Produção de água ultrapura para caldeiras de alta pressão

A investida das usinas de açúcar e álcool em co-geração de energia impõe a busca por novas soluções para a produção de água desmineralizada (ultrapura) para as caldeiras de alta pressão, que estão instalando. Diferentes das caldeiras de baixa pressão, que operam com pressão em média, de 20 kg/cm2, as caldeiras de alta pressão necessitam de água de alta qualidade, ou seja, totalmente desmineralizada, com baixíssimo teor de sólidos totais dissolvidos. Isto representa uma nova realidade para as usinas, até então acostumadas a trabalhar com abrandadores ou apenas produtos químicos em suas caldeiras. Para atingir a qualidade de água de make-up requerida pelos fabricantes de caldeiras de alta pressão, as usinas estão optando por duas tecnologias: osmose reversa ou troca iônica, tecnologias que competem entre si, e às vezes, se complementam.

Osmose reversa e troca iônica – A tecnologia de osmose reversa nasceu nos anos 60, com o objetivo de dessalinizar águas salobras, ou água do mar, para abastecimento público. Esse uso é, ainda, o mais difundido no mundo para essa tecnologia.

O processo de osmose reversa é conhecido como a forma mais nobre e eficiente de filtração. Em termos simples, podemos caracterizar osmose reversa como um processo quase puramente físico.

Membranas de osmose reversa são filtros com porosidade tão baixa, que têm competência para remover íons, sais dissolvidos presentes em água.

O processo de osmose consiste na passagem da água bruta pelas membranas, sendo a mesma separada em dois canais: permeado e rejeito.

O permeado é o canal de água tratada ou desmineralizada. O rejeito é o canal de água concentrada. Na osmose reversa sempre há uma perda de água. Essa perda é necessária, pois os sais da água bruta não podem saturar na superfície das membranas, necessitando, portanto, serem conduzidos ainda dissolvidos pelo rejeito.

Por ser um processo físico, a limpeza das membranas é necessária quando ocorre seu entupimento, geralmente causado por sólidos suspensos ou colóides. A limpeza das membranas, no entanto, é química. Normalmente é feita a cada dois ou três meses. Com essas características, a osmose reversa é considerada um processo contínuo.

Já a troca iônica é um processo puramente químico. As resinas de troca iônica são pequenas esferas poliméricas carregadas com hidrogênio (resinas catiônicas) ou hidroxilas (resinas aniônicas). O processo de remoção dos sais por troca iônica é simples:

As resinas catiônicas trocam seus hidrogênios (H+) por cátions, como cálcio, magnésio, potássio, sódio etc.

As resinas aniônicas trocam suas hidroxilas (OH-) por ânions, como fluoretos, cloretos, sulfatos, bicarbonatos etc. A sílica (SiO2) também é removida pelas resinas aniônicas.

Como é um processo químico, quando a resina troca todos seus hidrogênios (catiônicas) ou hidroxilas (aniônicas) é necessário regenerá-las, pois encontram-se saturadas pelos sais que estavam antes na água.