Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Chen Guanghao, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST), juntamente com o pesquisador de pós-doutorado Guo Hongxiao e o doutorando Luo Yu, desenvolveu com sucesso uma tecnologia de tratamento de águas residuais por biorreator de malha, integrando um mecanismo de limpeza por cavitação ultrassônica instantânea. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista acadêmica Nature Water.
Os biorreatores de membrana (MBRs) tradicionais podem separar água e biomassa em suspensão de forma eficaz, mas enfrentam desafios como incrustação severa da membrana, necessidade de limpeza e substituição frequentes e altos custos operacionais. A equipe da HKUST construiu, de forma inovadora, um biorreator de malha utilizando um material com poros de 10 a 200 micrômetros. Sua função de separação baseia-se principalmente na retenção de sólidos e biomassa microbiana, formando uma camada espontânea de "bolo de biofiltro" na superfície da malha. A principal inovação deste sistema reside na integração de um transdutor ultrassônico piezoelétrico, que induz a cavitação instantânea de microbolhas — a rápida formação e colapso das microbolhas removem instantaneamente a incrustação da superfície da malha. Este mecanismo permite a limpeza completa em 10 segundos em condições aeróbicas e pode ser reduzido para 3,8 segundos em condições anaeróbicas no tratamento de esgoto doméstico.
Esta tecnologia demonstra desempenho superior e eficiência econômica. A capacidade de processamento por metro quadrado da rede de tratamento de águas residuais atinge 148–307 litros/metro quadrado/hora, 10 a 20 vezes maior que a dos biorreatores de membrana (MBRs) tradicionais, mantendo excelente integridade estrutural mesmo após operação prolongada. A concentração total de sólidos suspensos no efluente tratado permanece abaixo de 20 mg/L, superando o padrão de descarte de 30 mg/L de Hong Kong e atendendo aos requisitos de descarte de aproximadamente 75% da população mundial. O sistema apresenta consumo de energia extremamente baixo, exigindo apenas 2,5–47 Wh/metro cúbico, reduzindo significativamente os custos operacionais. Estima-se que essa tecnologia possa reduzir o custo do tratamento de águas residuais em aproximadamente US$ 0,05 por metro cúbico, metade do custo dos biorreatores de membrana (MBR) tradicionais.
A equipe de pesquisa destaca que as cidades globais enfrentam múltiplas pressões decorrentes das mudanças climáticas, do aumento dos custos de energia e do crescente volume de águas residuais. Essa tecnologia demonstra que é possível realizar o tratamento de águas residuais com alto rendimento e baixo consumo de energia, atendendo simultaneamente aos rigorosos padrões de descarte. Isso pode aliviar a sobrecarga das instalações existentes e oferecer uma solução mais flexível e sustentável para cidades densamente povoadas, atingindo, assim, o objetivo da pesquisa de gerar valor real para a sociedade.
