Resumo

A presença de micropoluentes emergentes, como resíduos farmacêuticos, hormônios e produtos químicos industriais, tem se tornado uma preocupação crescente na qualidade da água potável e na preservação ambiental. Esses contaminantes, mesmo em concentrações muito baixas, podem ter efeitos adversos na saúde humana e nos ecossistemas. A osmose reversa tem se destacado como uma tecnologia eficaz na remoção desses micropoluentes devido à sua capacidade de rejeitar solutos de baixo peso molecular e íons. Este artigo explora o papel da osmose reversa na remoção de micropoluentes emergentes, analisando sua eficiência, mecanismos de separação e limitações operacionais. Além disso, são discutidas estratégias para aprimorar o desempenho dos sistemas de osmose reversa na remoção desses contaminantes.

1. Introdução

Nos últimos anos, a contaminação da água por micropoluentes emergentes tem gerado preocupações ambientais e de saúde pública. Micropoluentes emergentes são compostos orgânicos e inorgânicos presentes na água em concentrações traço (geralmente na faixa de nanogramas a microgramas por litro) que podem incluir:

• Resíduos farmacêuticos (antibióticos, analgésicos, antidepressivos)
• Hormônios naturais e sintéticos
• Pesticidas e herbicidas
• Produtos químicos industriais (como surfactantes e plastificantes)

A presença desses compostos na água potável tem sido associada a efeitos endócrinos, resistência antimicrobiana e impactos em ecossistemas aquáticos. Os processos convencionais de tratamento de água, como coagulação, floculação, sedimentação e filtração, não são suficientes para remover eficazmente muitos desses compostos. Nesse contexto, a osmose reversa tem sido considerada uma solução promissora devido à sua capacidade de remoção de partículas em escala molecular.

2. Princípios da Osmose Reversa na Remoção de Micropoluentes

A osmose reversa é um processo de separação baseado em uma membrana semipermeável que opera sob alta pressão para permitir a passagem de água enquanto retém íons, moléculas orgânicas e partículas em suspensão. O processo ocorre em três etapas principais:

1. Pressurização: A água bruta é pressurizada para superar a pressão osmótica natural.
2. Rejeição de solutos: A membrana semipermeável bloqueia a passagem de íons, moléculas orgânicas e partículas.
3. Coleta de permeado: A água tratada (permeado) é coletada, enquanto os rejeitos concentrados são descartados.

A eficiência da osmose reversa na remoção de micropoluentes depende de fatores como:

• Tamanho e estrutura molecular dos contaminantes
• Polaridade e carga elétrica
• Interação com a matriz da membrana

Estudos mostram que compostos de massa molecular acima de 100–200 Daltons (Da) e com baixa polaridade têm maior probabilidade de serem eficientemente removidos pelas membranas de osmose reversa.

3. Eficiência na Remoção de Diferentes Tipos de Micropoluentes

3.1. Resíduos Farmacêuticos

Estudos têm demonstrado que a osmose reversa é capaz de remover mais de 95% de compostos farmacêuticos, como ibuprofeno, diclofenaco e paracetamol. A baixa polaridade e o tamanho molecular relativamente pequeno desses compostos facilitam a rejeição pela membrana.

3.2. Hormônios

Hormônios naturais e sintéticos, como o estradiol e o etinilestradiol, também são removidos com alta eficiência (acima de 90%) devido à sua hidrofobicidade e estrutura molecular complexa, que limitam a difusão pela membrana.

3.3. Produtos Químicos Industriais

Compostos como bisfenol A (BPA), ftalatos e surfactantes podem ser rejeitados com taxas superiores a 90%, dependendo das características da membrana e das condições operacionais (pressão, pH e temperatura).

4. Fatores que Afetam o Desempenho da Osmose Reversa

4.1. Condições Operacionais

• Pressão: A eficiência da osmose reversa aumenta com o aumento da pressão operacional, que impulsiona a passagem da água pela membrana e facilita a rejeição de micropoluentes.
• pH e temperatura: Condições extremas de pH e altas temperaturas podem degradar a membrana e reduzir a eficiência de remoção.
• Fouling (incrustação): A formação de biofilme, incrustações minerais e colmatagem por matéria orgânica pode reduzir a vida útil e a eficiência da membrana.

4.2. Propriedades da Membrana

• Material: Membranas de poliamida têm demonstrado maior eficiência na rejeição de micropoluentes em comparação com membranas de acetato de celulose.
• Porosidade e carga superficial: Membranas com maior densidade e carga negativa apresentam maior rejeição de moléculas orgânicas e íons.

5. Desafios e Limitações

Apesar da alta eficiência, a osmose reversa apresenta desafios operacionais e ambientais:

• Descarga de rejeito concentrado: O concentrado rico em micropoluentes e sais descartado durante o processo requer tratamento adequado para evitar impactos ambientais.
• Consumo de energia: A alta pressão operacional eleva o consumo energético, aumentando os custos de operação.
• Degradação de membranas: As membranas de osmose reversa tem vida útil de 3 a 5 anos em média. 

6. Estratégias para Aprimorar a Remoção de Micropoluentes

• Pós-tratamento da água: A utilização de processos de oxidação avançada (como ozonização e radiação UV) após a osmose reversa pode melhorar a eficiência de remoção de compostos persistentes.
• Combinação com outras tecnologias: Sistemas híbridos que combinam osmose reversa com ultrafiltração, nanofiltração e carvão ativado podem aumentar a eficiência de remoção de micropoluentes.
• Desenvolvimento de membranas avançadas: Membranas modificadas com materiais nanoestruturados (como grafeno) apresentam maior resistência química e melhor seletividade para micropoluentes específicos.

7. Conclusão

A osmose reversa é uma tecnologia eficaz na remoção de micropoluentes emergentes, proporcionando uma barreira física eficiente contra resíduos farmacêuticos, hormônios e produtos químicos industriais. A eficiência do processo depende de fatores como propriedades da membrana, condições operacionais e tipo de micropoluente. Apesar dos desafios operacionais e energéticos, estratégias como o pré-tratamento da água, a combinação com outras tecnologias e o desenvolvimento de novas membranas podem aumentar o desempenho e viabilidade econômica da osmose reversa em estações de tratamento de água.

Autor: Joaquim Marques Filho, M.Sc.