As zeólitas modificadas vêm ganhando espaço como uma solução avançada no tratamento de água, especialmente para a remoção de ferro e manganês - dois contaminantes recorrentes em mananciais superficiais e subterrâneos, cuja presença compromete não apenas a potabilidade, mas também a qualidade sensorial da água e a integridade de sistemas de distribuição e processos industriais.
Embora ferro e manganês não sejam considerados altamente tóxicos em baixas concentrações, sua presença acima dos limites recomendados está associada a problemas como coloração escura da água, sabor metálico, manchas em roupas e louças, incrustações em tubulações e danos a equipamentos. 
Em sistemas industriais, esses metais podem interferir em processos produtivos, aumentar custos de manutenção e reduzir a vida útil de filtros, válvulas e membranas. Já no abastecimento público, sua presença afeta diretamente a aceitação da água pelo consumidor final, tornando sua remoção uma etapa estratégica do tratamento.
Segundo Fernando Borsatto, CEO, Celta Brasil, as zeólitas naturais são minerais com estrutura interna microporosa. São classificadas como alumino silicatos hidratados de metais alcalinos e/ou alcalino-terrosos, com poros bem definidos e distintos tamanhos, que podem ser ocupados por íons, moléculas de água e outros elementos. 
A capacidade de troca catiônica (CTC) das zeólitas está relacionada à sua estrutura química baseada em silício (Si) e alumínio (Al), na qual parte do silício é substituída pelo alumínio. Quanto maior a proporção de alumínio, ou seja, quanto menor a razão Si/Al — maior tende a ser a afinidade do material por íons monovalentes e bivalentes, que são retidos na estrutura do mineral para o equilíbrio de cargas elétricas.

“Zeólitas possuem estrutura cristalina microporosa e cavidades internas que permitem troca iônica e adsorção. As naturais são encontradas na natureza com composição e pureza que variam conforme o depósito, além de conter impurezas como argilas, quartzo e óxidos” – explica Luciano F. Magalhães, professor do departamento de engenharia de minas e coordenador do curso de graduação em engenharia de Minas - UFMG
Ainda segundo ele também existe um grande número de zeólitas sintéticas, que possuem propriedades superiores e aplicações específicas, que podem ser obtidas a partir de reagentes químicos puros, ou mesmo a partir de resíduos e rejeitos industriais. Zeólitas modificadas, por sua vez, são naturais ou sintéticas que passaram por tratamentos para alterar suas propriedades físicas ou sua química interna, aumentando seletividade e capacidade de remoção para determinados compostos. 

“Elas se distinguem das naturais por possuírem uma capacidade de adsorção até 300% superior e uma seletividade ajustada para íons específicos, o que as torna muito mais precisas. Além disso, as zeólitas modificadas contam com propriedades de superfície otimizadas, maior estabilidade química para suportar processos industriais e uma capacidade de regeneração muito mais eficiente” – complementa Daniela Nascimento, gerente de projetos de água para indústrias da Veolia Brasil.

Modificações químicas e físicas
Para tornar as zeólitas mais eficientes, diversas modificações químicas e físicas são aplicadas, alterando profundamente suas capacidades de interação com contaminantes. No campo das modificações químicas, destaca-se a ativação ácida, que expande a área superficial e o volume de poros, e a troca iônica com cloreto de sódio (NaCl), que substitui cátions variados por íons de sódio para ampliar os sítios ativos disponíveis.
Além disso, a impregnação com óxidos, como o dióxido de manganês (MnO₂) e o óxido de ferro (Fe2O₃), confere ao material propriedades de oxidação catalítica, enquanto a funcionalização orgânica por meio de surfactantes ajusta a hidrofobicidade da superfície para atrair compostos específicos.
Complementarmente, as modificações físicas refinam a estrutura e a usabilidade do material. O tratamento térmico, realizado em temperaturas entre 300°C e 600°C, é fundamental para eliminar impurezas voláteis e desobstruir os canais da estrutura. 
A moagem atua na redução granulométrica para maximizar o contato com a água através de uma maior área superficial, enquanto a peletização transforma o pó em grânulos ou pellets, o que melhora significativamente as propriedades hidráulicas e evita perdas de carga em sistemas de filtragem industriais.
O fato é que, essas modificações ampliam a afinidade das zeólitas por determinados íons e metais, criam ou expõem sítios ativos, ajustam a granulometria e a porosidade efetiva do material e favorecem a atuação de mecanismos combinados. Com isso, as zeólitas modificadas podem ser funcionalizadas para aumentar a seletividade e a eficiência na remoção específica de ferro e manganês, mesmo em concentrações elevadas ou em condições operacionais mais desafiadoras.

Características e aplicações
De acordo com Borsatto, as aplicações da zeólita modificada são diversas, com destaque para o tratamento de água e efluentes. Nessa área, o material pode ser utilizado para atender aos requisitos da portaria de potabilidade, atuar como filtro protetor em etapas de pré-tratamento de osmose reversa e no polimento de efluentes industriais. A tecnologia também se mostra eficaz no tratamento e no polimento de efluentes provenientes da mineração de ferro e manganês.
Ademais, essa tecnologia pode ser aplicada em filtros para tratamento de água ou efluentes em diversos tipos de equipamentos, como filtros domésticos pressurizados de pequeno porte, filtros de pressão de grande porte de base de PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro) ou aço, filtros horizontais de aço ou filtros a gravidade em sistemas públicos ou privados. 

“A tecnologia das zeólitas encontra sua aplicação mais indicada em Estações de Tratamento de Água (ETAs) de pequeno e médio porte, onde a eficiência de remoção é crucial, assim como no tratamento de água subterrânea e em poços artesianos que apresentam alta concentração de ferro e manganês. O uso desse material é especialmente estratégico em regiões com solos ricos em minerais ferrosos, onde a contaminação natural da água é frequente” – complementa Daniela.

Além disso, é altamente recomendada para indústrias que exigem padrões rigorosos de pureza, como as alimentícias e farmacêuticas, que não podem tolerar interferências metálicas, e para sistemas descentralizados em áreas rurais, oferecendo uma solução robusta e de fácil operação para comunidades que não contam com o suporte de grandes redes de distribuição urbana. 
Outra aplicação estratégica ocorre nos reatores em batelada, sistemas ideais para o tratamento de pequenos volumes onde se exige um controle rigoroso e preciso de todos os parâmetros físico-químicos. Além disso, o uso é altamente eficiente em sistemas de fluxo ascendente, que favorecem uma melhor distribuição do fluxo de água e apresentam uma menor perda de carga ao longo do processo. Também são fundamentais em filtros multicamadas, onde atuam em combinação com materiais como areia e antracito.
“Zeólitas possuem vantagens em filtros de leito fixo como substituição ou reforço de meios filtrantes tradicionais, unidades de tratamento compactas para poços e condomínios, e polimento final para a remoção de resíduos em concentrações mínimas, após outros tipos de tratamentos que não conseguem remover os contaminantes em sua totalidade” – afirma Magalhães. Nesse caso, se destacam por permitir uma operação contínua com baixa necessidade de manutenção e uma impressionante eficiência de remoção superior a 95%.

O processo
O mecanismo de remoção do ferro e do manganês pelas zeólitas modificadas ocorre principalmente por processos de adsorção e troca iônica. Em alguns casos, há também a atuação catalítica, favorecendo a oxidação dos metais e sua posterior retenção no meio filtrante. Essa combinação de mecanismos permite maior eficiência em comparação a métodos convencionais, especialmente quando se busca reduzir o uso de produtos químicos ou simplificar etapas do tratamento.
“As zeólitas possuem cátions de compensação em sua estrutura cristalina. Quando a água passa através de seus poros, íons Fe²⁺ e Mn²⁺ podem substituir esses cátions, ficando retidos na estrutura. Também está presente o mecanismo de adsorção, especialmente nas zeólitas modificadas. Tratamentos e recobrimentos superficiais criam sítios ativos com alta afinidade pelos contaminantes. Íons metálicos se ligam por interações eletrostáticas e formação de complexos na superfície” – detalha Magalhães.

Na prática, esses mecanismos tornam a tecnologia especialmente adequada para sistemas que lidam com altas concentrações naturais de ferro e manganês, como poços artesianos e aplicações industriais mais exigentes;
Outro diferencial é a possibilidade de integração com diferentes tecnologias de tratamento, o que amplia sua versatilidade e eficiência operacional. Essa característica permite a criação de soluções híbridas, capazes de se adaptar às particularidades de cada manancial e às exigências regulatórias, além de otimizar etapas do processo e reduzir a dependência de intervenções químicas mais intensivas.
Do ponto de vista operacional, os benefícios incluem maior estabilidade de desempenho, redução no consumo de reagentes químicos, menor geração de resíduos e facilidade de regeneração ou substituição do meio filtrante. Esses fatores impactam diretamente os custos operacionais e tornam a tecnologia atrativa também sob a ótica da sustentabilidade, um aspecto cada vez mais relevante para o setor de saneamento e para a indústria.
“A zeólita modificada tem ganhado espaço, principalmente em regiões com incidência significativa de ferro e manganês, seja em sistemas públicos ou privados. A necessidade de tecnologias que apoiem na redução de água da retrolavagem dos sistemas, apenas com uma simples substituição parcial de leito filtrante, é de grande valia, uma vez que mudanças estruturais demandam tempo e recursos” – afirma o CEO da Celta.

Essa economia contribui para o uso mais eficiente dos recursos hídricos, permitindo que a água utilizada na limpeza dos filtros seja direcionada ao abastecimento, um aspecto cada vez mais estratégico diante da escassez hídrica e da busca por soluções mais sustentáveis.
É importante destaque que a combinação de zeólitas modificadas com outras tecnologias é altamente recomendável, pois permite criar sistemas de tratamento mais robustos e abrangentes. Uma das associações mais comuns é a Oxidação seguida por Zeólitas, onde se utiliza pré-oxidantes como cloro, ozônio ou permanganato de potássio (KMnO4) para converter o ferro e o manganês dissolvidos em formas insolúveis; a zeólita atua então na remoção eficiente desses precipitados. 
Outra integração eficaz ocorre com processos de Coagulação e Floculação, utilizando sulfato de alumínio ou cloreto férrico, nos quais a zeólita serve como meio filtrante final para remover turbidez e metais simultaneamente. No campo das tecnologias de barreira, as zeólitas são fundamentais quando combinadas com Membranas, atuando como um pré-tratamento que as protege contra o fouling (entupimento), o que prolonga significativamente a vida útil do sistema. 
Além disso, existe o processo de Biofiltração integrado, que utiliza a zeólita como suporte físico e adsorvente para bactérias oxidantes de ferro e manganês, unindo as vantagens biológicas e físicas em uma única etapa. Por fim, a combinação de Carvão Ativado com Zeólitas cria uma solução completa para a purificação, onde o carvão foca na remoção de contaminantes orgânicos enquanto a zeólita trata especificamente dos inorgânicos.

Desafios do setor
Apesar dos avanços, ainda existem desafios a serem superados para a adoção em larga escala das zeólitas modificadas. Questões relacionadas à padronização dos materiais, à validação em diferentes condições de operação e ao enquadramento regulatório ainda demandam atenção. Além disso, a disseminação do conhecimento técnico e a capacitação de operadores são fatores essenciais para garantir o uso adequado da tecnologia.
Olhando para o futuro, especialistas apontam que as zeólitas modificadas tendem a desempenhar um papel cada vez mais estratégico no tratamento de água, especialmente diante da crescente pressão por soluções mais eficientes, econômicas e ambientalmente responsáveis. Com o avanço das pesquisas e o desenvolvimento de novos materiais, a expectativa é que essa tecnologia amplie sua participação em sistemas de abastecimento e processos industriais, contribuindo para a melhoria da qualidade da água e para a segurança hídrica.
“A adoção das zeólitas modificadas em larga escala ainda enfrenta desafios técnicos significativos, começando pela dificuldade de padronização. Como as zeólitas naturais apresentam uma grande variabilidade em sua formação geológica original, torna-se complexo estabelecer um controle de qualidade uniforme para o processo de modificação industrial” – explica Daniela.

Outro obstáculo relevante é a competição iônica, uma vez que a presença de outros minerais na água, como cálcio e magnésio, pode disputar os sítios ativos do material, reduzindo a eficiência na captura do ferro e do manganês. Além disso, o sistema está sujeito ao fouling, processo no qual a matéria orgânica presente na água bruta bloqueia os poros da zeólita, exigindo tratamentos prévios para evitar a perda prematura da capacidade de filtração.
Para Magalhães um dos principais desafios técnicos está relacionado com a variabilidade dos depósitos, o que impacta diretamente em sua eficiência. Torna-se necessário o controle de qualidade e especificações detalhadas por parte do fornecedor. A depender dos elementos presentes na água, especialmente cálcio e magnésio, a vida útil da zeólita pode ser reduzida, devido sua alta afinidade por esses elementos. A presença de matéria orgânica também é algo que impacta negativamente em sua utilização. 
“A regeneração é algo factível para o aumento da vida útil do material, mas a depender do tipo de contaminante que a zeólita removeu, o processo de regeneração pode gerar um efluente que deve ser devidamente tratado antes do descarte, o que aumenta o custo. Isso é especialmente crítico no caso de tratamento de água e efluentes contaminados com metais pesados. Nesse caso, o descarte da própria zeólita também deve ser realizado de forma adequada, para evitar a contaminação do meio ambiente” – detalha o professor. 
Para ele, as zeólitas modificadas tendem a ocupar um papel de tecnologia de intensificação, não substituindo todo o tratamento, mas aumentando a eficiência, reduzindo processos químicos e tornando sistemas mais compactos e resilientes. Soluções sustentáveis que podem ganhar relevância em breve são sistemas híbridos, associados a catálise e filtração convencional, aumento de aplicação em poços e pequenas estações de tratamento, e dentro do conceito de economia circular, a possibilidade de escalada das zeólitas sintéticas obtidas a partir de rejeitos e resíduos da indústria. 

Contatos
Celta Brasil: www.celtabrasil.com.br
UFMG: www.ufmg.br
Veolia Brasil: www.latinoamerica.veolia.com/pt