durante horas sem luz solar e dias nublados, melhorando a eficiência geral.[13].
Uma unidade de purificação de água por osmose reversa (ROWPU) é uma estação de tratamento de água portátil e independente. Projetado para uso militar, pode fornecer água potável de praticamente qualquer fonte de água. As forças armadas de alguns estados utilizam muitos modelos. Alguns modelos são contêineres, alguns são reboques e alguns são veículos.
Cada ramo das forças armadas tem sua própria série de modelos de unidades de purificação de água por osmose reversa, mas são todas semelhantes. A água é bombeada de sua fonte bruta para o módulo da unidade de purificação de água por osmose reversa, onde é tratada com um polímero para iniciar a coagulação. Em seguida, passa por um filtro multimídia onde passa por tratamento primário para remover a turbidez. Em seguida, é bombeado através de um filtro de cartucho que geralmente é algodão enrolado em espiral. Este processo clarifica a água de quaisquer partículas maiores que 5 µm e elimina quase toda a turbidez.
A água clarificada é então introduzida através de uma bomba de pistão de alta pressão em uma série de recipientes onde sofre osmose reversa. A água produzida é isenta de 90,00-99,98% do total de sólidos dissolvidos da água bruta e, de acordo com os padrões militares, não deve ultrapassar 1.000-1.500 partes por milhão, dependendo da medição da condutividade elétrica. Em seguida, é desinfetado com cloro e armazenado para uso posterior.
Purificação de água e águas residuais
A água da chuva coletada em bueiros é purificada por processadores de osmose reversa e usada para irrigação paisagística e resfriamento industrial em Los Angeles e outras cidades, como uma solução para o problema da escassez de água.
Na indústria, a osmose reversa remove minerais da água das caldeiras das usinas de energia.[14] A água é destilada várias vezes. Deve ser o mais puro possível para não deixar depósitos nas máquinas nem causar corrosão. Depósitos no interior ou exterior dos tubos da caldeira podem causar um mau desempenho da caldeira, reduzindo a sua eficiência e conduzindo a uma fraca produção de vapor e, portanto, a uma fraca produção de energia na turbina.
Também é usado para limpar efluentes e águas subterrâneas salobras. Efluentes de maior volume (mais de 500 m3/dia) devem ser tratados primeiro em uma estação de tratamento de efluentes e depois o efluente limpo é submetido ao sistema de osmose reversa. O custo do tratamento é consideravelmente reduzido e a vida útil da membrana do sistema de osmose reversa aumenta.
O processo de osmose reversa pode ser usado para a produção de água deionizada.[15].
O processo de osmose reversa para purificação de água não requer energia térmica. Os sistemas de osmose reversa de fluxo contínuo podem ser regulados por bombas de alta pressão. A recuperação de água purificada depende de vários fatores, como tamanho da membrana, tamanho dos poros da membrana, temperatura, pressão operacional e área superficial da membrana.
Em 2002, Singapura anunciou que um processo denominado NEWater seria uma parte importante dos seus futuros planos hídricos. Envolve o uso de osmose reversa para tratar águas residuais domésticas antes de descarregar a NEWater de volta nos reservatórios.
Indústria alimentar
Além da dessalinização, a osmose reversa é uma operação mais econômica para concentrar líquidos alimentares (como sucos de frutas) do que os processos convencionais de tratamento térmico. Foram realizadas pesquisas sobre a concentração de suco de laranja e tomate. Suas vantagens incluem custos operacionais mais baixos e a capacidade de evitar processos de tratamento térmico, tornando-o adequado para substâncias sensíveis ao calor, como proteínas e enzimas encontradas na maioria dos produtos alimentícios.
A osmose reversa é amplamente utilizada na indústria de laticínios para a produção de proteína de soro de leite em pó e para concentração de leite para reduzir custos de transporte. Nas aplicações de soro de leite, o soro (líquido que sobra após a fabricação do queijo) é concentrado com osmose reversa de 6% de sólidos totais a 10-20% de sólidos totais antes do processamento por ultrafiltração. O retentado de ultrafiltração pode então ser usado para fabricar vários pós de soro de leite, incluindo isolado de proteína de soro de leite. Além disso, o permeado de ultrafiltração, que contém lactose, é concentrado por osmose reversa de 5% de sólidos totais para 18-22% de sólidos totais para reduzir os custos de cristalização e secagem de lactose em pó.
Embora o uso deste processo já tenha sido evitado na indústria do vinho, ele é agora amplamente conhecido e utilizado. Em 2002, estima-se que existiam 60 máquinas de osmose reversa em Bordeaux, França. Os usuários conhecidos incluem muitos dos vinhos de elite (Kramer), como o Château Léoville-Las Cases de Bordeaux.