Nos negócios, tempo é dinheiro. Qualquer interrupção nos negócios como de costume pode desencadear um enorme fardo financeiro que reduz os lucros, e os efeitos disso podem ser difíceis de recuperar.
Em toda a indústria da água, há um desafio à espreita que muitos encontram, mas apenas alguns poucos sabem lidar com eficácia – bioincrustação e biofilmes. Este problema microscópico pode rapidamente se transformar em um pesadelo monstruoso para a indústria, diminuindo a taxa de fluxo, entupindo tubos e geradores de calor e reduzindo a eficiência.
Mas não precisa ser assim. As empresas de água não precisam mais viver com medo de biocidas caros e decisões de gestão que não produzem os resultados necessários para operar sem problemas.
Desperdiçar tempo e dinheiro preciosos em soluções que nunca realmente resolvem o problema agora pode ser coisa do passado para empresas com visão de futuro. A ciência e a inovação descobriram uma solução moderna para este problema antigo – o ultrassom.
Pesquisas e resultados do mundo real indicaram que o ultrassom é uma solução ambientalmente amigável e econômica para problemas causados por biofilmes e bioincrustação. Primeiro, vamos analisar com mais detalhes sobre biofilmes e por que eles são tão problemáticos para a indústria antes de aprofundar as soluções para sua gestão. No final deste artigo, você terá uma visão geral abrangente dos biofilmes e da bioincrustação nas indústrias de água e por que o ultrassom é a principal solução eficaz e ecológica no mercado para uma gestão sustentável.
Os biofilmes são um tipo de bioincrustação– o acúmulo de microrganismos, plantas, algas ou pequenos animais, tipicamente em superfícies subaquáticas e estruturas que podem causar degradação e perturbar a eficiência da estrutura. Você pode conhecer biofilmes como as substâncias tipicamente viscosas ou gelatinosas que cobrem superfícies – especialmente em torno da água. Essas camadas pegajosas são uma comunidade de um ou mais tipos de microrganismos, incluindo bactérias, fungos ou protistas. Eles são uma das formas de vida mais bem sucedidas da Terra e se estabeleceram por milhões de anos. Os biofilmes estão por toda parte. Desde organismos microscópicos unicelulares que vivem juntos e escapam ao olho humano nu, até algas com centémetros de espessura em rochas. Para crescer, os biofilmes requerem água e uma fonte de nutrientes que são fáceis de encontrar em muitos ambientes naturais e artificiais. Embora os biofilmes ocorram naturalmente e desempenhem um papel essencial em muitos sistemas ecológicos, eles podem representar muitas problemas se deixados descontrolados quando crescem no lugar errado.
Como os biofilmes crescem? Os biofilmes podem ser compostos por muitos tipos de microrganismos, mas dentro do ambiente aquátivo, eles são mais comumente compostos por algas. Como são plantas, para crescerem, as algas requerem luz solar e nutrientes como fósforo e nitrogênio. Devido ao escoamento de nutrientes, muitos corpos d’água estão experimentando um aumento de nutrientes dentro de seus sistemas. Muitos desses nutrientes são originários de fertilizantes e pesticidas de terras agrícolas. Com o tempo, esse aumento exponencial na disponibilidade de nutrientes, juntamente com um clima geralmente mais quente, permite que as algas cresçam a um ritmo de dar água nos olhos. A indústria da água deve ter uma solução ao seu alcance para parar este crescimento em seus rastros – especialmente para algas nocivas como cianobactérias.
As cianobactérias, ou algas verde-azuladas, são particularmente problemáticas para os gestores. Embora dependa das condições ambientais, que variam de acordo com cada corpo de água, as cianobactérias podem proliferar para produzir expansões de algas nocivas se não forem detectadas e gerenciadas. As cianobactérias são muitas vezes desastrosas para a indústria da água. Sua presença muitas vezes leva à má qualidade da água, o que representa um risco para a saúde humana e pecuária, animais de estimação e outras indústrias dependentes da água. Felizmente, existem medidas que podem ser implementadas para garantir que as cianobactérias, e outros biofilmes, não se expandam em florescimentos de algas nocivas.
Nos últimos anos, o estudo de biofilmes aumentou drasticamente. Devido ao seu sucesso, os biofilmes evoluíram para repelir certos biocidas, tornando-os difíceis de gerenciar. De acordo com pesquisadores em Montana, o gerenciamento de biofilmes apenas nos EUA custa ao setor de água bilhões de dólares em perdas de energia, danos nos equipamentos e contaminação de produtos. A ciência mais recente sugere que uma abordagem integrada é fundamental para alcançar uma estratégia anti-incrustante sustentável, incluindo a análise da situação de incrustação, a seleção de componentes adequados do gerenciamento anti-incrustante e o monitoramento eficaz do desenvolvimento do biofilme. Não é mais suficiente atirar alguns produtos químicos para o problema e esperar pelo melhor.
Se eles estão ocorrendo naturalmente, por que os biofilmes são um problema tão grande para o setor de água? Simplificando, os biofilmes geralmente crescem em áreas inacessíveis ou difíceis de penetrar por biocidas de tratamento de água que já podem estar circulando por todo um sistema. Se não forem tratados, os biofilmes podem rapidamente crescer fora de controle e rapidamente se desenvolver em depósitos maiores que podem causar danos estruturais ao sistema, bem como criar um terreno de reprodução perfeito para bactérias prejudiciais à saúde humana, como Legionella, Pseudomonas, E. coli e outras doenças transmitidas pela água. Os biofilmes também aumentam a demanda de desinfetantes e oxidantes, alimentando a formação de subprodutos de desinfecção, corroendo a canalização metálica e os componentes e, quando negligenciados, podem crescer tão grossos que restringe o fluxo da canalização. Eles podem causar enormes problemas para o seu negócio que podem custar tempo, dinheiro e até mesmo vidas.
Outro termo que você pode ter se deparado na indústria para os danos infligidos por biofilmes é a Corrosão Microbiologicamente Induzida (CMI). Muitas indústrias são afetadas pela CIM, desde indústrias de processamento químico, geração de energia nuclear, tratamento de água e muito mais.
A manutenção da qualidade higiênica e estética da água durante o transporte nos sistemas de distribuição ainda desafia a tecnologia de água potável. A presença de biofilmes em redes de tubulações de água potável é particularmente problemática e pode ser responsável por diversos problemas de qualidade da água e operacionais. Estes incluem, mas não se limitam a: perda de resíduos desinfetantes do sistema de distribuição, aumento dos níveis bacterianos, redução de oxigênio dissolvido, alterações de sabor e odor, problemas de água vermelha ou preta devido a bactérias redutoras de ferro ou sulfato, corrosão microbiologicamente induzida, rugosidade hidráulica e redução da vida útil dos materiais.
Infelizmente, a água fervente contaminada por biofilmes e bioincrustação não remove toxinas, mas aumenta os níveis de concentração, de acordo com o Conselho Nacional de Defesa dos Recursos (do inglês NRDC- National Resource Defense Council). O NRDC também observa que o custo econômico dos biofilmes nos EUA ainda não foi totalmente avaliado, com estimativas sugerindo que o custo de gerenciamento de florescimentos de água doce sozinho seja de US$ 4,6 bilhões anualmente. Estes eventos geralmente afetam negativamente as economias locais, uma vez que as persistentes florescimentos de algas normalmente custam milhões em receitas turísticas perdidas, ao mesmo tempo em que afetam negativamente o fornecimento de água residencial.
Uma vez estabelecidos dentro de um sistema de água, os biofilmes podem ser desafiadores para remover. A matéria orgânica, detritos e poeira podem facilmente entrar em um sistema e fornecer alimento para que as bactérias cresçam, e pode ser quase impossível restringir o fluxo desses nutrientes dentro de um sistema de água. Em vez de eliminar completamente o biofilme, por se trata de uma tarefa impraticável, o foco deve ser reduzir o impacto do biofilme na eficiência e na operações do dia-a-dia da planta.
Tradicionalmente, os produtos químicos mais usados, conhecidos como biocidas, para gerenciar biofilmes são o cloro e o bromo. Mas esses produtos químicos vêm com suas próprias limitações e não são uma solução de tamanho único ou abrangente para o gerenciamento de biofilmes. O bromo e o cloro só podem penetrar nas camadas mais externas do biofilme. Os gerentes devem usá-los em conjunto com outros produtos químicos, mas mesmo assim, eles não são completamente eficazes em matar todas as bactérias e podem parar de funcionar após algum tempo. Ao bombardear continuamente microrganismos, como bactérias, com produtos químicos, eles podem evoluir para resistir a eles, colocando graves problemas de eficiência e segurança do sistema.
Infelizmente, a descarga de produtos químicos através de um sistema e esperar o melhor não é uma solução para o gerenciamento de biofilmes. Não apenas isso, mas depois de décadas de pesquisa, agora entendemos que produtos químicos usados para tratar biofilmes podem ser prejudiciais para a vida selvagem e para o meio ambiente em geral. Também estamos nos tornando cada vez mais conscientes de que nem todas as bactérias são prejudiciais à saúde humana. Algumas são benéficas para o meio ambiente e para a humanidade. Como os gestores podem garantir que apenas as bactérias nocivas sejam alvo durante os tratamentos? O gerenciamento dos níveis de nutrientes é essencial na redução a curto e longo prazo de florescimento de algas e biofilmes nocivos. Isto significa testes regulares de todos os influentes e seções do corpo d’água para determinar a fonte, após a qual podem ser aplicadas possíveis soluções de gerenciamento. Mas isto pode custar caro para um negócio, com tempo, dinheiro e recursos humanos investidos para enfrentar o problema.
No entanto, não tratados, os biofilmes apresentam danos à infraestrutura, ameaças à saúde e diminuição dos lucros para as empresas. Então, qual é a solução? Felizmente para aqueles na indústria da água que têm sofrido essa dor de cabeça por décadas, uma tecnologia nova e inovadora está abrindo caminho para uma solução ecológica e sustentável para a gestão de biofilmes que também seja econômica para as empresas. Acredite ou não, você pode impedir que biofilmes se formem aplicando ultrassom. Embora mais frequentemente associado aos procedimentos hospitalares, o ultrassom está rapidamente se tornando a solução para o manejo da bioincrustação e florescimento de algas.
A tecnologia ultrassônica é pioneira no manejo prejudicial da proliferação de algas. É seguro de usar, requer pouca intervenção manual, e provou ser eficaz na eliminação de algas. Portanto, faz sentido que a indústria da água também possa usar o ultrassom para combater outras formas de bioincrustantes e biofilmes. Embora reconhecendo que cada biofilme é único com seu próprio conjunto de desafios, está se tornando cada vez mais evidente que uma abordagem holística para a gestão é a melhor solução para resolver eficazmente os problemas de biofilme. A tecnologia ultrassônica é uma solução que pode fornecer alívio rápido e de longo prazo para o problema. Quando aliado com a redução dos níveis de nutrientes, é uma medida de gerenciamento ideal para minimizar rapidamente os níveis de algas.
A bioincrustação é uma questão recorrente em toda a indústria, mas o ultrassom de alta potência recentemente desenvolvido é uma técnica poderosa o suficiente para limpar a incrustação em minutos. Então, como funciona?
A tecnologia ultrassônica tem duas formas primárias: intensidade de sub-cavitação e intensidade de cavitação. Ambos os métodos previnem ou inibem eficazmente a bioincrustração causado por algas, mas as diferenças em sua abordagem podem prejudicar o ambiente em geral. A sub-cavitação cria vibrações de alta frequência e é considerada mais ecológica. Em contraste, os métodos de cavitação muitas vezes causam mudanças de pressão microscópicas destrutivas que podem danificar o meio ambiente e a infraestrutura associada. Durante as técnicas de cavitação, a pressão de calor intensa gera radicais de hidrogênio que podem matar bactérias e outros organismos, causar reações de oxidação e degradar camadas anticorrosivas.
Notavelmente, a tecnologia de ultrassom, quando usada corretamente, pode criar turbulência que impede que as bactérias se instalem. Ela faz isso produzindo frequências que fazem com que as algas atinjam sua frequência ressonante natural: a velocidade com que vibrarão. À medida que a formação de biofilmes começa com bactérias ligadas a uma superfície, essas frequências específicas de ultrassom, formas de onda e amplitudes podem impedir a formação de bioincrustação, quebrando as bactérias em seus rastros.
O anti-incrustante de ultrassom utiliza som de alta frequência que pode ser usado para reduzir ou prevenir a bioincrustação em estruturas e superfícies aquáticas. Estima-se que aproximadamente 95% das 70.000 espécies e dois milhões de subespécies de algas são afetadas por sistemas ultrassônicos. Como resultado, as últimas soluções ultrassônicas são práticas e oferecem uma maneira mais segura de eliminar algas nocivas. O tratamento ultrassônico da LG Sonic pode reduzir o crescimento das algas em 70-90% e prevenir o crescimento da bioincrustação.
Uma das características mais atraentes da tecnologia de ultrassom é que oferece uma solução holística para monitoramento e gestão para a indústria da água. Não só atacará biofilmes e a bioincrustação à primeira vista, mas também possui sensores de água para monitorar continuamente a água circundante para identificar mudanças na química da água antes que se tornem um problema. Muitos sistemas também são equipados com painéis solares, o que elimina a a necessidade de fontes de energia terrestres, reduzindo o custo total de funcionamento do sistema.
Embora existam muitas versões diferentes desta tecnologia no mercado, as ondas sonoras ultrassônicas da LG Sonic criam ressonância líder da indústria em torno das superfícies sólidas dentro da água, impedindo assim que as bactérias adiram a uma superfície. Quando você usa tecnologia ultrassônica, sua mente pode ficar tranquila, sabendo que você tem um sistema de monitoramento 24 horas por dia atacando a formação de biofilmes em sua fonte, deixando sua empresa continuar com o trabalho importante sem interrupções.