Osmose inversa para arsénio e urânio: importa a forma

Se uma análise à água indicar a presença de arsénio ou urânio, a osmose inversa é um dos poucos métodos de tratamento doméstico geralmente considerados eficazes contra ambos. Mas a resposta honesta à pergunta «a osmose inversa remove arsénio?» depende de um pormenor que a maioria dos guias de compra ignora por completo: que forma química de arsénio está realmente presente na água. O arsénio ocorre naturalmente em duas espécies distintas, que se comportam de forma muito diferente no interior de uma membrana. Por isso, a mesma pergunta pode ter duas respostas diferentes, dependendo do poço ou do abastecimento municipal em causa. O urânio é um caso diferente, com o seu próprio limite regulamentar e as suas próprias contrapartidas no tratamento. Este artigo explica o que distingue os dois contaminantes, por que motivo uma análise laboratorial tem de preceder qualquer decisão sobre equipamento e em que momento as especificações do Hydrion Purity RO600 se tornam relevantes, depois de obter os resultados da análise.

• O arsénio nas águas subterrâneas é quase sempre de origem natural e apresenta-se como arsenito, As(III), ou arsenato, As(V), dependendo sobretudo do nível de oxigenação do aquífero.
• As membranas de osmose inversa rejeitam muito melhor as espécies dissolvidas maiores e com carga elétrica do que as espécies pequenas e neutras. É por isso que as duas formas de arsénio são removidas a ritmos muito diferentes.
• Um resultado laboratorial padrão de «arsénio total» não indica qual das formas está presente. Por isso, quando a rejeição é fraca, os serviços de abastecimento de água costumam acrescentar uma etapa de oxidação antes da membrana, em vez de a substituir.
• O urânio também ocorre naturalmente, tem o seu próprio limite da EPA e é geralmente bem removido pela osmose inversa, embora o processo encaminhe uma parte significativa da água de alimentação para o esgoto.
• Qualquer valor de redução de arsénio ou urânio indicado numa página de produto é uma alegação do vendedor, não o resultado de um ensaio verificado de forma independente, o que importa ter em conta ao comparar sistemas.

Por que motivo o arsénio surge em duas formas químicas diferentes

O arsénio detetado numa análise à água quase nunca resulta de contaminação industrial. É libertado naturalmente das rochas e dos sedimentos onde se encontra o poço, e a forma química que assume depende sobretudo da quantidade de oxigénio que chega às águas subterrâneas. Uma ficha informativa sobre água potável da Oregon Health Authority explica que os aquíferos mais superficiais e mais oxigenados tendem a conter arsénio sob a forma de arsenato, As(V), enquanto as águas subterrâneas mais profundas e com pouco oxigénio tendem a contê-lo sob a forma de arsenito, As(III) (fonte: ficha informativa da Oregon Health Authority sobre água potável).

Esta distinção não é apenas uma curiosidade química. Na gama de pH típica da água potável, a mesma ficha informativa observa que as espécies de As(V) têm carga elétrica negativa, enquanto a espécie dominante de As(III) é praticamente neutra. Um relatório laboratorial padrão que indique «arsénio total» em microgramas por litro não revela com qual das duas formas está a lidar, embora, como explica a secção seguinte, essa diferença determine a eficácia com que uma membrana de osmose inversa consegue removê-lo. Os dois organismos reguladores tratam o arsénio total da mesma forma, independentemente da sua forma: o valor de referência atual da Organização Mundial da Saúde é de 10 microgramas por litro, sendo descrito como provisório devido à dificuldade de remover o arsénio da água na prática; nos Estados Unidos, o nível máximo de contaminante obrigatório definido pela EPA é o equivalente a 0,010 mg/L (fontes: ficha informativa da OMS sobre o arsénio; regulamentação nacional da EPA para a água potável).

Por que motivo a forma do arsénio altera aquilo que uma membrana consegue rejeitar

As membranas de osmose inversa funcionam rejeitando as espécies dissolvidas que são demasiado grandes ou têm uma carga elétrica demasiado elevada para passarem juntamente com as moléculas de água. Um ião com carga negativa, como o As(V), é bem rejeitado precisamente por esse motivo. Já uma molécula praticamente neutra, como o As(III), atravessa a membrana com muito mais facilidade, porque a membrana dispõe de pouca força elétrica para a impedir. A ficha informativa da Oregon Health Authority quantifica essa diferença: em condições favoráveis, a osmose inversa pode remover até 95% do As(V), enquanto a remoção de As(III) é sistematicamente inferior, porque a espécie dominante permanece praticamente sem carga (fonte: ficha informativa da Oregon Health Authority sobre água potável). Esse valor de 95% representa uma condição laboratorial ideal, não uma garantia para uma casa específica e para a respetiva composição química da água. Por isso, deve ser entendido como um limite máximo, não como uma promessa.

Um caso real demonstra o mesmo do ponto de vista de uma empresa de abastecimento. Um estudo de caso publicado pela American Membrane Technology Association descreve como a El Paso Water Utilities constatou que as membranas de osmose inversa padrão, de elevada rejeição, removiam bem o arsénio na maioria dos seus locais de captação de água salobra, mas a rejeição caiu para menos de 40% num local onde o arsénio estava presente sobretudo sob a forma de As(III). A solução da empresa não foi usar outra membrana: foi implementar um processo de pré-cloração e descloração à escala completa, que oxidava o arsénio e o convertia em As(V) antes de a água chegar às membranas (fonte: estudo de caso da AMTA sobre a oxidação do arsénio antes da osmose inversa). É também por isso que a pergunta «a osmose inversa remove arsénio?» não tem uma resposta universal: depende da forma em que o arsénio está dissolvido na água a tratar e de haver ou não uma etapa de oxidação antes da membrana.

Por que motivo uma análise laboratorial deve preceder qualquer decisão sobre equipamento

Tendo em conta o quanto a forma do arsénio altera o resultado, a primeira medida a tomar após um resultado preocupante é pedir a um laboratório certificado uma análise ao arsénio total e repetir a análise se o valor parecer invulgar, em vez de comprar equipamento. Quando existe a possibilidade de analisar a especiação, saber se o arsénio presente é sobretudo As(III) ou As(V) indica diretamente se é provável que uma etapa de pré-tratamento por oxidação seja importante antes da instalação de um sistema de membrana. A ficha informativa do Oregon faz a mesma recomendação do ponto de vista das entidades reguladoras: analisar a água num laboratório certificado pelo estado e falar com um especialista em tratamento de água antes de escolher um método, em vez de escolher primeiro o equipamento e esperar que seja adequado à água.

Também vale a pena analisar o ferro e o manganês na mesma ocasião, uma vez que ambos podem interferir com os sistemas de remoção de arsénio e alterar a escolha de um eventual pré-tratamento. Um medidor de TDS de consumo não substitui esta análise: mede os sólidos totais dissolvidos como um valor geral aproximado e não consegue detetar especificamente o arsénio, muito menos indicar em que forma química se encontra. Assim, uma leitura de TDS baixa ou normal não diz nada, nem a favor nem contra, sobre o risco associado ao arsénio. O nosso artigo explicativo sobre o que o TDS mede realmente explica por que motivo esse valor é útil para algumas coisas, mas não para outras.

Urânio: um contaminante diferente, tratado de outra forma

O urânio é um problema distinto do arsénio e convém tratá-lo como tal, em vez de juntar ambos na categoria de «contaminantes naturais». Também é quase sempre de origem natural na água de poços, resultando da erosão gradual das rochas e do solo locais, e não de uma fonte de poluição identificável, segundo uma ficha informativa da Ohio State University Extension sobre o urânio na água de poços (fonte: OSU Extension / Ohio Watershed Network, urânio na água de poços). O limite obrigatório da EPA para o urânio na água potável é de 30 microgramas por litro (fonte: regulamentação nacional da EPA para a água potável). A mesma ficha informativa da Extension observa que um resultado acima desse nível exige uma medida: recomenda recorrer a tratamento, uma vez que a exposição prolongada acima do limite tem sido associada a um risco acrescido de cancro nos estudos existentes. Em contrapartida, se o resultado for detetável, mas ficar abaixo do limite, o tratamento é opcional e não urgente. É uma distinção útil a ter presente, em vez de tratar qualquer vestígio de urânio como uma situação de crise.

Ao contrário do arsénio, o comportamento elétrico do urânio na água não se divide em duas formas problemáticas como acontece com o arsénio, e a mesma fonte da Extension indica a osmose inversa como um método eficaz de tratamento do urânio. A contrapartida que assinala está relacionada com o consumo de água, não com a química: descreve a osmose inversa para remoção de urânio como relativamente lenta e indica que encaminha vários galões de água para o esgoto por cada galão de água tratada produzido. Um descalcificador convencional não é indicado como método de remoção de urânio, uma vez que a descalcificação troca minerais responsáveis pela dureza, como o cálcio e o magnésio, por sódio, e não foi concebida para tratar um radionuclídeo dissolvido como o urânio.

Como interpretar as especificações do RO600 perante estes dois contaminantes

Depois de ter os resultados da análise, é razoável começar a comparar equipamento. É nessa altura que as especificações do Hydrion Purity RO600 se tornam relevantes. A membrana de 0,0001 micrómetros e o conjunto de três cartuchos (uma etapa PPC de sedimentos e carbono, a membrana de osmose inversa 600G e um pós-filtro TC) estão especificados na página do próprio produto. Quaisquer valores de redução de arsénio, urânio ou outros sólidos dissolvidos indicados nessa página são alegações do vendedor, não os resultados de um certificado de ensaio verificado de forma independente. Por isso, é importante lê-los tendo essa distinção presente, e não como factos verificados em laboratório.

A proporção de água pura para água encaminhada para o esgoto, de 2:1, do RO600 é o custo prático do mesmo mecanismo de rejeição descrito anteriormente neste artigo: uma membrana concebida para rejeitar eficazmente espécies dissolvidas com carga também encaminha uma parte da água de alimentação para o esgoto, para eliminar aquilo que rejeita. Isto corresponde à mesma contrapartida que a fonte da Extension descreve para o tratamento do urânio em geral. O sistema está especificado para água fria da rede municipal já tratada e não é aqui apresentado como uma solução autónoma para um poço sem tratamento, com um resultado de arsénio ou urânio ainda por confirmar. Um poço que necessite do seu próprio pré-tratamento é uma questão à parte, abordada no nosso artigo sobre osmose inversa para água de poços. Nenhum dos pormenores das especificações acima altera a sequência para a qual este artigo tem vindo a apontar: é preciso começar por uma análise laboratorial e, idealmente, por uma análise da especiação do arsénio.

O que fazer perante um resultado confirmado

O caminho a seguir é mais simples do que a química pode fazer parecer: começar por analisar a água; identificar a forma do arsénio, quando houver análises de especiação disponíveis; tratar o problema específico que a análise efetivamente revelar (o que pode exigir uma etapa de oxidação antes da membrana, não apenas a própria membrana); e só depois comparar equipamento com base nos resultados. Quem quiser compreender melhor o funcionamento da osmose inversa antes de avançar pode começar pelo nosso guia completo sobre osmose inversa. E quem estiver a ponderar que outros minerais dissolvidos estão, ou não estão, presentes na água de osmose inversa pode consultar o nosso artigo sobre o que a osmose inversa remove da água.

Quando uma análise confirmar que se trata de água tratada da rede, com um perfil de contaminantes dissolvidos adequado à osmose inversa, o RO600 é um dos sistemas que vale a pena comparar, especificação a especificação, com os restantes equipamentos da lista. A escolha do equipamento vem depois da análise. Não a substitui.