A purificação de água por osmose reversa entrou em uma nova etapa de disputa tecnológica: como reduzir custos econômicos e ambientais sem comprometer fluxo, rejeição de sais e confiabilidade operacional. Um estudo recente propõe um caminho aplicado para desenvolver membranas nanocompósitas de nanocelulose e acetato de celulose, uma combinação que busca reposicionar um polímero histórico da dessalinização em um mercado hoje dominado por membranas de poliamida.
O ponto de partida é industrialmente relevante. Em 2025, havia 5.015 plantas de dessalinização por osmose reversa com capacidade mínima de 2.000 metros cúbicos por dia em operação no mundo, somando cerca de 89,4 milhões de metros cúbicos diários de água doce. A tecnologia opera hoje com custo energético em torno de 2,25 quilowatt-hora por metro cúbico, acima do mínimo teórico de 1,07 quilowatt-hora por metro cúbico para água do mar com salinidade de 35 gramas por litro e recuperação de 50%, mas ainda abaixo de alternativas de dessalinização. Esse desempenho ajuda a explicar por que a osmose reversa se tornou a rota dominante.
As membranas de poliamida respondem pela maior parte do mercado: em 2024, superaram 78% das vendas em um mercado global de membranas de osmose reversa estimado em 4,3 bilhões de dólares. Quase metade desse volume foi destinada à dessalinização, enquanto o restante atendeu sistemas residenciais, comerciais, municipais, industriais e usos médicos. A previsão apresentada no estudo indica expansão para 9,5 bilhões de dólares até 2034, com crescimento anual acima de 8% entre 2025 e 2034. O desafio é que as membranas de poliamida, embora eficientes, têm vida útil curta, de 2 a 5 anos, e mais de 1 milhão de unidades usadas são descartadas anualmente.
É nesse contexto que o acetato de celulose volta a ganhar atenção. Embora hoje esteja presente em menos de 10% das plantas de dessalinização por osmose reversa, ele foi a base das primeiras membranas assimétricas comerciais. Uma nova geração de membranas de acetato de celulose, obtida a partir de material purificado para remover impurezas em forma de bastão, alcançou rejeição de sais de 99%, contra 97% nas membranas convencionais. Testes piloto de longa duração em uma planta de purificação de água no Arizona indicaram redução de três vezes na passagem de sal, mantendo a mesma produção de água. A rota descrita também pode usar solvente considerado mais adequado, como 2-metiltetraidrofurano, seguido de precipitação com metanol.
A proposta central do estudo é avançar para membranas NC@CA, nas quais a nanocelulose atua em matriz de acetato de celulose. Resultados experimentais citados indicam ganhos em separação: uma membrana de nanocelulose acetilada reduziu a salinidade da água do mar de 22,9% para 3,9%, enquanto o acetato de celulose sozinho chegou a 6,2%; em uma segunda reutilização, a salinidade caiu para 9,8%. Outro experimento reduziu a condutividade de uma solução de cloreto de sódio de 984 para 1,8 microsiemens por centímetro, com vazão de 0,7 litro por minuto. Em uma formulação com 40% de nanocelulose acetilada, a membrana apresentou 97,2% de rejeição de sal e fluxo de 2,2 litros por metro quadrado por hora.
Além da separação, o estudo destaca ganhos em estabilidade mecânica, incrustação e bioincrustação. Membranas de acetato de celulose funcionalizadas com nanocristais ou nanofibras de celulose, produzidas por eletrofiação e prensagem a quente, apresentaram melhoria de desempenho em filtração e maior resistência mecânica. A explicação técnica está na interação entre as fibras de nanocelulose e a matriz polimérica, com mudanças na morfologia interna da membrana. A superfície mais hidrofílica e mais lisa do acetato de celulose, somada aos grupos carboxilato carregados negativamente da nanocelulose, tende a reduzir a adesão de proteínas e facilitar a limpeza em comparação com superfícies mais rugosas de poliamida.
O fator econômico, porém, continua decisivo. O estudo observa que a nanocelulose, historicamente limitada por custo elevado, custava mais de 20 dólares por quilo em 2023 e precisaria chegar à faixa de 2 a 3 dólares por quilo para entrar em mercados de grande volume. A produção convencional também é intensiva em energia, com demanda de 20.000 a 70.000 quilowatt-hora por tonelada para fibrilar nanofibras de celulose. A mudança recente está nas rotas mais verdes usando biomassas pobres em lignina, resíduos agroindustriais, casca de arroz, resíduos de processamento de cítricos e plantas não lenhosas. O acetato de celulose também pode ser obtido por acetilação sem solvente de resíduos agrícolas catalisada por iodo ou a partir de nata de coco.
Até meados de 2026, nenhuma membrana de nanocelulose para osmose reversa havia chegado ao mercado. Há, contudo, um projeto colaborativo no Vietnã voltado à comercialização de membranas NC@CA para purificação de água, baseado em pesquisa conduzida na Universidade de Ciência e Tecnologia de Hanói. A avaliação do estudo é prudente: essas membranas só terão espaço comercial se a pesquisa aplicada demonstrar durabilidade prolongada, custo acessível e desempenho consistente em escala. Caso essa combinação se confirme, o setor poderá ganhar uma alternativa renovável, compostável e tecnicamente competitiva para reduzir o passivo de membranas descartadas e melhorar a eficiência de sistemas de osmose reversa.
Fonte: Water Purification in the Bioeconomy: NanocelluloseBased Reverse Osmosis Membranes
