Tratamento e recuperação de águas de processo na indústria agroalimentar

A importância da gestão integral da água na indústria tem sido amplamente analisada nos últimos anos, seja em termos tecnológicos, higiênico-sanitários, ambientais, sociais ou econômicos. Dentro dessa relevância, o papel da tecnologia no tratamento de águas residuais como meio de conceder à água uma segunda vida útil (ou prolongar seu ciclo de vida) é inquestionável. Discutimos as diferentes estratégias de tratamento de águas de processo, dependendo do enfoque. Em termos de sustentabilidade, isso deve envolver três ações significativas:

• Minimização do consumo de água na atividade industrial.
• Purificação dos fluxos residuais para reduzir seu impacto ambiental.
• Regeneração, desinfecção e recuperação das águas residuais para reutilização.

Mas muitas vezes esquecemos um ponto importante: para pensar em reutilizar essa água residual, a regeneração, recuperação e desinfecção devem ser realizadas de acordo com critérios de qualidade, com o objetivo de transformar essa água residual em água de processo, conforme o disposto no Decreto Real 1620/2007, de 7 de dezembro, que estabelece o regime jurídico para a reutilização de água tratada. Isso significa que a água residual, assim como a água de captação ou abastecimento, deve atender a parâmetros de qualidade industrial bem definidos por processo e setor, a fim de garantir a condução adequada de suas atividades e evitar surpresas desagradáveis, como contaminação microbiológica, contaminação cruzada, incrustações, corrosão e/ou a deposição de compostos indesejados em elementos suscetíveis, como tubulações, curvas, válvulas, tanques, elementos de medição e qualquer tipo de conduíte. Isso tem efeitos muito diversos, dependendo da atividade industrial, mas todos se traduzem em uma diminuição no desempenho dos processos afetados e, diretamente, na economia da empresa. Mas voltemos, o que é água de processo?

Estado da água de processo

O conceito de água de processo pode ser definido como a água que é utilizada ou envolvida na atividade produtiva da indústria, incluindo processos de fabricação (como ingrediente ou matéria-prima), tratamento, preservação, como meio de transporte, geração de energia (caldeiras, refrigeração, trocadores de calor ou motores), limpeza e sanitização, e aplicações semelhantes dentro da indústria. A água de processo geralmente provém do tratamento de água de alimentação ou do abastecimento de fontes de rede, subterrâneas ou superficiais. Especificamente para a indústria alimentícia, a água de processo pode ser identificada como “todas aquelas águas utilizadas na indústria de alimentos para a fabricação, tratamento, preservação ou comercialização de produtos ou substâncias destinadas ao consumo humano, bem como as utilizadas na limpeza de superfícies, objetos e materiais que possam entrar em contato com os alimentos”, conforme estabelecido no texto descrito no artigo 2.b do Decreto Real 140/2003, de 7 de fevereiro, que estabelece os critérios sanitários para a qualidade da água potável.

Onde reside a complexidade nas estratégias de tratamento de águas de processo?

As estratégias de tratamento de águas de processo tornam-se mais complexas do que as já presentes nos processos definidos para o tratamento de águas residuais geradas em uma estação de tratamento de águas residuais (ETAR), pois exigem uma caracterização minuciosa da água de captação ou abastecimento que se deseja condicionar como água de processo, além do conhecimento dos requisitos de qualidade necessários para alcançar uma água de qualidade e completar satisfatoriamente sua regeneração para reutilização. Aqui reside sua dificuldade e o ponto onde convergem dois ramos de conhecimento opostos: o regulatório e legislativo, para ter clareza sobre os passos a seguir e qual é o nosso objetivo mínimo, e o técnico, relacionado às tecnologias e processos existentes que integram nossa indústria. Portanto, sua enorme variabilidade, dependendo do setor industrial e da aplicação, leva à definição de estratégias específicas para cada tipo de água. Isso representa, de fato, um desafio tanto para as tecnologias existentes atualmente no mercado quanto para aquelas que estão em fase de desenvolvimento (em um ambiente mais de pesquisa ou acadêmico), pois devem se adaptar e evoluir tanto em sua aplicação industrial quanto em sua introdução em campos e setores onde anteriormente não eram aplicadas devido à sua eficiência ou simplesmente porque sua utilidade era desconhecida. Nesse ponto, entende-se que os requisitos e necessidades na indústria farmacêutica não são e não serão os mesmos exigidos nas indústrias cosmética, alimentícia ou petroquímica. Além disso, dentro da mesma indústria e do mesmo sub-setor, a água que atua como ingrediente em um produto ou matéria-prima não exige a mesma qualidade que a água usada na limpeza ou enxágue, para dar um exemplo simples. Se o foco estiver na questão da condutividade, as águas de processo que exigem uma condutividade muito baixa serão compostas por vários processos, onde sua principal tecnologia será:

• Osmose reversa (uma tecnologia de membrana movida por um gradiente de pressão, altamente eficiente na dessalinização e purificação da água).
• Adsorção por troca iônica (uma técnica de adsorção onde o composto ou compostos de interesse são retidos por atração eletrostática, usada tanto para purificação iônica da água quanto para obtenção de compostos de alto valor na indústria farmacêutica e recuperação de metais pesados de importância industrial).
• Eletrodiálise (uma tecnologia de membrana que integra conceitos das tecnologias mencionadas anteriormente, onde a força motriz para a separação de compostos iônicos é um gradiente elétrico induzido por um campo elétrico externo, usada principalmente para dessalinização e neutralização de fluxos muito ácidos ou muito alcalinos, ou mesmo uma combinação desses com outros para atingir a desmineralização desejada).

Isso implica que não só a tecnologia é importante, mas também a disposição dos pré-tratamentos (acondicionamento para melhorar o desempenho) e a configuração real da tecnologia principal desempenham um papel significativo no tratamento e adaptação da água de processo. Não se obterá a mesma qualidade de água se ela for submetida a um único estágio de osmose reversa, se operar em série com mais de um módulo de osmose reversa, se funcionar em cascata ou em árvore com diferentes membranas e tamanhos, etc. Por exemplo, esses processos de desmineralização tendem a acidificar a água, portanto, deve haver um processo posterior de ajuste do pH às condições de uso (alcalinização) e recomendações do fornecedor, bem como a introdução e/ou adição de processos de desinfecção caso a água tratada se acumule. Para a eliminação de matéria orgânica: processos de adsorção com carvão ativado. Se o foco está na eliminação de matéria orgânica presente nessa água de abastecimento ou captação, não apenas os processos de separação por membranas, como a microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e a já mencionada osmose reversa ganham relevância, mas outro tratamento de interesse industrial em águas de processo são os processos de adsorção com carvão ativado. Esses são muito semelhantes em conceito à troca iônica, onde ocorre a separação seletiva de um ou mais componentes presentes em um gás ou líquido por meio de seu acúmulo na superfície de um sólido microporoso. Esta tecnologia é particularmente útil para reter compostos orgânicos que conferem odor, sabor e cor à água que passa por ela, reduzindo sua presença na água de processo. Atualmente, o material adsorvente (carvão ativado) é o mais utilizado, mas o espectro está se abrindo para novos materiais nos quais o foco deve ser colocado nos próximos anos, como alumina ativada, zeólitas ou estruturas metal-orgânicas. Para desinfecção: tecnologias de oxidação avançada, como ozônio ou irradiação ultravioleta Se aprofundarmos na desinfecção além da cloração, as tecnologias de oxidação avançada, como ozônio ou irradiação ultravioleta, são muito úteis para o condicionamento de águas de lavagem e aquelas utilizadas em circuitos de caldeiras e resfriamento. No entanto, sua aplicação e configuração devem ser cuidadosamente estudadas para alcançar um alto desempenho. Portanto, para complementar os exemplos mostrados anteriormente, aqui estão alguns dos requisitos necessários para a água de processo:

• Condutividade reduzida, em torno de µS/cm, para evitar problemas de corrosão.
• Dureza e alcalinidade muito baixas, para evitar a formação de depósitos e precipitados nos componentes da instalação.
• Eliminação de matéria orgânica para minimizar o risco de formação de biofilme e contaminação biológica em equipamentos e superfícies.
• Uso de água desmineralizada e, em casos muito específicos, água ultrapura.

Finalmente, as tecnologias voltadas para o tratamento de água de processo devem ser escaláveis, adaptáveis e versáteis às condições variáveis da água de abastecimento, incluindo a intensificação dos processos existentes e a integração entre processos, aproveitando suas sinergias para garantir a qualidade necessária. Se a sua empresa está buscando um uso eficiente da água, ajudamos a redesenhar os processos produtivos com a mentalidade de evitar “águas residuais” e considerar todos os fluxos líquidos gerados como um recurso a ser aproveitado. Na AINIA promovemos uma visão integrada da sustentabilidade na indústria agroalimentar, onde a gestão eficiente de recursos como a água e a valorização de subprodutos desempenham um papel fundamental. Assim, as tecnologias de tratamento e recuperação de águas de processo complementam-se com métodos avançados como a extração e separação com CO? supercrítico, que permitem obter compostos de alto valor agregado de forma limpa e eficiente. A combinação destas abordagens contribui para fechar os ciclos produtivos, otimizando o uso de recursos e transformando resíduos em ingredientes funcionais, alinhando-se aos princípios da economia circular e da produção sustentável.