A água é vital - portanto, as águas residuais devem ser limpas da forma mais eficiente possível. As membranas cerâmicas tornam isso possível. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologias e Sistemas Cerâmicos IKTS em Hermsdorf, A Alemanha conseguiu reduzir significativamente os limites de separação dessas membranas e filtrar com segurança as moléculas orgânicas dissolvidas com uma massa molar de apenas 200 Dalton. Mesmo a água de esgoto industrial pode ser limpa com eficiência.

Quem se arrastou por um caminho costeiro ensolarado no auge do verão com muito pouca água na bolsa sabe muito bem:sem água, não podemos demorar muito. A água é um dos fundamentos da vida. Na industria, agua é obrigatória, também:em muitos processos de produção, serve como um solvente, detergente, para resfriar ou transferir calor. À medida que mais e mais água é consumida, as águas residuais têm de ser tratadas e reutilizadas. As membranas cerâmicas oferecem uma boa maneira de fazer isso:uma vez que são separadas mecanicamente - semelhante a um filtro de café - são particularmente eficientes em termos de energia. Contudo, este método chegou ao fim quando um tamanho molecular de 450 Daltons foi alcançado:moléculas menores não podiam ser separadas com membranas de cerâmica. De acordo com os especialistas, foi até considerado impossível ir abaixo desse limite.

Moléculas tão pequenas quanto 200 Daltons podem ser separadas

Dr. Ingolf Voigt, Dr.-Ing. Hannes Richter e Dipl.-Chem. Petra Puhlfuerss do Fraunhofer IKTS alcançou o impossível. "Com nossas membranas cerâmicas, nós alcançamos, pela primeira vez, um limite de separação molecular de 200 Daltons - e, deste modo, uma qualidade totalmente nova, "diz Voigt, Vice-Diretor do Instituto do IKTS e Gerente do Local em Hermsdorf.

Mas como os pesquisadores conseguiram fazer isso? No caminho para tornar o impossível possível, primeiro foi necessário superar vários obstáculos. O primeiro foi na produção da própria membrana:se essas pequenas moléculas fossem separadas de forma confiável, era necessária uma membrana com poros menores do que as moléculas a serem separadas. Além disso, todos os poros tinham que ser tão semelhantes em tamanho quanto possível, uma vez que uma única abertura maior é suficiente para permitir que as moléculas deslizem. O desafio era, portanto, produzir poros tão pequenos quanto possível, com todos eles tendo mais ou menos o mesmo tamanho. "Alcançamos esses resultados refinando a tecnologia sol-gel, "diz Richter, Chefe de Departamento do IKTS. O segundo obstáculo era tornar essas camadas de membrana livres de defeitos em superfícies maiores. Os pesquisadores Fraunhofer conseguiram fazer isso, também. "Considerando que apenas alguns centímetros quadrados de superfície são geralmente revestidos, equipamos um sistema piloto com uma área de membrana de 234 metros quadrados, o que significa que nossa membrana é várias magnitudes maiores, "explica Puhlfuerss, cientista do IKTS.

Transferência do laboratório para a prática

Encomendado pela Shell, o sistema piloto foi construído pela empresa Andreas Junghans - Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung GmbH &Co. KG em Frankenberg, Alemanha e está localizado em Alberta, Canadá. Lá, o sistema tem purificado com sucesso as águas residuais desde 2016, que é usado para a extração de óleo de areia oleosa. Os pesquisadores estão atualmente planejando uma instalação de produção inicial com uma área de membrana de mais de 5, 000 metros quadrados.

As inovadoras membranas cerâmicas também oferecem vantagens nos processos de produção industrial:podem ser usadas para purificar correntes parciais diretamente no processo, bem como para guiar a água limpa no ciclo, que economiza água e energia.

Para o desenvolvimento da membrana de nanofiltração de cerâmica, Dr. Ingolf Voigt, Dr.-Ing. Hannes Richter e Dipl.-Chem. Petra Puhlfuerss recebeu o Prêmio Joseph von Fraunhofer deste ano. O júri justifica o prêmio mencionando, entre outras coisas, "a primeira realização para aplicações de filtração dentro desta classe de materiais."