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Sobre o estado da arte em matéria do controlo do 'fouling' de sistemas membranares, e o interesse por soluções energeticamente eficientes



Devido a uma combinação de baixa pegada ecológica com uma qualidade superior nos efluentes produzidos, os biorreatores de membrana tornaram-se uma tecnologia de ponta e que se assume como uma alternativa legítima aos processos convencionais de tratamento de águas residuais. No entanto, a inclusão das membranas em biorreatores implica trade-offs entre o consumo de energia e controle de sujidade (fouling).

O aparecimento de fouling nas membranas é um fenómeno inevitável devido à deposição de contaminantes na superfície da membrana e / ou nos poros da mesma. O uso de bolhas de gás, como a aeração ou a aspersão de biogás, tem sido amplamente adotado para controlar este fenómeno, no entanto, tal prática é responsável por uma parcela significativa no consumo de energia associada ao funcionamento de biorreatores de membrana.

Recentemente, a adição de agentes de lavagem (scouring) no sistema membranar foi estudada como uma das técnicas promissoras para mitigar o fouling. Infelizmente, a operação em regime de fluxo turbulento só consegue reduzir a espessura da camada que se forma. Já os agentes de limpeza (partículas) são capazes de atravessar esta camada e quebrá-la. Por outro lado, a limpeza mecânica com agente de lavagem tem sido relatada como uma maneira promissora de controlar o entupimento de sistenas membranares devido à sua alta eficiência de redução fouling, para o qual requer um consumo de energia relativamente baixo.


No caso biorreatores de membrana aeróbios, sistemas submersos podem ser combinados com agentes de lavagem, os quais consistem em materiais porosos ou não porosos, com vista a melhorar a permeabilidade da membrana. Esta abordagem permite reduzir a taxa de fluxo de gás em mais de 50%. O movimento do agente de limpeza no reator pode aumentar não apenas a tensão de corte hidrodinâmica na superfície da membrana, mas também induzir a migração lateral dos resíduos para longe da membrana. Como resultado, a acumulação da camada de cake (ou de gel) na membrana pode ser retardada.

As atenções na redução da energia necessária para controlar a contaminação da membrana têm-se de intensificado. De facto, uma vez que mais de metade da energia é consumida para controlar a incrustação da membrana, o processo de limpeza mecânica (MCP) associado com o agente de lavagem será um ponto chave na próxima geração de biorreatores de membrana, reduzindo ou mesmo eliminando a aspersão de gás. No entanto, o papel da técnica de limpeza mecânica com a aplicação de agente abrasivo para reduzir o fouling é também uma solução promissora que merece atenção.


Fonte: Muhammad Aslam, Amine Charfi, Geoffroy Lesage, Marc Heran, Jeonghwan Kim, Membrane bioreactors for wastewater treatment: A review of mechanical cleaning by scouring agents to control membrane fouling, Chemical Engineering Journal, Volume 307, 1 January 2017, Pages 897-913

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