Hoje, tecnologias de filtração exclusivas estão tornando a reutilização de águas residuais industriais não apenas possível, mas prática e lucrativa . Essas inovações estão revolucionando setores como agricultura, bioprocessamento, produção de alimentos e petróleo e gás. Elas aumentam a capacidade e a vida útil dos fluxos de tratamento, ajudam as empresas a atender a novos padrões e diretrizes e reduzem a pegada de carbono. Por exemplo, o projeto de recuperação de água do East Bay Municipal Utility District, na Califórnia, economiza cerca de 5.5 bilhões de galões de água doce por ano.
Ao transformar resíduos em lucro por meio de maior eficiência e melhor captura de nutrientes, essas tecnologias são revolucionárias. O melhor de tudo é que elas economizam toneladas de água doce para as empresas, reduzindo custos e facilitando a competição por esse recurso precioso.
Águas residuais e a necessidade de soluções para a escassez global de água
A água é a força vital do nosso planeta, mas é um recurso que muitas vezes consideramos garantido. Diariamente, indústrias em todo o mundo geram enormes volumes de águas residuais, das quais 80% não são tratadas ou reutilizadas . De fato, aproximadamente um sexto da água doce consumida no mundo acaba como efluente industrial e agrícola , o que equivale a centenas de bilhões de litros por dia.
Quando as empresas gerenciam a água de forma responsável, elas lidam com os altos custos e esforços de remoção, processamento e descarte de subprodutos de águas residuais. Infelizmente, muitas vezes, eles são simplesmente descartados, o que leva à poluição e aumenta a competição por água doce entre a indústria e a população em geral.
Repensando o Problema
Com o agravamento da crise global de escassez de água, muitas indústrias começaram a repensar sua relação com esse recurso precioso. Cada vez mais empresas estão concentrando seus esforços no tratamento e reúso de efluentes industriais. No entanto, isso ainda apresenta desafios significativos — e muito dispendiosos.
E se o problema pudesse ser transformado em solução? E se as águas residuais pudessem ser transformadas em um recurso valioso, reduzindo despesas operacionais, apoiando iniciativas de sustentabilidade e aprimorando a recuperação de produtos? Isso faria diferença suficiente?
Os efeitos econômicos da gestão de águas residuais na indústria
A má gestão de efluentes industriais traz sérias implicações econômicas, especialmente para aqueles que os produzem. Por exemplo, uma avicultura pode precisar tratar e descartar de cinco a dez vezes o volume de água em comparação com a quantidade de produto proteico que gera. A mesma situação se aplica à indústria de petróleo e gás, onde a quantidade de água gerenciada em comparação com o produto petrolífero produzido pode variar de cinco para um até noventa para um. Esse problema frequentemente permanece oculto até que a escassez de água ameace a continuidade ou a expansão da produção.
Com a intensificação das mudanças climáticas, a disponibilidade de recursos hídricos torna-se cada vez mais ameaçada. Por exemplo, o custo da água em 30 grandes cidades dos EUA aumentou 41% entre 2010 e 2015. Em Phoenix, os consumidores de água podem enfrentar um aumento de 48% entre 2022 e 2025, caso não alterem seus hábitos de consumo. Essa tendência impacta significativamente a viabilidade econômica das operações, vinculando-as cada vez mais aos custos dos serviços públicos.
No crescente setor da biofabricação, as projeções indicam uma necessidade de cerca de dez vezes a capacidade atual de fluidos para a produção de produtos biofabricados e o gerenciamento dos resíduos resultantes. Este setor tem atraído atenção significativa de capital de risco, mas há uma restrição hídrica para resultados sustentáveis no mundo da biofabricação. Uma gestão mais cuidadosa da água em todo o processo de produção aumenta a viabilidade deste setor.
Em algumas regiões, a escassez de água levou a uma inflação alimentar massiva. Isso é particularmente verdadeiro nos estados que circundam a bacia do Rio Colorado e o Vale Central da Califórnia, uma importante fonte de produtos agrícolas especiais dos EUA. Em 2022, os preços dos alimentos aumentaram 9.9% — o maior aumento anual desde 1979. A redução do consumo de água está sendo imposta ou discutida devido aos níveis historicamente baixos de disponibilidade hídrica para a indústria e a agricultura, o que agrava a pressão econômica.
Desafios legais e a EPA
As regulamentações da EPA sobre tratamento e reuso de águas residuais estão se tornando cada vez mais rigorosas. Embora necessárias para proteger o meio ambiente e a saúde pública, elas também podem criar desafios comerciais.
Estão surgindo regulamentações em duas áreas principais: direitos de água e contaminantes específicos da indústria. Estados como Califórnia, Arizona e Nevada concordaram em reduzir significativamente o consumo de água nos próximos três anos, impactando principalmente a agricultura. Além disso, a indústria de carne e aves está trabalhando com a EPA ( Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) para melhorar o descarte de gorduras e óleos em águas residuais. A proposta de regulamentação da EPA inclui três opções, sendo a opção preferencial o estabelecimento de limites mais rigorosos para nitrogênio e fósforo nos efluentes e a introdução de novos padrões de pré-tratamento para óleo, graxa, sólidos totais em suspensão e demanda bioquímica de oxigênio.
Apesar do cumprimento rigoroso das normas, problemas de saúde pública e degradação ambiental ainda podem provocar indignação pública. Em abril de 2023, uma coalizão de 13 grupos processou a EPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos) para reforçar as regulamentações sobre poluição da água industrial, visando melhorar a saúde pública. Mesmo que bem-sucedida, a percepção e a confiança do público ainda precisam ser restauradas. No início de 2023, o descarrilamento de um trem em Ohio causou danos ambientais imediatos, mas também levantou preocupações de longo prazo sobre a segurança da água e a eficácia das regulamentações, ressaltando a necessidade urgente de mais medidas para prevenir futuras crises ambientais.
O Caminho a Seguir: Reutilização de Águas Residuais
Em algumas regiões, a água tem um histórico de não ser tão cara ou um desafio tão sério, por isso raramente é o primeiro recurso sustentável a ser mencionado em conversas comerciais. Mas isso também está mudando, à medida que o estresse hídrico ganha mais destaque e leva ao desenvolvimento de metas intergovernamentais de segurança hídrica.
O caminho a seguir é claro: reutilize a água no local. Realize um tratamento avançado que resulte em diferentes qualidades de água – algumas para reuso potável, outras para reuso não potável, como para lavar pisos, dar descarga em vasos sanitários ou limpar caminhões. Promova a indústria em direção a uma melhor gestão ambiental e práticas de reuso de água mais focadas na conservação para lidar com a escassez.
Tudo isso começa com a criação da tecnologia para tornar isso possível.
O calcanhar de Aquiles das tecnologias de filtragem
Historicamente, a tecnologia de tratamento de águas residuais tem sido inadequada. Muitos métodos destroem subprodutos valiosos e são caros para instalar e manter. Biorreatores de membrana (MBRs), por exemplo, removem compostos orgânicos e nitrogênio, eliminando nutrientes e compostos valiosos do fluxo de águas residuais.
As membranas são um dos melhores métodos para filtrar águas residuais. Assim como o filtro de café, a filtração industrial por membrana funciona por exclusão de tamanho , permitindo a passagem apenas de determinadas substâncias com base no tamanho de suas moléculas. Por exemplo, usinas de dessalinização utilizam membranas para remover o sal da água do mar e produzir água potável. As membranas operam separando o fluxo de alimentação em dois fluxos: um fluxo limpo e purificado, o "permeado", e o outro, mais concentrado, o "rejeito", que muitas vezes também pode ser reutilizado, caso contenha nutrientes valiosos.
Embora eficaz, a filtração por membrana apresenta uma grande desvantagem: o entupimento. Gorduras, óleos, graxas (GOG) e outros materiais viscosos presentes em grandes volumes de resíduos industriais obstruem os poros. Isso leva a limpezas frequentes, tempo de inatividade e substituições, tornando a tecnologia de membrana menos viável — até agora. A ZwitterCo desenvolveu a primeira membrana imune à incrustação irreversível, com capacidade para processar 5% de GOG.
As soluções de filtragem por membrana valem o custo?
Para que as indústrias façam parte da solução, o caminho precisa ser lucrativo. Sistemas de filtragem que não fiquem permanentemente contaminados, exigindo substituições dispendiosas, são essenciais para a viabilidade econômica.
Um benefício muitas vezes negligenciado da remoção de partículas e outros materiais das águas residuais é o lucro que esses materiais podem proporcionar. As águas residuais frequentemente contêm nutrientes valiosos que podem ser capturados e reutilizados como fertilizantes e matérias-primas, criando fluxos de receita adicionais e reduzindo o desperdício, ao mesmo tempo que oferecem um excelente retorno sobre o investimento.
Quando as operações agrícolas e indústrias relacionadas tratam e reutilizam suas águas residuais, elas garantem sua segurança hídrica. Processadores de alimentos podem reutilizar água recuperada para fins não potáveis, reduzindo a necessidade de água doce e ajudando a garantir a disponibilidade de água para o crescimento futuro.
Os benefícios são claros, mas como podemos superar as limitações das tecnologias de filtragem atuais?
Química Slick: Copolímeros Zwitteriônicos
A ZwitterCo desenvolveu uma solução: uma tecnologia de membrana exclusiva que utiliza copolímeros zwitteriônicos , um material inovador criado por meio de pesquisas na Universidade Tufts. Embora os zwitterions já fossem conhecidos, o grande avanço foi torná-los funcionais em soluções aquosas. Esses copolímeros são extremamente hidrofílicos, retendo moléculas de água com tanta força que compostos viscosos, como óleos e gorduras, não conseguem penetrar na membrana. Essa característica hidrofílica, ou seja, a afinidade pela água, possibilita o desenvolvimento de uma nova membrana imune à incrustação irreversível.
Tecnologia de membrana de ponta
Como essas membranas são construídas com uma química completamente diferente, elas não entopem facilmente em fluxos de resíduos historicamente não filtráveis. Elas são facilmente enxaguadas com água ou produtos químicos suaves, mantendo sua eficiência de filtragem como se fossem novas. Isso torna muito mais econômico extrair ou concentrar material orgânico nesses fluxos e transformá-lo em algo valioso, enquanto as operações de recuperação de água funcionam de forma otimizada.
Essas membranas revolucionárias oferecem uma solução sustentável para o gerenciamento de águas residuais, eliminando entupimentos e reduzindo a necessidade de substituições frequentes. Na indústria de digestores, elas aumentam a captura de subprodutos valiosos para uso como fertilizante ou venda, reduzindo a necessidade de transporte e espalhamento de água para fora do local, um processo com mau cheiro e potencial poluente. Este é apenas um exemplo de como nossa tecnologia pode ser utilizada efetivamente em vários cenários.
Reduzindo a pegada hídrica industrial: o fluxo está se movendo na direção certa
Os desafios da gestão de águas residuais são significativos, mas com soluções inovadoras como as novas membranas desenvolvidas pela ZwitterCo, as indústrias podem reduzir sua pegada hídrica tratando e reutilizando suas águas residuais de forma eficaz. Dessa forma, estarão mais bem preparadas para cumprir as regulamentações cada vez mais rigorosas, capturar subprodutos valiosos e fazer tudo isso de maneira economicamente viável. A redução do impacto ambiental também pode melhorar o relacionamento com investidores e clientes, além de construir relações de maior confiança com o público. Desenvolvimentos recentes, como os esforços do Cazaquistão para aprimorar a gestão da água, são sinais encorajadores de que indústrias e governos estão reconhecendo a importância dessa questão.
FONTES:
- https://www.epa.gov/east-palestine-oh-train-derailment
- https://bayoucitywaterkeeper.org/were-suing-over-billions-of-gallons-of-industrial-wastewater/
- https://www.ers.usda.gov/data-products/food-price-outlook/summary-findings/#:~:text=In%202022%2C%20food%20prices%20increased,prices%20increased%20by%207.7%20percent.
- https://www.azcentral.com/story/news/local/phoenix/2023/07/07/phoenix-water-rates-increase-sharply-2023-what-you-need-to-know/70371017007/
- https://www.circleofblue.org/2015/world/price-of-water-2015-up-6-percent-in-30-major-u-s-cities-41-percent-rise-since-2010/
- https://concernusa.org/news/global-water-crisis-causes/#:~:text=At%20a%20global%20scale%2C%2044,other%20contaminants%20that%20can%20prove
- https://eurasianet.org/kazakhstan-prioritizing-water-management-measures-in-2024
