Tese da Poli-USP propõe dessalinização de água para indústria petroquímica

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O projeto de Carlos Eduardo Pantoja recebeu menção honrosa no prêmio Tese Destaque USP e foi orientado pelo docente Marcelo Seckler

O setor industrial é o terceiro maior consumidor de água no mundo, perdendo apenas para a utilização humana e para a agropecuária. Uma típica refinaria, por exemplo, gasta aproximadamente 760 m³ da água para cada 1000 m³ de petróleo processado, o que torna os métodos para a reutilização da mesma um tema estudado frequentemente pela academia. Foi o que fez Carlos Eduardo Pantoja, doutor pelo Departamento de Engenharia Química (PQI) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). A tese resultante de suas pesquisas recebeu uma menção honrosa no último prêmio Tese Destaque USP, cuja cerimônia oficial acontecerá no dia 28 de setembro, às 14 horas, no auditório do Conselho Universitário, na Reitoria da USP.

“O trabalho de Pantoja tem uma importância ambiental muito grande. Ele estuda um problema que necessita de solução imediata, como é o caso da reutilização de um recurso que se encontra cada vez mais escasso no planeta”, afirma Marcelo Seckler, orientador de Pantoja. O pesquisador se concentrou em criar um modelo matemático que permite projetar sistemas de dessalinização de água por meio de um método que está muito próximo de se tornar comercialmente viável: o de destilação por membranas.

A tese é fruto de um projeto de parceria de Secker com o Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes). Segundo Pantoja, há um grande interesse do setor na temática devido ao amplo emprego da água dessalinizada em atividades como “meio refrigerante (resfriamento de processos), alimentação de caldeiras (geração de vapor) e limpeza de equipamentos”. Ainda de acordo com ele, a não reutilização da água tratada pode chegar a inviabilizar um empreendimento, devido ao custo cada vez mais elevado da água fornecida pelas concessionárias.

 Atualmente, o método mais difundido para a dessalinização das águas que serão reutilizadas pela indústria é denominado osmose reversa. Apesar de vantajoso, ele não é totalmente eficiente em soluções com altas concentrações de sais, pois além de gerar um efluente líquido mais concentrado, não é viável para tratar de alimentações muito concentradas, devido às altas pressões demandadas. É aí que entra o método estudado por Pantoja. A destilação por membranas consegue tratar esse efluente concentrado e, assim, “gerar um descarte praticamente zero de líquido”.

            As vantagens das membranas vão além. O pesquisador explica que, em termos de energia, a quantidade necessária é quase a mesma do que em processos evaporativos tradicionais. Contudo, por tratar de temperaturas moderadas – cerca de 50°C a 70ºC – e de pressões quase atmosféricas, os módulos das membranas podem ser fabricados com materiais simples e baratos, como o polipropileno e até PVC. Há ainda a possibilidade, segundo ele, de serem utilizadas fontes de calor residuais da indústria ou até mesmo da energia solar, barateando ainda mais o processo.

            Sobre o projeto – Pantoja dedicou-se, em seu trabalho, na criação de uma metodologia matemática que aperfeiçoa e padroniza a destilação de sais por meio das membranas de acordo com as particularidades da composição de cada água a ser tratada.

O método se baseia em membranas microporosas hidrofóbicas, ou seja, avessas à água. De um lado delas, fica a solução salina. Do outro, água pura a uma temperatura mais baixa.

            A diferença de temperaturas entre os dois lados provoca o chamado gradiente de pressão de vapor – facilidade com que o líquido tem de evaporar a uma determinada pressão –, o que faz com que a água contida na solução salina, que é mais quente, evapore e passe pelos poros da membrana, fazendo com que a solução salina fique concentrada até seu limite, quando os sais são cristalizados.

“Dá para simplesmente pegar a água a ser tratada e evaporá-la em um evaporador tradicional. O problema é que isso tem que ser feito de uma forma muito intensiva e a um custo energético muito grande. O que não ocorre com as membranas”, explica o pesquisador.

Para ele, o reuso total da água na indústria é uma aplicação estudada recentemente pela academia, mas com aplicações comerciais muito prováveis de acontecerem em um futuro próximo. Por isso a ideia de otimizar o método em diferentes níveis. “Concebi uma metodologia de projeto de forma a ter algo mais adequado às particularidades dos efluentes, dependendo da concentração salina e de que tipo de sal você quer separar”.

Para atingir o objetivo, ele estabeleceu parâmetros operacionais que visam o melhor desempenho energético e a retirada da maior quantidade de água possível sem que haja a incrustação, que ocorre quando os sais cristalizados obstruem os poros das membranas.

Esse seria, aliás, o grande empecilho que ainda impossibilita a aplicação da tecnologia em escala industrial, aos olhos de Pantoja. “A incrustação de sais pouco solúveis na membrana acaba reduzindo radicalmente o desempenho do processo. Para minimizar este efeito, já existem diversos estudos sendo produzidos”.

Para seu orientador, a tese é de extrema relevância para os estudos que já foram publicados anteriormente sobre o tema e também para aqueles que ainda serão produzidos, uma vez que resume, em uma teoria, a projeção de uma unidade que se utiliza do método da destilação por membranas. “Ele basicamente usa um fundamento da ciência para formular uma solução prática de Engenharia”, finaliza Seckler.