A produção de microalgas tem registado um crescimento significativo nos últimos anos, impulsionado pelas suas múltiplas aplicações industriais. Graças à sua elevada versatilidade e às suas propriedades funcionais, as microalgas são utilizadas em setores tão diversos como a cosmética, a aquacultura, a alimentação, a nutrição animal e a nutracêutica, constituindo uma matéria-prima de elevado valor para numerosas indústrias.
No entanto, a produção industrial de microalgas exige um controlo rigoroso das condições de cultivo, de forma a garantir tanto a produtividade dos sistemas como a qualidade final da biomassa obtida. Entre todos os fatores que influenciam o processo, a qualidade da água utilizada constitui um dos parâmetros mais críticos.
Com o objetivo de adequar a água do mar utilizada nos seus processos produtivos, a Necton SA, empresa portuguesa especializada no cultivo de microalgas confiou à J. Huesa Water Technology o projeto e fornecimento de uma unidade de tratamento baseada em tecnologia de ultrafiltração, com uma capacidade nominal de 12,5 m³/h.
O projeto foi desenvolvido na modalidade chave na mão, abrangendo todas as fases, desde o estudopreliminar, engenharia e conceção até ao fabrico à medida, instalação e colocação em serviço da
unidade.
Como parte desta metodologia de execução, a instalação foi fabricada e previamente testada nas instalações da J. Huesa, sendo fornecida totalmente montada sobre estrutura skid. Esta abordagem reduz os trabalhos em obra, encurta os prazos de instalação e colocação em serviço e minimiza os riscos associados à montagem no local.
Objetivo do tratamento
A qualidade da água de alimentação influencia diretamente a estabilidade dos cultivos e o correto funcionamento das instalações de produção de microalgas. As variações nos níveis de sólidos em suspensão, matéria particulada e outras impurezas podem afetar tanto o desenvolvimento do cultivo como o desempenho global do processo. Neste contexto, a ultrafiltração constitui uma solução eficaz para garantir uma qualidade de água estável e consistente, independentemente das flutuações que possam ocorrer na água de alimentação.
A tecnologia de ultrafiltração permite responder a estas flutuações através de uma barreira física constituída por membranas de fibra oca com poros de dimensão nanométrica, capazes de reter partículas e coloides independentemente das variações da qualidade da água de alimentação. Desta forma, obtém-se uma água tratada com níveis muito reduzidos e estáveis de turbidez e sólidos em suspensão, proporcionando condições operacionais mais fiáveis e consistentes.
Após analisar os requisitos técnicos do cliente e os objetivos gerais do projeto, a equipa de engenharia da J. Huesa desenvolveu uma solução especificamente concebida para o condicionamento da água do mar através de processos avançados de separação física.
A linha de tratamento selecionada combina uma etapa de pré-filtração por filtração de anilhas com uma etapa principal de ultrafiltração por membranas, permitindo obter uma qualidade de água adequada à sua utilização nos sistemas de cultivo.
Os principais parâmetros de dimensionamento considerados para a instalação encontram-se resumidos na tabela seguinte:
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Caudal de alimentação | 14,10 m³/h |
| Caudal de água ultrafiltrada | 12,50 m³/h |
| Taxa de recuperação da instalação | 88,70 % |
| Horas de funcionamento | 20 h/día |
| Depósito BW-CEB-CIP | 4 m³ |
| Depósito de água ultrafiltrada | 5 m³ |
A instalação foi concebida para maximizar o aproveitamento dos recursos hídricos, alcançando uma taxa global de recuperação de 88,7 %. Isto significa que, dos 14,10 m³/h de água do mar captada, 12,50 m³/h são convertidos em água ultrafiltrada adequada para os sistemas de cultivo de microalgas do cliente, sendo apenas cerca de 1,6 m³/h destinados às operações de limpeza das membranas.
Este elevado nível de recuperação contribui tanto para reduzir a captação de água como para minimizar o volume de efluente gerado, melhorando a sustentabilidade global da instalação.
Pré-tratamento
A primeira barreira de proteção do sistema é constituída por um filtro de anilhas autolimpante com um grau de filtração de 150 μm.
Esta etapa permite reter areias, sólidos grosseiros e outras partículas de maiores dimensões presentes na água de alimentação, reduzindo a carga sólida que chega à ultrafiltração e melhorando as condições de operação das membranas.
A limpeza automática do filtro permite manter o desempenho da filtração sem necessidade de interrupções frequentes do processo.
Sistema de Ultrafiltração
A etapa principal de tratamento é constituída por três módulos de ultrafiltração concebidos para a separação de sólidos finos e matéria em suspensão residual, permitindo a redução dos sólidos em suspensão, partículas finas e turbidez presentes na água de alimentação.
A ultrafiltração é uma tecnologia de separação por membranas amplamente utilizada quando é necessária uma redução significativa da carga de sólidos presente em correntes de água superficial ou água do mar.
Neste projeto, a instalação foi dimensionada para proporcionar um caudal de tratamento de 12,5 m³/h, obtendo-se uma água com características adequadas à sua utilização nos sistemas de cultivo do cliente.
O sistema integra um depósito de acumulação de água ultrafiltrada com capacidade de 5 m³, que permite armazenar a água tratada e facilitar a execução das diferentes sequências automáticas da instalação. Este depósito dispõe de um sistema de recirculação para assegurar a correta dosagem dos produtos químicos, permitindo a adição controlada de reagentes para o condicionamento da água tratada.
Skid de ultrafiltração instalado em obra.
Sistema de limpeza de membranas
Com o objetivo de manter as condições operacionais do sistema de ultrafiltração, a instalação integra diferentes procedimentos de limpeza incorporados no seu desenho.
Entre os principais destacam-se:
• Lavagens em contracorrente (Backwash);
• Limpezas quimicamente reforçadas (CEB – Chemically Enhanced Backwash);
• Limpezas químicas CIP (Clean-In-Place);
• Sistema Air Flush para assistência pneumática durante determinadas sequências de limpeza.
A instalação dispõe igualmente de um depósito específico para operações BW-CEB-CIP, sistemas de bombagem associados e equipamentos de dosagem de reagentes químicos destinados às operações de limpeza das membranas.
Estas operações permitem controlar o fouling das superfícies filtrantes e manter os parâmetros de dimensionamento ao longo da exploração da instalação.
Para além de garantirem o correto funcionamento do sistema, a combinação de limpezas hidráulicas e químicas programadas contribui para manter estáveis a pressão transmembranar e o desempenho de filtração ao longo do tempo. Desta forma, é possível prolongar a vida útil das membranas, reduzir a frequência de intervenções manuais e otimizar os custos operacionais associados ao tratamento.
Automação e Controlo do Processo
A instalação foi equipada com um sistema de controlo baseado em PLC, capaz de gerir autonomamente as diferentes etapas de tratamento e limpeza, reduzindo significativamente a necessidade de intervenção por parte dos operadores.
Através de um ecrã tátil de 7“, o utilizador pode monitorizar o estado da instalação, arrancar e parar equipamentos, alterar parâmetros operacionais, consultar históricos de alarmes e tendências de funcionamento, bem como gerir de forma simples as diferentes sequências do processo.
Adicionalmente, a instalação pode integrar acesso remoto para operações de diagnóstico e assistência técnica, permitindo reduzir deslocações e agilizar a resolução de ocorrências.
Graças a este elevado nível de automação, o cliente dispõe de uma solução fiável, eficiente e preparada para operar de forma contínua, adaptando-se às exigências de um processo biotecnológico em que a estabilidade operacional constitui um fator determinante.
Este projeto demonstra a experiência da J. Huesa Water Technology no desenvolvimento e implementação de sistemas de tratamento de água adaptados aos requisitos específicos de cada processo industrial.
A execução integral do projeto, desde a engenharia conceptual até à colocação em serviço final, permitiu fornecer uma instalação ajustada às necessidades operacionais do cultivo industrial de
microalgas, integrando tecnologias de filtração, ultrafiltração, automação e limpeza química numa solução desenvolvida à medida.
O âmbito chave na mão incluiu igualmente a formação dos operadores e o acompanhamento durante a colocação em serviço, garantindo a correta exploração da instalação desde o primeiro dia. Após a entrega, o cliente beneficia ainda do suporte do serviço pós-venda da J. Huesa, que abrange operações de manutenção preventiva e corretiva, fornecimento de consumíveis e produtos químicos, bem como serviços de assistência técnica especializada.
Graças a esta solução, o cliente dispõe de um fornecimento estável de água de elevada qualidade para os seus processos de cultivo, garantindo a continuidade operacional e a fiabilidade do processo produtivo.
Controlo de qualidade do processo.
